Устройство для управления шахтной вентиляционной дверью Советский патент 1988 года по МПК E21F1/10 

4 4 ОО О 01

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для управления шахтной вентиляционной дверью при регулировании воздушного потока.

Целью изобретения является повышение надежности работы двери в аварийных ситуациях.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для управления шахтной вентиляционной дверью; на фиг. 2 - то же, вариант с гибкой диафрагмой в пневмо- гидропреобразователях; на фиг. 3 - то же, вариант пневмогидропреобразователей с поршнями; на фиг. 4 - то же, вариант с «воздушным мешком, в пневмогидро- преобразователях; на фиг. 5 - то же, вариант применения неполноповоротного гидродвигателя, установленного на оси створки двери, в качестве гидросилового элемента; на фиг. 6 - то же рычажный вариант привода от неполноповоротного гид- родвигателя; на фиг. 7 - то же, вариант с гидробаллоном в качестве гидросилового элемента; на фиг. 8 - то же, вариант с сильфоном в качестве гидросилового элемента; на фиг. 9 - схема с гидротрансмиссией при управлении несколькими дверьми.

Вентиляционная дверь 1 установлена в перемычке 2 горной- выработки 3 (см. фиг. 2-8). Дверь 1 состоит из рамы 4 (см. фиг. 2), на которой шарнирно закреплены разносторонние створки 5, имеющие рычаги 6 и 7, связанные между собой тягой 8. Дверь 1 оборудована возвратным устройством 9, которое может быть вьшолнено, например, в виде пружины. Действие возвратного устройства 9 направлено на закрывание двери. Между створками 5 двери 1 образуется проходное сечение, зазор 10 для йнтиляционной струи, проходящей по выработке 3. Изменение зазора 10 вызывает изменение аэродинамического сопротивления двери, и та- КИМ образом, регулируя зазор 10, можно управлять расходом воздуха по выработке 3. Устройство управления вентиляционной дверью 1 состоит из гидроди- лового элемента, например, в виде сило- вого гидроцилиндра 11 и пневмогидросис- темы 12.

Шток 13 силового гидроцилиндра выполнен полым и снабжен стержнем 14, щарнирно соединенным с рычагами 6 и 7 створок и установленным с возможностью перемещения внутри полого штока 13.

Пневмогидросистема 12 состоит из двух основного и дополнительного пневмогидрав- лических преобразователей 15 и 16, двух управляемых, например электрических, пневматических клапанов-распределителей 17 и 18 и гидравлического управляемого запорного клапана 19. Эту совокупность функциональных элементов можно выделить

как пневмогидроблок 20, так как конструктивно он может быть выполнен в виде единого модуля и в принципе блока 20 уже достаточно для нормального функционирования всего устройства. Кроме гидро- пневмоблока 20 пневмогидросистема 12 может включать в себя ресивер 21 с обратным клапаном 22, а также воздушный фильтр 23. Пневмогидросистема 12 питается сжатым воздухом от магистрали сжатого воздуха - шахтной пневмосети 24.

Пневмогидропреобразователь 15 может быть выполнен в виде разделительной емкости без какой-либо перегородки между пневмо- и гидрополостями, как показано на фиг. 2, 4. На фиг. 3 Пневмогидропреобразователь 15 как вариант показан с разделительным поршнем 25, такое исполнение имеет свои преимущества - можно устанавливать его в любом положении без опасности попадания воздуха в гидросистему, обеспечивается полная изоляция гидрожидкости от контакта с воздухом.

Дополнительный пневмогидропреобразо- ватель 16 имеет непроницаемую свободно перемещаемую перегородку между пневмо- и гидрополостями. В качестве такой перегородки может использоваться гибкая свободно деформируемая, например резиновая, диафрагма 26 (фиг. 1). Корпус дополнительного преобразователя 16 должен быть жестким - недеформируемым, например стальным, для сохранения постоянным его объема при изменении давления в системе. Другое исполнение дополнительного преобразователя 16 показано на фиг. 3, это вариант с разделительным поршнем 27. Пор- щень 27 имеет жесткий упор в торец цилиндра (корпуса преобразователя 16, фиг. 3) со стороны пневмополости. Возможен также вариант преобразователя 16 с «воздушным мешком 28 (фиг. 4) из гибкого эластичного материала, например из резины. При отсутствии избыточного давления в «мешке стенки «мешка плотно прилегают друг к другу под действием давления в гидрополости (при сообщении внутренней полости «мешка с атмосферой), таким образом, обеспечивается нулевой объем пиевмополости дополнительного преобразователя 16 в варианте, показанном на фиг. 4. При подаче сжатого воздуха внутрь «мешка (при включении клапана 18, схема на фиг. 4) «мешок раздувается и занимает некоторый объем, как показано пунктиром на фиг. 3. Для предотвращения всплывания «мешка 28 к нему может быть подвешен груз 29.

В качестве вариантов на фиг. 5 и 6 показан гидросиловой элемент в виде неполноповоротного гидродвигателя 30, который может устанавливаться на оси одной из створок (см. фиг. 5), или связан с дверью иным образом, например системой рычагов 31, как показано на фиг. 6.

В качестве гидросилового элемента мо-чаются пневмогидропреобразователи 15 в

гут быть использованы такие гидрообъем-блоке с клапанами 18.

ные устройства, как гидробаллон 32 (см. ва-Гидротрансмиссия создает возможность

риант на фиг. 7), а также сильфон 33существенного увеличения рабочего давле(фиг. 8), и другие аналогичные устройст-г ния в гидросистеме и тем самым уменьва объемного действия. Основное требо-шения габаритов и веса установленных

вание к гидросиловому элементу - сохра-на двери элементов привода - цилиндров

нение в течение длительного времени неиз-11, 40. Это достигается тем, что при

менным положения выходного звена (што-передаче усилия с гидросилового элеменка) в гидравлически запертом состоянии,та - цилиндра 11 - на поршень 37

для чего гидросиловой элемент должен цилиндра 38 (и соответственно на порбыть выполнен из нерастяжимых материа-шень цилиндра 39 при двух- или многолов и не иметь утечек через уплотнение.дверном управлении), т. е. с поршня 36

цилиндра 35 на поршень 37, давление в

Дверь может быть оборудована датчикомгидротрансмиссии возрастает пропорцио34 положения створок, который может нально отношению площади поршней 36

включаться в систему диспетчерской, авто-и 37 по сравнению с давлением над

матизированной или автоматической системыпорщнем 36, которое не превышает давлеконтроля и управления проветривания шахты.ния в пневмосети (порядка 4-6 атм). ТаВ некоторых случаях может оказатьсяким образом, можно довести рабочее давцелесообразным применение различного родаление в гидротрансмиссии до нескольких

передач, трансмиссий между гидросиловым20 десятков атмосфер и соответственно в несэлементом и створками двери, например, сколько раз снизить потребные диаметры,

целью обеспечения больших удобств при мон-или ход, цилиндров 38, 11, 39, 40. При

таже и эксплуатации или с целью умень-этом пневмогидропреобразователи 16 также

шения габаритов и веса установленныхдолжны быть выполнены в внде пневмонепосредственно на двери элементов при-25 гидравлических мультипликаторов, как покавода, которая может быть достигнута призано на фиг. 9. В качестве элементов 11, увеличении рабочего давления в гидросистеме путем мультипликации, а также при синхронном управлении несколькими дверьми, например в шлюзе из двух

дверей. Для этих целей могут исполь-ЗО зоваться механические или гидравлические трансмиссии.

На фиг. 9 показано устройство управления с гидротрансмиссией с мультипликацией рабочего давления. Силовой

гидроцилиндр 35 связан своим поршнем35 проходить, как показано пунктирными стрел36 с поршнем 37 гидроцилиндра 38 об-ками. Во включенном состоянии эти пневмо38, 35, 39, 40 могут применяться гидрообъемные устройства типа сильфонов, гидробаллонов, неполноповоротных насосов и двигателей и т. п.

Управляемые клапаны-распределители 17 18, 41 выполнены таким образом, что в нормальном (выключенном, обесточенном) состоянии сообщают пневмополости преобразователей 15, 16 (фиг. 1, 2, 3, 8) с атмосферой, т. е. воздух может свободно

щим штоком. Рабочая полость цилиндра 38, который выполняет роль насоса, гидравлически с помощью трубопровода или шланга сообщается с рабочей полостью цилиндра 11, поршень которого кинематичес- ки связан со створками двери 1. Цилиндры 38 и 11 образуют гидротрансмиссию. Для полного открывания двери при пропуске транспорта имеется дополниклапаны сообщают пневмополости соответствующих пневмогидропреобразователей с пневмосетью - с ресивером 21, как показано сплошной стрелкой.

Гидравлический клапан 19 (см. фиг. 2, 3, 4, 9) в нормальном (выключенном) состоянии заперт. Во включенном состоянии (при подаче управляющего сигнала) этот клапан может пропускать гидрожидкость в

тельный пневмогидропреобразователь 16, 5 обоих направлениях, как показано сплощ- выход которого гидравлически сообщаетсяными стрелками.

Устройство работает следующим образом. В статическом состоянии при отсутствии управляющих сигналов на клапанах 17- 19 клапан 19 заперт.

В режиме регулирования при необхосиловым с гидроцилнндром 11. Для синхронного управления несколькими дверьми, как показано на фиг. 9, система может дополняться цилиндром 39, который с цилиндром 40, установленным на второй 50

двери аналогичным образом, образует вторую параллельную ветвь гндротрансмис- сии. При необходимости управления большим числом дверей система может дополняться далее таким же образом, на фиг. 9 показано штрих-пунктирными линиями - 55 для третьей двери. Для независимого открывания каждой двери в таких многодверных системах для каждой двери вклюдимости уменьшить расход воздуха по выработке 3 подается управляющий сигнал на включение клапана 19. При этом под действием пружины 9 жидкость из рабочей полости цилиндра 11 (фиг. 2-4) через открытый гидроклапан 19 поступает в гидрополость преобразователя 15, в это время в преобразователе 15 отсутствует избыточное давление, так как через пневмозано на фиг. 9. В качестве элементов 11,

проходить, как показано пунктирными стрел38, 35, 39, 40 могут применяться гидрообъемные устройства типа сильфонов, гидробаллонов, неполноповоротных насосов и двигателей и т. п.

Управляемые клапаны-распределители 17 18, 41 выполнены таким образом, что в нормальном (выключенном, обесточенном) состоянии сообщают пневмополости преобразователей 15, 16 (фиг. 1, 2, 3, 8) с атмосферой, т. е. воздух может свободно

клапаны сообщают пневмополости соответствующих пневмогидропреобразователей с пневмосетью - с ресивером 21, как показано сплошной стрелкой.

Гидравлический клапан 19 (см. фиг. 2, 3, 4, 9) в нормальном (выключенном) состоянии заперт. Во включенном состоянии (при подаче управляющего сигнала) этот клапан может пропускать гидрожидкость в

димости уменьшить расход воздуха по выработке 3 подается управляющий сигнал на включение клапана 19. При этом под действием пружины 9 жидкость из рабочей полости цилиндра 11 (фиг. 2-4) через открытый гидроклапан 19 поступает в гидрополость преобразователя 15, в это время в преобразователе 15 отсутствует избыточное давление, так как через пневмоклапан 17 пневмополость преобразователя 15 сообщена с атмосферой. Клапан 19 обладает достаточным гидравлическим сопротивлением, чтобы обеспечить медленное и плавное движение поршня цилиндра 11, и за счет уменьшения объема рабочей полости цилиндра 11 происходит уменьшение зазора 10 между створками 5 двери 1. Тем самым увеличивается аэродинамическое сопротивление двери и уменьшается расход вентиляционного потока воздуха по выработке 3. При достижении необходимого режима проветривания с клапана 19 снимается управляющий сигнал и рабочая полость цилиндра 11 гидравлически запирается - система приходит в статичес- кое состояние, фиксируется новый режим проветривания.

При необходимости увеличения расхода воздуха по выработке 3 подается управляющий сигнал на одновременное включение гидроклапана 19 и пневмоклапана 17. При этом сжатый воздух из ресивера 21 поступает в пневмополость преобразователя 15 и под действием избыточного давления сжатого воздуха жидкость через открытый клапан 19 поступает в рабочую полость гидроцилиндра 11, вызывая тем самым перемещение его поршня в направлении открывания двери. Зазор 10 между створками 5 двери 1 начинает увеличиваться, причем из-за высокого гидравлического сопротивления клапана 19 процесс увеличения зазора 10 происходит достаточно медленно и плавно, что необходимо с точки зрения длительности переходных процессов в вентиляционных сетях шахт - при быстром изменении режима вентиляции возможны нежелательные переходные режимы колебательного характера, нарушающие устойчивость аэрогазодинамического состояния шахты (крыла, участка). При достижении заданного режима проветривания клапаны 17 и 19 отключаются и система переходит в статическое состояние.

Условием нормальной работы устройства является наличие односторонней жесткой кинематической связи между гидросиловым элементом и створками двери, т. е. связи типа «упор, допускающей раскрытие зазора при принудительном открывании двери, для чего шток 13 цилиндра 11 выполнен полым, а в него входит до упора стержень 14, который шарнирно сое- динен с рычагом 7 створки двери. При открывании двери без помощи привода стержень 14 свободно перемещается внутри щтока 13.

Действие устройства управления в варианте с гидротрансмиссией (фиг. 9) происхо- дит аналогичным образом: при регулировании на уменьшение расхода воздуха по выработке 3 открывается клапан 19, жид5

0 5 О 5

0

З 0

5

кость из рабочей полости цилиндра 11 (и 38) поступает в цилиндр 38, приводит в движение поршень 37, который через шток двигает поршень 36 цилиндра 35, жидкость из цилиндра 35 через клапан 19 поступает в гидрополость пнев- могидропреобразователя 15, а из пневмо- полости пневмогидропреобразователя 15 воздух выходит в атмосферу через выключенный пневмоклапан-распределитель 17; при регулировании на увеличение расхода воздуха по выработке 3 включаются клапаны 17 и 19, сжатый воздух поступает в преобразователь 15, выжимает жидкость через клапан 19 в рабочую полость цилиндра 35, поршень 36 через шток толкает поршень 37 цилиндра 38, из цилиндра 38 (и 39) жидкость поступает в цилиндр 11 (и 40), шток цилиндра 11 (и 40) воздействует на рычаги створок двери 1, вызывая увеличение зазора 10.

Работа устройства в вариантах, приведенных на фиг. 5-8 полностью соответствует описанному.

В режиме пропуска рудничного транспорта при выключенных клапанах 17 и 19 системой путевых датчиков или вручную включается клапан 18. При этом сжатый воздух через клапан 18 подается в пнев- могидропреобразователь 16, диафрагма 26 воздействует на жидкость (фиг. 2), которая вытесняется в рабочую полость цилиндра 11, и цилиндр 11 посредством кинематической связи со створками 5 двери 1 полностью открывает створки двери, как показано пунктиром. За счет малого гидравлического сопротивления вытеснение жидкости из гидрополости преобразователя 16 в рабочую полость цилиндра 11 происходит очень быстро, практически за несколько секунд, и в то же время открывание и закрывание двери происходит очень плавно, без характерного для чисто пневматического привода ударного рывка, что является дополнительным преимуществом предложенного устройства.

После пропуска транспортного средства клапан 18 выключается, воздушная полость преобразователя 16 через выключенный клапан 18 сообщается с атмосферой, жидкость из рабочей полости цилиндра 11 под действием пружины 9 вытесняется по трубопроводу в гидрополость преобразователя 16 до тех пор, пока диафрагма 26 плотно не приляжет к стенке корпуса. Таким образом, обеспечивается возвращение системы в первоначальное положение, какое она занимала до включения клапана 18, причем с высокой точностью, так как вполне очевидно, что при наличии жесткого упора диафрагмы, когда она без зазора прилегает к корпусу, объем жидкости в преобразователе 16 точно соответствует определенной неизменной величине и сохраняется неизменным и до, и после проезда транспорта, т. е. створки 5 двери 1 после пропуска транспорта возвратятся в первоначальное фиксированное положение. Работа других вариантов исполнения устройства, которые изображены на фиг. 3, 4, 5-9, при пропуске рудничного транспорта полностью аналогична описанному: на фиг. 3 поршень 27 при открывании двери 1 займет положение, показанное пунктиром, а после закрывания двери вернетмогидросистему с целью дополнительной очистки сжатого воздуха, что также повышает надежность устройства за счет уменьшения вероятности отказов клапанов из-за их засорения.

Формула изобретения

1. Устройство для управления шахт ной вентиляционной дверью, включающее

ся в крайнее верхнее по ложение, соединенный со створками двери через фиг. 4 - «мешок при открывании две-рычаги силовой гидроцилиндр, имеюший пори будет надут сжатым воздухом, каклый шток, соединенный с поршнем, уста- показано пунктиром, а после проезда транс-новленным в рабочей полости гидроцилинд- порта и отключения клапана 18 воздух изра, управляемые пневмо- и гидроклапаны, «мешка будет стравлен в атмосферу, и15 помошью которых силовой гидроцилиндр система в точности вернется в первона-соединен с пневмогидропреобразователем и чальное положение. Это же относится и кмагистралью сжатого воздуха, отличающе- схеме на фиг. 9. тем, что, с целью повышения надежВ схеме устройства, изображенной работы двери, устройство снабжено фиг. 9, при синхронном управлении двумядополнительным пневмогидропреобразовате- (и более) дверьми клапаны 18 и 41 могут20 лем, пиевматический вход которого через быть сблокированы, например электрически,управляемый клапан соединен с магистралью таким образом, чтобы предотвратить одно-сжатого воздуха, а гидравлический выход временное их включение, так как при одно-соединен с рабочей полостью силового гид- временном включении этих клапанов будутроцилиндра.

полностью открыты обе двери (или вся75 Устройство по п. 1, отличающееся

группа дверей), что может привести к на-тем, что, с целью повышения надежности

рушению заданного режима проветривания.работы двери в аварийных ситуациях.

Ресивер 21, обрудованный обратным кла-ш™к гидроцилиндра снабжен стержнем,

паном 22, повышает надежность устройствашарнирно соединенным с рычагами створок

за счет запаса сжатого воздуха при воз-« установленным с возможностью перемеможных перерывах в подаче пневмоэнер-30 щения внутри полого штока, при этом

гии в шахтную магистраль 24. Фильтр 23рычаги створок выполнены подпружиненможет быть установлен на входе в пнев-ными.

могидросистему с целью дополнительной очистки сжатого воздуха, что также повышает надежность устройства за счет уменьшения вероятности отказов клапанов из-за их засорения.

Формула изобретения

Изобретение относится к горной промети. Цель - повышение надежности работы двери. Устр-во содержит соединенный со створками 5 двери 1 через рычаги 7 силовой гидроцилиндр (ГЦ) 11. Последний имеет полый шток, соединенный с поршнем, установленным в рабочей полости ГЦ 11. Последний с помош.ьнэ управляемых пневмо- и гидроклапанов ГЦ 11 соединен с пневмогидропреобразователем 15 и магистралью сжатого воздуха. Устр-во имеет дополнительный пневмогидропреобра- зователь 16, пневматический вход которого через управляемый клапан соединен с магистралью сжатого воздуха, а гидравлический выход соединен с рабочей полостью ГЦ 11. Шток имеет стержень 14, ujapHHpHO соединенный с рычагами створок 6 и 7, перемеш,ающимися внутри штока 13. Створки 5 подпружинены. При открывании Двери 1 без помощи привода стержень 14 свободно перемеш,ается внутри штока. Наличие жесткой кинематической связи между ГЦ 11 и створками двери 1 является условием нормальной работы устр-ва. 1 з.п. ф-лы, 9 ил. с S (Л

п 13 im

Фие.1

5 Щ

,

.з

фиг. г

510

Л 0

Фие.

фие.5

12 24

Фае.6

Фиг.1

9 11

39 39

I

.-z:

x -VWWvc

%-Ш

/

4{/

24

I

фиг.8

21

22 23 2

16

J837 3536

Ui

16 1