Датчик контроля скрытой границы уголь-порода Советский патент 1991 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к устройствам для автоматического вождения угледобывающих машин по гипсометрии пласта.

Известен датчик скрытой границы уголь-порода, содержащий источник радиоактивного излучения и детектор.

Такой датчик имеет низкую точность из- за того, что выходной сигнал датчика сильно зависит от величины воздушного зазора.

Известен также датчик контроля скрытой границы уголь-порода, содержащий источник гамма-излучения, детектор и окно под детектором, закрытое фильтром.

Путем подбора толщины фильтра по определенному соотношению можно получить

инвариантность к изменению воздушного зазора в диапазоне от 25 до 120 мм. При изменении воздушного зазора до 25 мм или свыше 120 мм сигнал датчика сильно зависит от величины воздушного зазора. Датчик практически непригоден, например, для установки в основание и верхняки секций крепи струговых комплексов и агрегатов, рештаки скребковых конвейеров вследствие того, что при малых воздушных зазорах (менее 25 мм) он чувствителен к изменению воздушного зазора, а размещение датчика с большим воздушным зазором невозможно из-за заштыбовки пространства между датчиком и массивом.

о о ел о

СА)

ел

Цель изобретения - повышение точности контроля путем обеспечения нечувствительности датчика к воздушному зазору в требуемом диапазоне его изменения.

Эта цель достигается за счет того, что между противоположными сторонами окна по линии источник излучения - детектор и фильтром выполнены щели, причем площадь дальней от источника излучения щели больше площади ближней щели, а расстояние от источника излучения до центра детектора равно величине требуемого максимального воздушного зазора, при этом площади щелей выбирают из условия

Si

где Si и S2 - площади ближней и дальней щелей соответственно, а материал и толщину фильтра выбирают из условия

10 ерх( ju,pd)Ј 20, где /г - массовый коэффициент ослабления фильтром гамма-излучения, см г;

р - плотность материала фильтра, г/см3;

d - толщина фильтра, см.

На чертеже изображен датчик, общий вид.

Датчик состоит из стального корпуса 1, источника 2 гамма-излучения, детектора 3, окна 4 под детектором 3, фильтра 5, который расположен в окне 4 между контролируемой поверхностью уголь - порода и детектором 3. Фильтр 5 имеет ширину, равную ширине окна 4 под детектором. Между противоположными сторонами окна по линии источник излучения - детектор и фильтром образованы щели: ближняя к источнику щель 6 площадью Si и дальняя от источника щель 7 площадью $2Датчик вмонтирован в узел 8 горной машины таким образом, что расстояние от рабочей поверхности датчика до почвы кровли пласта равняется номинальному воздушному зазору лез 9, величина которого выбирается в зависимости от объекта автоматизации (комбайн, крепь, конвейер). При установке датчика, например, в секциях крепи или конвейера величину Нвз выбирают обычно в пределах 5-15 мм для исключения влияния заштыбовки, а при установке на исполнительных органах в отсутствии штыба эти пределы должны быть повышены на порядок с целью исключения механических повреждений датчика в процессе резания угля,

Датчик работает следующим образом. Гамма-излучение от источника 2 направлено на контролируемую поверхность уголь-порода. Обратно рассеянное гаммаизлучение регистрируется детектором 3 Интенсивность регистрируемого излучения является мерой толщины угольной пачки и растет с ростом последней.

Благодаря предлагаемой конструкции

датчика он может работать как при непосредственном контакте с поверхностью (величина воздушного зазора ), так и при наличии воздушного зазора ЬВз - 0.

0В зависимости от требуемой глубинности датчика выбирают тип источника излучения: с увеличением энергии гамма-излучения источника растет глубинность датчика. Так, для источника с энер5 гией 60 кэВ (америций-241) глубинность составляет 60 км, для источника с энергией 662 кэВ (цезий-137) глубинность составляет не менее 100 мм и т.д.

Толщину и материал фильтра выбирают

0 такими, чтобы кратность ослабления фильтром обратно рассеянного гамма-излучения лежала в пределах 10 К : 20. Тогда из формулы К ехр( /гр d) определяют материал и требуемую толщину фильтра.

5Расстояние источник излучения-детектор (расстояние между источником и центром детектора) выбирают приблизительно равным величине требуемого максимального воздушного зазора hB3, который опреде0 ляется конструктивными особенностями установки датчика на конкретной машине. Следует также учитывать, что расстояние источник - детектор определяет линейные размеры датчика,

5 Интенсивность приходящего на детектор через щель 6 излучения падает с ростом воздушного зазора, а интенсивность излучения через щель 7 возрастает. Если площади щелей выбраны из условия 5

0 S2 - Si .

о 1 , то суммарная регистрируеЬ1

мая детектором интенсивность не зависит от воздушного зазора при изменении его в любом требуемом диапазоне (например, от

5 0 до 100 мм, от 50 до 200 мм и т. д.). Формула изобретения

11. Датчик контроля скрытой границы

уголь-порода .содержащий источник гамма- излучения, детектор, окно под детектором,

0 закрытое фильтром, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет обеспечения нечувствительности датчика к воздушному зазору в требуемом диапазоне его изменения, меж5 ду противоположными сторонами окна по линии источник излучения-детектор и фильтром выполнены щели, причем площадь дальней от источника излучения щели больше площади ближней щели, а расстояние от

источника излучения до центра детектора равно величине требуемого максимального воздушного зазора.

2. Датчик по п. 1,отличающийся тем, что площади щелей выбирают из условия

S2-S1

5

Si

1

где Si и $2 - площади ближней и дальней щелей соответственно.

0

3. Датчик по п. 1,отличающий с я тем, что материал и толщину фильтра выбирают из условия

10 ерх( ju ,/od) 20, где fi - массовый коэффициент ослабле- ния фильтром гамма-излучелия, см2/г;

р - плотность материала фильтра, г/см3;

d - толщина фильтра, см.

Изобретение относится к устройствам для автоматического вождения угледобывающих машин по гипсометрии пласта. Цель - повышение точности контроля за счет обеспечения нечувствительности датчика к воздушному зазору в требуемом диапазоне его изменения. Для этого между противоположными сторонами окна по линии источник излучения - детектор и фильтром выполнены щели. Площадь дальней от источника излучения щели больше площади ближней щели. Расстояние от источника излучения до центра детектора равно величине требуемого максимального воздушного зазора. Расстояние источник излучения - детектор выбирают приблизительно равным величине требуемого максимального воздушного зазора, который определяется конструктивными особенностями установки датчика на конкретной машине. Интенсивность излучения приходящего через одну из щелей, падает с ростом воздушного зазора. Интенсивность излучения, приходящего на детектор через другую щель, возрастает. 2 з.п.ф-лы. 1 ил.

Редактор Н. Яцола

Техред М.Моргентал

Заказ 2376Тираж 298 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Корректор О. Кундрик