PL201118B1 - Układ elektrohydraulicznego sterowania, zwłaszcza urządzeń górniczych - Google Patents

Abstract

1. Uk lad elektrohydraulicznego sterowania, zw laszcza urz adze n górniczych, posiadaj acy element hydrauliczny, cz lony wykonawcze i/lub czujniki w obudowach pod laczone b ad z mo zli- we do pod laczenia do sterownika przy pomocy magistrali transmisji danych, przy czym ka zdy cz lon wykonawczy ma mo zliwo sc wywo lywania funkcji w elemencie hydraulicznym i/lub przy pomocy ka zdego czujnika mo zna okre sli c stan hydrauliczny w ka zdym punkcie pomiarowym elementu hydraulicznego b ad z inny parametr urz adzenia sterowanego, znamienny tym, ze ka zdemu cz lonowi wykonawczemu (3) i/lub czuj- nikowi (7, 8) w przynale znej obudowie (4, 15) przyporz adkowany jest czytnik (12, 14), a ele- mentowi hydraulicznemu (1) dla ka zdej jego funkcji (2) lub ka zdego punktu pomiarowego przyporz adkowany jest element informatyczny (11, 13), którego informacje mo zna odczyta c przy pomocy czytnika (12, 14) i przenie sc do sterownika (6). PL PL PL PL

Description

(19) PL (11) ⁽13) ^B1 (51) Int.Cl.

E21D 23/16 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 02.03.2004

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54) Układelektrohydraulicznego sterowania ,zwłaszcza urządzeń górniczych (30) Pierwszeństwo:

11.03.2003,DE,10310893.9 (43) Zgłoszenie ogłoszono:

20.09.2004 BUP 19/04 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.03.2009 WUP 03/09 (73) Uprawniony z patentu:

DBT GmbH,LUrer,DE (72) Twórca(y) wynalazku:

Sebastian M. Murdty,LUdirghauser,DE Jers Titschett,LUrer,DE Wetret Reirelt,Bochum,DE Ftarz-Heirtich Suilmarr,Wetre,DE Pattick Hartke,Aacher,DE Totster Boldt,Aacher,DE JUtger Romarski,Roserheim,DE Hotst Wagret,Edlirg,DE (74) Pełnomocnik:

Cabar Włodzimietz, INVENT Sp. z o.o.

(57) 1. Układ elektrohydraulicznego sterowania, zwłaszcza urządzeń górniczych, posiadający element hydrauliczny, człony wykonawcze i/lub czujniki w obudowach podłączone bądź możliwe do podłączenia do sterownika przy pomocy magistrali transmisji danych, przy czym każdy człon wykonawczy ma możliwość wywoływania funkcji w elemencie hydraulicznym i/lub przy pomocy każdego czujnika można określić stan hydrauliczny w każdym punkcie pomiarowym elementu hydraulicznego bądź inny parametr urządzenia sterowanego, zramierry tym, że każdemu członowi wykonawczemu (3) i/lub czujnikowi (7, 8) w przynależnej obudowie (4, 15) przyporządkowany jest czytnik (12, 14), a elementowi hydraulicznemu (1) dla każdej jego funkcji (2) lub każdego punktu pomiarowego przyporządkowany jest element informatyczny (11, 13), którego informacje można odczytać przy pomocy czytnika (12, 14) i przenieść do sterownika (6).

PL 201 118 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ elektrohydraulicznego sterowania, zwłaszcza urządzeń górniczych, znajdujący zastosowanie w szczególności w górniczych obudowach zmechanizowanych wykorzystywanych w górnictwie podziemnym.

Podobne rodzajowo układy znajdują się w górnictwie podziemnym zwłaszcza na blokach zaworów elektrohydraulicznych lub listwach zaworów elektrohydraulicznych służących do zasterowania funkcji hydraulicznych obudów stosowanych w eksploatacji ścian wydobywczych. Każda listwa zaworowa wyposażona jest przy tym w kilka hydraulicznych zaworów sterujących, a każdy zawór sterujący posiada możliwość zasterowania przy pomocy członu wykonawczego, specjalnie w tym celu zamontowanego na listwie zaworowej. W eksploatacji podziemnej jest zjawiskiem typowym, że na listwach zaworowych wszystkich obudów stosuje się identyczne pod względem konstrukcji i wyglądu człony wykonawcze tak, że przykładowo w przypadku uszkodzenia jednego członu wykonawczego może on zostać zastąpiony przez dowolny inny człon wykonawczy. Przy wymianie jednego członu wykonawczego lub wymianie jednego bądź kilku zaworów sterujących operator musi zadbać o to, aby każdorazowo każdemu zaworowi sterującemu był przyporządkowany odpowiedni człon wykonawczy. Listwy zaworowe w obudowach zmechanizowanych stwarzają wobec powyższego potencjalne niebezpieczeństwo wystąpienia usterek, błędów przy montażu i podłączeniu wywołanych czynnikiem ludzkim. Dotyczy to również czujników znajdujących się na obudowach, przy pomocy których przykładowo można mierzyć położenie poszczególnych stropnic lub stojaków hydraulicznych albo ciśnienie hydrauliczne występujące w cylindrach tworzących elementy hydrauliczne obudowy, lub też w stojakach.

Zadaniem wynalazku jest wytworzenie układu złożonego z elementów hydraulicznych jak też członów wykonawczych i/lub czujników do eksploatacji podziemnej, w przypadku którego wyżej wymienione źródło niebezpieczeństwa powstania błędów przy podłączeniu, wywołanych czynnikiem ludzkim, już nie występuje.

Istota wynalazku polega na tym, że każdemu członowi wykonawczemu i/lub czujnikowi w przynależnej obudowie przyporządkowany jest czytnik, natomiast elementowi hydraulicznemu dla każdej jego funkcji i/lub każdego punktu pomiarowego przyporządkowany jest element informatyczny, którego informacje można odczytać przy pomocy czytnika i przenieść do sterownika.

W korzystnym wykonaniu każdy z czytników składa się z modułu nadajnika i modułu odbiornika i/lub ma konstrukcję umożliwiającą nadawanie i odbiór.

Wystarczającym jest kiedy każdy czytnik ma konstrukcję umożliwiającą nadawanie i/lub odbiór fal elektromagnetycznych.

W przypadku elementu informatycznego korzystnym jest, gdy jest on przekaźnikiem lub transponderem, szczególnie w postaci mikrochipa lub chipa ze zintegrowaną pamięcią typu EEPROM.

W szczególnie korzystnej formie wykonania element informatyczny w postaci przekaźnika bądź transpondera ma możliwość odczytu indukcyjnego i/lub wyposażony jest w zintegrowaną cewkę odbiorczą, co zapewnia jego pracę indukcyjną i bezstykową.

Ponadto w sposób korzystny moduł nadajnika i/lub moduł odbiornika realizowane mogą być poprzez cewkę.

Ze względów praktycznych pożądanym jest, aby czytnik sprzężony był z elektronicznym układem przełączeniowym, który korzystnie obejmuje jeden mikronastawnik i/lub jedną jednostkę przetwarzania danych oraz elektroniczną jednostkę zasterowywania.

W celowym wykonaniu czytnik zainstalowany jest do obudowy poprzez przykręcenie lub klejenie, a także korzystnie zalany jest masą zalewową, co zabezpiecza go przed działaniem kurzu i wilgoci.

Również element informatyczny może być zainstalowany w punkcie pomiarowym lub na elemencie hydraulicznym, dla każdej możliwej do zasterowania funkcji za pomocą skręcenia lub klejenia, a korzystnie zabudowany w otworze montażowym w elemencie hydraulicznym, bądź zalany masą zalewową.

Najlepiej jest, gdy element hydrauliczny ma postać bloku zaworowego z kilkoma otworami montażowymi dla hydraulicznych zaworów sterujących, przy czym każdemu otworowi montażowemu lub każdemu zaworowi sterującemu przyporządkowany jest element informatyczny zapamiętujący informacje umożliwiające jednoznaczne rozróżnienie członów wykonawczych i zaworów sterujących przez sterownik.

PL 201 118 B1

Szczególnie korzystną transmisję danych w układzie uzyskuje się wówczas, gdy jest ona realizowana przez magistralę danych, zwłaszcza magistralę typu CAN-BUS i/lub sterownik, i/lub człony wykonawcze posiadają łącza cyfrowe.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku uzyskuje się taki efekt, że urządzenie sterujące w każdej chwili wie, przy pomocy jakiego członu wykonawczego przełączana lub wywoływana jest określona funkcja w elemencie hydraulicznym. Jeśli przykładowo w elemencie hydraulicznym występuje listwa zaworów hydraulicznych lub blok zaworów hydraulicznych z wieloma zaworami sterującymi, to każdorazowo odpowiadają odpowiedniej funkcji obudowy zasterowywanej hydraulicznie i wówczas urządzenie sterujące wie o zamianie dwóch członów wykonawczych, a urządzenie sterujące, w celu osiągnięcia odpowiedniej funkcji, mimo zamiany członów wykonawczych, zasteruje właściwy człon wykonawczy w celu osiągnięcia żądanej funkcji. Przy pomocy wynalazku dokonywane jest automatycznie przebiegające kodowanie oraz identyfikacja wszystkich zaworów sterujących i ewentualnie również czujników na elemencie obudowy, przy czym urządzenie sterujące może przyporządkować każdy człon wykonawczy takiemu zaworowi sterującemu, przed którym jest zamontowany.

Dodatkowo wykorzystanie odczytów na drodze indukcyjnej oraz zalanie elementów układu masą zalewową pozwala na uzyskanie dużej pewności i bezawaryjności układu będącej skutkiem odizolowania elementów układu od kurzu i wilgoci występujących w środowisku wyrobiska podziemnego.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schemat układu wykorzystywanego dla bloku zaworowego zaworów elektrohydraulicznych obudowy zmechanizowanej, fig. 2 - schematycznie przedstawiony przekrój wycinka bloku zaworowego z transponderem i czytnikiem zalanymi masą zalewową, a fig. 3 - schemat członu wykonawczego z piezoelementem i czytnikiem oraz transponderem zabudowanego na bloku zaworowym.

Na schemacie blokowym (fig. 1) przedstawiono schematycznie system sterowania elektrohydraulicznego obudowy zmechanizowanej, która dalej nie jest przedstawiona na rysunku w zakresie eksploatacji podziemnej. Układ sterowania elektrohydraulicznego obejmuje hydrauliczny blok zaworowy 1, który tutaj łącznie wyposażony jest w osiem zaworów sterujących 2, które każdorazowo znajdują się w przynależnych otworach montażowych, i przy pomocy których można włączać poszczególne funkcje na elemencie obudowy kroczącej, jak przykładowo wyprowadzanie stropnicy elementu kroczącego obudowy, rozstawianie lub rabowanie obudowy, przekładkę przenośnika lub obudowy itp. Poszczególne zawory sterujące 2 są względem siebie identycznie ukształtowane i ułożone grupami, tu posobnie, w bloku zaworowym 1. Strona hydrauliczna nie została rozrysowana. Każdemu zaworowi sterującemu 2 przyporządkowany jest człon wykonawczy 3, który przykładowo może być zainstalowany na zewnątrz na bloku zaworowym 1, z którym jest połączony poprzez skręcenie. Każdy człon wykonawczy 3 składa się z obudowy 4, w której zabudowano nie rozrysowany elektromagnes lub piezoelement wraz z przynależnymi elementami do wywoływania ruchu przełączającego zaworu sterującego 2. Poszczególne człony wykonawcze 3 dla każdego zaworu sterującego 2 są ukształtowane identycznie względem siebie, a wszystkie elementy wykonawcze 3 połączone są magistralą 5 z elementem sterowania elektronicznego w postaci sterownika 6 oraz z zasilaniem energetycznym, który dalej nie jest przedstawiony na rysunku, korzystnie ze źródłem własnym zasilania prądem stałym. Ponadto do magistrali 5, w przypadku której może chodzić przykładowo o magistralę typu CAN-BUS, przyłączone są jeszcze dwa czujniki 7, 8, których sygnały pomiarowe mogą być przenoszone za pośrednictwem magistrali 5 do sterownika 6. Przy pomocy czujników 7, 8 można mierzyć stany hydrauliczne na obu schematycznie przedstawionych stojakach hydraulicznych 9, 10. Dotychczas opisany tu układ elektrohydrauliczny sterowania obudowy zmechanizowanej, znany jest zasadniczo z dotychczasowego stanu techniki.

Zgodnie z wynalazkiem, każdemu zaworowi sterującemu 2 w bloku zaworowym 1, przyporządkowany jest element informatyczny 11, przy czym poszczególne elementy informatyczne 11 różnią się między sobą odnośnie przechowywanych informacji. Na każdym elemencie informatycznym 11 gromadzona jest informacja, która umożliwia jednoznaczną identyfikację tego elementu informatycznego 11 przy pomocy sterownika 6. W pamięci sterownika 6 przechowywane są dane o tym, jaki element informatyczny 11 odpowiada jakiej pozycji na bloku zaworowym 1, a ponadto jakie funkcje zasterowywane są na obudowie, jeśli uruchomiony zostanie każdorazowo przynależny zawór sterujący 2. Informacje na elementach informatycznych 11 można odczytywać indukcyjnie i bezstykowo. W tym celu w obudowie 4 każdego członu wykonawczego 3, znajduje się każdorazowo po jednym czytniku 12, który składa się z cewki do wytwarzania pola magnetycznego oraz do indukcyjnego odczytywania informacji znajdujących się na elemencie informatycznym 11. Poprzez odczytanie informacji i przenoszenie takich

PL 201 118 B1 informacji przy pomocy magistrali 5 do sterownika 6, sterownik 6 wie jaki człon wykonawczy 3 aktualnie przyporządkowany jest któremu zaworowi sterującemu 2 oraz czy funkcjonuje człon wykonawczy 3.

Również obu punktom pomiarowym dla czujników 7, 8 na stojakach hydraulicznych 9, 10 przyporządkowany jest każdorazowo jeden element informatyczny 13, którego dane można odczytać przy pomocy przynależnego czytnika 14 i który każdorazowo przymocowywany jest do obudowy 15 czujników 7, 8. Dzięki temu sterownik 6 wie również, z jakiego punktu pomiarowego pochodzą sygnały pomiarowe przenoszone przez czujniki 7, 8.

W przykładowym wykonaniu (fig. 2) w otworze montażowym 16 bloku zaworowego 1 zainstalowany jest element informatyczny 11 w postaci transpondera 17, zalany masą zalewową 18, dzięki czemu transponder 17 chroniony jest przed działaniem pyłów i wilgoci występujących w środowisku górniczym. Transponder 17 wyposażony jest w pamięć stałą programowalną z kasowaniem elektrycznym oznaczoną skrótem EEPROM. W schematycznie rozrysowanej obudowie 4 członu wykonawczego 3 zabudowana jest jednostka czytnika 12, która również zalana jest masą zalewową 18. Czytnik 12 wyposażony jest w cewkę 19 zabudowaną tak w obudowie 4, że w stanie zmontowanym członu wykonawczego 3 na bloku zaworowym 1 leży bezpośrednio naprzeciw otworu montażowego 16 dla transpondera 17. Cewka 19 połączona jest z zespołem elektronicznym 20, który może zawierać jednostkę zasterowywania oraz jednostkę przetwarzania danych.

Układ według wynalazku może być również wykonany na bazie piezoelektrycznego członu wykonawczego (fig. 3). Identyczne elementy konstrukcyjne jak w przypadku poprzednich rozwiązań wyposażone są w te same oznaczenia. W bloku zaworowym 1 zainstalowano hydrauliczny zawór sterujący 2, który zasterowywany jest członem wykonawczym 3. W otworze montażowym 16 bloku zaworowego 1 zabudowano transponder 17 możliwy do odczytania w sposób indukcyjny, który jest zalany masą zalewową 18. W obudowie 4 członu wykonawczego 3, w położeniu znajdującym się naprzeciwko transpondera 17, zainstalowano cewkę 19 czytnika 12, przy pomocy którego można odczytywać informacje znajdujące się na transponderze 17 metodą indukcyjną. W obudowie 4 członu wykonawczego 3 znajdują się ponadto mikronastawnik 21, zasilacz 22 oraz łącze cyfrowe 23 przykładowo typu RS 485. Zasilacz 22 w obudowie 4 otrzymuje energię elektryczną za pośrednictwem nierozrysowanej tutaj magistrali, która przyłączona jest do modułów wtykowych 24 zgodnie ze strzałką 25. Za pośrednictwem łącza cyfrowego 23 (interfejsu) oraz wyżej wspomnianej magistrali sygnały sterujące nierozrysowanego tu sterownika mogą być przenoszone do mikronastawnika 21 w obudowie 4, a informacje mikronastawnika 21 z powrotem przenoszone do sterownika. Mikronastawnik 21 włącza czytnik 12 do odczytania informacji na transponderze 17, a elektromagnetycznie odczytane informacje przekazywane są do mikronastawnika 21 zgodnie z kierunkiem strzałki 26. Mikronastawnik 21 steruje równocześnie wzmacniaczem piezo 27, przy pomocy którego można zasterowywać również piezoceramikę 28, służącą do łączenia zaworu sterującego 2. Pomiędzy piezoceramiką 28 i zaworem sterującym 2 zainstalowano schematycznie rozrysowane przełożenie drogi 29 w celu osiągnięcia wystarczającego skoku przy pomocy piezoceramiki 28.

Dla specjalisty wynikają tu liczne modyfikacje wykonania, które mieszczą się w zakresie ochrony tego wynalazku. W obudowie mogą być instalowane również liczne człony wykonawcze z przynależnym czytnikiem. Przy pomocy czujników można mierzyć drogę oraz pozycję. Transpondery mogą również cyklicznie, po każdym ponownym uruchomieniu układu czy po każdej wymianie członu wykonawczego, być rozczytywane przy pomocy ręcznego rozkazu sterującego.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ elektrohydraulicznego sterowania, zwłaszcza urządzeń górniczych, posiadający element hydrauliczny, człony wykonawcze i/lub czujniki w obudowach podłączone bądź możliwe do podłączenia do sterownika przy pomocy magistrali transmisji danych, przy czym każdy człon wykonawczy ma możliwość wywoływania funkcji w elemencie hydraulicznym i/lub przy pomocy każdego czujnika można określić stan hydrauliczny w każdym punkcie pomiarowym elementu hydraulicznego bądź inny parametr urządzenia sterowanego, znamienny tym, że każdemu członowi wykonawczemu (3) i/lub czujnikowi (7, 8) w przynależnej obudowie (4, 15) przyporządkowany jest czytnik (12, 14], a elementowi hydraulicznemu (1) dla każdej jego funkcji (2) lub każdego punktu pomiarowego przyporządkowany jest element informatyczny (11, 13), którego informacje można odczytać przy pomocy czytnika (12, 14) i przenieść do sterownika (6).

   PL 201 118 B1
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że czytniki £12, 14) składają się z modułu nadajnika i mdUułu dUbidzaika i/lub mają konstrukcję umożliwiającą asUawsaie i dłbióz.
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym i że czytniki £(^, 14) mają konstrukcjn umożliwiającą aaaawaaie i/lub dUbióz fal eleknzdmagaenycyaych.
4. 4. U^ad według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym. że element informatyczny £44,Τ, jest przekaźnikiem lub nzaakpdaUezem (17), kdzyyktaie w pdknaci mikzdchipa lub chipa nzaakpdaaeza ye yianegzdwaaą pamięcią EEPROM.
5. 5. U^ad według zaskrz. 4, znamiennytym, że przekaźnik iub Iransponder 117) ma możllwość dUcyynu iaUukcyjaegd i/lub wypdkażdty jekt w yianegzdwaaą cewkę dUbidzcyą (19).
6. 6. U^ad według zaskrz. 4, znamienny tym, że moduu nadajnika i/lub moduu o(^i^i<^r^rai^^ reallydwaae ką pzyey cewkę (19).
7. 7. U^ad według zasktz. 1 albo 2, albo 3, znamienny t^r^, że czy^ik (12, 14) sprzężony źesk y eleknzdaicyaym ukłałem pzzełącyeaidwym (,0), który kdzzyknaie dbejmuje jeł^ mikzdadkndwaik (,1) i/lub jeaaą eleknzdaicyaą jeaadknkę pzzenwdzzdaid adaych dzay eleknzdaicyaą jeaadknkę ydknezdwywdaid (,0).
8. 8. Ukkadweeług ζθ^ιζ. 7, znamienny tym, że czy^ik 1(1^, 14) nainatalowany j esk naobudowie (4, 15) pdpzyey kkzęceaie bąłź klejeaie i/lub kdzyyknaie ydlday jekt maką (18).
9. 9. U^ad według zaskrz. 1, znamienny tym, że elemeni intormatyczny (111 zainskalowany żesk w puakcie pdmiazdwym lub ia stemsiois hyazdulicyaym (1) łla kalłej mdżliwej łd ydktezdwdaid (, pdpzyey kkzęoeaie bąłź klejeaie, albd kdzyyktaie ydbuadwday w dtwdzye mditaldwym (16) w elemeaoie hyazdulioyaym (1) bąłź ydlday maką (18).
10. 10. Ukkad według ζθε^ζ. 1 albo 9, znamiennytym, że elemeni hydraullczny (1) ma poskać bloku yawdzdwegd y kilkdma dtwdzami mdatdżdwymi (16) łla hyazdulioyayoh yawdzów ktezujących (,), a kdżaemu dtwdzdwi mdatdżdwemu (16) lub kdżaemu yawdzdwi ktezującemu (, pzyypdzyąakdwday jekt ιΙιοο^ iafdzmdtyoyay (11).
11. 11. U^ad według ζθε^ζ. 1, znamienny tym, że 1ι^ζ^γ^^γο;;)£- danych realizowane żesk ppzez magiktzalę adayoh (5), w kyoyegóiadśoi magiktzalę typu CAN-BUS i/lub ktezdwiik (6) i/lub oyłday wykdadwoye (3) pdkidadją łącye cyfzdwe (,3).