PL216863B1 - Instalacja zraszająca do kombajnów górniczych z układem automatycznego wyboru rodzaju zraszania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest instalacja zraszająca z układem automatycznego wyboru rodzaju zraszania, zainstalowana na kombajnie górniczym, przeznaczona do rozrzedzania nagromadzeń metanu oraz do strącania i izolowania pyłu powstających w czasie pracy kombajnu węglowego, w obszarach jego organów urabiających.

Znana jest z opisu patentowego PL 199 921 instalacja ciśnieniowa powietrzno-wodna kombajnu górniczego, zawierająca rozmieszczone na kombajnowym ramieniu dysze zraszające, do których podawane jest sprężone powietrze i woda, tworzące strefę ochronną wokół organu urabiającego.

Inne rozwiązanie znane z wzoru użytkowego Ru 66115 dotyczy systemu zraszania powietrzno-wodnego w kombajnach węglowych, który polega na utworzeniu dwu układów powietrzno-wodnych, zewnętrznego z dysz rozmieszczonych na każdym ramieniu wytwarzających kurtynę wokół każdego organu i wewnętrznego z dysz usytuowanych na każdym organie urabiającym.

Jeszcze inne rozwiązanie znane z opisu patentowego PL 215 177 dotyczy instalacji zraszającej przeznaczonej do kombajnów górniczych, która dzięki zastosowaniu w jej układzie hydraulicznym specjalnych zaworów sterowanych powietrzem samoczynnie przesterowuje ten układ hydrauliczny, w zależności od zaistniałej sytuacji lub potrzeb, na zraszanie powietrzno-wodne lub tylko wodne.

Niedogodnością znanych rozwiązań instalacji powietrzno-wodnych, mimo wysokiej ich skuteczności w czasie normalnej pracy, jest znacznie pogarszająca się skuteczność działania z chwilą przerwy w zasilaniu instalacji sprężonym powietrzem lub w przypadku podjęcia decyzji o zastosowaniu alternatywnego zraszania tylko wodnego.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie mankamentów występujących w znanych rozwiązaniach, w wyniku opracowania instalacji zraszającej, mogącej pracować zarówno w wersji zraszania powietrzno-wodnego jak i tylko wodnego.

Instalacja zraszająca do kombajnów górniczych z układem automatycznego wyboru rodzaju zraszania, posiadająca zewnętrzny układ zraszania złożony z dysz dwuczynnikowych usytuowanych na każdym ramieniu i wewnętrzny układ zraszania złożony z dysz rozmieszczonych na każdym z organów urabiających oraz posiadająca na przewodzie zasilania z magistrali wodnej zawory sterowane powietrzem z magistrali sprężonego powietrza, charakteryzuje się tym, że na przewodzie zasilania magistrali sprężonego powietrza ma czujnik ciśnienia powietrza wyposażony w stycznik, zabudowany w każdym obiegu sprężonego powietrza zasilającego dysze umieszczone na ramieniu kombajnu jak również dysze osadzone na organie urabiającym oraz ma na przewodzie zasilania magistrali wodnej czujniki przepływu wody wyposażone w stycznik umieszczone w każdym obiegu wody zraszania powietrzno-wodnego zasilającego dysze zraszające. Przy czym każdy z czujników ciśnienia powietrza zasilany jest bezpośrednio z obwodu sterującego kombajnu, a poprzez stycznik połączony jest z czujnikiem przepływu wody w obiegu medium zraszającego a ponadto sąsiednie styczniki są połączone z obwodem sterującym kombajnu.

Instalacja zraszająca na przewodzie zasilania magistrali wodnej ma dwa zawory sterowane sprężonym powietrzem z magistrali sprężonego powietrza, przy czym pierwszy zawór jest otwierany przepływem sprężonego powietrza, zaś drugi zawór jest zamykany sprężonym powietrzem. Na dopływie wody do sterowanego sprężonym powietrzem zaworu jest ogranicznik przepływu wody.

Instalacja zraszająca według wynalazku wyposażona jest w układ hydrauliczny zapewniający automatyczny wybór opcji zraszania w zależności od występujących warunków i sposobu zasilania oraz samoczynnie przesterowujący się układ czujników zapewniających właściwe parametry czynników zraszania i wyłączających pracę maszyny na drodze elektrycznej, w przypadku niewłaściwych parametrów tych czynników lub braku ich przepływu. Gwarantuje to dużą pewność i skuteczność działania instalacji w obszarach największego zagrożenia metanowego i zapylenia, to jest bezpośrednio w obszarze organów urabiających.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat hydrauliczny instalacji zraszającej, przeznaczony do strony lewej dwuramiennego kombajnu ścianowego, analogiczny schemat dla prawej strony nie wyszczególniono na rysunku, fig. 2 pokazuje w formie schematu układ elektryczny czujników kontrolujących parametry czynników zraszania całej instalacji, z jednym wejściem z obwodu sterującego kombajnu i z dwoma wyjściami, fig. 3 przedstawia odmianę układu elektrycznego kontrolno-sterującego instalacji zraszającej, w którym zastosowano inny wzajemny układ połączeń między czujnikami z jednym wejściem i jednym wyjściem łączącym układ kontrolno-sterujący z obwodem sterowniczym kombajnu, fig. 4 pokazuje jeszcze inną

PL 216 863 B1 odmianę układu kontrolno-sterującego instalacji zraszającej, o innym układzie połączeń z jednym wejściem i jednym wyjściem do obwodu sterującego kombajnu.

Jak pokazano na fig. 1, do kombajnu doprowadzone są dwie magistrale przewodów, wodna magistrala 1 zasilana z rurociągu wodnego lub pompy oraz magistrala 2 ze sprężonym powietrzem zasilana z rurociągu sprężonego powietrza lub sprężarki. Główna magistrala wodna 1 rozdziela się na kombajnie na dwie niezależne magistrale, magistrala 3 doprowadzająca wodę systemu chłodzenia i magistrala 4 doprowadzająca wodę do systemu zraszania, których elementy rozmieszczone są na kombajnie. Dopływ mediów może być odcięty za pomocą zaworów, odpowiednio wody za pomocą zaworów 5 i 6 oraz powietrza za pomocą zaworu 7.

Woda zasilająca instalację według wynalazku z magistrali 1 przepływa magistralą 3 i 4 poprzez wodne filtry 8, zawory 9 i 10 sterowane sprężonym powietrzem, chłodnice wodne 11, jednokierunkowe zawory 12, 13 i 14 na przepływach powietrza, czujniki ciśnienia powietrza 15, czujniki przepływu wody 16, 17 i 18, mieszalniki 19 powietrza i wody oraz ograniczniki przepływu wody 20 i 21· Zawór 9 w czasie zasilania instalacji sprężonym powietrzem jest otwarty dla przepływu wody, zaś zawór 10 dla jej przepływu jest w tym czasie zamknięty. Czujniki 18 kontrolują przepływ wody w układzie chłodzenia kombajnu.

Realizacja zraszania odbywa się z dwuczynnikowych dysz 22 usytuowanych na ramieniu kombajnowym i z dysz 23 rozmieszczonych na organie urabiającym. Do dysz 23, w zależności od opcji zraszania, mieszanina powietrzno-wodna lub woda dostaje się poprzez drążony wał 24, na którym zamocowany jest organ.

Jak pokazano na fig. 2 + 4 w układach elektrycznych kontroli parametrów czynników zraszania znajdują się czujniki ciśnienia powietrza 15 dla lewej strony i dla prawej strony maszyny. Ponadto kontroli poddane są przepływy wody, które kontrolują odpowiednio po obu stronach kombajnu, czu jniki 16 oraz 17.

Działanie instalacji zraszającej w wersji powietrzno-wodnej przedstawia się następująco. Sprężone powietrze po otwarciu zaworu 12 dopływa bezpośrednio do dwuczynnikowych dysz 22, przy czym do pary dysz 22 dopływ powietrza następuje dopiero po otwarciu zaworu 14. Sprężone powietrze po otwarciu zaworu 13 dostaje się również do mieszalnika 19. Woda po przepłynięciu przez czujnik 16 dopływa bezpośrednio do dwuczynnikowych dysz 22 oraz dzięki otwarciu przez sprężone powietrze sterowanego zaworu 9 przedostaje się, po uprzednim przepłynięciu przez ogranicznik przepływu 20, do mieszalnika 19. Z mieszalnika 19 powietrzno-wodna mieszanina poprzez wał 24 dopływa do dysz 23. Strumienie powietrzno-wodne dysz 23 wewnętrznego zraszania zraszają końcówki noży urabiających organów i bruzdy ich skrawania, a więc miejsca powstawania pyłu i iskier mogących być inicjatorem zapłonu metanu. Natomiast, dwuczynnikowe dysze 22 zewnętrznego układu zraszania wytwarzają powietrzno-wodne strumienie zraszające, które tworzą szczelną powietrzno-wodną kurtynę izolującą od otoczenia urabiające organy. Ogranicznik przepływu 20 ma za zadanie zapewnić właściwy rozdział wody między zraszaniem wewnętrznym z organu i zraszaniem zewnętrznym z ramienia kombajnu.

W przypadku braku dopływu sprężonego powietrza następuje zamknięcie zaworu 9 i otwarcie przepływu dla wody przez zawór 10, który otwiera się w wyniku braku ciśnienia powietrza. Woda wówczas przepływa przez czujnik 17, następnie kolejno przepływa przez otwarty zawór 10 i mieszalnik 19 oraz poprzez wał 24 dopływa do dysz 23. Jednocześnie woda poprzez czujnik 16 płynie wprost do dysz 22, przy czym do części dysz 22 poza pierwszą parą, woda dopływa poprzez ogranicznik przepływu 21. Instalacja działa jako typowa zraszająca instalacja wodna wewnętrzna. Zastosowanie ogranicznika przepływu 21 ogranicza dopływ wody do pozostałych dysz 22 i tym samym zapewnia skuteczne działanie pary dysz 22 odciętych zaworem 14 od możliwości przedostania się wody do instalacji sprężonego powietrza.

Na fig. 2 pokazano układ elektryczny czujników kontrolujących prawidłowość pracy instalacji zraszającej w przykładowym rozwiązaniu dla dwuramiennego kombajnu górniczego. Na przewodzie zasilania magistrali 2 ze sprężonym powietrzem jest czujnik ciśnienia powietrza 15 wyposażony w stycznik 25, zabudowany w każdym obiegu sprężonego powietrza zasilającego dysze 22 umieszczone na ramieniu kombajnu jak również dysze 23 osadzone na organie urabiającym. Na przewodzie zasilania magistrali wodnej 4 jest czujnik 16 i 17 przepływu wody wyposażony w wyjściowy element wykonawczy, korzystnie stycznik 26 i 27 umieszczone w każdym obiegu wody zraszania powietrzno-wodnego zasilającego dysze 22, 23. Każdy z czujników ciśnienia powietrza 15 zasilany jest bezpośrednio z obwodu sterującego kombajnu. Stycznik 25 czujnika 15 połączony jest z czujnikiem prze4

PL 216 863 B1 pływu wody 16 i czujnikiem 17 przepływu wody. Układ ten posiada jedno wejście z obwodu sterującego kombajnu i dwa wyjścia włączone w ten obwód.

Działanie układu elektrycznego pokazanego na fig. 2 jest następujące; podanie do instalacji zraszającej powietrza o prawidłowym ciśnieniu powoduje przesterowanie stycznika 25 każdego czujnika ciśnienia 15 w położenie normalnie otwarte, zaznaczone linią kreskowaną i podanie sygnału do połączonego z nim czujnika przepływu wody 16 w obiegu powietrzno-wodnym. Z chwilą gdy parametry przepływającej wody są zgodne z wymogami następuje przesterowanie odpowiedniego stycznika 26 czujnika 16 w położenie normalnie otwarte, pokazane linią kreskowaną i w konsekwencji przekazanie odpowiedniego sygnału do obwodu sterującego kombajnu, co pozwala na załączenie silników napędowych maszyny. Instalacja zraszająca działa w opcji powietrzno-wodnej. Z chwilą gdy następuje zanik zasilania sprężonego powietrza w instalacji zraszającej, stycznik 25 czujnika ciśnienia 15 pozostaje w położeniu jak na rysunku i zostaje podany sygnał do odpowiedniego czujnika przepływu wody 17 w obiegu wodnym, którego stycznik 27 po otrzymaniu sygnału, gdy wielkość przepływu jest właściwa, zostaje przesterowany w położenie normalnie otwarte zaznaczone linią przerywaną, a następnie sygnał zostaje przekazany do obwodu sterującego kombajnu, co pozwoli na włączenie silników napędowych maszyny. Instalacja zraszająca pracuje w opcji zraszania wodnego.

Przedstawiony na rysunku na fig. 2 układ umożliwia pracę instalacji zraszającej jako powietrzno-wodnej z tej strony kombajnu, gdzie czujnik 15 sygnalizuje prawidłowe parametry powietrza sprężonego i jako wodnej z tej strony, gdzie czujnik 15 nie działa.

Fig. 3 przedstawia odmianę układu elektrycznego kontrolno-sterującego instalacji zraszającej dla prawej i lewej strony kombajnu górniczego według wynalazku, w którym zastosowano inny wzajemny układ połączeń między poszczególnymi czujnikami 15, 16, 17 oraz występuje w nim tylko jedno wejście i jedno wyjście łączące układ kontrolno-sterujący z obwodem sterowniczym kombajnu.

Czujnik ciśnienia powietrza 15 wyposażony w stycznik 25, zabudowany w każdym obiegu sprężonego powietrza zasilającego dysze 22 umieszczone na kombajnowym ramieniu i dysze 23 osadzone na organie urabiającym. Na przewodzie zasilania magistrali wodnej 4 są czujniki 16 i 17 przepływu wody wyposażone w wyjściowy element wykonawczy, korzystnie stycznik 26 i 27, umieszczone w każdym obiegu wody zraszania powietrzno-wodnego zasilającego dysze 22, 23. Każdy z czujników ciśnienia 15 jest zasilany bezpośrednio z obwodu sterującego kombajnu, a poprzez stycznik 25 jest połączony z czujnikiem 17 przepływu wody w obiegu wodnym, i z czujnikiem 16 przepływu wody w obwodzie powietrzno-wodnym zraszania. Ponadto styczniki 26 i 27 są połączone z obwodem sterującym kombajnu.

Działanie tego układu polega na tym, że podanie sprężonego powietrza o odpowiednich parametrach do instalacji zraszającej powoduje jednoczesne przesterowanie styczników 25, obydwu czujników ciśnienia 15 w położenie normalnie otwarte, pokazane linią kreskowaną i przekazanie sygnału kolejno do obu czujników przepływu wody 16 obiegu powietrzno-wodnego, których styczniki 26, przesterowują się w położenie pokazane linią kreskowaną, gdy występuje wymagana wielkość przepływu wody. Następnie zostaje przekazany sygnał wyjściowy do obwodu sterującego kombajnu i maszyna może być uruchomiona. Instalacja zraszająca pracuje w opcji powietrzno-wodnej. Brak powietrza sprężonego nie powoduje przesterowanie styczników 25 czujników 15, a sygnał zostanie kolejno przekazany do czujników przepływu 17, których wyjściowe elementy wykonawcze, styczniki 27, zajmą położenie pokazane linią kreskowaną, co skutkuje podaniem odpowiedniego sygnału do obwodu sterowniczego kombajnu i maszyna może zostać uruchomiona. Instalacja zraszająca pracuje jako instalacja wodna.

Fig. 4 pokazuje jeszcze inną odmianę układu kontrolno-sterującego instalacji zraszającej według wynalazku, o innym układzie połączeń z jednym wejściem i wyjściem do obwodu sterującego kombajnu.

Instalacja zraszająca, ma czujnik ciśnienia 15 wyposażony w stycznik 23, zabudowany w każdym obiegu sprężonego powietrza zasilającego dysze 22 umieszczone na kombajnowym ramieniu i dysze 23 osadzone na organie urabiającym. Na przewodzie zasilania magistrali wodnej 4 ma czujnik 16 i czujnik 17 przepływu wody wyposażony w stycznik 26 i stycznik 27, umieszczone w każdym obiegu wody zraszania powietrzno-wodnego zasilającego dysze 22, 23. Przy czym szeregowo połączone czujniki ciśnienia 15 zasilane są bezpośrednio z obwodu sterującego kombajnu, a stycznik normalnie 25 połączony jest z czujnikiem przepływu wody 16 obwodu powietrzno-wodnego, oraz z czujnikiem 17 przepływu wody w obiegu zraszania wodnego. Styczniki 26, 27 są połączone z obwodem sterującym kombajnu.

PL 216 863 B1

Działanie tej wersji układu elektrycznego kontrolno-sterującego jest następujące; brak powietrza powoduje podanie sygnału z czujników ciśnienia powietrza 15 na czujniki przepływu wody 17, których styczniki 27, zostają kolejno przesterowane w położenia normalnie otwarte pokazane linią przerywaną, a następnie przekazują one odpowiedni sygnał do obwodu sterującego kombajnu. Instalacja zraszająca pracuje w opcji wodnej, a kombajn może być uruchomiony do pracy. Z chwilą podania sprężonego powietrza do instalacji zraszającej zostają kolejno przesterowane styczniki 25, czujników 15 w położenie pokazane linią przerywaną i następuje podanie sygnału do czujników 16 przepływu wody w obiegu powietrzno-wodnym, w wyniku czego zostają przesterowane styczniki 26, w położenie pokazane linią kreskowaną i zostaje podany sygnał wyjściowy do obiegu sterującego kombajnu. Instalacja zraszająca pracuje jako powietrzno-wodna, a kombajn może zostać uruchomiony do pracy.

Kombajn nie może pracować jeśli przepływ wody w jego obiegu chłodzenia jest zbyt mały, wówczas stycznik czujnika 18 przekazuje sygnał powodujący wyłączenie pracy silników kombajnu.

W przedstawiony na fig. 2, 3 i 4 układ kontrolno-sterujący może zostać również dodatkowo włączony czujnik 18 obiegu chłodzenia kombajnu.

W miejsce zastosowanych w pokazanym przykładowym wykonaniu styczników jako wyjściowe elementy wykonawcze, do sterowania i przekazywania sygnałów mogą być użyte inne spełniające tą rolę elementy wykonawcze.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku instalacja zraszająca powietrzno-wodna zapewnia w sposób samoczynny, bez potrzeby jakiejkolwiek ingerencji obsługi, przystosowanie do pracy jako wodna instalacja zraszająca i na odwrót, zachowując odpowiednią niezbędną skuteczność działania. Dotyczy to nie tylko samoczynnego przesterowania się układu hydraulicznego instalacji, ale także automatycznego przesterowania się układu elektrycznego w zakresie odpowiedniego doboru i włączenia właściwych czujników kontrolujących parametry czynników zraszania w zależności od występującej opcji zraszania. Sytuacja taka powstaje z chwilą nieprzewidywalnej przerwy w zasilaniu sprężonego powietrza lub w przypadku zaistnienia potrzeby zastosowania alternatywnego zraszania tylko wodnego.

W momencie przypadkowego lub celowego odcięcia zasilania instalacji sprężonym powietrzem, następuje samoczynne przesterowanie instalacji na w pełni kontrolowane zraszanie wodne, działające głównie w formie instalacji wewnętrznej z organów urabiających.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Instalacja zraszająca do kombajnów górniczych z układem automatycznego wyboru rodzaju zraszania, posiadająca zewnętrzny układ zraszania złożony z dysz dwuczynnikowych usytuowanych na każdym ramieniu i wewnętrzny układ zraszania złożony z dysz rozmieszczonych na każdym z organów urabiających oraz posiadająca na przewodzie zasilania z magistrali wodnej zawory sterowane powietrzem z magistrali sprężonego powietrza, znamienna tym, że na przewodzie zasilania magistrali (2) ze sprężonym powietrzem ma czujnik ciśnienia powietrza (15) wyposażony w stycznik (25) zabudowany w każdym obiegu sprężonego powietrza zasilającego dysze (21) umieszczone na ramieniu kombajnu i dysze (23) osadzone na organie urabiającym oraz ma na przewodzie zasilania magistrali wodnej (4) czujniki (16, 17) przepływu wody wyposażone w styczniki (26, 27) umieszczone w każdym obiegu wody zraszania powietrzno-wodnego zasilającego dysze (22, 23), przy czym każdy z czujników ciśnienia powietrza (15) zasilany jest bezpośrednio z obwodu sterującego kombajnu, a poprzez stycznik (25) połączony jest z czujnikiem przepływu wody (16) w obiegu medium zraszającego, a ponadto styczniki (26, 27) są połączone z obwodem sterującym kombajnu.
2. 2. Instalacja zraszająca według zastrz. 1, znamienna tym, że na przewodzie zasilania magistrali wodnej (4) ma zawory (9 i 10) sterowane sprężonym powietrzem z magistrali (2), przy czym zawór (9) jest otwierany przepływem sprężonego powietrza, zaś zawór (10) jest zamykany sprężonym powietrzem.
3. 3. Instalacja zraszająca według zastrz. 2, znamienna tym, że na dopływie wody do sterowanego sprężonym powietrzem zaworu (9) ma ogranicznik (20) przepływu wody.