PL220128B1 - Sposób chłodzenia układów elektronicznych w urządzeniach mechanicznych, zwłaszcza w przekładniach zębatych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób chłodzenia układów elektronicznych w urządzeniach mechanicznych, zwłaszcza w przekładniach zębatych stosowanych w górnictwie.

Od przekładni zębatych, pracujących często w trudnych warunkach eksploatacyjnych, żąda się obecnie wysokiego poziomu niezawodności dyspozycyjności, co związane jest z zakładaną wysoką trwałością tych urządzeń. Czynnikami umożliwiającymi osiągnięcie tej wysokiej trwałości to stworzenie jednolitego systemu decyzyjnego, w którym przekładnie zębate będą integralnym elementem. Z uwagi na istniejące w kopalniach węgla kamiennego zagrożenie wybuchem gazów i pyłów, stosowanie zewnętrznych urządzeń monitorujących stan techniczny maszyn wymaga użycia specjalnych obudów, urządzeń zasilających i przetwarzających sygnał oraz układów elektronicznych. Na podstawie eksploatacji dotychczasowych górniczych urządzeń elektronicznych stwierdzono podatność przewodów na uszkodzenia mechaniczne spowodowane pracą przekładni w trudnych warunkach eksploatacyjnych oraz częsty brak odpowiedniego miejsca na zabudowę urządzeń zasilających i układów elektronicznych przetwarzających sygnał.

Ze stanu techniki znane są przekładnie wyposażone w układy elektroniczne i czujniki do pomiaru parametrów eksploatacyjnych przekładni zębatych, które mają wyjścia wyprowadzone na zewnątrz obudowy przekładni i połączone są wiązkami przewodów z zabudowanym na zewnątrz przekładni układem elektronicznym.

W dostępnych materiałach firmy Brautigam Bergbau-und Antriebstechnik GmbH & Co KG (Niemcy) z 2009 r. ujawniono przekładnię, w której zastosowano: pomiar temperatury w węźle łożyskowym wału napędowego oraz w misce olejowej, pomiar zawilgocenia oleju, pomiar drgań, pomiar poziomu oleju w przekładni oraz układ do pomiaru przechyłu przekładni. Przy czym, czujniki realizujące pomiary mocowane są w korpusie obudowy z wyjściami przewodowymi wyprowadzonymi na zewnątrz obudowy, które z kolei połączone są z zabudowanym na zewnątrz przekładni układem elektronicznym.

Także w instrukcji obsługi przekładni typu BKP-25-RP z 2009 r. firmy Brautigam Bergbau-und Antriebstechnik GmbH & Co KG (Niemcy) (str. 11 pkt. 2.7 „Dodatkowe urządzenia”) ujawniona jest przekładnia wyposażona w czujniki temperatury umieszczone na wejściu i wyjściu obiegu oleju z łożysk oraz w czujnik poziomu oleju. Czujniki mocowane są w korpusie obudowy, a ich wyjścia i przewody wyprowadzone są na zewnątrz obudowy. Ochrona czujników i okablowania przed wpływami zewnętrznymi według instrukcji należy do użytkownika przekładni.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu chłodzenia układów elektronicznych w urządzeniach mechanicznych pracujących w trudnych warunkach, który umożliwi pomiar parametrów eksploatacyjnych tych urządzeń z jednoczesnym zapewnieniem ochrony układu elektronicznego i przewodów łączących go z czujnikami pomiarowymi przed uszkodzeniami, a także zapewni autonomiczność zasilania układu elektronicznego.

Sposób według wynalazku polega na chłodzeniu układu umieszczonego w komorze aparaturowej usytuowanej we wnętrzu obudowy przez przepływającą przez chłodzący płaszcz ciecz chłodzącą. Przy czym, w trakcie chłodzenia układu elektronicznego w tym samym czasie dokonuje się pomiaru przepływu cieczy chłodzącej przepływającej przez chłodzący płaszcz cieczowy turbiną sprzężoną z magnetycznym czujnikiem impulsów oraz dokonuje się pomiaru temperatury cieczy chłodzącej czujnikiem temperatury. W momencie zaniku przepływu cieczy chłodzącej przepływającej przez chłodzący płaszcz cieczowy i/lub przekroczenia granicznej temperatury cieczy chłodzącej włączony zostaje system sygnalizacji i/lub wyłączony zostaje układ elektroniczny. Niezależnie od ww. sposobu chłodzenia poprzez wprowadzenie w ruch obrotowy strugą przepływającej cieczy chłodzącej turbiny sprzężonej mechanicznie z prądnicą zasila się buforowo ogniwo zasilające układ elektroniczny.

Zaletą sposobu według wynalazku jest usytuowanie układu elektronicznego w chłodzonej k omorze aparaturowej, co umożliwia utrzymanie optymalnych termicznych parametrów pracy elektronicznego układu oraz pozwala na ułożenie wiązek przewodów łączących czujniki pomiarowe param etrów eksploatacyjnych z układem elektronicznym we wnętrzu przekładni, co chroni te przewody i układ elektroniczny przed uszkodzeniami. Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość zastosowania w przekładniach w układzie lewy - prawy położenia wału zdawczego mocy, jak również możliwość stosowania przekładni w przypadku pochylenia osi wału o pewien kąt. Z kolei usytuowanie w płaszczu cieczowym komory aparaturowej turbiny napędzającej prądnicę, która zasila buforowo ogniwo zasilające układ elektroniczny, zapewnia autonomiczność zasilania układu. Ponadto bieżący pomiar przePL 220 128 B1 pływu cieczy chłodzącej przepływającej przez chłodzący płaszcz cieczowy i/lub pomiar temperatury cieczy chłodzącej pozwala bezpieczną pracę układu elektronicznego. Sygnały sterujące będące wynikiem operacji przeprowadzanych w sposób zaprogramowany wewnątrz układu elektronicznego mogą być przekazywane dowolnym sposobem do wyświetlaczy wizualizacyjnych lub do urządzeń współpracujących z górniczymi systemami dyspozytorskimi i systemami sterowania kompleksami ścianowymi.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 - przedstawia przekładnię w przekroju wzdłużnym z chłodzoną wewnętrzną komorą aparaturową z układem elektronicznym, fig. 2 - przedstawia szczegół „A” z fig. 1.

Sposób według wynalazku polega na chłodzeniu układu elektronicznego 20 umieszczonego w komorze aparaturowej 11 usytuowanej we wnętrzu obudowy 1 przekładni przepływającą przez chłodzący płaszcz cieczowy 14 cieczą zasilającą wężownice chłodnic 2. Z kolei w tym samym czasie dokonuje się pomiaru przepływu cieczy chłodzącej w chłodzącym płaszczu cieczowym 14 turbiną 17 sprzężoną z magnetycznym czujnikiem impulsów C2 oraz dokonuje się pomiaru temperatury cieczy chłodzącej czujnikiem temperatury C1. Gdy wystąpi zanik przepływu cieczy chłodzącej przepływającej przez chłodzący płaszcz cieczowy 14 i/lub przekroczona zostanie graniczna dopuszczalna temperatura cieczy chłodzącej zapewniająca prawidłową pracę układu elektronicznego 20 wówczas włączony zostaje system sygnalizacji i/lub wyłączony zostaje sposób oraz układ do pomiaru parametrów eksploatacyjnych przekładni zębatych. Niezależnie od ww. sposobu chłodzenia poprzez wprowadzenie w ruch obrotowy turbiny 17 strugą przepływającej cieczy chłodzącej napędzana jest prądnica 19, która zasila buforowo ogniwo zasilające 21 układ elektroniczny 20.

Przykładowa przekładnia zębata ma w obudowie 1 otwory technologiczne zakryte pokrywami 3 zamykającymi dostęp do wnętrza przestrzeni, wewnątrz której znajdują się koła zębate przekładni oraz do zbiorników olejowych chłodzących 7 obsady łożysk 10 wału koła zębatego stożkowego 9. Wewnątrz zbiorników 7 znajdują się wężownice chłodnicy 2 schładzające przepływający przez zbiorniki olej, co zostało uwidocznione wektorami kierunku przepływu oleju 8. Wężownice 2 włączone są do obiegu cieczy chłodzącej wpływającej wlotem 5 i wypływającej wylotem 4 z rozdzielacza chłodziwa 6 zamocowanego na pokrywie 3. Do pokrywy 3 zamocowana jest komora monitoringu technicznego 11 mieszcząca układ elektroniczny 20 i ulokowana wewnątrz otworu technologicznego obudowy 1 przekładni. Z uwagi na temperaturę panującą wewnątrz pracującej przekładni dla zapewnienia optymalnych warunków pracy układu elektronicznego 20 jest on schładzany chłodzącym płaszczem cieczowym 14 ograniczonym ścianką wewnętrzną 12 i ścianką zewnętrzną 13 jak zostało to uwidocznione na fig. 2, który połączony jest dwoma króćcami 15 łączącymi z obiegiem cieczy chłodzącej wpływającej 4 i wypływającej 5 chłodziwa 6. Wewnątrz chłodzącego płaszcza cieczowego 14 umieszczona jest turbina 17, która połączona jest wałem napędowym 18 z prądnicą 19 zasilającą buforowo ogniwo 21. Turbina 17 pełni równocześnie rolę czujnika przepływu wody chłodzącej w płaszczu cieczowym 14 poprzez sprzężenie z magnetycznym czujnikiem impulsów C2, który połączony jest z układem elektronicznym 20 poprzez złącze S9. Wewnątrz chłodzącego płaszcza cieczowego 14 zamontowany jest również czujnik temperatury wody chłodzącej C1 podłączony do złącza S1 układu elektronicznego 20. Wewnątrz zbiornika olejowego chłodzącego 7 umieszczony jest czujnik temperatury oleju C3 podłączony do złącza S3 oraz czujnik drgań łożyskowania C4 podłączony do złącza S4 układu elektronicznego 20. Do złącza S5 układu elektronicznego 20 podłączony jest poprzez zewnętrzny przepust 16a czujnik poziomu oleju C5, do złącza S6 podłączony jest czujnik zanieczyszczenia oleju C6, do złącza S7 podłączony jest czujnik temperatury oleju C7 w misce olejowej przekładni, a do złącza S8 podłączony jest czujnik pomiarowy prędkości obrotowej C8 wału 9 przekładni. Przewody przekazujące elektryczne sygnały pomiarowe z czujników C3, C4, C6, C7, C8 przeprowadzone są jak to zostało pokazane na fig. 1 i fig. 2 wewnątrz obudowy 1 przekładni i poprzez wewnętrzne przepusty 16 wykonane w podwójnych ściankach otaczających chłodzący płaszcz cieczowy 14 podłączone od odpowiadających złączy S3, S4, S6, S7, S8 w układzie elektronicznym 20. Z kolei z złącza Sw wyjście 22 układu elektronicznego 20 poprzez zewnętrzny przepust 16a połączone jest z lokalnym układem wyświetlająco - rejestrującym lub systemem dyspozytorsko - sterującym.

Rozwiązanie według wynalazku może stanowić integralną część istniejących systemów dyspozytorskich oraz systemów sterowania i kontroli parametrów technologicznych zmechanizowanych kompleksów ścianowych.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób chłodzenia układów elektronicznych w urządzeniach mechanicznych, zwłaszcza w przekładniach zębatych, znamienny tym, że chłodzi się układ elektroniczny (20) umieszczony w komorze aparaturowej (11) usytuowanej we wnętrzu obudowy (1) przez przepływającą przez chłodzący płaszcz (14) ciecz chłodzącą.
2. 2. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że w trakcie chłodzenia układu elektronicznego (20) w tym samym czasie dokonuje się pomiaru przepływu cieczy chłodzącej przepływającej przez chłodzący płaszcz cieczowy (14) turbiną (17) sprzężoną z magnetycznym czujnikiem impulsów (C2) oraz dokonuje się pomiaru temperatury cieczy chłodzącej czujnikiem temperatury (C1).
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w momencie zaniku przepływu cieczy chłodzącej przepływającej przez chłodzący płaszcz cieczowy (14) i/lub przekroczenia granicznej temperatury cieczy chłodzącej włączony zostaje system sygnalizacji i/lub wyłączony zostaje układ elektroniczny (20).
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wprowadzona w ruch obrotowy strugą przepływającej cieczy chłodzącej turbina (17) sprzężona mechanicznie z prądnicą (19) zasila buforowo ogniwo zasilające (21) układ elektroniczny (20).

   Wykaz pozycji:

   1 - obudowa,

   2 - wężownica chłodnicy,

   3 - pokrywa,

   4 - wlot cieczy chłodzącej,

   5 - wylot cieczy chłodzącej,

   6 - rozdzielacz chłodziwa,

   7 - zbiornik olejowy chłodzący,

   8 - kierunek przepływu oleju,

   9 - wał koła zębatego koła stożkowego,

   10 - łożysko,

   11 - komora aparaturowa,

   12 - ścianka wewnętrzna komory,

   13 - ścianka zewnętrzna komory,

   14 - chłodzący płaszcz cieczowy,

   15 - króciec łączeniowy

   16 - przepust wewnętrzny,

   16a - przepust zewnętrzny,

   17 - turbina,

   18 - wał wirnika,

   19 - prądnica,

   20 - układ elektroniczny,

   21 - ogniwo zasilające,

   22 - wyjście z układu elektronicznego,

   C1 - czujnik temperatury wody chłodzącej,

   C2 - czujnik przepływu wody chłodzącej,

   C3 - czujnik temperatury oleju,

   C4 - czujnik drgań łożyskowania,

   C5 - czujnik poziomu oleju,

   C6 - czujnik zanieczyszczenia oleju,

   C7 - czujnik temperatury oleju,

   C8 - czujnik pomiarowy prędkości obrotowej,

   51 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika temperatury wody chłodzącej,

   52 - złącze elektryczne napięcia zasilania,

   53 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika temperatury oleju,

   54 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika drgań łożyskowania,

   55 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika poziomu oleju,

   PL 220 128 B1

   56 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika zanieczyszczenia oleju,

   57 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika temperatury oleju,

   58 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika pomiarowego prędkości obrotowej,

   59 - złącze elektryczne sygnału pomiarowego czujnika przepływu,

   Sw - złącze elektryczne sygnału wyjściowego.