PL222502B1 - Układ automatycznego zraszania górniczych maszyn urabiających i ładujących - Google Patents

Description

(21) Num^{er z}gł^os^zeni^a: 39398² E21C 35/24 (2006 01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 21.02.2011 (54) Układ automatycznego zraszania górniczych maszyn urabiających i ładujących (43) Zgłoszenie ogłoszono:

27.08.2012 BUP 18/12 (73) Uprawniony z patentu:

INSTYTUT TECHNIKI GÓRNICZEJ KOMAG, Gliwice, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

31.08.2016 WUP 08/16 (72) Twórca(y) wynalazku:

DARIUSZ PROSTAŃSKI, Zabrze, PL JANUSZ SEDLACZEK, Gliwice, PL DOMINIK BAŁAGA, Gliwice, PL

PL 222 502 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ automatycznego zraszania górniczych maszyn urabiających i ładujących, zwłaszcza górniczych kombajnów węglowych, który sterowany jest wielkością zapylenia występującego w obszarze pracy tych maszyn.

Znana jest z polskiego opisu patentowego PI 199921 instalacja ciśnieniowa powietrzno-wodna kombajnu górniczego zawierająca dysze zraszające rozmieszczone na kombajnowym ramieniu, do których podawane jest sprężone powietrze i woda, tworzące strefę ochronną wokół organu urabiającego maszyny.

Z polskiego opisu wynalazku nr P 376 288 znane jest rozwiązanie, w którym zastosowano dwa układy zraszania, jeden złożony z dysz dwuczynnikowych rozmieszczonych na ramieniu/ramionach kombajnu oraz drugi złożony z dysz standardowych usytuowanych na organie/organach maszyny. Mieszanina powietrzno-wodna wytwarzana jest odpowiednio w pierwszym układzie w dyszach dwuczynnikowych, natomiast dla układu drugiego mieszanina dostarczana jest do dysz po jej wytwor zeniu w mieszalniku umieszczonym na kombajnie. Zarówno woda jak i sprężone powietrze dostarczane są do maszyny oddzielnymi przewodami magistralnymi.

Znana jest także z opisu patentowego P 385 766 powietrzno-wodna instalacja zraszająca do kombajnów górniczych, która posiada takie rozwiązanie, że dzięki zastosowaniu sterowanych powietrzem zaworów umieszczonych na przewodzie zasilania magistrali wodnej, w przypadku braku dopływu sprężonego powietrza samoczynnie przesterowywuje się na zraszanie wodne, zaś z chwilą jego dopływu samoczynnie powraca do wersji zraszania powietrzno-wodnego.

Jeszcze inne znane z opisu patentowego P 388 343 rozwiązanie układu automatycznego zraszania źródeł zapylenia na kopalnianych drogach transportowych, które polega na zastosowaniu cyfrowej centrali sterowniczej otrzymującej impuls w chwili rozpoczęcia pracy urządzenia powoduje włączenie do pracy czujnika pyłu (pyłomierza), który przekazuje zwrotnie wielkość zapylenia w obszarze źródła zapylenia i w przypadku jego występowania zostaje uruchomiony odpowiedni zestaw dysz zraszających.

Istotną wadą przedstawionych znanych rozwiązań i urządzeń stosownych w maszynach urabi ających jest to, że nie uwzględniają one rzeczywistego stanu wielkości występującego zapylenia. Efektem tego niejednokrotnie system zraszania działa zbyt intensywnie bez uzasadnionej potrzeby pogarszając znacząco parametry urobku. Nadmierne nawilgocenie urobku powoduje kłopotliwe oblepianie urządzeń transportujących i konieczność stosowania odpowiednich urządzeń czyszczą cych, a także poważne utrudnienia procesu klasyfikacji i wzbogacania węgla w zakładach przeróbczych.

Przedstawionych wad i niedogodności nie posiada rozwiązanie według wynalazku. Układ zraszania będący przedmiotem wynalazku umożliwia regulację intensywności zraszania w zależności od wielkości stężenia występującego zapylenia, a także niezależnej regulacji zraszania w poszczegó lnych obszarach największego występowania tego zapylenia. Zapewnia to wysoką skuteczność zraszania i optymalne zużycie czynników zraszania.

Celem wynalazku jest opracowanie układu, który automatycznie steruje intensywnością zraszania, w zależności od wielkości stężenia zapylenia występującego w poszczególnych obszarach jego powstawania, będącego wynikiem pracy maszyny urabiającej lub ładującej.

Układ automatycznego zraszania źródeł zapylenia do górniczych maszyn urabiających i ładujących, zwłaszcza do górniczych kombajnów, wyposażony w sterujące urządzenia działające na skutek impulsów otrzymywanych z cyfrowego sterowniczego zespołu i posiadający czujnik uruchomienia napędu maszyny i czujnik/czujniki pyłu przekazujące impulsy do tego zespołu oraz wyposażony w zraszające urządzenia lub dysze ma sterowane impulsami ze sterującego zespołu elektrorozdzielacze znajdujące się na drodze przepływu mediów do obiegu wewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz umieszczonych na każdym urabiającym organie i/lub obiegu zewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz umieszczonych w bateriach osadzonych na każdym kombajnowym wysięgniku/ramieniu.

Układ w obiegu wodnym ma progowy czujnik ciśnienia wody połączony z cyfrowym sterowniczym zespołem.

Poza tym, do centralnego przewodu wodnego zasilającego układ włączony jest progowy czujnik ciśnienia, który jest połączony przewodem sterowniczym z cyfrowym zespołem sterowniczym.

Według kolejnego przykładu wykonania układ automatycznego zraszania źródeł zapylenia do górniczych maszyn urabiających i ładujących, zwłaszcza do górniczych kombajnów, wyposażony

PL 222 502 B1 w sterujące urządzenia działające na skutek impulsów otrzymywanych z cyfrowego sterowniczego zespołu i posiadający czujnik uruchomienia napędu maszyny i czujnik/czujniki pyłu przekazujące impulsy do tego zespołu oraz wyposażony w zraszające urządzenia lub dysze ma sterowane impulsami z sterującego zespołu regulatory przepływu mediów i/lub regulatory ciśnienia, znajdujące się na drodze przepływu mediów do obiegu wewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz umieszczonych na każdym urabiającym organie i obiegu zewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz umieszczonych w bateriach osadzonych na każdym kombajnowym wysięgniku/ramieniu. Jednocześnie na drodze przepływu mediów do zestawu dysz zraszających znajdują się sterowane ciśnieniem wody wodne zawory zwrotne oraz powietrzne zawory zwrotne. Ponadto układ ma na drodze przepływu do obiegu zraszania wewnętrznego i/lub obiegu zraszania zewnętrznego każdego czynnika zraszającego sterowany ciśnieniem wody zwrotny zawór.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu automatycznego powietrzno-wodnego zraszania do górniczego kombajnu ścianowego przy zastosowaniu sterowanych elektro-rozdzielaczy, fig. 2 schemat wodnego układu zraszania w kombajnie ścianowym z zastosowaniem obiegu wody do zasilania zraszających dysz, fig. 3 pokazuje schemat automatycznego układu powietrzno-wodnego zraszania w zastosowaniu do kombajnu chodnikowego przy użyciu sterowanych regulatorów przepływu i sterowanych regulatorów ciśnienia, zaś fig. 4 to schemat układu wodnego zraszania w kombajnie chodnikowym z zastosowaniem sterowanych regulatorów przepływu i sterowanych regulatorów ciśnienia.

Jak pokazano na rysunku na fig. 1 układ automatycznego powietrzno-wodnego zraszania posiada dwa obiegi czynników zasilających układ zraszania: obieg wodny pokazany liniami ciągłymi i obieg sprężonego powietrza pokazany liniami przerywanymi. Ponadto liniami kreskowanymi pokazano przebieg elektrycznych impulsów sterujących od cyfrowego sterowniczego zespołu 1. Układ automatycznego zraszania stanowią cyfrowy sterowniczy zespół 1 połączony z elektro-rozdzielaczem 2a w obiegu zraszania wewnętrznego z urabiającego organu 4, i elektro-rozdzielaczem 2b w obiegu zraszania zestawu baterii 5 zewnętrznego zraszania, oraz sterowane ciśnieniem wody zawory zwrotne: 3a i 3b w obiegu zraszania wewnętrznego a także zawory 3c i 3d w obiegu zraszania zewnętrznego. Na ramieniu 7 kombajnu zainstalowany jest czujnik zapylenia 6, którego wejścia są włączone w obwód przenoszący sygnały elektryczne z czujnika uruchomienia napędu maszyny urabiającej lub ładującej, natomiast wyjścia są połączone przewodami przenoszącymi sterujące impulsy elektryczne z cyfrowego zespołu sterowniczego 1. W obiegu wodnym znajduje się również progowy czujnik 8 ciśnienia wody. Zraszające dysze 9 rozmieszczone są na urabiającym organie 4 i w bateriach 5 osadzonych na ramieniu 7. Ponadto na każdej nitce czynników zasilających obiegi wewnętrznego i zewnętrznego zraszania znajdują się odpowiednio zawory zwrotne 10a, 10b, 10c i 10d. Na dopływie mediów do układu znajdują się również niepokazane lub nieoznaczone na rysunku filtry, zawory redukcyjne i zawory bezpieczeństwa, które nie mają wpływu na istotę wynalazku.

Droga przepływu mediów układu jest następująca: woda doprowadzona do układu poprzez zawór redukcyjny i filtr zostaje rozdzielona na cztery gałęzie, z których dwie doprowadzają ją do rozdzielaczy 2a i 2b sterowanych elektrycznymi impulsami, a następnie do zaworów zwrotnych 3a i 3b oraz 3c i 3d powodując ich otwarcie i umożliwiając tym samym przepływ wody pozostałymi dwoma gałęziami, które zasilają wprost obieg wewnętrznego i zewnętrznego zraszania wyposażone w dysze 9, z pominięciem elektro-rozdzielacza 2a i 2b. Przepływ wody pod ciśnieniem przez elektro-rozdzielacze 2a i 2b powoduje również otwarcie zaworów zwrotnych 3b i 3d umieszczonych na drodze przepływu sprężonego powietrza. Powietrze sprężone doprowadzone do układu poprzez filtr zostaje rozdzielone na dwie gałęzie, które doprowadzają go do zaworów zwrotnych 3b i 3d, otwartych wcześniej ciśnieniem wody, umożliwiając dopływ sprężonego powietrza do obiegów wewnętrznego i zewnętrznego zraszania. Na nitkach wodnych i powietrznych zasilających obiegi zewnętrznego i wewnętrznego zraszania zabudowane są odpowiednio zabezpieczające zwrotne zawory 10a, 10b, 10c i 10d otwierane pod wpływem ciśnienia dopływających mediów.

Zasada działania układu automatycznego powietrzno-wodnego zraszania w kombajnie jest następująca: z chwilą przekazania sygnału z czujnika 13 systemu napędowego kombajnu o jego uruchomieniu, do cyfrowego sterowniczego zespołu 1, następuje przekazanie z zespołu 1 sygnału do czujnika zapylenia 6 powodując jego załączenie i rozpoczęcie automatycznego przekazywania jego sygnałów do cyfrowego sterowniczego zespołu 1. W zespole sterowniczym 1 następuje analiza otrzymanego sygnału pod względem wielkości zmierzonego zapylenia i w zależności od niego zostają wysłane impulsy do odpowiednich elektro-rozdzielaczy 2a i/lub 2b, które po przesterowaniu otworzą

PL 222 502 B1 dopływ mediów do obiegów zraszania wewnętrznego i/lub zewnętrznego, po uprzednim otwarciu odpowiednich zaworów zwrotnych 3a i 3b i/lub 3c i 3d. W zależności od wielkości zapylenia zasilany mediami jest jeden lub dwa obiegi zraszania wewnętrzny i/lub zewnętrzny. W przypadku, gdy obieg zewnętrzny nie powoduje zmniejszenia zapylenia zostaje automatycznie w jego miejsce włączony obieg wewnętrzny lub odwrotnie, bądź też włączone zostają obydwa obiegi zraszania równocześnie. Układ automatycznego zraszania zostaje automatycznie wyłączony z chwilą zaniku ciśnienia wody w obiegu, o czym sygnał do sterowniczego zespołu 1 przekazuje progowy czujnik 8 ciśnienia wody.

Fig. 2 przedstawia uproszczoną odmianę układu według wynalazku, która stosuje tylko obieg wodny do zasilania zraszających dysz 9 rozmieszczonych na urabiającym organie 4, zraszanie wewnętrzne i w bateriach 5 osadzonych na ramieniu 7, zraszanie zewnętrzne. W zraszaniu mogą znaleźć zastosowanie jednoczynnikowe zraszające dysze wodne lub zraszające wodne urządzenia z inżekcją powietrza z otoczenia, dające ograniczony efekt zraszania powietrzno-wodnego.

Droga przepływu wody w odmianie układu jest następująca: woda doprowadzona do układu poprzez zawór redukcyjny i filtr zostaje rozdzielona na cztery gałęzie, które doprowadzają ją do elektro-rozdzielaczy 2a i 2b sterowanych elektrycznymi impulsami z cyfrowego sterowniczego zespołu 1 oraz do zwrotnych zaworów 3a i 3c umożliwiając jej przepływ, z pominięciem elektro-rozdzielaczy 2a i 2b. Następnie woda dopływa odpowiednio poprzez zwrotne zawory 10a i 10c do dwu obiegów zraszania: wewnętrznego z urabiającego organu 4 i zewnętrznego z baterii 5 osadzonych na ramieniu 7 kombajnu.

Sposób sterowania odmianą układu według fig. 2 jest identyczny jak dla układu przedstawionego powyżej dla fig. 1.

Fig. 3 przedstawia układ automatycznego powietrzno-wodnego zraszania w zastosowaniu do kombajnu chodnikowego, w którym do sterowania zraszania zastosowano sterowane regulatory przepływu wody 11a i 11c oraz sterowane regulatory ciśnienia 12a i 12c, a także sterowany regulator przepływu powietrza 11b i sterowany regulator ciśnienia powietrza 12b.

Droga przepływu mediów tej odmiany układu jest następująca: woda doprowadzona do układu poprzez zawór redukcyjny i filtr zostaje rozdzielona na cztery gałęzie, z których dwie doprowadzają ją do regulatorów 11a i 11c sterowanych elektrycznymi impulsami, a pozostałe dwie powodują otwarcie zaworów zwrotnych 3a i 3b umożliwiając tym dalszy przepływ wody. Po otwarciu odpowiednio zaworów 10a i 10c woda zasila obiegi wewnętrznego zraszania z urabiającego organu 4 i zewnętrznego zraszania z kombajnowego wysięgnika 7 wyposażonych w dysze 9. Przepływ wody nitkami omijającymi regulatory 11a i 12a oraz 11c i 12c powoduje również otwarcie zaworów zwrotnych 3b i 3d umieszczonych na drodze przepływu sprężonego powietrza. Powietrze sprężone doprowadzone do układu poprzez filtr i sterowane regulatory przepływu 11b ciśnienia 12b zostaje rozdzielone na dwie gałęzie, które doprowadzają go do zaworów zwrotnych 3b i 3d, otwartych wcześniej ciśnieniem wody, umożliwiając dopływ sprężonego powietrza do obiegów wewnętrznego i zewnętrznego zraszania. Na nitkach wodnych i powietrznych zasilających obiegi zewnętrznego i wewnętrznego zraszania zabudowane są odpowiednio zabezpieczające zwrotne zawory 10a, 10b, 10c i 10d otwierane pod wpływem ciśnienia dopływających mediów.

Zasada działania układu automatycznego powietrzno-wodnego zraszania w kombajnie chodnikowym jest następująca: z chwilą przekazania sygnału z czujnika 13 systemu napędowego kombajnu o jego uruchomieniu, do cyfrowego sterowniczego zespołu 1, następuje przekazanie z zespołu 1 sygnału do czujnika zapylenia 6 powodując jego załączenie i rozpoczęcie automatycznego przekazywania jego sygnałów do cyfrowego sterowniczego zespołu 1. W zespole 1 sterowniczym następuje analiza otrzymanego sygnału pod względem wielkości zmierzonego zapylenia i w zależności od niego zostają wysłane impulsy do odpowiednich regulatorów 11a i/lub 12a, 11b i/lub 12b oraz 11c i/lub 12c, które po przesterowaniu, w zależności od wielkości zmierzonego pyłomierzem 6 zapylenia, powodują zwiększony lub zmniejszony dopływ mediów bądź zmniejszone lub zwiększone ciśnienie dopływających mediów do obiegów zraszania wewnętrznego i/lub zewnętrznego, po uprzednim otwarciu odpowiednich zaworów zwrotnych 3a i 3c i/lub 3b i 3d. W zależności od wielkości zapylenia regulacja przepływu i ciśnienia mediami dotyczy jednego lub dwu obiegów zraszania wewnętrznego i/lub zewnętr znego. Układ automatycznego zraszania zostaje automatycznie wyłączony z chwilą zaniku ciśnienia wody w obiegu, o czym sygnał do sterowniczego zespołu 1 przekazuje progowy czujnik ciśnienia 8.

Zaś fig. 4 przedstawia uproszczoną odmianę układu pokazaną na fig. 3 według wynalazku, w której zastosowano tylko obieg wodny do zraszania wewnętrznego - zasilania zraszających dysz 9 rozmieszczonych na urabiającym organie 4, oraz do zraszania zewnętrznego - w bateriach 5

PL 222 502 B1 osadzonych na wysięgniku 7. Zastosowanie mogą tutaj znaleźć zarówno jednoczynnikowe jak i dwuczynnikowe zraszające dysze zraszające.

Droga przepływu wody w tym układzie jest następująca: woda doprowadzona do układu poprzez filtr zostaje rozdzielona na cztery gałęzie, które doprowadzają ją do sterowanych regulatorów 11a i 12a oraz 11c i 12c sterowanych elektrycznymi impulsami z cyfrowego sterowniczego zespołu 1 oraz do zwrotnych zaworów 3a i 3c powodując ich otwarcie, co umożliwia dalszy jej przepływ. Następnie woda dopływa odpowiednio poprzez zwrotne zawory 10a i 10c do dwu obiegów zraszania: wewnętrznego z urabiającego organu 4 i zewnętrznego z baterii 5 osadzonych na wysięgniku 7 kombajnu.

Sposób sterowania przedstawionym na fig. 4 układem jest identyczny jak dla układu pokazanego na fig. 3.

Przedstawione na fig. 3 i fig. 4 układy automatycznego zraszania z możliwością sterowaniem intensywnością zraszania za pomocą sterowanych regulatorów 11a i 12a, 11b i 12b oraz 11c i 12c mogą ograniczać się do zastosowania w układzie zraszania urabiającej maszyny tylko zraszania wewnętrznego z urabiającego organu 4 lub zewnętrznego z baterii 5 umieszczonych na kombajnowym wysięgniku/ramieniu 7, wówczas ilość sterowanych regulatorów przepływu i sterowanych regulatorów ciśnienia zostanie ograniczona do jednego dla zraszania wodnego i do dwóch dla zraszania powietrzno-wodnego. Ponadto układy te mogą być sterowane tylko za pomocą jednego typu regulatorów: regulatorów przepływu, bądź też regulatorów ciśnienia.

Wszystkie przedstawione układy automatycznego zraszania mogą znaleźć zastosowanie w różnych maszynach urabiających, zwłaszcza kombajnach ścianowych i chodnikowych, a także w maszynach ładujących. W kombajnach ścianowych dwuorganowych system zraszania wymaga zastosowania dwu bliźniaczych układów według wynalazku, dla lewej i prawej strony kombajnu. W takim rozwiązaniu automatyczne sterowanie zraszaniem odbywa się niezależnie dla obszaru lewego i prawego urabiającego organu, gdyż sterowniczy zespół otrzymuje impulsy o wielkości zapylenia z lewego i prawego czujnika zapylenia umieszczonych w obszarach zapylenia będącego wynikiem pracy poszczególnego organu.

Automatyczny układ zraszania maszyny urabiającej według wynalazku zarówno w wersji powietrzno-wodnej jak i tylko wodnej może ulec uproszczeniu, gdy do zraszania zastosowany będzie tylko jeden obieg zraszania wewnętrzny lub zewnętrzny wyposażony w zraszające urządzenia/dysze 9. Wówczas zastosowane będzie tylko jedno zasilanie w powietrze i wodę lub samą wodę oraz redukcji ulegnie ilość elektro-rozdzielaczy lub sterowanych regulatorów przepływu i ciśnienia, a także sterowanych zaworów.

Każdy z układów przedstawionych na rysunku na fig. 1 lub fig. 2 może być uproszczony w przypadku zastosowania elektro-rozdzielaczy 2a i 2b posiadających wystarczającą przepustowość przepływu dla zasilania wodą obiegów wewnętrznego i zewnętrznego zraszania. Wówczas mogą zostać wyeliminowane sterowane zwrotne zawory 3a, 3b, 3c i 3d.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (6)

1. Układ automatycznego zraszania źródeł zapylenia do górniczych maszyn urabiających i ład ujących, zwłaszcza do górniczych kombajnów, wyposażony w sterujące urządzenia działające na skutek impulsów otrzymywanych z cyfrowego sterowniczego zespołu i posiadający czujnik uruchomienia napędu maszyny i czujnik/czujniki pyłu przekazujące impulsy do tego zespołu oraz wyposażony w zraszające urządzenia lub dysze, znamienny tym, że ma sterowane impulsami z sterującego zespołu /1/ elektro-rozdzielacze /2a/ lub /2b/ znajdujące się na drodze przepływu mediów do obiegu wewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz /9/ umieszczonych na każdym urabiającym organie /4/ lub obiegu zewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz /9/ umieszczonych w bateriach /5/ osadzonych na każdym kombajnowym wysięgniku/ramieniu.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w obiegu wodnym ma progowy czujnik /8/ ciśnienia wody połączony z cyfrowym sterowniczym zespołem /1/.

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że na drodze przepływu do obiegu zraszania wewnętrznego lub obiegu zraszania zewnętrznego każdego czynnika zraszającego znajduje się sterowany ciśnieniem wody zwrotny zawór odpowiednio /3a/, /3b/, /3c/, /3d/.

4. Układ automatycznego zraszania źródeł zapylenia do górniczych maszyn urabiających i ł adujących, zwłaszcza do górniczych kombajnów, wyposażony w sterujące urządzenia działające

PL 222 502 B1 na skutek impulsów otrzymywanych z cyfrowego sterowniczego zespołu i posiadający czujnik uruchomienia napędu maszyny i czujnik/czujniki pyłu przekazujące impulsy do tego zespołu oraz wyp osażony w zraszające urządzenia lub dysze, znamienny tym, że ma sterowane impulsami z sterującego zespołu /1/ regulatory /11a/ i /11c/ lub w przypadku instalacji powietrzno-wodnej /11a/ i /11c/ oraz /11b/ przepływu mediów lub regulatory ciśnienia /12a/ i /12c/ lub w przypadku instalacji powietrzno-wodnej /12a/ i /12c/ oraz /12b/, znajdujące się na drodze przepływu mediów do obiegu wewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz /9/ umieszczonych na każdym urabiającym organie /4/ i obiegu zewnętrznego zraszania z urządzeń zraszających/dysz /9/ umieszczonych w bateriach /5/ osadzonych na każdym kombajnowym wysięgniku/ramieniu,

5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że na drodze zasilania układu wodą znajduje się progowy czujnik ciśnienia /8/ połączony z cyfrowym sterowniczym zespołem /1/.

6. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że na drodze przepływu do obiegu zraszania wewnętrznego lub obiegu zraszania zewnętrznego każdego czynnika zraszającego znajduje się sterowany ciśnieniem wody zwrotny zawór odpowiednio /3a/, /3b/, /3c/, /3d/.