PL223619B1 - Sterownik elektrohydrauliczny - Google Patents

Abstract

Sterownik stanowi elektromagnes (1) i rozdzielacz (2) pilotujący. Elektromagnes (1) ma cewkę (3), wewnątrz której znajduje się ruchoma kotwica (8) z osadzonym w jej osi popychaczem (12) opartym jednym końcem o popychacz (13) rozdzielacza (2) pilotującego, a z drugiej strony zabezpieczony nakrętką (14). Kotwica (8) zakończona jest kołnierzem (9) zamykającym zworę (6) i mieszczącym się w tulei (5). Stykające się powierzchnie kołnierza (9) i zwory (6) mają rowki i wypukłości.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sterownik elektrohydrauliczny przeznaczony do sterowania hydraulicznym rozdzielaczem wykonawczym w układach hydraulicznych maszyn i urządzeń stosowanych w podziemnych wyrobiskach górniczych zagrożonych wybuchem metanu i/lub pyłu węglowego, zwłaszcza do sterowania zmechanizowanej obudowy górniczej.

Znane sterowniki elektrohydrauliczne są zespołem zbudowanym z elektromagnesu połączonego z hydraulicznym rozdzielaczem pilotującym stosowanym do sterowania rozdzielaczem wykonawczym w układach hydraulicznych zasilanych olejem, emulsją olejowo-wodną i pneumatycznych maszyn i urządzeń górniczych. W tych sterownikach, wraz ze wzrostem gabarytów elektromagnesów, rośnie siła i pobór prądu do przesterowania rozdzielacza pilotującego i maleje przy zmniejszaniu ich gabarytów.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 181662 sterownik elektrohydrauliczny ma elektromagnes, którego cewka jest nawinięta na karkasie i umieszczona wewnątrz korpusu z komorą przyłączową. Karkas jest osadzony w tulei. Wewnątrz tulei znajduje się walcowa kotwica oraz rdzeń elektromagnesu. Rdzeń zamyka czoło korpusu z komorą przyłączową. Na zewnątrz rdzenia, w jego osi symetrii, jest wkręcony rozdzielacz pilotujący. Szczelina robocza elektromagnesu jest oddzielona od obwodu hydraulicznego uszczelnieniem stanowiącym tuleję z tworzywa sztucznego. Na tuleję jest nałożony pierścień uszczelniający. Całość jest dociśnięta stalową wkładką i znajduje się w części górnej rozdzielacza pilotującego. W przelotowym otworze osiowym kotwicy i rdzenia znajduje się przesuwny popychacz, oparty jednym końcem o popychacz rozdzielacza pilotującego, a z drugiej strony wkręcony w górną część kotwicy. Przesuwny popychacz stanowi jednocześnie śrubę do regulacji szczeliny pomiędzy kotwicą, a rdzeniem. Po wyregulowaniu szczeliny, przesuwny popychacz zabezpiecza się nakrętką, która naciska wyprofilowaną podkładkę do gumowego pierścienia. Przeciwległe zakończenie korpusu z komorą przyłączową stanowi zacisk. Zaciskiem tym ręcznie ustala się położenie kotwicy wewnątrz tulei. Przewód elektryczny wychodzący z cewki jest włączony do listwy zacisk owej. Listwa ta mieści się w komorze korpusu z komorą przyłączową. Komora korpusu jest zamknięta pokrywą.

Znany jest również z opisu patentowego nr PL 199078 zespół sterujący przeznaczony do sterowania rozdzielacza wykonawczego w układach hydraulicznych, zwłaszcza do sterowania obudowy górniczej i kombajnu górniczego. Ma on podobną budowę jak sterownik elektrohydrauliczny według opisu patentowego nr PL 181662 z tym, że elektromagnes z komorą przyłączową ma dwie niezależne cewki i dwa rozdzielacze pilotujące.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr 211809 rozdzielacz sterowany elektrycznie przeznaczony do sterowania kierunkiem przepływu medium roboczego w układach hydrauliki siłowej. Składa się on z części mechanicznej zmieniającej kierunek przepływu medium roboczego oraz z elektromagnesu. Elektromagnes ma przesuwny obwód elektryczny, który składa się z tulei otaczającej zworę z popychaczem oraz z pokrywy tylnej. Tuleja jest wykonana z materiału ferromagnetycznego i ma przerwę diamagnetyczną. Od strony mechanicznego popychacza, tuleja ma mniejszą średnicę w stosunku do średnicy jej tylnej nagwintowanej części. W części mechanicznej zastosowano popychacz stopniowany.

Celem wynalazku było osiągnięcie zdecydowanie większej siły przesterowującej rozdzielacz pilotujący przy jednocześnie znacznie mniejszym poborze prądu.

Sterownik elektrohydrauliczny do przełączania rozdzielacza hydraulicznego wykonawczego sterującego kierunkiem przepływu medium roboczego w układach hydraulicznych maszyn górniczych złożony z iskrobezpiecznego elektromagnesu i rozdzielacza pilotującego, przy czym elektromagnes zbudowany jest z cewki o uzwojeniach nawiniętych na karkasie i zabudowanej w zespół nieruchomy magnetowodu składającego się z tulei, zwory zamykającej cewkę z jednej strony i rdzenia zamykającego cewkę z drugiej strony, wewnątrz której to tulei znajduje się ruchoma część magnetowodu st anowiąca walcową kotwicę z osadzonym w niej popychaczem opartym jednym końcem o popychacz rozdzielacza pilotującego, a z drugiej strony zabezpieczony nakrętką umieszczoną w kotwicy, według wynalazku ma walcową kotwicę zakończoną kołnierzem zamykającym zworę i mieszczącym się w tulei. Stykające się powierzchnie kołnierza i zwory mają rowki i odpowiadające im wypukłości. Rowki mogą być w kołnierzach, a wypukłości w zworze lub odwrotnie, albo rowki i wypukłości mogą być zarówno w kołnierzach jak i w zworze.

PL 223 619 B1

Zwiększenie powierzchni przylegania kotwicy do powierzchni zwory, poprzez dodanie kołnierza do walcowej kotwicy, w połączeniu z uzyskaniem dzięki temu rozwiązaniu dwóch jednakowych szczelin pomiędzy kołnierzem kotwicy i zworą oraz pomiędzy kotwicą i rdzeniem, o wielkości regulowanej w zależności od wartości ciśnienia medium: pneumatycznego, emulsyjnego, olejowego, skutkuje takim rozkładem strumienia pola magnetycznego, że pozwala osiągnąć zdecydowanie większą siłę przesterowującą rozdzielacz pilotujący przy jednoczesnym, zmniejszonym poborze prądu i co również istotne, przy zmniejszonych wymiarach gabarytowych elektromagnesu. Wyniki te zostały potwierdzone przeprowadzonymi badaniami na stanowisku badawczym.

Ponadto, większa siła elektromagnesu umożliwia zastosowanie tego samego elektromagnesu do sterowania rozdzielaczy pilotujących przeznaczonych do pracy na różne ciśnienia medium. Zmniejszony pobór prądu rzutuje z kolei na niższe koszty eksploatacyjne urządzenia. Połączenie zaś styk ających się powierzchni kołnierza kotwicy oraz zwory rowkami i wchodzącymi w te rowki wypukłościami jeszcze bardziej zwiększa powierzchnię przylegania kotwicy ze zworą, co niewątpliwie dodatkowo wpływa na polepszenie osiąganych parametrów pracy sterownika.

Wynalazek jest przedstawiony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny sterownika, a fig. 2 przedstawia połączenie pomiędzy kołnierzem kotwicy i zworą elektromagnesu sterownika.

Sterownik elektrohydrauliczny złożony jest z iskrobezpiecznego elektromagnesu 1 i połączonego z nim rozdzielacza 2 pilotującego. Iskrobezpieczny elektromagnes 1 ma cewkę 3 w kształcie walca z uzwojeniem nawiniętym na karkasie 4. Uzwojenie cewki 3 jest wykonane z dwóch rodzajów drutu nawojowego. Wychodzące końce drutów są połączone przez bezpiecznik z bocznikiem ochronnym. Bocznik ten jest wykonany z dwóch diod zabezpieczających połączonych równolegle i umieszczonych w rowku wieńca karkasa 4. Uzwojenie cewki 3 wraz z bocznikiem i bezpiecznikiem jest zalane twardą żywicą syntetyczną tworząc jedną nierozłączną całość. Cewka 3 zabudowana jest w zespół nieruchomy magnetowodu, który stanowią: tuleja 5, zwora 6 zamykająca cewkę 3 z jednej strony i rdzeń 7 zamykający tą cewkę 3 z drugiej strony. Wewnątrz cewki 3 znajduje się ruchoma kotwica 8 stanowiąca ruchomą część magnetowodu w kształcie walca zakończonego kołnierzem 9 zamykającym zworę 6 i mieszczącym się w tulei 5. Stykające się powierzchnie kołnierza 9 i zwory 6 łączą się dodatkowo rowkami 10 i wypukłościami 11 wchodzącymi w te rowki 10. Rowki 10 mogą być w kołnierzach 9, a wypukłości 11 mogą być w zworze 6 lub odwrotnie, albo rowki 10 i wypukłości 11 mogą być zarówno w kołnierzach 9 jak i w zworze 6. W kotwicy 8 osadzony jest popychacz 12 oparty jednym końcem o pośredni popychacz 13 rozdzielacza 2 pilotującego mieszczącego gniazda zaworowe zasilania, spływu i odbioru, a z drugiej strony zakończony nakrętką 14 mieszczącą się w kotwicy 8 i zabezpieczającą popychacz 12 przed samoodkręceniem się. Zasilanie elektryczne jest dopr owadzone do iskrobezpiecznego elektromagnesu 1 przewodem poprzez złącze 15. Przewody wychodzące z cewki 3 są podłączone do odpowiednich końcówek gniazda złącza 15. Elektromagnes 1 jest zasilany napięciem o wartości 12±15% VDC, co zapewnia wystarczająca siłę na przesterowanie rozdzielacza 2 pilotującego przy ciśnieniu maksymalnym 35 MPa. Nad kotwicą 3 jest zabudowany przycisk 16 ręcznego przesterowania rozdzielacza 2 pilotującego, zabezpieczonego osłoną 17 przed zanieczyszczeniami.

Ważnym elementem sterownika są jednakowe szczeliny robocze pomiędzy kołnierzem 9 kotwicy 4 a zworą 6 i pomiędzy kotwicą 4 a rdzeniem 7.

Ustawienie jednakowych szczelin roboczych wykonano przy napięciu zasilania 12V głębokością wkręcenia popychacza 12 do kotwicy 8, naciskającego na pośredni popychacz 13 rozdzielacza 2 pilotującego. Jednoczesna regulacja wielkości dwóch szczelin roboczych polega na takiej wielkości wkręcenia popychacza 12 do kotwicy 8, aby zapewnić odpowiednią siłę potrzebną do przesterowania rozdzielacza 2 pilotującego pracującego na różnych wartościach ciśnienia, a więc z różnym skokiem roboczym. Wielkość szczelin ustawia się w zależności od przeznaczenia sterownika do przełączania określonego ciśnienia medium roboczego (pneumatycznego, emulsyjnego lub olejowego) obwodów hydraulicznych w rozdzielaczu 2 pilotującym. Po ustawieniu odpowiednich szczelin: dla medium olejowego 0,15 mm, dla medium emulsyjnego 0,1 mm, dla medium pneumatycznego 0,3 mm, popychacz 12 jest zabezpieczony przed samoodkręceniem nakrętką 14. Wielkością szczeliny ustala się optymalny punkt pracy na statycznej charakterystyce mechanicznej elektromagnesu 1 (zależność siły przyciągania kotwicy 8 przez rdzeń 7 w funkcji wielkość szczeliny) dobierając odpowiednią siłę potrzebną do przesterowania rozdzielacza 2 pilotującego. Wielkość szczelin ustawia się na stanowisku kontrolnym po załączeniu napięcia i podłączeniu zasilania hydraulicznego, pneumatycznego do obwodów hydrau4

PL 223 619 B1 licznych rozdzielacza 2a pilotującego. Po ustawieniu szczelin dokonuje się sprawdzenie działania sterownika elektrohydraulicznego na stanowisku badawczym z określoną wartością ciśnienia medium.

Sterownik działa następująco. Załączenie elektromagnesu 1 następuje poprzez podanie napięcia elektrycznego na uzwojenie cewki 3 powodując wzbudzenie uzwojenia i powstanie siły przyciągającej kotwicę 8 do rdzenia 7. Wraz z ruchem kotwicy 8 następuje utworzenie jednakowych szczelin pomiędzy kołnierzem 9 kotwicy 8 i zworą 6 oraz pomiędzy kotwicą 8 i rdzeniem 7, a także wzrost siły wytworzonej przez pole magnetyczne elektromagnesu 1. Siła ta przenosi się przez popychacz 12 kotwicy 8 na pośredni popychacz 13 rozdzielacza 2 pilotującego. Powoduje to przełączenie odpowiednich obwodów hydraulicznych to jest obwodu zasilania do obwodu odbioru i zamknięcie obwodu spływu rozdzielacza 2 pilotującego. Po wyłączeniu napięcia zasilającego cewki 3, pod wpływem sprężyny zabudowanej w rozdzielaczu 2 pilotującym przełącza się obwody hydrauliczne do pozycji wyjściowej to znaczy obwód odbioru do obwodu spływu i zamknięcie obwodu zasilania.

Przełączenie obwodów rozdzielacza 2 pilotującego może odbywać się również mechanicznie za pomocą przycisku ręcznego 17 umieszczonego w korpusie 18 elektromagnesu 1.

Claims (4)

1. Sterownik elektrohydrauliczny do przełączania rozdzielacza hydraulicznego wykonawczego sterującego kierunkiem przepływu medium roboczego w układach hydraulicznych maszyn górniczych złożony z iskrobezpiecznego elektromagnesu i rozdzielacza pilotującego, przy czym elektromagnes zbudowany jest z cewki o uzwojeniach nawiniętych na karkasie i zabudowanej w zespół nieruchomy magnetowodu składającego się z tulei, zwory zamykającej cewkę z jednej strony i rdzenia zamykającego cewkę z drugiej strony, wewnątrz której to tulei znajduje się ruchoma część magnetowodu stanowiąca walcową kotwicę z osadzonym w niej popychaczem opartym jednym końcem o popychacz rozdzielacza pilotującego, a z drugiej strony zabezpieczonym nakrętką mieszczącą się w kotwicy, znamienny tym, że walcowa kotwica (4) jest zakończona kołnierzem (9) zamykającym zworę (6) i mieszczącym się w tulei (5), a stykające się powierzchnie kołnierza (9) i zwory (6) mają rowki (10) i wypukłości (11).

2. Sterownik według zastrz. 1, znamienny tym, że kołnierz (9) ma rowki (10), a zwora (6) ma wypukłości (11) na stykających się powierzchniach.

3. Sterownik według zastrz. 1, znamienny tym, że kołnierz (9) ma wypukłości (11), a zwora (6) ma rowki (10) na stykających się powierzchniach.

4. Sterownik według zastrz. 1, znamienny tym, że rowki (10) i odpowiadające im wypukłości (11) ma zarówno kołnierz (9) jak i zwora (6).