PL232038B3 - Sterownik elektrohydrauliczny - Google Patents

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, będące przedmiotem patentu PL 223619.

Znany z polskiego opisu wynalazku, stanowiącego przedmiot patentu głównego nr 223619, sterownik elektrohydrauliczny do przełączania rozdzielacza hydraulicznego wykonawczego sterującego kierunkiem przepływu medium roboczego w układach hydraulicznych maszyn górniczych złożony jest z iskrobezpiecznego elektromagnesu i połączonego z nim rozdzielacza pilotującego. Elektromagnes zbudowany jest z cewki o uzwojeniach nawiniętych na karkasie i zabudowanej w zespół nieruchomy magnetowodu. Magnetowód składa się z tulei, zwory zamykającej cewkę z jednej strony i rdzenia zamykającego cewkę z drugiej strony. Wewnątrz tulei znajduje się ruchoma część magnetowodu stanowiąca walcową kotwicę z osadzonym w niej popychaczem. Popychacz ten oparty jest jednym końcem o popychacz rozdzielacza pilotującego, a z drugiej strony zabezpieczony jest nakrętką mieszczącą się w kotwicy. Walcowa kotwica jest zakończona kołnierzem zamykającym zworę. Kołnierz walcowej kotwicy mieści się w tulei, a stykające się powierzchnie kołnierza i zwory mają rowki i wypukłości. Sterownik elektrohydrauliczny złożony jest z dwóch niezależnych iskrobezpiecznych elektromagnesów znajdujących się w jednym korpusie i dwóch niezależnych rozdzielaczy pilotujących znajdujących się w drugim korpusie połączonym z pierwszym korpusem. Jeden zespół złożony z iskrobezpiecznego elektromagnesu i połączonego z nim niezależnego rozdzielacza pilotującego jest korzystnie równolegle ułożony do drugiego zespołu złożonego również z elektromagnesu i połączonego z nim rozdzielacza pilotującego. Każdy iskrobezpieczny elektromagnes ma cewkę z uzwojeniem nawiniętym na karkasie. Cewka jest zabudowana w zespół nieruchomy magnetowodu składającego się z tulei, zwory zamykającej cewkę z jednej strony i rdzenia zamykającego cewkę z drugiej strony. Wewnątrz tulei znajduje się ruchoma część magnetowodu stanowiąca walcową kotwicę z osadzonym w niej popychaczem. Popychacz ten jest oparty jednym końcem o popychacz rozdzielacza pilotującego, a z drugiej strony jest zabezpieczony nakrętką mieszczącą się w walcowej kotwicy zakończonej kołnierzem. Stykające się powierzchnie kołnierza i zwory mają rowki i mieszczące się w nich wypukłości. Oba elektromagnesy mają wspólne zasilanie poprzez złącze. Sterownik przeznaczony jest do przełączania rozdzielacza wykonawczego sterującego kierunkiem przepływu medium roboczego w układach hydraulicznych maszyn górniczych.

Istota ulepszenia sterownika elektrohydraulicznego polega na tym, że ma drugi iskrobezpieczny elektromagnes połączony z drugim rozdzielaczem pilotującym, które są ustawione korzystnie równolegle do pierwszego iskrobezpiecznego elektromagnesu i pierwszego rozdzielacza pilotującego. Przy czym iskrobezpieczne elektromagnesy znajdują się w jednym korpusie, a rozdzielacze pilotujące w drugim korpusie połączonym z pierwszym korpusem. Z kolei oba elektromagnesy mają wspólne zasilanie elektryczne poprzez złącze.

Sterownik posiada zalety dotychczasowego rozwiązania według wynalazku głównego jak osiąganie zdecydowanie większej siły przesterowującej rozdzielacz pilotujący, przy jednocześnie zmniejszonym poborze prądu rzutującym na koszty eksploatacyjne możliwość sterowania rozdzielaczami pilotującymi przeznaczonymi do pracy na różne ciśnienia medium, polepszenie osiąganych parametrów pracy sterownika dzięki zwiększeniu powierzchni przylegania kotwicy do zwory. W wyniku natomiast poszerzenia konstrukcji sterownika o drugi iskrobezpieczny elektromagnes połączony z drugim rozdzielaczem pilotującym zwiększają się jego możliwości do sterowania dwukierunkowego siłownikiem hydraulicznym, co zapewnia efektywne manewrowanie odbiornikiem hydraulicznym na przykład zmechanizowaną obudową górniczą. Ponadto, w ulepszonym urządzeniu mogą być montowane dwie wersje wykonania rozdzielaczy pilotujących:

- wersja wykonania I: i stan nieprzesterowany - mający otwarte połączenie odbiór - spływ, a zasilanie odcięte, stan przesterowany - mający otwarte połączenie zasilanie-odbiór, a spływ odcięty,

- wersja wykonania II: stan nieprzesterowany - mający otwarte połączenie zasilanie-odbiór, a spływ odcięty, stan przesterowany - mający otwarte połączenie odbiór-spływ, zasilanie odcięte, poszerzając tym samym warianty sterowania odbiornikiem hydraulicznym wykonawczym.

PL 232 038 B3

Równoległe ułożenie jednego zespołu złożonego z elektromagnesu i rozdzielacza pilotującego względem drugiego zespołu złożonego z elektromagnesu i rozdzielacza pilotującego znacznie ogranicza gabaryty sterownika, co korzystne rzutuje na mniejsze gabaryty 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 ma jeden korpus 1 z dwoma niezależnymi, równolegle ułożonymi iskrobezpiecznymi elektromagnesami 2 i połączony z nim drugi korpus 3 z dwoma niezależnymi, równolegle ułożonymi rozdzielaczami 4 pilotującymi. Jeden elektromagnes 2 łączy się z jednym rozdzielaczem 4 pilotującym. Każdy iskrobezpieczny elektromagnes 2 ma cewkę 5 w kształcie walca z uzwojeniem nawiniętym na karkasie 6. Uzwojenie cewki 5 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 6. Uzwojenie cewki 5 wraz z bocznikiem i bezpiecznikiem jednego i drugiego iskrobezpiecznego elektromagnesu 2 są zalane twardą żywicą syntetyczną tworząc jedną, nierozłączną całość. W każdym iskrobezpiecznym elektromagnesie 2 cewka 5 zabudowana jest w zespół nieruchomy magnetowodu, który stanowią: tuleja 7, zwora 8 zamykająca cewkę 5 z jednej strony i rdzeń 9 zamykający tą cewkę 5 z drugiej strony. Wewnątrz cewki 5 znajduje się ruchoma kotwica 10 stanowiąca ruchomą część magnetowodu, w kształcie walca zakończonego kołnierzem 11 zamykającym zworę 8 i mieszczącym się w tulei 7. Stykające się powierzchnie kołnierza 11 i zwory 8 łączą się dodatkowo rowkami 12 i wypukłościami 13 wchodzącymi w te rowki 12. Rowki 12 mogą być w kołnierzach 11, a wypukłości 13 mogą być w zworze 8 lub odwrotnie, albo rowki. 12 i wypukłości 13 mogą być zarówno w kołnierzach 11 jak i w zworze 8. W kotwicy 10 osadzony jest popychacz 14 oparty jednym końcem o pośredni popychacz 15 rozdzielacza 4 pilotującego mieszczącego gniazda zaworowe zasilania, spływu i odbioru, a z drugiej strony zakończony nakrętką 16 mieszczącą się w kotwicy 10 i zabezpieczającą popychacz 14 przed samo odkręceniem się. Zasilanie elektryczne jest doprowadzone do iskrobezpiecznych elektromagnesów 2 przewodem poprzez złącze 17. Przewody wychodzące z cewek 5 są podłączone do odpowiednich końcówek gniazda złącza 17. Każdy z elektromagnesów 2 jest zasilany napięciem o wartości 12 ± 15% VDC, co zapewnia wystarczającą siłę na przesterowanie danego rozdzielacza 4 pilotującego przy ciśnieniu maksymalnym 35 MPa. Nad kotwicą 10 jest zabudowany przycisk 18 ręcznego przesterowania rozdzielacza 4 pilotującego, zabezpieczonego osłoną 19 przed zanieczyszczeniami. Ważnym elementem sterownika są jednakowe szczeliny robocze pomiędzy kołnierzem 11 kotwicy 10, a zworą 8 i pomiędzy kotwicą 10, a rdzeniem 9 w każdym iskrobezpiecznym elektromagnesie 2. Ustawienie jednakowych szczelin roboczych wykonano przy napięciu zasilania 12V głębokością wkręcenia popychacza 14 do kotwicy 10 naciskającego na pośredni popychacz 15 rozdzielacza 4 pilotującego. Jednoczesna regulacja wielkości dwóch szczelin roboczych polega na takiej wielkości wkręcenia popychacza 14 do kotwicy 10, aby zapewnić odpowiednią silę potrzebną do przesterowania rozdzielacza 4 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 4 pilotującym. Po ustawieniu odpowiednich szczelin: dla medium olejowego 0,15 mm, dla medium emulsyjnego 0,1 mm, dla medium pneumatycznego 0,3 mm, popychacz 14 jest zabezpieczony przed samoodkręceniem nakrętką 16. Wielkością szczeliny ustala się optymalny punkt pracy na statycznej charakterystyce mechanicznej elektromagnesu 2 (zależność siły przyciągania kotwicy 10 przez rdzeń 9 w funkcji wielkości szczeliny) dobierając odpowiednią siłę potrzebną do przesterowania rozdzielacza 4 pilotującego. Wielkość szczeliny ustawia się na stanowisku kontrolnym po załączeniu napięcia i podłączeniu zasilania hydraulicznego, pneumatycznego do obwodów hydraulicznych rozdzielacza 4 pilotującego. Po ustawieniu szczelin dokonuje się sprawdzenia działania sterownika elektrohydraulicznego na stanowisku badawczym z określoną wartością ciśnienia medium.

Sterownik działa następująco. Załączenie jednego z elektromagnesów 2, na przykład znajdującego się w lewej części korpusu 1, następuje poprzez podanie napięcia elektrycznego na uzwojenie cewki 5 lewej powodując wzbudzenie uzwojenia i powstanie siły przyciągającej kotwicę 10 do rdzenia 9 tego elektromagnesu 2. Wraz z ruchem kotwicy 10 następuje wzrost siły wytworzonej przez pole magnetyczne elektromagnesu 10. Siła ta przenosi się poprzez popychacz 14 kotwicy 10 na pośredni popychacz 15 rozdzielacza 4 pilotującego, lewego, jednocześnie powodując utworzenie jednakowych szczelin pomiędzy kołnierzem 11 kotwicy 10 i zworą 8 oraz pomiędzy kotwicą 10 i rdzeniem 9. Powoduje

PL 232 038 B3 to przełączenie odpowiednich obwodów hydraulicznych to jest obwodu zasilania do obwodu odbioru i zamknięcie obwodu spływu rozdzielacza 4 pilotującego lewego. Po wyłączeniu napięcia zasilającego cewki 5 lewej, pod wpływem sprężyny zabudowanej w rozdzielaczu 4 pilotującym lewym przełącza jego się obwody hydrauliczne do pozycji wyjściowej to znaczy do pozycji „zamknięcie obwodu zasilania” i łączy się obwód odbioru do obwodu spływu. Załączenie drugiego z elektromagnesu 2, znajdującego się w prawej części korpusu 1, następuje poprzez podanie napięcia elektrycznego na uzwojenie cewki 5 prawej powodując wzbudzenie uzwojenia i powstanie siły przyciągającej kotwicę 10 do rdzenia 9 tego elektromagnesu 2. Wraz z ruchem kotwicy 10 następuje wzrost siły wytworzonej przez pole magnetyczne elektromagnesu 2. Siła ta przenosi się poprzez popychacz 14 kotwicy 10 na pośredni popychacz 15 rozdzielacza 4 pilotującego, prawego, jednocześnie powodując utworzenie jednakowych szczelin roboczych pomiędzy kołnierzem 11 kotwicy 10 i zworą 8 oraz pomiędzy kotwicą 10 i rdzeniem 9. Powoduje to przełączenie odpowiednich obwodów hydraulicznych to jest obwodu zasilania do obwodu odbioru i zamknięcie obwodu spływu rozdzielacza 4 pilotującego lewego. Po wyłączeniu napięcia zasilającego cewki 5 lewej, pod wpływem sprężyny zabudowanej w rozdzielaczu 4 pilotującym lewym przełącza jego się obwody hydrauliczne do pozycji wyjściowej to znaczy do pozycji „zamknięcie obwodu zasilania” i łączy się, obwód odbioru do obwodu spływu. W czasie pracy elektromagnesu 2 znajdującego się w lewej części korpusu 1, drugi elektromagnes 2 znajdujący się w prawej części korpusu 1 jako nieprzesterowany pozostaje w trybie odbiór-spływ celem odprowadzenia medium hydraulicznego z siłownika. Przełączenie obwodów rozdzielacza 4 pilotującego może odbywać się również mechanicznie za pomocą przycisku ręcznego 9 umieszczonego w korpusie 1 elektromagnesów 2 gdzie następuje nacisk bezpośredni na ruchomą kotwicę 10 z zabudowanym w niej popychaczem 5, który oddziałuje na pośredni popychacz 15 rozdzielacza pilotującego 4.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   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 walcowej kotwicy zakończonej kołnierzem zamykającym zworę i mieszczącym się w tulei, a stykające się powierzchnie kołnierza i zwory mają rowki i wypukłości, według patentu PL 223819, znamienny tym, że ma drugi iskrobezpieczny elektromagnes (2) połączony z drugim rozdzielaczem pilotującym (4), które są ustawione korzystnie równolegle do pierwszego iskrobezpiecznego elektromagnesu (2) i pierwszego rozdzielacza pilotującego (4), przy czym iskrobezpieczne elektromagnesy (2) znajdują się w jednym korpusie (1), a rozdzielacze pilotujące (4) w drugim korpusie (3) połączonym z pierwszym korpusem (1), zaś oba elektromagnesy (2) mają wspólne zasilanie elektryczne poprzez złącze (17).