PL237375B1 - Piasecznica i sposób kondycjonowania piasku w piasecznicy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja zbiornika piasku montowanego na pojeździe szynowym w którym piasek wykorzystuje się do posypywania torów przed kołami pojazdu. W szczególności wynalazek dotyczy konstrukcji zbiornika piasku stosowanego w lokomotywach górniczych pojazdów szynowych. Przedmiotem wynalazku jest również sposób kondycjonowania piasku w piasecznicy.

Zbiorniki piasku stosowane są między innymi w lokomotywach górniczych pojazdów szynowych. Znane konstrukcje zawierają komorę, najczęściej zamykaną oraz otwór wylotowy. Piasek z komór stanowiących zbiorniki piasku wysypywany jest grawitacyjnie przez otwór wylotowy do przewodów doprowadzających go pod koła w celu zwiększenia przyczepności kół do szyny. W przypadku pojazdów naziemnej kolei transportowej, bardziej zaawansowane konstrukcje zawierają dodatkowo urządzenia do fluidyzacji piasku oraz dysze dla wyrzutu piasku pod koła. W wyniku ciągłych drgań oraz dużej wilgotności powietrza bardzo często dochodzi do zbrylania się piasku i blokowania kanału wylotowego. Dodatkowo wpływ na brak sypkiej konsystencji piasku ma różnica temperatury piasku pomiędzy warunkami na powierzchni, gdzie piasek jest przechowywany a temperaturą panującą w kopalni głębinowej, gdzie piasek jest wykorzystywany. Uruchomienie wyrzutu piasku pod koła może być inicjowane ręcznie przez maszynistę poprzez otwarcie otworu wylotowego lub w sposób zautomatyzowany, wspomagany mechanicznie.

Ze stanu techniki znane są urządzenia do przesuwania materiału sypkiego w postaci ślimaków osadzonych na wale napędowym. Konstrukcje takie są zastosowane między innymi w podajnikach kotłów centralnego ogrzewania.

Celem wynalazku jest konstrukcja zbiornika piasku, która pozwoliłaby na zminimalizowanie problemu zatykania otworu wylotowego przez ubity i zbrylony piasek, oraz wyeliminowałaby konieczność rozbierania piasecznicy i jej ręcznego udrażniania.

Istotę rozwiązania według wynalazku stanowi piasecznica ZASTRZEŻENIA.

Piasecznica zawiera zasobnik z zamykanym otworem zasypowym z odpowietrznikiem oraz otworem spustowym, zawierający wewnątrz ślimak osadzony na wale napędzanym elementem napędowym, elementy grzejne, czujnik temperatury i wilgotności. Ponadto piasecznica zawiera układ sterowania ze sterownikiem. Komora zasobnika z zewnątrz obudowana jest płaszczem izolacyjnym. Otwór zasypowy zamykany jest korkiem zawierającym odpowietrznik z membraną paroprzepuszczalną. Ślimak z wałem znajduje się w rynnie osadzonej w dolnej części komory i pochylonej w stosunku do poziomu w zakresie 0°-45°, której brzegi bezpośrednio lub pośrednio przylegają do wewnętrznych ścian komory Oporowe elementy grzejne, połączone równolegle znajdują się przy wewnętrznych ścianach komory. Co najmniej jeden czujnik temperatury, znajduje się zasadniczo w połowie wysokości komory zaś co najmniej jeden czujnik wilgotności znajduje się w dolnej części komory. Wał napędzany jest elementem napędowym który stanowi silnik elektryczny z motoreduktorem. Co najmniej czujniki, elementy grzejne oraz element napędowy połączone są z układem sterowania ze sterownikiem oraz układem zasilania. Piasecznica zawiera także układ rekuperacji energii hamowania z kół pojazdu zasilający elementy grzejne i/lub element napędowy.

Korzystnie krawędź rynny połączona jest z co najmniej jedną ścianą komory przez co najmniej jedną pochyłą kierownicę.

Istotę wynalazku stanowi także sposób kondycjonowania piasku w piasecznicy, w którym sygnał T z czujnika temperatury znajdującego się wewnątrz komory zbiornika piasecznicy porównywany jest z zadaną wcześniej wartością maksymalną Tmax i w razie braku osiągnięcia wartości maksymalnej oraz łącznie z wystąpieniem sygnału hamowania H sterownik włącza odbiór energii z układ odzysku układu hamowania dla zasilania układu elementów grzejnych znajdujących się przy wewnętrznych ścianach komory oraz elementu napędowego ślimaka znajdującego się wewnątrz komory. Przy braku sygnału hamowania H, sygnał T z czujnika temperatury oraz sygnał W z czujnika wilgotności znajdującego się wewnątrz komory zbiornika piasecznicy porównywane są z ustalonymi wcześniej wartościami krytycznymi Tk, oraz Wk, a następnie jeżeli wartości krytyczne nie są spełnione: T < Tk i W > Wk sterownik włącza samoczynnie układ zasilania elementów grzejnych i elementu napędowego ślimaka.

Konstrukcja piasecznicy w istotnym stopniu likwiduje problem zbrylania się piasku wewnątrz jej komory, ze względu na to, iż znajdujący się w niej piasek jest kondycjonowany poprzez działanie temperatury i odparowywanie wilgoci. Ewentualne zbrylanie jest zlikwidowane także mechanicznie poprzez ruch zagarniająco rozdrabniający ślimaka. Konstrukcja zapobiega także gromadzeniu się piasku w narożnikach zbiornika, gdyż zasypywany piasek jest kierowany poprzez zsuwnie do rynny, a następnie

PL 237 375 B1 przez obrotowy ślimak do otworu wylotowego. Zaproponowana konstrukcja piasecznicy eliminuje także konieczność ręcznej ingerencji i obsługi wewnątrz jej komory.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie Fig. 1 przedstawia konstrukcję zbiornika piasecznicy.

Fig. 2 przedstawia algorytm automatycznego sterowania układem elementów grzejnych i układem napędowym ślimaka.

Fig. 3 przedstawia algorytm automatycznego sterowania układem elementów grzejnych i układem napędowym ślimaka z układem odzyskiwania energii z hamowania.

Piasecznica w przykładzie wykonania stanowi stalowa komora 1 o zasadniczo prostopadłościennym kształcie. Komora od góry jest zamknięta i posiada otwór zasypowy z korkiem zawierającym odpowietrznik z membraną paroprzepuszczalną dla uwalniania wilgoci (nie pokazane na rysunku). Od zewnątrz komora przykryta jest płaszczem izolacyjnym 10, który jest zrealizowany w ten sposób, że ściany boczne oraz górna mają dwie warstwy - wewnętrzną i zewnętrzną, pomiędzy którymi znajduje się materiał izolacyjny w postaci piany niskoprężnej lub wełny żaroodpornej. Materiał ognioodporny jest istotny dla wersji wykonania komory, w której ściany są ze sobą spawane. Na wewnętrznych ścianach komory 1 znajdują się oporowe elementy grzejne 9, które połączone są równolegle, co umożliwi działanie pozostałych elementów w przypadku awarii któregokolwiek z nich. W dolnej części komory 1 znajduje się pozioma rynna 2 wewnątrz której umieszczony jest wał 3 z osadzonym na nim ślimakiem 4. Ślimak 4 osadzony jest na całej długości rynny 2 i wału 3. Rynna 2 jest ograniczona z obu stron skośnymi kierownicami 8 od góry przytwierdzonymi do boków komory 1 a od dołu do brzegów rynny 2. Skośne kierownice 8 wykonane są z blachy stalowej i zapobiegają gromadzeniu się piasku w narożnikach i wzdłuż dolnych boków komory 1. Rynna 2 zakończona jest otworem i odprowadzającym piasek do otworu spustowego komory 1. Otwór spustowy od zewnętrznej komory strony zamknięty jest zaworem 6, do którego przymocowany jest przewód piasku 7. Zawór 6 ma zasuwę obrotową z otworem, pracującą jako przesłona otworu wylotowego. Do wału 3 przyłączony jest element napędowy 5, który w tym przykładzie wykonania stanowi silnik elektryczny z motoreduktorem. Silnik 5 jest zasilany z układu sterowania lokomotywy pojazdu szynowego.

W połowie wysokości komory 1 znajduje się czujnik temperatury 12. W dolnej części komory 1 znajduje się czujnik wilgotności 11.

Piasecznica jest wyposażona w układ sterowania ze sterownikiem który steruje pracą elementu napędowego 5, oraz elementów grzejnych 9 w oparciu o sygnały przekazywane z czujników 11 i 12 oraz sygnał zadajnika maszynisty. Sygnał czujnika temperatury 12 oraz sygnał czujnika wilgotności 11 podawane są jako sygnały wejściowe do sterownika. Do układu sterowania podany jest także sygnał z zadajnika maszynisty, sygnał hamowania ze sterownika lokomotywy. Algorytm układu sterowania przedstawiony jest na Fig. 2. Układ działa w następujący sposób: ustala się wartości krytyczne temperatury Tk i wilgotności Wk, poniżej lub powyżej których następuje zbrylanie się piasku. Ustala się temperaturę maksymalną dopuszczalną w komorze 1. Czujnik 11 mierzy w sposób ciągły wilgotność piasku przy otworze spustowym, czujnik 12 mierzy w sposób ciągły temperaturę wewnątrz zbiornika. Jeżeli wartości te są inne niż wartości krytyczne - T < Tk i W > Wk, układ włącza zasilanie elementów grzejnych 9, (według algorytmu sygnał G uzyskuje wartość 1) oraz włącza element napędowy 5 (według algorytmu sygnał M uzyskuje wartość 1). Poza układem regulacji automatycznej element napędowy 5 może być także włączany w wyniku podania sygnału z zadajnika maszynisty. Przykładowo podczas hamowania awaryjnego obroty ślimaka powodują zwiększoną ilość piasku podanego do otworu spustowego i przewodu piasku.

W wyniku zasilenia elementu napędowego 5 zostaje wprawiony w ruch obrotowy ślimak 4, który rozdrabnia zbrylony piasek, a także przesuwa go do otworu spustowego zakończonego przewodem piasku 7. W niniejszym przykładzie wykonania zawór 6 ma elektryczny mechanizm otwarcia. Sygnał otwarcia pochodzi z zadajnika maszynisty.

W kolejnym przykładzie wykonania w układzie takim jak w przykładzie pierwszym piasecznica dodatkowo włączona jest w układ odzyskiwania energii hamowania pojazdu. W zależności od potrzeb układ sterowania może być tak skonfigurowany, że elementy grzejne 9 oraz element napędowy 5 zasilane są z układu odzyskiwania energii hamowania. Algorytm automatycznego sterowania przedstawiono na Fig. 3. Na początku działania, sterownik sprawdza Temperaturę T z czujnika temperatury, która musi być niższa niż maksymalna dopuszczalna temperatura Tmax, oraz na podstawie sygnału ze sterownika lokomotywy, czy pojazd znajduje się w fazie hamowania (według algorytmu sygnał H=1),

PL 237 375 B1 jeżeli tak to włącza układ odzyskiwania energii hamowania (według algorytmu sygnał R=1), który zasila elementy grzejne 9 i element napędowy 5.

W kolejnym przykładzie wykonania układ odzyskiwania energii hamowania zasila wyłącznie elementy grzejne 9 zaś element napędowy 5 zasilany jest z układu sterowania lokomotywy pojazdu.

W kolejnym przykładzie wykonania wynalazku, w układ sterowania włączony jest zawór 6, który automatycznie otwiera się przy sygnale hamowania pochodzącym z sterownika lokomotywy, który przekraczającym określoną wartość, np. w sytuacji hamowania awaryjnego.

W innym przykładzie wykonania piasecznica różni się od urządzenia z przykładu pierwszego tym, że element napędowy 5 stanowi napęd hydrauliczny.

Piasecznica według wynalazku znajduje zastosowanie w transporcie szynowym, w szczególności w podziemnym transporcie szynowym, na przykład w kopalniach głębinowych.

Wykaz oznaczeń

1. Komora piasecznicy

2. Rynna

3. Wał

4. Ślimak

5. Element napędowy

6. Zawór

7. Przewód piasku

8. Kierownica

9. Element grzejny

10. Płaszcz izolacyjny

11. Czujnik wilgotności

12. Czujnik temperatury

R - Sygnał układu odzyskiwania energii

H - Sygnał układu hamowania

G - Sygnał układu elementów grzejnych (9)

M - Sygnał układu napędowego (5)

T - Temperatura

Tk - Temperatura krytyczna

Tmax - Temperatura maksymalna

W - Wilgotność

Wk - Wilgotność krytyczna

Claims (3)

1. Piasecznica zawierająca zasobnik z zamykanym otworem zasypowym z odpowietrznikiem oraz otworem spustowym, zawierający wewnątrz ślimak osadzony na wale napędzanym elementem napędowym, elementy grzejne, czujnik temperatury i wilgotności, znamienna tym, że zawiera układ sterowania ze sterownikiem przy czym komora (1) zasobnika z zewnątrz obudowana jest płaszczem izolacyjnym (10), otwór zasypowy zamykany jest korkiem zawierającym odpowietrznik z membraną paroprzepuszczalną, ślimak (4) z wałem (3) znajduje się w rynnie (2) osadzonej w dolnej części komory (1) i pochylonej w stosunku do poziomu w zakresie 0°-45°, której brzegi bezpośrednio lub pośrednio przylegają do wewnętrznych ścian komory (1), zaś oporowe elementy grzejne (9), połączone równolegle znajdują się przy wewnętrznych ścianach komory (1) oraz co najmniej jeden czujnik temperatury (12), znajduje się zasadniczo w połowie wysokości komory (1) zaś co najmniej jeden czujnik wilgotności (11) znajduje się w dolnej części komory (1) przy czym wał (3) napędzany jest elementem napędowym (5) który stanowi silnik elektryczny z motoreduktorem, a co najmniej czujniki (11 i 12), elementy grzejne (9) oraz element napędowy (5) połączone są z układem sterowania ze sterownikiem oraz układem zasilania przy czym piasecznica zawiera także układ rekuperacji energii hamowania z kół pojazdu zasilający elementy grzejne (9) i/lub element napędowy (5).

2. Piasecznica według zastrz. 1 lub 2, znamienna tym, że krawędź rynny (2) połączona jest z co najmniej jedną ścianą komory (1) przez co najmniej jedną pochyłą kierownicę (8).

PL 237 375 Β1

3. Sposób kondycjonowania piasku w piasecznicy, znamienny tym, że sygnał T z czujnika temperatury (12) znajdującego się wewnątrz komory (1) zbiornika piasecznicy porównywany jest z ustaloną wcześniej wartością maksymalną Tmax i w razie braku osiągnięcia wartości maksymalnej oraz łącznie z wystąpieniem sygnału hamowania (H) sterownik włącza układ rekuperacji układu hamowania dla zasilania elementów grzejnych (9) znajdujących się przy wewnętrznych ścianach komory (1) oraz elementu napędowego (5) ślimaka (2) znajdującego się wewnątrz komory (1), zaś przy braku sygnału hamowania (H) sygnał T z czujnika temperatury (12) oraz sygnał W z czujnika wilgotności (11) znajdującego się wewnątrz komory (1) zbiornika piasecznicy porównywane są z ustalonymi wcześniej wartościami krytycznymi Tk, oraz Wk, a następnie jeżeli wartości krytyczne nie są spełnione: T < Tk i W > Wk sterownik (13) włącza układ zasilania dla układu elementów grzejnych (9) i układu elementu napędowego (5) ślimaka (2).