RS66577B1 - Kočioni sistem koji se koristi pri rukovanju sa mašinama koje se koriste u rudarskim jamama i kosim transportnim sistemima - Google Patents

Description

[0001] Ovaj predmetni pronalazak se odnosi na kočioni sistem koji se koristi pri rukovanju sa mašinama koje služe za izvlačenje iz rudarskih jama i kosih transportnih sistema, kao što je opisano u preambuli nezavisnih patentnih zahteva.

Prethodno stanje tehnike

[0002] U savremenim sistemima za izvlačenja iz rudarskih jama, koji mogu doseći dubine od preko hiljadu metara, ispravna i pouzdana funkcija kočnica mašine za izvlačenje u svakoj situaciji igra ključnu i centralnu ulogu.

[0003] Sa sve većom složenošću elektronskih komponenti u kočionim sistemima, povećava se i mogućnost kvarova. Ako takva neispravnost utiče na komponentu koja je važna za bezbednost, u najgorem slučaju ljudi mogu biti povređeni. Na primer, ako bi komponenta elektrohidrauličkog ili elektropneumatskog kočionog sistema neočekivano izazvala hitno zaustavljanje tokom rada sistema za izvlačenje iz rudarskih jama, to bi moglo dovesti do povreda ili čak smrti ljudi ili životinja, ili oštećenja životne sredine, kao i značajne štete na materijalima ili opremi.

[0004] Da bi se smanjio rizik od opasnih kvarova električnih, elektronskih ili programabilnih elektronskih (E/E/PE) sistema relevantnih za bezbednost, treba ih razvijati, uzimajući pri tome u obzir relevantne standarde.

[0005] Funkcionalna bezbednost se odnosi na deo bezbednosti sistema, kao što je kočioni sistem u rudarskim jamama ili kosi transportni sistem, koji zavisi od pravilnog funkcionisanja bezbednosnog sistema i drugih mera za smanjenje rizika. Fokus je zbog toga na funkciji, otuda i termin „funkcionalna bezbednost“. Mora se pokazati da E/E/PE sistemi, u ovom slučaju kontrola kočnica, isporučuju potrebnu funkcionalnost bezbedno i pouzdano uprkos sve većoj složenosti.

[0006] Zbog sve važnijih zahteva širom sveta za funkcionalnom bezbednošću mašina i sistema, posebno za sisteme u rudarskim jamama i kosim transportnim trakama, neophodno je imati na raspolaganju tehnička rešenja koja popunjavaju praznine u standardnim ocenama postojeće funkcionalne bezbednosti koje sprovode proizvođači pojedinih komponenti i omogućavaju pouzdanu procenu verovatnoće kvara, pa se na taj način mogu izbeći opasni procesi kočenja.

[0007] Poznati tipovi ventila u kočionim sistemima su mehanički podesivi ventili za smanjenje pritiska ili proporcionalni ventili za kontrolu pritiska.

[0008] Ovi ventili imaju različite nedostatke. Na primer, mehanički ventili za smanjenje pritiska se ne mogu podesiti po potrebi tokom rada. Određivanje verovatnoće kvara od strane proizvođača proporcionalnih ventila ograničeno je na procenu ekstremnih položaja, bilo potpuno otvorenih ili zatvorenih ventila. Zbog toga, proizvođači nisu imali na raspolaganju pouzdano određivanje verovatnoće kvara za aktivnu kontrolu pritiska.

[0009] Procena komercijalno dostupnih komponenti, u posebnom slučaju proporcionalno podesivih ventila, to jest neprekidno podesivih ventila koji ograničavaju izlazni pritisak u zavisnosti od električne struje, obično se zasniva samo na odgovarajućim krajnjim vrednostima, to jest na minimalnoj vrednosti ili maksimalnoj vrednosti, koje predstavljaju stanje nakon isključivanja napajanja, ali ne i na srednjem opsegu regulacije, što je od velike važnosti za primer kvara kontinualnog kontrolisanja napajanja ili sistema kočenja.

[0010] Dalji nedostatak ranije poznatih sistema sa fiksnim podesivim ventilima pritiska je potreba da se koristi nekoliko ventila sa različitim unapred podešenim vrednostima pritiska za svaki nivo pritiska koji treba da se podesi, koji se uvek unapred biraju na potrebnu vrednost od strane kontrolnog sistema.

[0011] Sklopovi za ograničavanje pritiska su poznati po upotrebi u kočionim sistemima koji se koriste u sistemima u rudarskim jamama i kosim transportnim trakama, sistemima za potonuće ili sistemima za hitne ili pomoćne pogone, koji mogu brzo smanjiti sistemski pritisak u kočionom sistemu na unapred postavljeni nivo pritiska, to jest na kočioni pritisak, u slučaju kvara ili kada je to potrebno, čak i u slučaju gubitka snage u ovom periodu, a zatim ga održavati na dostignutom nivou tokom određenog perioda, to jest za vreme potrebnog vremena kočenja, kako bi se sprečilo, na primer, katastrofalno kočenje u slučaju nužde ili čak kidanje transportne trake.

[0012] Takvi kočioni sistemi sa konstantnom silom kočenja već pokazuju funkcionalnu sigurnost. Međutim, oni se ne mogu fleksibilno koristiti na svim transportnim mašinama, bez obzira na opterećenje i tip transportne mašine, često zahtevaju povećanu snagu i zbog toga su skuplji ili su tehnički teži za implementaciju.

[0013] Zbog toga postoji potreba da se stvori aktivna kontrola usporavanja kočenjem u mašinama za dizanje u slučaju sigurnosnog kočenja koja se može oceniti u smislu funkcionalne bezbednosti, kako bi se implementirao kočioni sistem za primenu u mašinama za dizanje koje se koriste u rudarstvu, tako da budu sa stalnim usporavanjem, koje se može realizovati nezavisno od tipa mašine za dizanje i njenog opterećenja.

[0014] Ovaj cilj je rešen karakteristikama nezavisnog patentnog zahteva 1, gde su svrsishodna ostvarenja opisana karakteristikama podzahteva.

[0015] Predmetni pronalazak se odnosi na kočioni sistem koji se upotrebljava u sistemima koji koriste u rudarskim jamama i kosim transportnim trakama u rudarstvu, sa nekoliko kočionih kanala za oslobađanje ili primenu sile kočenja na predviđene površine za kočenje ili za podešavanje odgovarajuće sile kočenja da bi se obezbedilo potrebno usporavanje prilikom kočenja, pri čemu je prvi glavni pravac kontrole pritiska i svaki drugi pravac sekundarne regulacije pritiska, koji se aktivira samostalno u slučaju greške kod glavnog pravca regulacije pritiska, svaki sa odgovarajućim rasporedom ventila, obezbeđeni su za svaki kočioni kanal kao rezervna kopija za isti kanal za kočenje, i pri čemu je obezbeđen veći broj bezbednih centralnih procesorskih jedinica (CPU) sa pripadajućim izvorima signala i napajanja za kontrolu sklopa ventila glavnog i sekundarnog pravca za kontrolu pritiska većeg broja kanala kočenja.

[0016] Kočioni sistem prema ovom predmetnom pronalasku je poželjno projektovan sa četiri kanala. Međutim, može se podjednako dobro projektovati sa tri kanala ili sa više od četiri kanala za kočenje bez odstupanja od obima predmetnog pronalaska.

[0017] Za potrebe ove patentne prijave, pod terminom transportni sistem podrazumevaju se ne samo transportne mašine već i kalemovi i vitla.

[0018] Obezbeđivanjem nekoliko pravaca za kontrolu pritiska po kanalu za kontrolu kočnice, verovatnoća kvara odgovarajućih kanala je minimizirana, pošto je u svakom slučaju pravac kontrole pritiska dostupan kao rezervni ili je u stanju pripravnosti, preko dodatne kontrole kočionog kanala sa dva CPU-a.

[0019] Poželjno, kočioni sistem je projektovan tako da je svaki, poželjno bezbedan, CPU za kontrolu glavnog pravca kontrole pritiska najmanje jednog kočionog kanala koji mu je dodeljen i sekundarnog pravca za kontrolu pritiska najmanje jednog od nekoliko kočionih kanala, to jest suštinski poprečnog pravca.

[0020] U slučaju kvara na glavnom pravcu kontrole pritiska kočionog kanala, CPU koji mu je dodeljen ne samo da isključuje ovaj glavni pravac kontrole pritiska, već i sekundarni pravac kontrole pritiska drugog kanala za kontrolu kočnica koji mu je takođe dodeljen. Sekundarni pravac kontrole pritiska jednog kontrolnog kanala kočnice koji je dodeljen CPU-u i glavni pravac kontrole pritiska drugog kontrolnog kanala kočnice dodeljen CPU-u nastavljaju da se snabdevaju od drugih, poželjno sigurnih, CPU-a. To znači da čak i u slučaju kvara na glavnom ili sekundarnom kanalu za kontrolu pritiska, svi kočioni kanali ostaju potpuno dostupni.

[0021] Gore navedene mere rezultiraju višekanalnim kočionim sistemom koji je otporan na greške sa kontrolisanim usporavanjem kao i sistemom koji je usklađen sa funkcionalnim bezbednosnim zahtevima.

[0022] Kočioni sistem može biti hidraulički ili pneumatski i može se koristiti kod kočionog sistema za mašine sa frikcionim transporterom, ali i u kočionom sistemu za mašine sa transporterom koje imaju bubanj.

[0023] Konačno, takođe je obezbeđena metoda za kontrolu kočionog sistema za upotrebu u rudarskim jamama ili kosim transportnim sistemima u rudarstvu sa nekoliko kočionih kanala za ventilaciju ili primenu generatora sile kočenja na predviđene površine kočenja ili za podešavanje odgovarajuće sile kočenja da bi se obezbedilo potrebno usporavanje kočenja, koje karakterišu koraci obezbeđivanja prvog glavnog pravca pritiska kontrole pritiska i drugog sekundarnog pravca pritiska kontrole pritiska, obezbeđujući veći broj potrebnih centralnih procesnih jedinica (CPU) sa pripadajućim signalom i izvorom napajanja, kontrolišu raspored ventila glavnog pravca kontrole pritiska najmanje jednog kočionog kanala i sekundarnog pravca kontrole pritiska najmanje jednog od nekoliko kanala kočenja od strane odgovarajućeg, poželjno bezbednog, CPU-a, isključivanje prvog, aktivnog glavnog pravca kontrole pritiska kočionog kontrolnog kanala i drugog, pasivnog sekundarnog pravca kontrole pritiska drugog kontrolnog kanala kočenja, od strane poželjno bezbednog CPU-a koji je dodeljen ovim pravcima kontrole pritiska u slučaju kvara, i nastavak rada jednog i drugog kočionog kanala putem drugog sekundarnog pravca za kontrolu pritiska kočionog kanala i prvog glavnog pravca kontrole pritiska drugog kanala za kontrolu pritiska, dodeljuje se ovim CPU poželjno bezbednim kanalom za kontrolu pritiska drugom bezbednom kanalu za kočenje.

[0024] Na taj način se stvara aktivna kontrola usporavanja kočenja kod transportnih mašina u slučaju sigurnosne kočnice, koja se može oceniti u smislu funkcionalne bezbednosti, za implementaciju kočionog sistema koji se koriste u transportnim mašinama u rudarstvu koje su sa stalnim usporavanjem i koji se može realizovati nezavisno od tipa transportne mašine i od prisutnog opterećenja.

[0025] U kočionom sistemu prema ovom predmetnom pronalasku, kočioni elementi kočionog kanala nisu u funkciji, to jest kočione pločice dolaze u kontakt sa kočionim površinama na nekontrolisan način ili ostaju otvorene, iako bi trebalo da budu u kontaktu, kada se dva, po mogućnosti bezbedna, CPU-a pokvare. Ovo predstavlja značajno povećanje bezbednosti sistema

[0026] Dalja svojstva i karakteristike predmetnog pronalaska proizilaze iz sledećeg, neograničavajućeg, opisa delimične kontrolne šeme za kontrolu i upravljanje kočnicom prema predmetnom pronalasku.

[0027] Na Slici 1 prikazan je šematski funkcionalni dijagram višekanalne hidraulične kočnice za upotrebu u rudarskim jamama i sistemima kosih transportnih traka u rudarstvu sa kočionim površinama 2 i kočionim pločicama 4.1, 4.2, 4.3 i 4.n, koje su u normalnom stanju pritisnute na kočioni disk 2 oprugama, 6.1, 6.2, 6.3 i 6.n kao što je prikazano. Za otpuštanje kočnice, cilindri 8.1, 8.2, 8.3 i 8.n su hidraulički pod pritiskom preko kočionih kanala 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n, tako da se kočione pločice 4.1, 4.2, 4.3 i 4.n otpuštaju i pa je tako i sama kočnica u otpuštenom stanju.

[0028] Kao što se takođe može videti na Slici 1, svaki kočioni kanal 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n ima prvi glavni pravac za kontrolu pritiska 12.1, 12.2, 12.3 i 12.n za kontrolu upravljanja i drugi sekundarni pravac za kontrolu pritiska 14.1, 14.3, i 14.n kao pravce za trenutnu pripravnost koji odgovaraju svakom sklopu ventila (nije prikazano), koji se aktiviraju nezavisno u slučaju kvara na glavnom pravcu kontrole pritiska. Ventili koji su obezbeđeni za svaki kočioni kanal (nisu prikazani) imaju u svom sastavu proporcionalne ventile.

[0029] Svaki od kočionih kanala 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n je, kao što se može videti na Slici 1, opremljen sa poželjno bezbednom centralnom procesorskom jedinicom (CPU) 16.1, 16.2, 16.3 i 16.n koja je opremljena sa pripadajućim signalom i strujom napajanja koja služi za upravljanje sklopom ventila ili proporcionalnim ventilima (nije prikazan) koji koristi glavni pravac za kontrolu pritiska. Poželjno bezbedne centralne procesorske jedinice (CPU) 16.1, 16.2, 16.3 i 16.n kontrolišu ne samo odgovarajući sklop ventila ili proporcionalne ventile (nisu prikazani) glavnog pravca kontrole pritiska 12.1, 12.2, 12.3 i 12.n prvog kočionog kanala 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n, nego i sklop ventila ili proporcionalne ventile (nisu prikazani) sekundarnog pravca za3 kontrolu pritiska 14.1, 14.2, 14.3 i 14.n drugih kočionih kanala 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n.

[0030] U slučaju kvara, odgovarajuća, po mogućnosti bezbedna, centralna procesorska jedinica (CPU) 16.1, 16.2, 16.3 i 16.n isključuje ne samo glavni pravac kontrole pritiska 12.1, 12.2, 12.3 i 12.n prvog kočionog kanala 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n koji im je dodeljen, nego takođe i sekundarni pravac kontrole pritiska 14.1, 14.2, 14.3 i 14.n drugog, drugog kočionog kanala 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n, koji je takođe dodeljen istoj, po mogućnosti bezbednoj, centralnoj procesorskoj jedinici (CPU), pri čemu se prvi i drugi kočioni kanali 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n kontrolišu sekundarnim pravcima za kontrolu pritiska 14.1, 14.2, 14.3 i 14.n prvog i glavnog pravca kontrole pritiska 12.1, 12.2, 12.3 i 12.n drugog pravca kontrole pritiska, ostali kočioni kanali 10.1, 10.2, 10.3 i 10.n nastavljaju da rade, tako da je moguće kontrolisano usporavanje koje je otporno na greške a da se u isto vreme obezbedi ispunjavanje funkcionalnih bezbednosnih zahteva.

[0031] Tokom rada, sistem se snabdeva pritiskom pomoću sistema pumpe (nije prikazano) i dostavlja u rezervoar (nije prikazan). Kontrolna jedinica sa ventilima (nije prikazana) sprečava pad pritiska prema sistemu pumpe. Ako dovod pritiska nestane, sistem se automatski zaustavlja.

Claims (3)

Zahtevi

1. . Kočioni sistem koji se koristi u rudarskim jamama isistemima sa kosim transportnim trakama u rudnicima, koji ima više kočionih kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) za otpuštanje ili primenu generatora kočione sile (4.1, 4.2, 4.3, 4.n), da bi se obezbedile kočione površine (2), pri čemu se aktivira prvi glavni pravac za kontrolu pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) i drugi sekundarni pravac za kontrolu pritiska (14.1, 14.2, 14.3, 14.n), koji se aktivira u slučaju kvara na glavnom pravcu za kontrolu pritiska (12.2, 12.2, 12.2), 12.2. i gde je obezbeđeno više, poželjno bezbednih, centralnih procesorskih jedinica (CPU) (16.1, 16.2, 16.3, 16. n) sa pripadajućim napajanjem signala i naponom struje za redundantnu kontrolu glavnog pravca za kontrolu pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) i sekundarnih pravaca za kontrolu pritiska (14.3 n, 14.1, 14.n) višestrukih kočionih kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n), karakteriše se time što se svaki, poželjno bezbedan, CPU (16.1, 16.2, 16.3, 16.n) koristi za kontrolu glavnog pravca kontrole pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) najmanje jednog kočionog kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) a sekundarni pravac za kontrolu pritiska (14.1 14.2, 14.3, 14.n) koristi za kontrolu pravca kontrole pritiska najmanje jednog od višestrukih kočionih kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n).

2. . Kočioni sistem prema patentnom zahtevu 1, karakteriše se time što je jedan, poželjno siguran, CPU (16.1, 16.2, 16.3, 16.n) predviđen za svaki kočni kanal (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) koji kontroliše glavni pravac kontrole pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) kočionog kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) koji mu je dodeljen, kao i sekundarni pravac kontrole pritiska (14.1, 14.2, 14.3, 14.n) drugog od nekoliko kočionih kanala (10.1, 10.1, 10.2, 10.3, 10.n)

.

3. . Metoda za kontrolu kočionog sistema koji se koristi u rudarskim jamama i sistemima sa kosim transportnim trakama u rudnicima, koji ima veći broj kočionih kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) za otpuštanje ili primenu kočionih obloga (4.1, 4.2, 4.3, 4.n) na predviđene kočione površine (2), karakteriše se sledećim koracima:

a. . obezbeđivanje prvog glavnog pravca za kontrolu pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) i drugog sekundarnog pravca za kontrolu pritiska (14.1, 14.2, 14.3, 14.n) po kočionom kanalu (10.1, 10.2, 10.3, 10.n);

b. . obezbeđivanje više, poželjno bezbednih, centralnih procesorskih jedinica (CPU) (16.1, 16.2, 16.3, 16.n) sa povezanim signal i izvorom napajanja;

c. . kontrola rasporeda sklopa ventila glavnog pravca kontrole pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) najmanje jednog kočionog kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) i sekundarnog pravca kontrole pritiska (14.1, 14.2, 14.3, 14.n) najmanje jednog od različitih kočionih kanala, (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) pomoću odgovarajućeg, poželjno sigurnog, CPU-a (16.1, 16.2, 16.3, 16.n);

d. . u slučaju kvara, isključivanje glavnog pravca kontrole pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) prvog kontrolnog kočionog kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) i isključivanje sekundarnog pravca kontrole pritiska (14.1, 14. 2, 14.3, 14.n) drugog kontrolnog kočionog kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) pomoću odgovarajućeg, poželjno sigurnog, CPU-a (16.1, 16.2, 16.3, 16.n);

e. . nastavak rada jednog i drugog kočionog kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) pomoću drugog sekundarnog pravca kontrole pritiska (14.1, 14.2, 14.3, 14.n) jednog kočionog kanala (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) i nastavak rada prvog glavnog pravca kontrole pritiska (12.1, 12.2, 12.3, 12.n) drugog kočionog kanala. (10.1, 10.2, 10.3, 10.n) preko poželjno bezbednog CPU-a (16.1, 16.2, 16.3, 16.n) koji je dodeljen ovim pravcima kontrole pritiska.