CN1605759A - 矿井电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于开关安装在地下矿井中液压的预控阀或主控阀的矿井电磁铁，它具有一个连接到安全电网上的线圈，一个通过线圈的加电而能够移动的衔铁和一个电子控制装置，借助此控制装置可在衔铁的吸动阶段将馈入电流调节到激励电流上，而在保持阶段将馈入电流调节到一个低于激励电流的保持电流上。按照本发明，一个可用电网电压充电的存储件被配置给矿井电磁铁，此存储件在引入电磁铁接通过程时与电网串联连接，并且通过存储件在吸动阶段持续期内的放电实现加在被接通电磁铁线圈上电压的提高。通过本发明，两倍数量的电磁铁可以在相同时间内被接通并用一个公共的电网供电。

Description

矿井电磁铁

技术领域

本发明涉及用于开关安装在地下矿井中的液压预控阀或主控阀的矿井电磁铁，它具有一个线圈，此线圈可连接到或已连接到一个安全的、用于馈送电流和电压的电网上，电磁铁还具有一个通过线圈加电而能够移动的衔铁和一个电子控制装置，借助于此装置，馈入线圈的电流可在衔铁吸动状态下调整到一个激励电流上，而在衔铁的保持状态下调整到比激励电流低的保持电流上。

背景技术

在诸如用于支撑挖煤开采面后的地下开采空间的装卸单元等地下电液压设备工作时，由于爆炸危险和雷击天气危险，一组装卸单元的待接通电磁铁的电压和电流馈送借助于安全电网和安全的直流电路进行。基于电网和整个地下电路的安全性，故障时的残余能量如此之小，使得火花没有足够的能量引发爆炸。由于能用于接通并由安全电网产生的功率受系统工作条件限制，通常用一个配置给电磁铁的电控装置将保持状态下的保持电流降到比激励电流低的电平上(DE3229835C2)。在地下矿井中电磁铁不仅有具有相应的控制单元的电磁铁，也有保持电流下降的电磁铁。在保持电流下降到低保持电平上时，在电磁铁接通过程中产生的剩磁力被用来保持衔铁并从而保持预控阀或主控阀的闭锁体在其两个切换位置中的一个上。电磁铁的衔铁和液压阀的闭锁体通常在电磁铁被关断后在一个弹簧的复位力作用下作返回运动。由于上述原因并为了降低安全电网产生和散发出的热量，在地下矿井中尽量能用唯一的电网控制和切换装卸单元的尽可能多的电液压阀。

作为对DE3229835C2所公开的保持电流下降的替代，申请人在DE10212092A1中建议连续地测量被接通电磁铁线圈中的实际电流并将其用作保持电流下降的参考信号。由于衔铁的运动导致实际电流的变化，通过上述连续的测量可以找出降低馈送电流到保持电平上的最佳时刻并实现保持电流下降。

在地下矿井中安装的矿井电磁铁中，目前通常在激励电磁铁之前没有电流流过，并且仅当由一个施加的控制使某个电磁铁产生一个接通过程时电磁铁的线圈才消耗能量。在接通过程中每个电磁铁的总能量消耗相等。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于地下矿井中，其功率效能更优的电磁铁，同时不降低与可用一个电网供电的电磁铁的数量。

上述任务在本发明中如此完成：矿井电磁铁配置有一个可用电网的供电电压充电的存储件，此存储件通过引入一个电磁铁接通过程可以串联接入电网中或被串联接入电网中，并且通过在吸动阶段期间存储件的放电而提高被接通电磁铁的线圈上的电压，使此电压超过电网的供电电压。采用本发明方案，在电磁铁接通过程开始时电磁铁上所加电压就提高了。在引入接通过程时存储件串联连接到给线圈供电的电网中，这样通过与电网的连接和同时的存储件充电提高了线圈电压，同时对电网不会引起可觉察的电流消耗增加。线圈的指数函数上升斜率反比于所加的电压，从而使至电磁铁衔铁运动的接通时间由于供电电压的提高而缩短。由于更高的供电电压，至衔铁达到终点位置时刻的时间间隔缩短了。衔铁抵达终点的时刻对应于吸动阶段的终点或保持电流阶段最佳起始点。通过缩短吸动阶段，保持电流阶段可被调到更早的时刻，并从而节省出的电网功率可用于接通其它电磁铁。

在一个具有优点的实施方式中矿井电磁铁如此被实现：存储件可与电磁铁的接通状态无关地通过电网的供电电压充电，从而在每次接通过程之后，或每次吸动阶段结束后存储件再次被充电并提供给另一次接通过程使用。存储件最好是一个电容器。为限制附加的存储件对电网的影响，存储件串联一个电阻以限制或预先设定存储件的充电电流是有好处的。对于矿井电磁铁在地下应用的情况，尤为具有优点的是存储件或电容器如此确定大小或其电容量，使得能保证电压提高至少维持到吸动阶段的结束，最好正好维持到吸动阶段的终点。存储件尤其可如此确定大小和选择，使得在吸动阶段所加的电压是电网供电电压的两倍。这样，直至加紧阶段终点的接通时间或接通持续期相对于常规无电压升高的矿井电磁铁而言减半。

在一个可行的实施方式中存储件被集成到实现保持电流下降的控制装置中。这样可以在电容器放电之后自动地再次调整为电网自身的供电电压，此电压再由控制装置降到保持电流的电平，从而在保持阶段不会引起工作电流的提高。

控制装置尤其可具有一个用于测量线圈中实际电流的测量装置和一个用于根据测得的实际电流识别衔铁运动的评估装置，如在申请人的DE10212092A1中所公开的那样，这里将其作为参考。

由存储件所导致的直至衔铁运动终止的接通时间的缩短在多个电磁铁用控制装置或一个配置的开关装置级联接通时提供了特殊的优越性。由于多个电磁铁级联接通，可以在相同的电网电流消耗下在相同时间中接通两倍数量的衔铁，或者在相同时间内用减半的电流接通相同数量的电磁铁。对于采用控制装置的级联电路，特别具有优点的是每个控制装置配置有两个安装在一个公共外壳中的具有线圈和衔铁的电磁铁芯。配置的开关装置尤其可由一个工作面控制装置或一个用于地下电液压装卸护板的装卸控制设备组成。每个电磁铁应配置有一个自己的存储件。

附图说明

下面借助附图所示实施例详细说明本发明。附图中：

图1简示出一个用于地下矿井的电液压控制阀，它具有两个电磁铁芯，两个液压多向阀和一个相应的控制装置；以及

图2是电磁铁电流消耗和总电流消耗的曲线图。

具体实施方式

图1中附图标记10表示整个电液压控制阀，它构造成模块并包括一个具有两个电磁铁芯，即电磁铁2，3的电磁铁外壳1，如大家所知，电磁铁分别具有一个图中未示出的衔铁和一个图中同样未示出的线圈。通过分别给两个电磁铁2，3中的一个所配置的线圈绕组通电流，它们的衔铁可在出发位置和终点位置之间往返运动。电磁铁外壳1法兰连接在阀门块4上，阀门块包含多个液压多向阀5，6，它们可借助于电磁铁2，3相互独立地被开关。在地下矿井中通常在一个公共的阀门块中设置8个液压阀。图1中的液压阀5位于接通位置，其中一个用户接口A1连接到用于液压系统液体的高压管P。电磁铁2的衔铁相应位于其终点位置。图1中的液压阀6位于其出发位置，其中用户接口A2连接到回流管T。电磁铁3用来开关液压阀6的衔铁相应处于其出发位置上。

电流压阀10还包括一个固定在电磁铁外壳1上的电路盒7，它用来容纳一个电子控制装置20。电磁铁2，3通过电子控制装置20连接到图中未示出的工作面控制器上。为了给电磁铁2，3的线圈供电，这些线圈通过导线8，9连接到安全电网23上，同时安全电网23还给电液压控制阀的其它电磁铁供给电压或电流。用控制装置20可在电磁铁2，3的保持阶段实现保持电流的下降，如DE10212092A1或DE3229835B2所公开的那样。在所示实施例中为两个电磁铁2，3的线圈分别配置一个测量电阻R1或R2，用这些电阻可以测量电磁铁2，3线圈绕组中的实际电流，以通过控制装置20的微处理器21对测得的实际电流的分析在最佳时刻使实际电流降低到一个较低的保持电流电平上。这个到保持电流电平的降低尤其可以通过脉宽调制调节单元22所进行的脉宽调制实现。

按照本发明，两个电磁铁2，3分别配置有一个存储件24和25，它们在图1所示实施例中集成在控制装置20中，然而它们也可被置于其它位置，尤其是在一个配置的诸如装卸控制设备这样的工作面控制装置中。两个存储件24，25最好分别包含一个电容器，电容器串接一个电阻，此电阻用于限制电容器的充电电流。两个存储件24，25与电磁铁2，3的接通状态无关地用来自电网23的供电电压通过导线8，9充电。两个存储件24，25用于在衔铁吸动阶段短时间地提高加在电磁铁2，3线圈上的电压，使其超过电网23可施加的供电电压。存储件24例如被配置给电磁铁2的线圈，而存储件25被配置给电磁铁3的线圈。现在如果由配置的工作面控制装置给出一个开关信号，用于接通电磁铁2，或者接通用电磁铁2所操纵的液压阀5，则存储件24与电网23串联连接，从而通过存储件24的电容器放电使电磁铁2线圈上的电压例如加倍。这样在电磁铁2接通过程起始时刻与电磁铁2的衔铁抵达其终止位置的时刻之间的接通时间相对于仅由电网23的供电电压供电的电磁铁减半。此后以同样的方法对电磁铁3完成接通过程，电磁铁3线圈上所加的电压由于与电网23串联接入的存储件25的电容器而加倍，并从而使电磁铁3的接通时间减半。两个电磁铁2，3的接通最好级联实现，其中通过级联电路或者通过微处理器21，或者通过配置的开关装置实现。

下面借助图2说明本发明存储件24，25和级联电路的作用。图2示出两个级联的、且接有加倍的电压的电磁铁2，3的电流消耗。曲线30示出电磁铁2线圈的电流消耗，曲线40示出电磁铁3线圈的电流消耗。为了说明和理解图2，假设某种常规的接有电网23的供电电压的电磁铁在吸动阶段有200毫安的电流消耗，在保持阶段有30毫安的电流消耗，并且此电磁铁到保持阶段开始时的接通时间为200毫秒。通过本发明在吸动阶段接入并放电的存储件24之电容器，瞬时的线圈供电电压加倍，从而使电磁铁2的接通时间减半到100毫秒，如图2中曲线30所示。接着电磁铁2的线圈电流降为30毫安的保持电流电平。以同样方式，通过已充电并在吸动阶段放电的存储件25之电容器使电磁铁3的接通时间减半到100毫秒。在吸动阶段结束时电磁铁3的电流消耗降为30毫安的保持电流电平，如图2中曲线40所示。两个电磁铁2，3的总电流消耗只在电磁铁3的接通过程期间短时间上升到230毫安的总电流，并且在两个电磁铁的保持阶段总电流消耗为60毫安，如曲线50所示。如果两个电磁铁2，3只与电网23的电压相接，在同时接入两个电磁铁时接通时间增加到200毫秒，而两个电磁铁的总电流消耗为400毫安。通过本发明还可在相同时间内接通两个另外的电磁铁，而不需要电网23给出更高的功率。本发明优点尤其在于用于地下电液压装卸控制中，因为由于本发明，两倍数量的电磁铁可以在相同时间内被接通并用一个公共的电网供电。

本领域技术人员可从前面说明中得出一系列改动，这些改动落入从属权利要求的保护范围内。本领域技术人员尤其可以改变方式和方法，如用于短时间内提高加在线圈上电压的存储件构造，可以实现如DE10212092A1所述的保持电流下降。然而对于保持电流下降也可选用其它方法，但这并不脱离本发明权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.用于开关安装在地下矿井中液压的预控阀或主控阀的矿井电磁铁，它具有一个可连接或已连接到安全的、用于供给电流和电压的电网上的线圈，一个通过线圈的加电而能够移动的衔铁和一个控制装置，借助此控制装置可在衔铁的吸动阶段将馈入电流调节到激励电流上，而在保持阶段将馈入电流调节到一个低于激励电流的保持电流上，其特征在于，一个可用电网电压充电的存储件(24；25)，此存储件通过引入电磁铁(2；3)的接通过程可以或者已经与电网(23)串联连接，并且通过存储件在吸动阶段的放电使加在被接通的电磁铁(2；3)的线圈上的电压相对于电网(23)的供电电压提高。

2.如权利要求1所述的电磁铁，其特征在于，存储件(24；25)可与电磁铁(2；3)的接通状态无关地通过电网(23)的供电电压充电。

3.如权利要求1或2所述的电磁铁，其特征在于，存储件是一个电容器，或者存储件包含一个电容器。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电磁铁，其特征在于，存储件串接一个用于限制其充电电流的电阻。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电磁铁，其特征在于，存储件(24；25)的大小或容量适配，保证电压升高至少持续到吸动阶段结束。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电磁铁，其特征在于，存储件(24；25)使在吸动阶段所加的电压相对于电网(23)的供电电压加倍。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电磁铁，其特征在于，存储件(24；25)被集成到控制装置(20)中。

8.如权利要求7所述的电磁铁，其特征在于，电子控制装置(20)包括一个用于测量线圈中实际电流的测量装置和一个用于借助于测得的实际电流来识别衔铁的运动的评估装置。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电磁铁，其特征在于，用控制装置(20)或一个配置的开关装置可级联地接入多个电磁铁(2；3)。

10.如权利要求8或9所述的电磁铁，其特征在于，每个控制装置(20)配置有两个设置在一个公共外壳(1)中的、具有线圈和衔铁的电磁铁芯(2；3)。

11.如权利要求9或10所述的电磁铁，其特征在于，所配置的开关装置是一个工作面控制装置或一个用于地下电液压装卸护板的装卸控制设备。

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