PL199077B1 - Hydrauliczny układ sterowania podpornością wstępną górniczej obudowy zmechanizowanej - Google Patents

Abstract

Hydrauliczny układ sterowania podpornością wstępną górniczej obudowy zmechanizowanej, złożony ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, rozdzielaczy sterujących i wykonawczych hydraulicznie sterowanych oraz przewodów hydraulicznych charakteryzuje się tym, że ma zespół podparcia wstępnego (ZPW-1), który jest włączony pomiędzy rozdzielacz sterujący (RS), a rozdzielacz wykonawczy (RW) poprzez płytę przenoszącą hydrauliczny sygnał sterujący rozpieraniem sekcji (SRS) i sygnał sterujący opuszczaniem stropnicy (SOS), przy czym zespół podparcia wstępnego (ZPW-1) jest włączony do magistrali ciśnienia zadanego (Pz) z jednej strony, a z drugiej włączony jest do przestrzeni podtłokowej (pt) stojaka (3), a poprzez blok zaworowy (7) połączony jest z jego przestrzenią nadtłokową (nt), ponadto układ posiada sterownik (SMPz), który włączony jest do magistrali ciśnienia zadanego (Pz), dla regulacji wartości ciśnienia zadanego, a także do magistrali wysokiego ciśnienia (P) i magistrali spływowej (T).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny układ sterowania podpornością wstępną górniczej obudowy zmechanizowanej.

Podstawowym wymaganiem dotyczącym obudowy zmechanizowanej, jest zabezpieczenie wyrobiska ścianowego. Od prawidłowego utrzymania stropu zależy nie tylko bezpieczeństwo załogi przodka ścianowego, lecz również wyniki produkcyjne przodka. Nieprawidłowe podparcie stropu wyrobiska prowadzi do pękania skał stropowych, czego skutkiem są przerwy w wydobyciu i zwiększone zagrożenie załogi przodka. Aby zapewnić prawidłowe prowadzenie stropu dobiera się do każdej ściany obudowę zmechanizowaną o odpowiedniej podporności roboczej. Osiągnięcie założonej wartości tej podporności jest uwarunkowane rozpieraniem zestawów obudowy do określonej wartości podporności wstępnej. Stosowane powszechnie w polskim górnictwie układy ręcznego sterowania nie zapewniają spełnienia tego warunku. Zróżnicowana wartość odporności wstępnej poszczególnych zestawów jest powodem dezintegracji stropu stwarzającej zagrożenie dla załogi przodka i zaburzającej pracę kompleksu ścianowego. Zjawisko to zostało potwierdzone w trakcie, prowadzonego na kilku kopalniach, monitorowania pracy zestawów obudowy.

Jednolitą podporność wstępną zapewnia automatyzacja pracy obudowy zmechanizowanej, jednak bardzo wysoki koszt układu elektrohydraulicznego sterowania obudowy uniemożliwia powszechne stosowanie takiego rozwiązania, a zwłoka czasowa jaka występuje pomiędzy pomiarem ciśnienia w stojaku a zadział aniem elektrozaworu rozpierania stojaka, ogranicza dokł adność tej metody sterowania podpornością wstępną. Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 163 498 układ podpornościowy górniczej obudowy zmechanizowanej z zastosowaniem regulacji podporności wstępnej, składający się ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, rozdzielaczy hydraulicznych do sterowania tymi stojakami i przewodów hydraulicznych. Układ ma zawory redukcyjne włączone szeregowo w przewody hydrauliczne łączące rozdzielacze hydrauliczne z przestrzeniami podtłokowymi stojaków hydraulicznych oraz ma zawory zwrotne dołączone równolegle do zaworów redukcyjnych, dla wypływu cieczy ze wspomnianych przestrzeni do rozdzielaczy w czasie rabowania obudowy. Rozdzielacze hydrauliczne mają dźwignie z przełączającymi siłownikami, których przestrzenie podtłokowe są połączone z magistralą odpływową poprzez sterujące zawory redukcyjno-rozdzielające.

Znany układ ma urządzenie wtórnego doładowania stojaków hydraulicznych, wyposażone w rozgałęźnik połączony poprzez zawory zwrotne odpowiednio z przestrzeniami podtłokowymi tych stojaków i przewodem hydraulicznym łączącym te przestrzenie z rozdzielaczami hydraulicznymi. Między przewodami hydraulicznymi łączącymi rozdzielacze hydrauliczne z przestrzeniami nadtłokowymi stojaków hydraulicznych a przewodem, połączonym poprzez zawór odcinający z przestrzenią podtłokową przesuwnika sekcji obudowy, układ ma zamontowane przełączniki obiegu do sterowania otwarciem zaworów zwrotnych stojakowych bloków zaworowych oraz ma zawór redukcyjny połączony ze wspomnianą przestrzenią przesuwnika sekcji poprzez zawór odcinający, połączony drugostronnie na wylocie poprzez zawory zwrotne z przewodami hydraulicznymi łączącymi przestrzenie podtłokowe stojaków hydraulicznych z rozdzielaczami hydraulicznymi, pomiędzy którymi i magistralą odpływową znajduje się zawór progowy i zawór odcinający usytuowany równolegle. Zawory redukcyjne układu są zbocznikowane zaworami odcinającymi.

Regulacja podporności jest realizowana poprzez zastosowanie w układzie zasilania przestrzeni podtłokowych stojaków szeregowych zaworów redukcyjnych przerywających rozpieranie sekcji po osiągnięciu zadanej wartości ciśnienia rozparcia sekcji.

Ze względu, że prawidłowe działanie tego układu jest uzależnione od starannego rozpierania zestawów przez operatorów obudowy, jego zastosowanie nie gwarantuje uzyskania we wszystkich sekcjach założonej wartości podporności wstępnej.

Drugi wariant tego samego patentu z samoczynnym wyłączaniem zasilania układu podpornościowego zapewnia uzyskanie zadanej wartości podporności wstępnej po rozpoczęciu rozpierania przez operatora. Wartość tego ciśnienia jest regulowana, dla każdego stojaka, przez odpowiednie napięcie sprężyny regulacyjnej zaworu redukcyjno-rozdzielającego.

Niedogodnością tego rozwiązania jest brak możliwości regulacji zadanej wartości podporności wstępnej w trakcie pracy obudowy.

Znany jest także z polskiego opisu patentowego PL 163 414 układ hydrauliczny sterowania podpornością zmechanizowanej obudowy górniczej, w którym zastosowano drugi przewód zasilający o regulowanym ciśnieniu cieczy zasilającej. W bloku zaworowym każ dej podpory zestawu obudowy,

PL 199 077 B1 zawór bezpieczeństwa zaopatrzony jest w zespół regulacji siły jego otwarcia, przy czym elementem podstawowym pozostaje sprężyna obciążająca element zamykający gniazdo zaworu a element zamykający w części mechanizmu docisku jest ukształtowany tak, że może on być odwodzony lub dociskany do gniazda zaworu bezpieczeństwa na drodze hydraulicznej. Siła docisku lub odwodzenia sprężyny zależna jest od czynnych powierzchni hydraulicznego zespołu elementu zamykającego oraz ciśnienia magistrali regulowanego ciśnienia zasilania. W tym celu element zamykający dociskany gniazda zaworu bezpieczeństwa znaną sprężyną ukształtowany jest jakoby w zespół tłokowy zasilany cieczą z magistrali o regulowanym ciśnieniu cieczy zasilającej.

Ten znany układ jednak nie reguluje podporności wstępnej, tylko podporność roboczą zmechanizowanej obudowy ścianowej.

Celem wynalazku jest zbudowanie takiego układu sterowania podpornością wstępną by nastąpiło jednolite, w ramach ustalonych stref przodka ścianowego, rozpieranie zestawów obudowy do zadanej wartości podporności wstępnej, z możliwością korygowania wartości zadanej każdej strefy w trakcie pracy obudowy. Celem kolejnym jest niezależ ność układu od rozkładu ciśnienia w hydraulicznej magistrali zasilającej.

Cel ten udało się zrealizować w hydraulicznym układzie sterowania podpornością wstępną górniczej obudowy zmechanizowanej, według wynalazku, złożonym ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, rozdzielaczy sterujących i wykonawczych hydraulicznie sterowanych oraz przewodów hydraulicznych, który charakteryzuje się tym, że ma zespół podparcia wstępnego, który jest włączony pomiędzy iskrobezpieczny rozdzielacz sterujący a rozdzielacz wykonawczy poprzez płytę przenoszącą hydrauliczny sygnał sterujący rozpieraniem sekcji i sygnał sterujący opuszczaniem stropnicy.

Zespół podparcia wstępnego jest włączony do magistrali ciśnienia zadanego z jednej strony, a z drugiej włączony jest do przestrzeni podtłokowej stojaka, a poprzez rozdzielacz wykonawczy z jego przestrzenią nadtłokową. Układ ma sterownik który włączony jest do magistrali ciśnienia badanego, którego celem jest regulacja wartości ciśnienia zadanego podporności wstępnej, a także włączony jest do magistrali wysokiego ciśnienia i magistrali spływowej.

Zespół podparcia wstępnego ma zawór komparatora, podtrzymujący uruchomioną zaworem sterującym funkcję rozpierania sekcji do momentu osiągnięcia w przestrzeni podtłokowej stojaka wartości ciśnienia ustawionej w magistrali ciśnienia zadanego, i zawór pomocniczy umożliwiający wyłączenie funkcji samoczynnego rozpierania sekcji poprzez załączenie czynności przeciwnej. Oba zawory wbudowane są we wspólny korpus z odpowiednio poprowadzonymi kanałami łączącymi ich komory.

Zaletą nowego rozwiązania jest to, że jego prawidłowe działanie nie wymaga stałej uwagi obsługi. Proces rozpierania przebiega samoczynnie do zadanego ciśnienia podparcia wstępnego. Zaletą układu jest podtrzymanie stanu załączenia rozdzielacza po jego zainicjowaniu i utrzymanie rozpierania aż do osiągnięcia zadanej wartości ciśnienia podparcia wstępnego.

Rozwiązanie, według wynalazku, uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu sterowania podpornością wstępną.

Przedstawiony na rysunku układ jest przewidziany do sterowania pracą pojedynczego stojaka hydraulicznego zmechanizowanej obudowy ścianowej. Dla obudów dwustojakowych muszą być zastosowane dwa takie układy.

Wzdłuż kompleksu ścianowego prowadzone są trzy magistrale główne - zasilająca magistrala wysokiego ciśnienia P, spływowa magistrala T oraz magistrala ciśnienia zadanego Pz związana z magistralą zasilania poprzez sterownik SMPz. Układ może być stosowany dla całej długości wyrobiska ścianowego, a więc dla kompletu ścianowego obudowy lub komplet ścianowy może być dzielony na grupy zestawów o różnych ciśnieniach w magistrali Pz.

Układ składa się z elektronicznego zadajnika ciśnienia 1, który połączony jest z czujnikiem ciśnienia 2 magistrali ciśnienia zadanego Pz i sterownikiem SMPz. Rozdzielacz sterujący RS i rozdzielacz wykonawczy RW połączone są odpowiednio ze sobą płytą lub przewodami hydraulicznymi przenoszące sygnał sterujący SS. Rozdzielacz wykonawczy RW jest połączony z zespołem podparcia wstępnego ZPW-1 płytą przenoszącą hydrauliczny sygnał sterujący rozpieraniem sekcji SRS i sygnał sterujący puszczaniem stropnicy SOS. Zespół podparcia wstępnego ZPW-1 składa się z zaworu komparatora ZK, z sekcjami l, II, III, IV i zaworu pomocniczego ZP z sekcjami l, II, III. Zespół podparcia wstępnego ZPW-1 połączony jest przewodem hydraulicznym do magistrali ciśnienia zadanego Pz z jednej strony, a z drugiej odpowiednio włączony jest do przestrzeni podtłokowej stojaka 3. Blok

PL 199 077 B1 zaworowy Z połączony jest przewodem hydraulicznym z rozdzielaczem wykonawczym RW i przestrzeniami podtłokową pt i nadtłokową nt stojaka 3.

W stanie normalnym wyłączone są wszystkie czynności, a wyjścia rozdzielacza sterującego RS i rozdzielacza wykonawczego RW połączone są magistralą odpływową T. Rozpieranie sekcji rozpoczyna się przez krótkotrwałe załączenie rozdzielacza sterującego RS. Załączenie rozpierania sekcji może być realizowane elektrycznie lub pilotowo przy zastosowaniu węży wielokanałowych w sterowaniu przyległym albo ręcznie przyciskiem przy połączeniu rozdzielaczy wykonawczych RW do sekcji przyległej.

Medium pod ciśnieniem z rozdzielacza sterującego RS przewodem SRS dopływa do sekcji III zaworu komparatora ZK i sekcji II zaworu pomocniczego ZP. Z zaworu ZK poprzez przełącznik obiegu sekcji IV medium przepływa na tłoczek załączania rozdzielacza wykonawczego RW rozpierania sekcji powodując jego zadziałanie, w następstwie czego poprzez kapilarę tego przełącznika obiegu zostaje podtrzymany stan rozpierania sekcji, mimo wyłączenia rozdzielacza sterującego RS. Trwa rozpieranie stojaka 3.

W tym czasie ciś nienie w przestrzeni podtł okowej pt stojaka 3 odpowiada oporom ruchu tł oka, którego wartość jest dużo niższa niż wymagane w technice górniczej wartości ciśnienia podparcia stropu. Proces ten może być w każdej chwili awaryjnie przerwany. Odbywa się to przez krótkotrwałe załączenie rozdzielacza sterującego RS opuszczania stropnicy. Podtrzymanie tego sygnału jest równoznaczne z rozpoczęciem opuszczania stropnicy. Funkcja ta powoduje zadziałanie tłoczka zaworu pomocniczego ZP zespołu podparcia wstępnego ZPW-1 i otwarcie zaworu zwrotnego w następstwie czego wyłączony zostaje rozdzielacz wykonawczy RW rozpierania sekcji.

W trakcie zainicjowanego rozpierania stojaka 3, po osią gnięciu przez stropnicę stropu, ciś nienie w przestrzeni podtł okowej pt zaczyna gwał townie wzrastać . Wartość ciś nienia jest porównywana z wartoś cią zadanego ciś nienia podparcia na zaworze komparatora ZK zespoł u podparcia wstę pnego ZPW-1. Na tłoczek zaworu komparatora ZK z jednej strony II oddziałuje medium pod ciśnieniem magistrali ciśnienia zadanego Pz, z drugiej ciśnienie I ciśnienie z przestrzeni podtłokowej pt stojaka 3. Proces ten trwa do chwili gdy nastąpi przekroczenie ciśnienia w przestrzeni podtłokowej pt stojaka 3, w odniesieniu do nastawionej wartoś ci podpornoś ci wstę pnej w magistrali ciś nienia zadanego Pz. W tej sytuacji tł oczek zaworu komparatora ZK zmieni stan przełącznika obiegu i rozdzielacz wykonawczy rozpierania sekcji zostaje wyłączony.

Wartość ciśnienia medium w magistrali ciśnienia zadanego Pz reguluje sterownik SMPz, do którego doprowadzone jest medium z magistrali wysokiego ciśnienia P i spływowej T. Sterownik ten zadaje odpowiednią do nastawionej cyfrowo w elektronicznym zadajniku ciśnienia 1 zadanej wartości. Wartość ta jest kontrolowana na drodze elektronicznej na odstawie sygnału czujnika ciśnienia 2.

Claims (2)

1. Hydrauliczny układ sterowania podpornością wstępną górniczej obudowy zmechanizowanej złożony ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, rozdzielaczy sterujących i wykonawczych hydraulicznie sterowanych oraz przewodów hydraulicznych, znamienny tym, że ma zespół podparcia wstępnego (ZPW-1), który jest włączony pomiędzy rozdzielacz sterujący (RS) a rozdzielacz wykonawczy (RW) poprzez płytę przenoszącą hydrauliczny sygnał sterujący rozpieraniem sekcji SRS i sygnał sterujący opuszczaniem stropnicy (SOS), i ten zespół podparcia wstępnego (ZPW-1) jest włączony do magistrali ciśnienia zadanego (Pz) z jednej strony, a z drugiej włączony jest do przestrzeni podtłokowej (pt) stojaka 3, a poprzez blok zaworowy (Z) z jego przestrzenią nadtłokową (nt), oraz ma sterownik (SMPz), który włączony jest do magistrali ciśnienia zadanego (Pz), dla regulacji wartości ciśnienia zadanego, a także do magistrali wysokiego ciśnienia (P) i magistrali spływowej (T).

2. Hydrauliczny układ, według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół podparcia wstępnego (ZPW-1) ma zawór komparatora (ZK) i zawór pomocniczy (ZP) wbudowane we wspólny korpus z odpowiednio poprowadzonymi kanałami łączącymi ich komory.