PL205241B1 - Przełącznik elektromagnetyczny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest przełącznik elektromagnetyczny, znajdujący zastosowanie w szczególnoś ci w układach sterowania górniczych obudów zmechanizowanych.

Znany jest z praktyki przemysłowej przełącznik elektromagnetyczny do sterowania urządzeń górniczych, wyposażony w sterowany elektromagnes umieszczony w obudowie, posiadający cewkę, kotwicę, rdzeń i suwak włączający z końcówką włączającą sprzężoną z elementem wykonawczym zaworu hydraulicznego, oraz końcówką uruchamiającą do sterowania manualnego. Skok przełączeniowy suwaka włączającego względem elementu wykonawczego zaworu hydraulicznego może podlegać regulacji. Taki przełącznik elektromagnetyczny wykonany jest na przykład zgodnie z opisem zgłoszeniowym DE 38 23 681 A1, przy czym w tym rozwiązaniu zawory hydrauliczne, na przykład zawory sterowania wstępnego, uruchamiane są przez przyłączoną przegubowo jednym końcem dźwignię włączającą której drugi swobodny koniec poddany jest działaniu końcówki włączającej suwaka włączającego. Regulację przeprowadza się za pomocą kotwicy połączonej obrotowo ze śrubą regulacyjną, wkręcaną w nagwintowany otwór na swobodnym końcu dźwigni włączającej. Przez zastosowanie przekładni dźwigniowej i gwintu obrotowego osiąga się precyzyjne nastawienie skoku przełączenia.

Dobór kąta obrotu realizowany jest za pomocą koła nastawczego, ruchomego w osi, ale usytuowanego nieruchomo na swobodnym końcu dźwigni sterowania manualnego, zamocowanej do obudowy za pomocą obrotowego elementu zabezpieczającego. Chociaż regulacja nastawienia poprzez dźwignię sterowania manualnego sprawdziła się technicznie, jednak samo istnienie dźwigni stanowi wadę konstrukcyjną takiego przełącznika elektromagnetycznego.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji przełącznika elektromagnetycznego, która uprości jego budowę przy jednoczesnym zapewnieniu żądanych możliwości regulacyjnych.

Istota wynalazku polega na tym, że suwak włączający każdego elektromagnesu połączony jest z kotwicą połączeniem gwintowym z moż liwoś cią relatywnego obrotu suwaka włączają cego względem kotwicy.

W najprostszym wykonaniu możliwość ta zrealizowana jest wówczas, gdy kotwica jest sprzężona z obudową przełącznika, a suwak włączający wkręcony jest centrycznie w kotwicę, zabezpieczoną przed obrotem względem obudowy.

Wykluczenie możliwości obrotu kotwicy względem obudowy najprościej realizowane jest wówczas, gdy kotwica na swej powierzchni czołowej, nie zwróconej ku zaworowi hydraulicznemu, posiada otwór ryglujący, w który wchodzi kołek osadzony w ślepym otworze obudowy.

W szczególnie celowym wykonaniu kotwica posiada wielokrotnie stopniowany otwór z odcinkiem wyposażonym w wewnętrzny gwint, a suwak włączający, wykonany jako element jednoczęściowy posiada odcinek pośredni z wewnętrznym gwintem, przy czym zarówno wewnętrzny gwint kotwicy, jak i zewnętrzny gwint suwaka włączającego są odpowiadającymi sobie gwintami drobnozwojowymi. Umożliwia to precyzyjne, uzupełniające regulowanie wielkości skoku włączającego przy dużych kątach relatywnego obrotu wzajemnego, a jednocześnie jest to rozwiązanie proste w realizacji.

Dla ułatwienia realizacji relatywnego obrotu suwaka włączającego względem kotwicy końcówka uruchamiająca suwaka włączającego posiada odcinek graniasty o przekroju wielokąta, na którym osadzony jest, z możliwością obrotu względem obudowy przełącznika, element nastawczy z dopasowanym do profilu odcinka graniastego przepustem wielokątnym. W najprostszym wykonaniu odcinek graniasty i przepust mają profil sześciokątny. Jak z tego wynika, końcówka uruchamiająca suwaka włączającego, służąca podstawowo do włączania manualnego przełącznika, służy jednocześnie jako element nastawczo-ustalający regulacji.

W celu zapewnienia duż ej precyzji regulacji element nastawczy posiada rozmieszczone w równomiernych odstępach kątowych na swym obwodzie zewnętrznym człony nastawcze, którym przyporządkowany jest element ustalający, mocowany do obudowy.

Dla takiego rozwiązania szczególnie korzystnym jest, gdy element nastawczy ma postać okrągłej tarczy nastawczo-ustalającej, wyposażonej na obwodzie w człony nastawcze o postaci krawędziowo otwartych wycięć, a element ustalający ma postać trzpienia zamocowanego na sztywno do obudowy i zachodzącego na człony nastawcze. W takim wykonaniu element nastawczy winien być posadowiony na odcinku graniastym przesuwnie wzdłuż jego osi, dzięki czemu zawsze zachowane jest połączenie między elementem nastawczym a suwakiem włączającym, co nie byłoby wymagane przy trzpieniu osadzonym rozłącznie w obudowie.

PL 205 241 B1

Szczególnie korzystnym jest dla maksymalnego uproszczenia sterowania manualnego przełącznikiem, gdy końcówka uruchamiająca każdego suwaka włączającego w każdej pozycji regulacyjnej wystaje ponad powierzchnię obudowy przełącznika, a pokrywa mocowana do tej powierzchni obudowy posiada odpowiadające końcówce uruchamiającej wybranie, zabezpieczające ją przed uszkodzeniem.

Celowym jest ponadto, gdy w wybraniu pokrywy umieszczona jest i zamocowana osłonka z elastycznego materiału, a między końcówką włączającą suwaka włączającego a osłonką umieszczony jest przycisk, co jednocześnie zabezpiecza wnętrze przełącznika przed wnikaniem wilgoci i zanieczyszczeń, oraz przeciwdziała uszkadzaniu osłonki krawędziami końcówki włączającej.

Pożądanym jest również takie wykonanie, w którym suwak włączający usytuowany jest współosiowo z odpowiadającym mu zaworem hydraulicznym i/lub pomiędzy obudową przełącznika a blokiem zaworowym znajduje się odstęp na uszczelnienie, co dodatkowo zabezpiecza elektromagnes przełącznika przed przenikaniem wilgoci oraz zanieczyszczeń.

Wysoką pewność działania przełącznika uzyskuje się zwłaszcza wtedy, gdy suwak włączający prowadzony jest w obudowie i/lub rdzeniu elektromagnesu przy pomocy tulei ślizgowych, a także gdy końcówka włączająca tego suwaka włączającego przechodzi przez odpowiadający jej pierścień uszczelniający.

Zasadnicza zaleta przełącznika według wynalazku polega na tym, że efektywny skok regulacji nastawiany jest, względnie zmieniany, wyłącznie za pomocą elementów istniejących w każdym elektromagnesie, bez konieczności używania dodatkowej dźwigni. Ponadto istnieje możliwość ręcznego uruchamiania suwaków hydraulicznych końcówką uruchamiającą suwaka włączającego, co ma ogromne znaczenie w sytuacjach awaryjnych, w których przy dotychczasowych konstrukcjach uszkadzaniu w wyniku działania zbyt dużych sił ulegały suwaki włączające. Nie bez znaczenia jest również fakt uproszczenia budowy przełącznika i łatwość technologiczna wykonania poszczególnych jego elementów, co ma wpływ także na obniżenie kosztów produkcji i utrzymania w ruchu układów sterowania elektrohydraulicznego. Istotna jest ponadto, zwłaszcza dla warunków górniczych, bardzo duża odporność na wilgoć i zanieczyszczenia występujące w miejscach pracy przełącznika elektrohydraulicznego.

Wynalazek został bliżej opisany w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia przełącznik elektromagnetyczny z fragmentem bloku zaworowego w przekroju podłużnym, a fig. 2 - widok na górną powierzchnię obudowy przełącznika elektromagnetycznego po zdemontowaniu pokrywy obudowy.

Przełącznik elektromagnetyczny posiada obudowę 1, mającą postać graniastosłupa o podstawie prostokątnej, w której zamocowane są dwa elektromagnesy 2A, 2B o wzajemnie identycznej budowie. Każdy z elektromagnesów 2A, 2B umieszczony jest w odpowiadającym mu gnieździe 3 i składa się z cylindrycznej cewki 4, żelaznego rdzenia 5, przesuwnej wzdłuż osi M kotwicy 6 oraz suwaka włączającego 7. Suwak włączający 7 wykonany jest korzystnie w formie jednego elementu i posiada dolną końcówkę włączającą 8 i górną końcówkę uruchamiającą 9, przy czym na swej długości jest wielokrotnie stopniowany, a na swym odcinku pośrednim 10 wyposażony jest w zewnętrzny gwint 11, korzystnie drobnozwojny z niewielkim skokiem. Za pomocą zewnętrznego gwintu 11 suwak włączający 7 wkręcony jest w wewnętrzny gwint 12 wielokrotnie stopniowanego otworu 13 kotwicy 6, wykonany od strony górnej powierzchni czołowej 14 kotwicy 6 i odpowiadający zewnętrznemu gwintowi 11 suwaka włączającego 7. Suwak włączający 7 przechodzi przy tym centrycznie przez cylindryczną kotwicę 6, przez co jego oś wzdłużna pokrywa się z osią M kotwicy 6 i jest współśrodkowa do gniazda 3, cewki 4 oraz żelaznego rdzenia 5. Przez przekręcenie suwaka włączającego 7 względem kotwicy 6 można zmieniać, względnie regulować, pozycję wysunięcia jego dolnej końcówki włączającej 8 dla obu pozycji krańcowych kotwicy 6. Dla realizacji tej czynności górna końcówka uruchamiająca 9 suwaka sterującego 7 wyposażona jest w odcinek graniasty 15, korzystnie o przekroju sześciokątnym, natomiast kotwica 6 sprzężona jest z obudową 1 za pomocą nie narysowanego kołka, osadzonego jednym końcem w ślepym otworze 16 wykonanym w górnej powierzchni czołowej otworu obudowy 1 mocującego kotwicę 6, a drugim końcem wchodzącego do otworu ryglującego 17, wykonanego w górnej powierzchni czołowej 14 kotwicy 6. Długość kołka jest przy tym tak dobrana, że sprzężenie następuje niezależnie od wielkości przesunięcia kotwicy 6 w jej otworze korpusu 1.

W przedstawionej na rysunku (fig. 1) pozycji wyjściowej przełącznika elektromagnetycznego dolna końcówka włączająca 8 suwaka włączającego 7 znajduje się na poziomie dolnej powierzchni 18 obudowy 1, a górna końcówka uruchamiająca 9 tego suwaka włączającego 7 wystaje swym odcinkiem

PL 205 241 B1 graniastym 15 ponad górną powierzchnię 19 obudowy 1. Do górnej powierzchni 19 przykręcona jest przez wkładkę uszczelniającą 20 pokrywa 21 posiadająca dla każdego suwaka włączającego 7 elektromagnesów 2A, 2B odpowiadające mu wybranie 22, w które wpuszczona jest końcówka uruchamiająca 9. Wybranie 22 zamknięte jest od zewnątrz osłonką 23, mającą kształt zbliżony do kapelusza i wykonaną z materiału elastycznego, której kryza 24 zamocowana jest przez docisk występami 25 pokrywy 21. Osłonka 23 okrywa mosiężny przycisk 26 nasadzony na odcinek graniasty 15 górnej końcówki uruchamiającej 9 suwaka włączającego 7, zabezpieczający ją przed uszkodzeniem przez ostre krawędzie tego odcinka graniastego 15, a jednocześnie uszczelnia wybranie 22 przed przenikaniem do wnętrza obudowy 1 wilgoci i zanieczyszczeń. Pomiędzy mosiężnym przyciskiem 26 a górną końcówką uruchamiającą 9 suwaka włączającego 7 może występować odstęp 27 zabezpieczający przełącznik przed niezamierzonym uruchomieniem przez przypadkowe poruszenie osłonki 23 i przycisku 26.

Pokrywa 21 przymocowana jest do obudowy 1 za pomocą śrub wkręcanych w nagwintowane otwory 28 (fig. 2) rozmieszczone na górnej powierzchni 19 obudowy 1, przy czym precyzyjne założenie tej pokrywy 21 umożliwiają czopy prowadzące 29, 30. W preferowanym wykonaniu mechanizm zmiany pozycji suwaka włączającego 7 względem kotwicy 6 posiada tarczę nastawczo-ustalającą 31 (fig. 2), zagłębioną w cylindrycznym wybraniu 32 obudowy 1, wyposażoną w przepust 33 o kształcie odpowiadającym przekrojowi poprzecznemu odcinka graniastego 15 suwaka włączającego 7, którym jest sprzężona z tym odcinkiem graniastym 15. Wzdłuż obwodu zewnętrznego 34 tarczy nastawczo - ustalającej 31 rozmieszczone są w równych odstępach kątowych wycięcia 35, do jednego z których wchodzi trzpień 36. Dla dokonania regulacji, po zdjęciu z obudowy 1 jej pokrywy 21 można przesunąć tarczę nastawczo-ustalającą 31 wzdłuż osi M na odcinku graniastym 15 do pozycji, w której wycięcia 35 wzniosą się nad trzpień 36, a następnie dokonać obrotu tarczy nastawczo-ustalającej 31 o zamierzony kąt, po czym przesunąć tarczę nastawczo-ustalającą 31 do pozycji wyjściowej. W konsekwencji trzpień 36 wejdzie w inne niż poprzednio wycięcie 35, ustalając nowe położenie tarczy nastawczo-ustalającej 31. Trzpień 36 osadzony jest w otworze mocującym 37, wykonanym w dnie cylindrycznego wybrania 32 mimośrodowo w stosunku do osi M, a tarcza nastawczo-ustalająca 31 wspiera się na cylindrycznym wsporniku 38, wychodzącym z dna cylindrycznego wybrania 32.

Obudowa 1 przełącznika elektromagnetycznego zamocowana jest rozłącznie na bloku zaworowym 39 (fig. 1), w którym każdemu z elektromagnesów 2A, 2B przyporządkowany jest zawór wielodrożny 40A, 40B z nie narysowanym elementem zamykającym. Pomiędzy obudową 1 a blokiem zaworowym 39 zlokalizowane jest uszczelnienie 41, zabezpieczające zarówno zawory wielodrożne 40A, 40B, jak i elektromagnesy 2A, 2B przed przedostawaniem się do nich wilgoci i zanieczyszczeń. Dla dodatkowego zabezpieczenia połączenia gwintowego 11, 12 kotwicy 6 z suwakiem włączającym 11 w żelaznym rdzeniu 5 i obudowie 1 suwak włączający 7 przechodzi przez pierścień uszczelniający 42 z wypustami 43, osadzony w centralnym zagłębieniu 44 dolnego końca żelaznego rdzenia 5. Pewne prowadzenie suwaka włączającego 7 w żelaznym rdzeniu 5 i obudowie 1 realizowane jest przy pomocy tulei ślizgowych 45, 46.

W ramach wynalazku istnieje wiele możliwych modyfikacji wykonania przełącznika elektromagnetycznego. Tarcza nastawczo-ustalająca 31 może być na sztywno połączona z suwakiem włączającym 7, a trzpień 36 może być wyjmowany. Także samo obrotowe zabezpieczenie kotwicy 6 może być realizowane przez żebro, sprężyny pasujące lub podobne elementy wchodzące w stosowne wybrania w zewnętrznej powierzchni obwodowej kotwicy 6. Również suwak włączający 7 może być sprzężony z elementem wykonawczym zaworu wielodrożnego 40A, 40B poprzez odpowiednią dźwignię, zwłaszcza kiedy ich osie środkowe pokrywają się.

Claims (12)

1. Przełącznik elektromagnetyczny, w którego obudowie osadzony jest co najmniej jeden elektromagnes z odpowiadającą mu cewką rdzeniem magnetycznym i kotwicą współpracujący z suwakiem włączającym, którego jedna końcówka włączająca oddziałuje na element wykonawczy sterowanego zaworu hydraulicznego, a druga końcówka służy do manualnego uruchamiania, przy czym czynny skok suwaka włączającego względem elementu wykonawczego zaworu hydraulicznego jest regulowany, znamienny tym, że suwak włączający (7) każdego elektromagnesu (2A, 2B) połączony jest z kotwicą (6) połączeniem gwintowym (11, 12) z możliwością relatywnego obrotu suwaka włączającego (7) względem kotwicy (6).

PL 205 241 B1

2. Przełącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że kotwica (6) jest sprzężona z obudową (1).

3. Przełącznik według zastrz. 2, znamienny tym, że suwak włączający (7) wkręcony jest centrycznie w kotwicę (6) zabezpieczoną przed obrotem względem obudowy (1).

4. Przełącznik według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że kotwica (6) w swej powierzchni czołowej (14), nie zwróconej ku zaworowi hydraulicznemu (40A, 40B), posiada otwór ryglujący (17) w który wchodzi kołek osadzony w ślepym otworze (16) obudowy (1).

5. Przełącznik według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że kotwica (6) posiada wielokrotnie stopniowany otwór (13) z odcinkiem wyposażonym w wewnętrzny gwint (12), a suwak włączający (7), wykonany jako element jednoczęściowy, posiada odcinek pośredni (10) z zewnętrznym gwintem (11), przy czym zarówno wewnętrzny gwint (12) kotwicy (6), jak i zewnętrzny gwint (11) suwaka włączającego (7) są gwintami drobnozwojnymi.

6. Przełącznik według zastrz. 5, znamienny tym, że końcówka uruchamiająca (9) suwaka włączającego (7) posiada odcinek graniasty (15) o przekroju wielokąta, na którym osadzony jest, z możliwością obrotu względem obudowy (7), element nastawczy (31) z dopasowanym do profilu odcinka graniastego (15) przepustem (33) wielokątnym, przy czym korzystnie odcinek graniasty (15) i przepust (33) mają profil sześciokątny.

7. Przełącznik według zastrz. 6, znamienny tym, że element nastawczy (31) posiada rozmieszczone w równomiernych odstępach kątowych na swym obwodzie zewnętrznym (34) człony nastawcze (35), którym przyporządkowany jest element ustalający (36) mocowany do obudowy (1).

8. Przełącznik według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że element nastawczy (31) ma postać okrągłej tarczy nastawczo-ustalającej, wyposażonej na obwodzie w człony nastawcze (35) o postaci krawędziowo otwartych wycięć, a element ustalający (36) ma postać trzpienia zamocowanego na sztywno do obudowy (7), zachodzącego w człony nastawcze (35).

9. Przełącznik według zastrz. 6, znamienny tym, że końcówka uruchamiająca (9) każdego suwaka włączającego (7), w każdej pozycji regulacyjnej, wystaje ponad powierzchnię (19) obudowy (1), a pokrywa (21) mocowana do tej powierzchni (19) obudowy (1) posiada odpowiadające tej końcówce uruchamiającej (9) wybranie (22).

10. Przełącznik według zastrz. 9, znamienny tym, że w wybraniu (22) umieszczona jest osłonka (23) z elastycznego materiału, a między końcówką uruchamiającą (9), a osłonką (23) umieszczony jest przycisk (26).

11. Przełącznik według zastrz. 5, znamienny tym, że suwak włączający (7) usytuowany jest współosiowo z odpowiadającym mu zaworem hydraulicznym (40A, 40B) i/lub pomiędzy obudową (1) a blokiem zaworowym (39) znajduje się odstęp na uszczelnienie (41).

12. Przełącznik według zastrz. 5, znamienny tym, że suwak włączający (7) prowadzony jest w obudowie (1) i/lub rdzeniu (5) przy pomocy tulei ślizgowych (45, 46) i/lub końcówka włączająca (8) tego suwaka włączającego (7) przechodzi przez pierścień uszczelniający (42).