PL231764B1 - Automatycznie sterowany zespół sprężarki - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest automatycznie sterowany zespół sprężarki, zwłaszcza sprężarki powietrza, przeznaczony do zastosowania głównie w górnictwie podziemnym.

Rozbudowana sieć magistrali sprężonego powietrza w podziemiach kopalń powoduje, że zwłaszcza na końcach tych magistral występują duże spadki ciśnienia i wydatku sprężonego powietrza. Uniemożliwia to niejednokrotnie efektywne zasilanie znajdujących się tam urządzeń i pneumatycznych układów ich sterowania, wymuszając konieczność stosowania dodatkowych sprężarek.

Znana jest z opisu patentowego wynalazku nr PL 199 764 sprężarka śrubowa do sprężania gazu, zasilana wodą pod ciśnieniem, zawierająca dwa współpracujące ze sobą tłoki obrotowe, które są zamocowane elementem nośnym w obudowie. Doprowadzana do sprężarki woda spełnia również funkcję czynnika smarującego w hydrodynamicznych łożyskach ślizgowych, w których osadzone są czopy śrubowych obrotowych tłoków sprężarki.

Jeszcze inna sprężarka powietrza znana jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr PL 104 434. Posiada ona poprzecznie usytuowane, w rozłożeniu co 90° i połączone z chłodnicami następujące urządzenia: cylinder I stopnia sprężania, zaopatrzony w tłok jednostopniowy, cylinder II i III stopnia sprężania, wyposażony w dwustopniowy tłok różnicowy i cylinder IV stopnia sprężania posiadający jednostopniowy tłok różnicowy. Wszystkie tłoki sprężarki sprzężone są z tym samym obrotowym wałem napędowym.

Znane jest też, z opisu zgłoszenia wynalazku nr PL 387 354 rozwiązanie, w którym górniczy agregat sprężarkowy ma sprężarkę bezolejową z filtrem napędzaną silnikiem elektrycznym, zbiornik ciśnieniowy oraz łącznik programowy w skrzynce sterowania i zabezpieczeń z systemem blokad, uniemożliwiających załączenie sprężarki po odblokowaniu łącznika awaryjnego.

Ponadto znany jest z konstrukcji osadników napędowy mechanizm, który za pośrednictwem trzpienia połączony jest z tłokiem osadzonym w cylindrze przepompowującym produkty osadnika.

Przedstawione znane rozwiązania sprężarek charakteryzują się dużymi gabarytami. Ponadto, w większości wymagają one zastosowania tradycyjnego napędu tych urządzeń, w postaci silnika napędowego, zwykle silnika elektrycznego, co wymaga zastosowania skomplikowanych systemów dla wprowadzenia automatyki ich działania.

Celem wynalazku jest rozwiązanie, które ma możliwość wytwarzania sprężonego powietrza wykorzystując ciśnienie przepływającej cieczy do jej napędu, a także do automatycznego sterowania jej pracą.

Istotą rozwiązania jest zastosowanie cieczy, zwłaszcza wody, pod ciśnieniem jako czynnika napędowego sprężarki, jej chłodzenia i sterowania jej działaniem.

Zespół sprężarki według wynalazku wyposażony jest w napędowy mechanizm posuwisto-zwrotny, który sprzężony jest za pomocą trzpienia z tłokiem. Zespół charakteryzuje się tym, że ma napędzany cieczą znany mechanizm wprawiający w ruch posuwisto-zwrotny sprężający powietrze tłok sprężarki przemieszczający się w komorze, której część nadtłokowa i część podtłokowa połączone są poprzez jednokierunkowe dopływowe zawory z dopływem powietrza oraz poprzez wylotowe jednokierunkowe zawory ze zbiornikiem sprężonego powietrza. Zbiornik sprężonego powietrza połączony jest przewodowo z zaworem automatycznego sterowania pracą sprężarki.

Korzystnie jest, gdy jednokierunkowe wylotowe zawory połączone są jednym przewodem ze zbiornikiem sprężonego powietrza.

Części nadtłokowa i podtłokowa komory są komorami sprężania powietrza.

Zawór automatycznego sterowania pracą sprężarki ma w korpusie usytuowany przesuwnie tłoczek, na który z jednej strony działa ciśnienie napędowej cieczy, a z drugiej strony ciśnienie sprężonego powietrza doprowadzanego do zaworu przewodem ze zbiornika sprężonego powietrza. Tłoczek zamyka lub otwiera przepływ napędowej cieczy kierowanej do sprężarki poprzez przyłączeniowy otwór.

Tłoczek automatycznie sterującego zaworu jest podparty sprężyną od strony dopływu sprężonego powietrza ze zbiornika sprężonego powietrza.

Korzystne jest, gdy napędową ciecz sprężarki stanowi woda.

Rozwiązanie według wynalazku pokazano w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny widok zespołu sprężarki, fig. 2 pokazuje schemat kinematyczno-hydrauliczny zespołu sprężarki, a fig. 3 przedstawia w przekroju podłużnym zawór automatycznego sterowania pracą sprężarki.

PL 231 764 B1

Głównymi elementami zespołu według wynalazku są: sprężarka 1 powietrza, zbiornik 2 sprężonego powietrza oraz zawór 3 automatycznego sterowania pracą sprężarki 1.

Sprężarka 1 składa się z napędowego mechanizmu 4 połączonego trzpieniem 5 z tłokiem 6 sprężającym powietrze. Tłok 6 i trzpień 5 osadzone są szczelnie i przesuwnie w komorze 7 sprężania powietrza. Część nadtłokowa komory 7 połączona jest poprzez jednokierunkowy dopływowy zawór 8 z dopływem powietrza oraz poprzez jednokierunkowy wylotowy zawór 9 z przewodem 10 połączonym ze zbiornikiem 2 sprężonego powietrza. Część podtłokowa komory 7 połączona jest poprzez jednokierunkowy dopływowy zawór 11 z dopływem powietrza oraz poprzez jednokierunkowy wylotowy zawór 12 z przewodem 10. Powietrze dopływające do dopływowych zaworów 8 i 11 może być pobierane z otoczenia lub dostarczane rurociągiem.

Zbiornik 2 sprężonego powietrza posiada zawór 13 bezpieczeństwa oraz manometr 14 rejestrujący ciśnienie znajdującego się w nim powietrza. Zbiornik 2 połączony jest także wypływowym przewodem 17 z zaworem 3 automatycznego sterowania pracą zespołu.

Zawór 3 automatycznego sterowania posiada korpus 18, w którym osiowo umieszczono przesuwny zaworowy tłoczek 19 posiadający stożkową powierzchnię dociskaną sprężyną 21 do gniazda przyłącza 16 dopływu wody. Z przeciwnej strony do przyłącza 16 w osi zaworu 3 znajduje się przyłącze 15, połączone przewodem 17 ze zbiornikiem 2 sprężonego powietrza. Prostopadle do osi zaworu w korpusie 18 wykonany jest przyłączeniowy otwór 20 łączący się przepływowo z utworzoną w korpusie 18 przestrzenią 22, zapewniając połączenie otworu 20, poprzez wodny przewód 23, ze sprężarką 1.

Działanie zespołu według wynalazku jest następujące. Woda pod ciśnieniem, jako ciecz napędowa, dopływa do zaworu 3 automatycznego sterowania pracą sprężarki 1, dostając się przez przyłącze 16 pod zaworowy tłoczek 19. Powoduje to przesunięcie tłoczka 19 oraz ugięcie sprężyny 21 i otwarcie przepływu wody z przyłącza 16 do komory 22, przyłączeniowego otworu 20 oraz przewodu 23. Przewodem 23 woda dopływa do sprężarki 1 wywołując ruch posuwisto-zwrotny jej napędowego mechanizmu 4 i sprzężonego z nim trzpienia 5 połączonego z sprężającym tłokiem 6. Następuje praca tłoka 6 wewnątrz komory 7 z wykorzystaniem do sprężania powietrza zarówno przestrzeni nadtłokowej jak i podtłokowej komory 7. Dopływ powietrza do tych przestrzeni następuje na przemian poprzez jego zassanie przez jednokierunkowe zawory 8 lub 11. Cykliczny, posuwisto-zwrotny ruch tłoka 6 wewnątrz komory 7 sprężania powoduje wzrost ciśnienia powietrza wewnątrz jednej z przestrzeni z równoczesnym jego zasysaniem do drugiej. Wzrost ciśnienia sprężonego powietrza w poszczególnych przestrzeniach komory 7 powoduje otwarcie odpowiednich jednokierunkowych zaworów 9 lub 12 i wypływ tego powietrza do przewodu 10, którym dopływa ono do ciśnieniowego zbiornika 2.

Komora 7 sprężania oraz trzpień 5 obmywane są, a tym samym chłodzone, przepływającą napędzającą sprężarkę 1 wodą.

W momencie osiągnięcia w zbiorniku 2 założonej wartości ciśnienia powietrza następuje zadziałanie zaworu 3 automatycznego sterowania. Ciśnienie sprężonego powietrza, stale doprowadzanego przewodem 17 do zaworu 3, poprzez przyłącze 15, powoduje nacisk na tłoczek 19 i zamknięcie dopływu, przez przyłącze 16, wody napędzającej sprężarkę 1. Sprężarka 1 przestaje pracować.

W momencie spadku wielkości ciśnienia w zbiorniku 2 następuje przesterowanie zaworu 3 i podanie do sprężarki 1 napędowej wody. Następuje okres pracy sprężarki 1, jak opisano powyżej.

Do napędu zespołu sprężarki według wynalazku może być zastosowana inna ciecz niż woda, na przykład wodna emulsja olejowa używana w obiegach hydraulicznych górniczych obudów.

Rozwiązanie według wynalazku może być szczególnie przydatne w kopalniach głębinowych do zasilania sprężonym powietrzem urządzeń pneumatycznych pracujących w warunkach zagrożenia wybuchem metanu i pyłu węglowego.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Automatycznie sterowany zespół sprężarki, posiadający napędowy mechanizm posuwisto-zwrotny sprzężony za pomocą trzpienia z tłokiem, znamienny tym, że ma napędzany cieczą znany mechanizm wprawiający w ruch posuwisto-zwrotny sprężający powietrze tłok (6) sprężarki (1), przemieszczający się w komorze (7), której część nadtłokowa połączona jest poprzez jednokierunkowy dopływowy zawór (8) z dopływem powietrza oraz poprzez jednokierunkowy wylotowy zawór (9) ze zbiornikiem (2) sprężonego powietrza, zaś część podtłokowa

   PL 231 764 Β1 komory (7) jest połączona poprzez jednokierunkowy dopływowy zawór (11) z dopływem powietrza oraz poprzez jednokierunkowy wylotowy zawór (12) ze zbiornikiem (2) sprężonego powietrza, przy czym zbiornik (2) sprężonego powietrza połączony jest przewodem (17) z zaworem (3) automatycznego sterowania pracą sprężarki Q).
2. 2. Automatycznie sterowany zespół sprężarki według zastrz. 1, znamienny tym, że jednokierunkowe wylotowe zawory (9) i (12) połączone są jednym przewodem (10) ze zbiornikiem (2) sprężonego powietrza.
3. 3. Automatycznie sterowany zespół sprężarki według zastrz. 1, znamienny tym, że nadtłokowa część komory (7) i podtłokowa część komory (7) są komorami sprężania powietrza.
4. 4. Automatycznie sterowany zespół sprężarki według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór (3) automatycznego sterowania pracą sprężarki Q) posiada w korpusie (18) usytuowany przesuwnie tłoczek (19), na który z jednej strony działa ciśnienie napędowej cieczy, doprowadzanej do zaworu (3) przyłączem (16) a z drugiej strony ciśnienie sprężonego powietrza doprowadzanego do zaworu (3) przyłączem (15) i przewodem (17) ze zbiornika (2), przy czym tłoczek (19) zamyka lub otwiera przepływ napędowej cieczy kierowanej do sprężarki (1) poprzez przyłączeniowy otwór (20).
5. 5. Automatycznie sterowany zespół sprężarki według zastrz. 3, znamienny tym, że tłoczek (19) automatycznie sterującego zaworu (3) jest podparty sprężyną (21) od strony dopływu sprężonego powietrza dopływającego przyłączem (15) ze zbiornika (2) sprężonego powietrza.
6. 6. Automatycznie sterowany zespół sprężarki według zastrz. 1, znamienny tym, że napędową ciecz sprężarki Q) stanowi woda.