Устройство для управления шахтной вентиляционной дверью

 

Изобретение относится к горной промети . Цель - повышение надежности работы двери. Устр-во содержит соединенный со створками 5 двери 1 через рычаги 7 силовой гидроцилиндр (ГЦ) 11. Последний имеет полый шток, соединенный с поршнем, установленным в рабочей полости ГЦ 11. Последний с помош.ьнэ управляемых пневмои гидроклапанов ГЦ 11 соединен с пневмогидропреобразователем 15 и магистралью сжатого воздуха. Устр-во имеет дополнительный пневмогидропреобразователь 16, пневматический вход которого через управляемый клапан соединен с магистралью сжатого воздуха, а гидравлический выход соединен с рабочей полостью ГЦ 11. Шток имеет стержень 14, ujapHHpHO соединенный с рычагами створок 6 и 7, перемеш,ающимися внутри штока 13. Створки 5 подпружинены. При открывании Двери 1 без помощи привода стержень 14 свободно перемеш,ается внутри штока. Наличие жесткой кинематической связи между ГЦ 11 и створками двери 1 является условием нормальной работы устр-ва. 1 з.п. ф-лы, 9 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1448875 A1 д11 4 E 21 F 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3967773/22-03 (22) 23.10.85 (46) 30.12,88. Бюл. № 48 (75) М. И. Ломов

{53) 622.455.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 712512, кл. Е 21 F 1/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 929865, кл. Е 21 F 1/10, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ

ДВЕРЬЮ (57) Изобретение относится к горной промсти. Цель — повышение надежности работы двери. Устр-во содержит соединенный со створками 5 двери 1 через рычаги 7 силовой гидроцилиндр {ГЦ) 11.

Последний имеет полый шток, соединенный с поршнем, установленным в рабочей полости ГЦ 11. Последний с помощью управляемых пневмо- и гидроклапанов ГЦ 11 соединен с пневмогидропреобразователем 15 и магистралью сжатого воздуха. Устр-во имеет дополнительный пневмогидропреобразователь 16, пневматический вход которого через управляемый клапан соединен с магистралью сжатого воздуха, а гидравлический выход соединен с рабочей полостью ГЦ 11. Шток имеет стержень

14, шарнирно соединенный с рычагами створок 6 и 7, перемещающимися внутри штока 13. Створки 5 подпружинены. При открывании двери 1 без помощи привода стержень 14 свободно перемещается внутри штока. Наличие жесткой кинематической связи между ГЦ 11 и створками двери 1 является условием нормальной работы устр-ва. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1448075

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для управления шахтной вентиляционной дверью при регулировании воздушного потока.

Целью изобретения является повышение надежности работы двери в аварийных ситуациях.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для управления шахтной вентиляционной дверью; на фиг. 2 — то же, вариант с гибкой диафрагмой в пневмогидропреобразователях; на фиг. 3 — то же, вариант пневмогидропреобразователей с поршнями; на фиг. 4 — то же, вариант с «воздушным мешком», в пневмогидропреобразователях; на фиг. 5 — то же, вариант применения неполноповоротного гидродвигателя, установленного на оси створки двери, в качестве гидросилового элемента; на фиг. 6 — то me@. рычажный вариант привода от неполноповоротного гидродвигателя; на фиг. 7 — то же, вариант с гидробаллоном в качестве гидросилового элемента; на фиг. 8 — то же, вариант с сильфоном в качестве гидросилового элемента; на фиг. 9 — схема с гидротрансмиссией при управлении несколькими дверьми.

Вентиляционная дверь 1 установлена в перемычке 2 горной выработки 3 (см. фиг. 2 — 8). Дверь 1 состоит из рамы 4 (см. фиг. 2), на которой шарнирно закреплены разносторонние створки 5, имеющие рычаги 6 и 7, связанные между собой тягой 8. Дверь 1 оборудована возвратным устройством 9, которое может быть выполнено, например, в виде пружины. Действие возвратного устройства 9 направлено на закрывание двери. Между створками 5 двери 1 образуется проходное сечение, зазор !О для ;нтиляционной струи, проходящей по выработке 3. Изменение зазора 10 вызывает изменение аэродинамического сопротивления двери, и таким образом, регулируя зазор 10, можно управлять расходом воздуха по выработке 3. Устройство управления вентиляционной дверью 1 состоит из гидросилового элемента, например, в виде силового гидроцилиндра 11 и пневмогидросистемы 12.

Шток 13 силового гидроцилиндра выполнен полым и снабжен стержнем 14, шарнирно соединенным с рычагами 6 и 7 створок и установленным с возможностью перемещения внутри полого штока 13.

Пневмогидросистема 12 состоит из двух основного и дополнительного пневмогидравлических преобразователей 15 и 16, двух управляемых, например электрических, пневматических клапанов-распределителей 17 и 18 и гидравлического управляемого запорного клапана 19. Эту совокупность функциональных элементов можно выделить

1О !

55 как пневмогидроблок 20, так как конструктивно он может быть выполнен в виде единого модуля и в принципе блока 20 уже достаточно для нормального функционирования всего устройства. Кроме гидропневмоблока 20 пневмогидросистема 12 может включать в себя ресивер 21 с обратным клапаном 22, а также воздушный фильтр 23. Пневмогидросистема 12 питается сжатым воздухом от магистрали сжатого воздуха — шахтной пневмосети 24.

Пневмогидропреобразователь 15 может быть выполнен в виде разделительной емкости без какой-либо перегородки между пневмо- и гидрополостями, как показано на фиг. 2, 4. На фиг. 3 пневмогидропреобразователь 15 как вариант показан с разделительным поршнем 25, такое исполнение имеет свои преимущества — можно устанавливать его в любом положении без опасности попадания воздуха в гидросистему, обеспечивается полная изоляция гидрожидкости от контакта с воздухом.

Дополнительный пневмогидропреобразователь 16 имеет непроницаемую свободно перемещаемую перегородку между пневмои .гидрополостями. В качестве такой перегородки может использоваться гибкая свободно деформируемая, например резиновая, диафрагма 26 (фиг. 1). Корпус дополнительного преобразователя 16 должен быть жестким — недеформируемым, например стальным, для сохранения постоянным его объема при изменении давления в системе. Другое исполнение дополнительного преобразователя 16 показано на фиг. 3, это вариант с разделительным поршнем 27. Поршень 27 имеет жесткий упор в торец цилиндра (корпуса преобразователя 16, фиг. 3) со стороны пневмополости. Возможен также вариант преобразователя 16 с «воздушным мешком» 28 (фиг. 4) из гибкого эластичного материала, например из резины. При отсутствии избыточного давления в «мешке» стенки «мешка» плотно прилегают друг к другу под действием давления в гидрополости (при сообщении внутренней полости «мешка» с атмосферой), таким образом, обеспечивается нулевой объем пневмополости дополнительного преобразователя 16 в варианте, показанном на фиг. 4. При подаче сжатого воздуха внутрь «мешка» (при включении клапана 18, схема на фиг. 4)

«мешок» раздувается и занимает некоторый объем, как показано пунктиром на фиг. 3.

Для предотвращения всплывания «мешка»

28 к нему может быть подвешен груз 29.

В качестве вариантов на фиг. 5 и 6 показан гидросиловой элемент в виде неполноповоротного гидродвигателя 30, который может устанавливаться на оси одной из створок (см. фиг. 5), или связан с дверью иным образом, например системой рычагов 31, как показано на фиг. 6.

1448075

10

20

В качестве гидросилового элемента могут быть использованы такие гидрообъемные устройства, как гидробаллон 32 (см. вариант на фиг. 7), а также сильфон ЗЗ (фиг. 8), и другие аналогичные устройства объемного действия. Основное требование к гидросиловому элементу — сохранение в течение длительного времени неизменным положения выходного звена (штока) в гидравлически запертом состоянии, для чего гидросиловой элемент должен быть выполнен из нерастяжимых материалов и не иметь утечек через уплотнение.

Дверь может быть оборудована датчиком

34 положения створок, который может включаться в систему диспетчерской, автоматизированной или автоматической системы контроля и управления проветривания шахты

В некоторых случаях может оказаться целесообразным применение различного рода передач, трансмиссий между гидросиловым элементом и створками двери, например, с целью обеспечения больших удобств при монтаже и эксплуатации или с целью уменьшения габаритов и веса установленных непосредственно на двери элементов привода, которая может быть достигнута при увеличении рабочего давления в гидросистеме путем мультипликации, а также при синхронном управлении несколькими дверьми, например в шлюзе из двух дверей. Для этих целей могут использоваться механические или гидравлические трансмиссии.

На фиг. 9 показано устройство управления с гидротрансмиссией с мультипликацией рабочего давления. Силовой гидроцилиндр 35 связан своим поршнем

36 с поршнем 37 гидроцилиндра 38 общим штоком. Рабочая полость цилиндра

38, который выполняет роль насоса, гидравлически с помощью трубопровода или шланга сообщается с рабочей полостью цилиндра 11, поршень которого кинематически связан со створками двери 1. Цилиндры 38 и 11 образуют гидротрансмиссию. Для полного открывания двери при пропуске транспорта имеется дополнительный пневмогидропреобразователь 16, выход которого гидравлически сообщается силовым с гидроцилиндром 11. Для синхронного управления несколькими дверьми, как показано на фиг. 9, система может дополняться цилиндром 39, который с цилиндром 40, установленным на второй ,двери аналогичным образом, образует вторую параллельную ветвь гидротрансмиссии. При необходимости управления большим числом дверей система может дополняться далее таким же образом, на фиг. 9 показано штрих-пунктирными линиями для третьей двери. Для независимого открывания каждой двери в таких многодверных системах для каждой двери вклю25

55 чаются пневмогидропреобразователи 15 в блоке с клапанами 18.

Гидротрансмиссия создает возможность существенного увеличения рабочего давления в гидросистеме и тем самым уменьшения габаритов и веса установленных на двери элементов привода — цилиндров 11, 40. Это достигается тем, что при передаче усилия с гидросилового элемента — цилиндра 11 — на поршень 37 цилиндра 38 (и соответственно на поршень цилиндра 39 при двух- или многодверном управлении), т. е. с поршня 36 цилиндра 35 на поршень 37, давление в гидротрансмиссии возрастает пропорционально отношению площади поршней 36 и 37 по сравнению с давлением над поршнем 36, которое не превышает давления в пневмосети (порядка 4 — 6 атм). Таким образом, можно довести рабочее давление в гидротрансмиссии до нескольких десятков атмосфер и соответственно в несколько раз снизить потребные диаметры, или ход, цилиндров 38, 11, 39, 40. При этом пневмогидропреобразователи 16 также должны быть выполнены в виде пневмогидравлических мультипликаторов, как показано на фиг. 9. В качестве элементов 11, 38, 35, 39, 40 могут применяться гидрообъемные устройства типа сильфонов, гидробаллонов, неполноповоротных насосов и двигателей и т. п.

Управляемые клапаны-распределители 17

18, 41 выполнены таким образом, что в нормальном (выключенном, обесточенном) - состоянии сообщают пневмополости преобразователей 15, 16 (фиг. 1, 2, 3, 8) с атмосферой, т. е. воздух может свободно проходить, как показано пунктирными стрелками. Во включенном состоянии эти пневмоклапаны сообщают пневмополости соответствующих пневмогидропреобразователей с пневмосетью — с ресивером 21, как показано сплошной стрелкой.

Гидравлический клапан 19 (см. фиг. 2, 3, 4, 9) в нормальном (выключенном) состоянии заперт. Во включенном состоянии (при подаче управляющего сигнала) этот клапан может пропускать гидрожидкость в обоих направлениях, как показано сплошными стрелками.

Устройство работает следующим образом.

В статическом состоянии при отсутствии управляющих сигналов на клапанах 17—

19 клапан 19 заперт.

В режиме регулирования при необходимости уменьшить расход воздуха по выработке 3 подается управляющий сигнал на включение клапана 19. При этом под действием пружины 9 жидкость из рабочей полости цилиндра 11 (фиг. 2 — 4) через открытый гидроклапан 19 поступает в гидрополость преобразователя 15, в это время в преобразователе 15 отсутствует избыточное давление, так как через пневмо!

448075 клапан 17 пневмополость преобразователя 15 сообщена с атмосферой. Клапан 19 обладает достаточным гидравлическим сопротивлением, чтобы обеспечить медленное и плавное движение поршня цилиндра 11, и за счет уменьшения объема рабочей полости цилиндра 11 происходит уменьшение зазора 10 между створками 5 двери 1.

Тем самым увеличивается аэродинамическое сопротивление двери и уменьшается расход вентиляционного потока воздуха по выработке 3. При достижении необходимого режима проветривания с клапана 19 снимается управляющий сигнал и рабочая полость цилиндра 11 гидравлически запирается — система приходит в статическое состояние, фиксируется новый режим проветривания.

При необходимости увеличения расхода воздуха по выработке 3 подается управляющий сигнал на одновременное включение гидроклапана 19 и пневмоклапана 17. При этом сжатый воздух из ресивера 21 поступает в пневмополость преобразователя 15 и под действием избыточного давления сжатого воздуха жидкость через открытый клапан 19 поступает в рабочую полость гидроцилиндра 1, вызывая тем самым перемещение его поршня в направлении открывания двери. Зазор 10 между створками 5 двери 1 начинает увеличиваться, причем из-за высокого гидравлического сопротивления клапана 19 процесс увеличения зазора 10 происходит достаточно медленно и плавно, что необходимо с точки зрения длительности переходных процессов в вентиляционных сетях шахт при быстром изменении режима вентиляции возможны нежелательные переходные режимы колебательного характера, нарушающие устойчивость аэрогазодинамического состояния шахты (крыла, участка) .

При достижении заданного режима проветривания клапаны 17 и 19 отключаются и система переходит в статическое состояние.

Условием нормальной работы устройства является наличие односторонней жесткой кинематической связи между гидросиловым элементом и створками двери, т. е. связи типа «упор», допускающей раскрытие зазора при принудительном открывании двери, для чего шток 13 цилиндра 11 выполнен полым, а в него входит до упора стержень 14, который шарнирно соединен с рычагом 7 створки двери. При открывании двери без помощи привода стержень 14 свободно перемещается внутри штока 13.

Действие устройства управления в варианте с гидротрансмиссией (фиг. 9) происходит аналогичным образом: при регулировании на уменьшение расхода воздуха по выработке 3 открывается клапан 19, жид5

1О l5

55 кость из рабочей полости цилиндра 11 (и 38) поступает в цилиндр 38, приводит в движение поршень 37, который через шток двигает поршень 36 цилиндра 35, жидкость из цилиндра 35 через клапан 19 поступает в гидрополость пневмогидропреобразователя 15, а из пневмополости пневмогидропреобразователя 15 воздух выходит в атмосферу через выключенный пневмоклапан-распределитель 17; при регулировании на увеличение расхода воздуха по выработке 3 включаются клапаны 17 и 19, сжатый воздух поступает в преобразователь 15, выжимает жидкость через клапан 19 в рабочую полость цилиндра 35, поршень 36 через шток толкает поршень 37 цилиндра 38, из цилиндра 38 (и 39) жидкость поступает в цилиндр 11 (и 40), шток цилиндра 11 (и 40) воздействует на рычаги створок двери 1, вызывая увеличение зазора 10.

Работа устройства в вариантах, приведенных на фиг. 5 — 8 полностью соответствует описанному.

В режиме пропуска рудничного транспорта при выключенных клапанах 17 и 19 системой путевых датчиков или вручную включается клапан 18. При этом сжатый воздух через клапан !8 подается в пневмогидропреобразователь 16, диафрагма 26 воздействует на жидкость (фиг. 2), которая вытесняется в рабочую полость цилиндра 11, и цилиндр 11 посредством кинематической связи со створками 5 двери 1 полностью открывает створки двери, как показано пунктиром. За счет малого гидравлического сопротивления вытеснение жидкости из гидрополости преобразователя

16 в рабочую полость цилиндра 11 происходит очень быстро, п р акти чески з а нес кол ько секунд, и в то же время открывание и закрывание двери происходит очень плавно, без характерного для чисто пневматического привода ударного рывка, что является дополнительным преимуществом предложенного устройства.

После пропуска транспортного средства клапан 18 выключается, воздушная полость преобразователя 16 через . выключенный клапан 18 сообщается с атмосферой, жидкость из рабочей полости цилиндра 11 под действием пружины 9 вытесняется по трубопроводу в гидрополость преобразователя 16 до тех пор, пока диафрагма 26 плотно не приляжет к стенке корпуса. Таким образом, обеспечивается возвращение системы в первоначальное положение, какое она занимала до включения клапана 18, причем с высокой точностью, так как вполне очевидно, что при наличии жесткого упора диафрагмы, когда она без зазора прилегает к корпусу, объем жидкости в преобразователе 16 точно соответствует определенной неизменной величине и сохраняется неизменным и до, и после проез1448075

Формула изобретения

5 9

1q U 77(75) юг.1 да транспорта, т. е. створки 5 двери 1 после пропуска транспорта возвратятся в первоначальное фиксированное положение.

Работа других вариантов исполнения устройства, которые изображены на фиг. 3, 4, 5 — 9, при пропуске рудничного транспорта полностью аналогична описанному: на фиг. 3 поршень 27 при открывании двери 1 займет положение, показанное пунктиром, а после закрывания двери вернется в крайнее верхнее положение, на фиг. 4 — «мешок» при открывании двери будет надут сжатым воздухом, как показано пунктиром, а после проезда транспорта и отключения клапана 18 воздух из

«мешка» будет стравлен в атмосферу, и система в точности вернется в первоначальное положение. Это же относится и к схеме на фиг. 9.

В схеме устройства, изображенной на фиг. 9, при синхронном управлении двумя (и более) дверьми клапаны 18 и 41 могут быть сблокированы, например электрически, таким образом, чтобы предотвратить одновременное их включение, так как при одновременном включении этих клапанов будут полностью открыты обе двери (или вся группа дверей), что может привести к нарушению заданного режима проветривания.

Ресивер 21, обрудованный обратным клапаном 22, повышает надежность устройства за счет запаса сжатого воздуха при возможных перерывах в подаче пневмоэнергии в шахтную магистраль 24. Фильтр 23 может быть установлен на входе в пневмогидросистему с целью дополнительной очистки сжатого воздуха, что также повышает надежность устройства за счет уменьшения вероятности отказов клапанов из-за

1. Устройство для управления шахтной вентиляционной дверью, включающее

10 соединенный со створками двери через рычаги силовой гидроцилиндр, имеющий полый шток, соединенный с поршнем, установленным в рабочей полости гидроцилиндра, управляемые пневмо- и гидроклапаны, с помощью которых силовои гидроцилиндр соединен с пневмогидропреобразователем и магистралью сжатого воздуха, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы двери, устройство снабжено дополнительным пневмогидропреобразовате20 лем, пневматический вход которого через управляемый клапан соединен с магистралью сжатого воздуха, а гидравлический выход соединен с рабочей полостью силового гидроцилиндра.

2. Устройство по и. I, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы двери в аварийных ситуациях, шток гидроцилиндра снабжен стержнем, шарнирно соединенным с рычагами створок и установленным с возможностью переме3р щения внутри полого штока, при этом рычаги створок выполнены подпружиненными.

1448075

1002. 2

Фиг б

Фиг. 7

1448075

Составитель Л. Серова

Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 6825(39 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4(5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4