Устройство для защиты шахтной подъемной установки от напуска каната

 

Устройство для защиты шахтной подъемной установки содержит коммутатор (1), цепочку из n четных герконов (2), цепочку из нечетных герконов (3), элементов И (4, 5), реле времени (6, 7), исполнительный элемент (8), тормоз привода шахтной подъемной установки (9), прицепные элементы (10, 11), постоянные магниты (12). 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к рудничному подъему, конкретно к безопасности и надежности его работы.

Известны устройства для защиты шахтной подъемной установки от напуска каната [а. с. N 117789, СССР, а.с. 127370, СССР], состоящие из проводника, установленного в стволе шахты, усиливающей звук связи, размещенной в машинном отделении подъема и отсека с электроаппаратурой, смонтированной в верхней части подъемного сосуда, требующие для своей работы установку между расстрелами крепи ствола и бортом подъемного сосуда дополнительного голого провода в качестве канала индуктивной связи, что требует для повышения безопасности непрерывного контроля целостного дополнительного голого провода.

В устройствах [а.с. N 140970, СССР и а.с. N 144267, СССР] защита от напуска каната производится использованием датчиков веса (тензометрических и магнитоупругих), устанавливаемых под одним из подшипников копрового шкива, что не обеспечивает достаточную точность в работе, т.к. в процессе работы изменяются электрические параметры датчиков веса.

Известно также устройство, содержащее прицепной элемент, прикрепленный к канату, магнит, соединенный гибкой кинематической связью с концом подъемного каната в зоне зацепления прицепного элемента, блок герконов, размещенных на прицепном элементе, триггер и блок сигнализации [1]. Однако установленный на прицепном элементе источник постоянного тока требует контроля его работоспособности, а заземленный сигнальный провод, как канал индуктивной связи, в процессе эксплуатации подъемной установки, меняет свои электрические параметры, нарушая этим условия резонанса контуров, что вызывает сбои в работе устройства защиты.

Цель изобретения - повышение надежности и безопасности работы шахтной подъемной установки путем выявления напуска подъемных канатов при зависании одного из прицепных элементов, осуществляемого методом дискретного сравнения взаимного местоположения прицепных элементов в стволе шахты.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено вторым прицепным элементом и постоянным магнитом, а также двумя элементами И и реле времени, при этом герконы размещены зеркально-симметрично по всей глубине шахтного ствола на двух противоположных его сторонах с шагом, пропорциональным скорости движения прицепных элементов, при этом четные герконы обеих сторон соединены шинами попарно-параллельно таким образом, что один вывод коммутатора подключен к первой шине, к которой подключены первые выводы всех четных герконов, к второй шине подключены вторые выводы четных герконов одной стороны шахтного ствола, а к третьей - вторые выводы четных герконов другой стороны, вторая и третья шины подключены к соответствующим входам первого элемента И, выход которого через первое реле времени подключен к исполнительному элементу, выход которого подключен к тормозу привода шахтной подъемной установки, нечетные герконы обеих сторон соединены шинами попарно параллельно таким образом, что второй вывод коммутатора подключен к четвертой шине, к которой подключены первые выводы всех нечетных герконов, к пятой шине подключены вторые выводы нечетных герконов одной стороны шахтного ствола, а к шестой - вторые выводы нечетных герконов другой стороны, пятая и шестая шины подключены к соответствующим входам второго элемента И, выход которого через второе реле времени подключен к исполнительному элементу.

Эта цель достигается также тем, что каждый прицепной элемент снабжен постоянным магнитом, размещенном в одном и том же месте, а герконы размещены зеркально-симметрично по всей глубине шахтного ствола на двух противоположных его сторонах с шагом Δ l: Δ l = v Δ t, где v - скорость прицепного элемента в соответствии с диаграммой скорости, м/с; Δt - интервал времени, необходимый для срабатывания устройства, равный 0,1 с. [И.Н. Латыпов и др. О выборе способа контроля напуска каната, Горный журнал, 1980, N 2, с. 46-48], при этом подвижный контакт коммутатора служит для передачи потенциала источника постоянного тока на шины с частотой 10 Гц и длительностью 0,025 с.

На фиг. 1 изображен общий вид шахтной подъемной установки с размещенными по противоположным сторонам ствола герконами и соединяющие четные и нечетные герконы шины; на фиг. 2 - функциональная логическая схема устройства; на фиг. 3 - циклограмма работы всех элементов устройства; на фиг. 4 - пример решения исполнительной части устройства в релейно-контактном выполнении.

Устройство для защиты шахтной подъемной установки от напуска канатов содержит (фиг. 1): привод 1, подъемные канаты 2 и 3, прицепные элементы 4 и 5 с размещенными на них постоянными магнитами 6 и 7, герконы 8, 9, 10,...,n на одной стороне шахтного ствола и 8', 9', 10'...n' - на другой его стороне, размещенные зеркально-симметрично по вертикали. Шаг между герконами 8 и 9, 9 и 10 и т.д. равен шагу между герконами 8' и 9', 9' и 10' и т.д. Выводы герконов, например, четных (8, 10, 12 и т.д.) левой стороны ствола собраны в параллельные шины Н1 и Н2, выводы герконов нечетных (9, 11, и т.д.) этой же стороны ствола собраны в аналогичные шины H3 и H4. Подобным же образом собраны в параллельные шины h5 и H6 четные герконы 8', 10', 12', и .д. и шины H7 и H8 нечетные герконы 9', 11', и т.д. противоположной стороны ствола. По одной из четных шин противоположных сторон ствола (например, H2 и H5) соединены в общий узел A так, что все четные герконы обеих сторон образуют попарно параллельные цепи с общей точкой наверху ствола. Нечетные шины противоположных сторон H4 и H7 соединены аналогично в общий узел B.

Общие узлы A и B (фиг. 2) соединены с неподвижными контактами коммутатора K, предназначенного для подачи на них напряжения источника питания (например, "плюса") с частотой 10 Гц. Шины H1 и H6 всех четных герконов служат входами элемента И1, шины H3 и H8 всех нечетных герконов - входами И2, каждое из которых соединено последовательно с реле времени РВ1 и РВ2 соответственно, имеющими выдержку времени на размыкание 0,1 с, равной интервалу времени, необходимого для перемещения прицепных элементов до очередных герконов (например, от нечетных к четным), а реле времени параллельно подключены к исполнительному элементу ИЭ тормозного устройства ТУ, имеющим кинематическую связь с приводом 1 подъемной установки. В качестве исполнительного элемента ИЭ может быть использована катушка тормоза предохранительного (именуемая, общепринято, КТП), которая в нормальном режиме работы подъемной установки находится под напряжением, подаваемым на нее через размыкающие контакты других защитных элементов (на фиг. 4 показаны пунктиром). В эту цепь последовательно включаются и параллельные, размыкающие с выдержкой времени, контакты реле времени РВ1 и РВ2.

На циклограмме работы устройства (фиг. 3) показана последовательность работы устройства во времени с учетом взаимодействия прицепных элементов с магнитами с герконами четными (8-8',...) и нечетными (9-9',...), при нормальной работе (замыкаются последовательно герконы 8-8', 9-9',...) и аварийный режим, когда прицепной элемент 4 завис против, например, 10 геркона. Из циклограммы видно (начиная с t = 0,2 с), что в этом случае исполнительный элемент ИЭ, находившийся под напряжением через замыкающие контакты с выдержкой времени 0,1 с на размыкание (выход РВ1), через 0,1 с отключится, т.к. реле РВ2 не включится и не создаст цепь "поддержки" для удержания под напряжением исполнительного элемента ИЭ, что заставит сработать тормозное устройство ТУ и наложить предохранительный тормоз на привод 1 подъемной установки.

Устройство работает следующим образом. При нормальной работе подъемной установки каждый прицепной элемент 4 и 5 своими плоскими постоянными магнитами 6 и 7 будет последовательно с частотой 10 Гц замыкать противоположно симметричные четные герконы (8 и 8') и нечетные (9 и 9') и т.д. (фиг. 1).

С той же частотой 10 Гц коммутатор K (фиг. 2) перераспределяет плюс источника питания логических элементов И1 и И2 с узла A на узел B, что создает условия для попеременной работы логических элементов, которые удерживают под напряжением свои реле времени РВ1 и РВ2, имеющие замыкающие, с выдержкой времени на размыкание 0,1 с, контакты в цепи исполнительного элемента ИЭ, который поочередно удерживается под напряжением либо РВ1, либо РВ2.

При зависании одного из прицепных элементов, например 4, против какого-либо геркона (пусть 10) и движении вверх другого прицепного элемента 5, нарушается (фиг. 3) периодичность поступления сигналов на логические элемента И1 и И2 (И2 не выдает сигнала), следовательно, реле времени РВ2 не "подхватит" под напряжение исполнительный элемент ИЭ. Последний через 0,1 с отключится и приведет в действие тормозное устройство ТУ, аварийно тормозив привод 1 подъемной установки.

Таким образом, длительность импульса коммутатора должна соответствовать выдержке на отключение каждого реле времени, а поскольку перемещение прицепных элементов вдоль шахтного ствола зеркально-симметричное, поэтому и выдержки каждого реле времени равны друг другу.

Для поддержания более точной работы коммутатора предлагается выполнить его в виде мультивибратора на базе известных полупроводниковых элементов или интегральной схемы.

В связи с преобладающим на шахтном подъеме электрическим видом энергии предлагается реле времени выполнить также электрическими.

Применение предлагаемого устройства позволяет: во-первых, повысить надежность защиты от напуска канатов применением надежных герконов в качестве датчиков перемещения, во-вторых, повысить безопасность работы шахтной подъемной установки использованием переменного шага установки герконов в соотношении 1: 10 к скорости прицепного элемента, т.к. в любой точке ствола защита должна быть идентичной.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ ОТ НАПУСКА КАНАТА, содержащее прицепной элемент, прикрепленный к канату, постоянный магнит, n герконов, коммутатор, исполнительный элемент и тормоз привода шахтной подъемной установки, отличающееся тем, что, с целью повышения безопасности и надежности, оно снабжено вторыми прицепным элементом и постоянным магнитом, а также двумя элементами И и реле времени, при этом герконы размещены зеркально-симметрично по всей глубине шахтного ствола на двух противоположных его сторонах с шагом, пропорциональным скорости движения прицепных элементов, при этом четные герконы обеих сторон соединены шинами попарно параллельно таким образом, что один вывод коммутатора подключен к первой шине, к которой подключены первые выводы всех четных герконов, к второй шине подключены вторые выводы четных герконов одной стороны шахтного ствола, а к третьей - вторые выводы четных герконов другой стороны, вторая и третья шины подключены к соответствующим входам первого элемента И, выход которого через первое реле времени подключен к исполнительному элементу, выход которого подключен к тормозу привода шахтной подъемной установки, нечетные герконы обеих сторон соединены шинами попарно параллельно таким образом, что второй вывод коммутатора подключен к четвертой шине, к которой подключены первые выводы всех нечетных герконов, к пятой шине подключены вторые выводы четных герконов одной стороны шахтного ствола, а к шестой - вторые выводы четных герконов другой стороны, пятая и шестая шины подключены к соответствующим входам второго элемента И, выход которого через второе реле времени подключен к исполнительному элементу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длительность импульса коммутатора соответствует выдержке на отключение каждого реле времени.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выдержки реле времени на отключение равны друг другу.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что коммутатор выполнен в виде управляемого мультивибратора.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что реле времени выполнено электрическим.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шаг установки герконов по стенам ствола пропорционален скорости прицепного элемента в соотношении 1 : 10.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4