Устройство для защиты от напуска тяговых канатов шахтной подъемной установки

 

Назначение: изобретение относится к шахтным и рудничным двухконцевым подъемным установкам, снабженных тормозными канатами. Сущность изобретения: На подъемных сосудах размещены с возможностью взаимодействия с тормозными канатами передатчики колебаний в виде генераторов поперечных механических колебаний, каждый из которых состоит из ударного механизма. Но тормозных канатах с помощью скользящих канатов на уровне верхней отметки крепления тормозных канатов закреплены адаптеры, соединенные с входами соответствующих приемников колебаний. Выходы последних через электромеханический коммутатор соединены с входом блока обработки информации. Последний выполнен из последовательно соединенных усилителя и однопорогового компаратора, выход которого является выходом блока обработки информации, который подключен к предохранительному тормозу привода подъемной установки. При этом частота поперечных механических колебаний генераторов пропорциональна скорости перемещения порожнего сосуда в стволе шахты. 3 ил.

Устройство относится к шахтным и рудничным двухконцевым подъемным установкам, снабженных тормозными канатами.

Известно устройство цифровой индикации положения сосуда шахтной подъемной машины /1/ в котором положение сосуда определяется с помощью датчика путевых импульсов и пересчетной схемы. Однако, магнитные метки, пригодные для контроля напуска и наносимые на тяговый канат, с течением времени теряют свою магнитную индукцию вследствие рассеивания остаточного магнитного потока в тяговом канате, что снижает надежность устройства и требует повторного, очень точного, нанесения на канат новых магнитных меток.

Ближайшим аналогом является устройство защиты от напуска тягового каната шахтной подъемной установки /2/, содержащее привод подъемной установки с предохранительным тормозом, передатчик колебаний, размещенный на одном подъемном сосуде, приемник колебаний и блок обработки информации, содержащий усилитель и подключенный выходом к предохранительному тормозу привода подъемной установки.

Однако, указанное устройство защищает от напуска только одноконцевую подъемную установку, что сужает область его применения. Кроме того, излучатель акустических колебаний, соединенный звукопроводом с тяговым канатом, предполагает излучение колебаний с частотой от самых низких до самых высоких /10¹² 10¹³ Гц/ Советский Энциклопедический Словарь, М. "СЭ", 1981 г. с. 34/. Поскольку в нем используется эффект Доплера, есть основания предполагать, что использование продольных упругих волн вдоль каната производится в ультразвуковом диапазоне /больше 20 кГц/.

Если вспомнить, что скорость распространения таких волн прямо пропорциональна плотности материала /в данном случае тягового каната/, то последний имеет различную плотность, в зависимости от концевой нагрузки. Следовательно, и различную скорость распространения акустических колебаний, что вносит погрешность в работу устройства, влекущую за собой снижение его надежности. К тому же это устройство достаточно сложное в силу наличия необходимых блоков по генерированию колебаний акустической частоты и отделению колебаний доплеровской частоты.

Цель изобретения упрощение устройства, расширение области применения и повышение надежности.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено размещенными на втором подъемном сосуде вторым передатчиком колебаний, вторым приемником колебаниЙ, электромеханическим коммутатором и двумя адаптерами, закрепленными на тормозных канатах с помощью скользящих контактов на уровне верхней отметки крепления тормозных канатов и электрически соединенными с входами соответствующих приемников колебаний, а блок обработки информации снабжен однопороговым компаратором, к входу которого подключен выход усилителя, вход которого является входом блока обработки информации, который соединен с якорем электромеханического коммутатора, к неподвижным контактом которого подключены выходы приемников колебаний, а выход компаратора является выходом блока обработки информации, причем передатчики колебаний выполнены в виде генератора поперечных механических колебаний, каждый из которых состоит из ударного механизма, размещенного на подъемном сосуде с возможностью взаимодействия его с тормозным канатом, причем частота поперечных механических колебаний пропорциональна скорости перемещения порожнего сосуда в стволе шахты.

Сущность предлагаемого устройства заключается в следующем.

Использование акустических колебаний, передаваемых по тяговому канату с помощью генератора, излучателя и приемника, предполагает наличие генератора акустической частоты от самой низкой /10² Гц/ до самой высокой /10¹³ Гц/. Наличие звукопровода и приемника, например, из кварца, турмалина, и т.д. обладающие прямым пьезоэлектрическим эффектом, требует своих излучателей, но с обратным эффектом. Все это представляет не столько техническую, сколько эксплуатационную сложность, т.к. тяговый канат будет истирать скользящие контакты приемника. Кроме того, вся последующая электронная часть схемы достаточно сложна.

Эксперименты, показали, что акустические волны от кило- до мегагерц, излучаемые кварцем в тяговый канат, быстро затухают в нем, что требует для их приема на копре или на приемной площадке очень чувствительные, следовательно, и сложные приборы. Значительно лучше распространяются по канату поперечные механические колебания низкой частоты, слышимые как звуковые волны, являющиеся частным случаем акустических волн. Эти поперечные механические колебания можно создавать ударом по канату металлическим предметом /металл по металлу/, в качестве которого могут быть тормозные канаты, или по металлическим направляющим, по которым перемещается подъемный сосуд, даже если эти направляющие армированы деревом.

Кроме того, акустические волны, передаваемые по тяговым канатам, склонным к деформациям по действием концевых нагрузок, могут изменять свою скорость в зависимости от плотности материалы каната, вследствие чего наносится ошибка в принимаемую частоту, а деформация каната может нарушить силу прижатия излучателя и приемника к канату, что изменяет амплитуду акустической волны, создавая /дрейф нуля/, и требует постоянной коррекции последнего, а также потерю чувствительности излучателя и приемника. То же можно сказать о низкочастотных колебаниях. Чтобы избавиться от этого, есть смысл использовать в качестве канала связи между излучателем колебаний и приемником менее нагруженные элементы подъемной установки. В качестве последних могут быть предложены тормозные канаты.

Ударный механизм, создающий поперечные механические колебания низкой частоты в тормозном канате, воспринимаемые как звуковые низкочастотные колебания, можно выполнить механическим, а, следовательно, достаточно простым и каким угодно по мощности, если сказать его с подъемным сосудом с использованием энергии перемещающегося порожнего сосуда. При этом нет необходимости потреблять энергию со стороны, а также частоту звуковых колебаний принять или постоянной, или сказать ее со скоростью перемещения порожнего подъемного сосуда вдоль тормозных канатов. Последний вариант и предлагается к рассмотрению.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема "Устройства.". На фиг. 2 - общеизвестная электрическая схема реверса электродвигателя, применяемая в шахтной подъемной установке. На фиг. 3 пример практической реализации электромеханического коммутатора с использованием дополнительных контактов реверсора.

Устройство содержит привод 1 шахтной подъемной установки, тяговые канаты 2 и 3, направляющие шкивы 4 и 5, подъемные сосуды 6 и 7, несущие на себе генераторы 8 и 9 поперечных механических колебаний, имеющие контакты с тормозными канатами 10 и 11 соответственно. Генераторы 8 и 9 выполнены таким образом, что его основной служит ролик в качестве ударника, размещенный на подвижном объекте подъемном сосуде и прижатый пружиной к тормозному канату.

При перемещении порожнего сосуда 6 вниз, прижимной ролик вращается и при помощи эксцентрика запускает в действие ударный механизм генератора, частота ударов которого пропорциональна скорости перемещения порожнего подъемного сосуда. При обратном перемещении сосуда /груженного, вверх/, когда напуск каната невозможен технологически, эксцентрик отключен. Адаптеры 12 и 13 размещены на уровне верхней отметки крепления тормозных канатов 10 и 11 и электрически соединены со своими приемниками колебаний 14 и 15, выходы которых соединены, соответственно с неподвижными контактами 16 и 17 электромеханического коммутатора 18. Якорь 19 коммутатора переключается синхронно с реверсом привода подъемной машины на спуск порожнего сосуда и электрически соединен с входом блока обработки информации 20, включающем последовательно соединенные усилитель и однопороговый компаратор 22 /Алексеенко А.Г. и др. "Применение прецизионных аналоговых ИС", М. "Радио и связь", 1981, с. 169-170 табл 7.2 структура "а"/. Выход компаратора 22 является выходом блока обработки информации 20, электрически соединенном с предохранительным тормозом барабана подъемной машины. Практическая реализация электромеханического коммутатора предполагает дополнительные блок-контакты /КI.I и К3.I/ силовых контактов, переключаемых на реверс катушками /КI и КЗ/ на фиг. 2 и 3 не показанных из-за тривиальности решения/.

Устройство работает следующим образом.

При нормальном режиме работы подъемной установки, например, как показано на фиг. 1 стрелками, порожний сосуд 5 движется вниз, якорь коммутатора 19 перекинется контактом КI.I реверсора /катушка КI, фиг. 2/в положение 16-19. Порожний сосуд 6, начав движение, приводит в действие генератор 8 поперечных механических колебаний, которые по тормозному канату 10 достигают адаптера 12, в котором преобразуются в напряжение, усиленное усилителем приемника 14. Сигнал с последнего достигает электромеханического коммутатора 18 и через замкнутые в этот период работы реверсора контакты 16-19 поступают на вход блока обработки информации 20, являющегося входом усилителя 21, выход которого соединен с входом однопорогового компаратора 22, где происходит сравнение входного сигнала с эталоном, например с сигналом от ретардирующего диска подъемной машины. Выходной сигнал компаратора в данном случае равен нулю и аварийный тормоз привода 1 отключен. При следующем цикле работы подъемной установки, порожним будет подъемный сосуд 7, контакт КЗ.1. реверсора КЗ переключит коммутатор в положение 17 19, и последующий порядок работы элементов устройства аналогичен.

При зависании порожнего сосуда 6 в стволе шахты, ударный механизм генератора поперечных механических колебаний останавливается, генератор 8 умолкает, исчезает сигнал на выходе приемника 14 на входе усилителя 21, следствие чего на выходе компаратора 22 появляется сигнал, отличный от нуля, что приводит к включению аварийного тормоза привода 1 подъемной установки. Работа устройства при зависании сосуда 7 в следующем цикле подъема - аналогична.

В целом, устройство отличается простотой, что повышает надежность работы подъемной установки, а возможность использования в двух концевых подъемных установках расширяет область его применения. Таким образом, налицо причинно следственная связь между совокупностью заявляемых признаков изобретения и достигаемым техническим результатом. Кроме того, достаточно поставить параллельно входу усилителя частотомер, чтобы знать скорость перемещения порожнего сосуда в данный момент, а соединив частотомер с интегратором - положение зависшего порожнего сосуда в стволе шахты, а в общем случае это - потенциальный указатель положения подъемного сосуда в стволе шахты.

Формула изобретения

Устройство для защиты от напуска тяговых канатов шахтной подъемной установки, оборудованной двумя подъемными сосудами и двумя тормозными канатами, содержащее привод подъемной установки с предохранительным тормозом, передатчик колебаний, размещенный на одном подъемном сосуде, приемник колебаний и блок обработки информации, содержащий усилитель и подключенный выходом к предохранительному тормозу привода подъемной установки, отличающееся тем, что оно снабжено размещенным на втором подъемном сосуде вторым передатчиком колебаний, вторым приемником колебаний, электромеханическим коммутатором и двумя адаптерами, закрепленными на тормозных канатах с помощью скользящих контактов на уровне верхней отметки крепления тормозных канатов и электрически соединенными с входами соответствующих приемников колебаний, а блок информации снабжен однопороговым компаратором, к входу которого подключен выход усилителя, вход которого является входом блока обработки информации, который соединен с якорем электромеханического коммутатора, к неподвижным контактам которого подключены выходы приемников колебаний, а выход компаратора является выходом блока обработки информации, при этом передатчики колебаний выполнены в виде генераторов поперечных механических колебаний, каждый из которых состоит из ударного механизма, размещенного на подъемном сосуде, с возможностью взаимодействия его с тормозным канатом, причем частота поперечных механических колебаний пропорциональна скорости перемещения порожнего сосуда в стволе шахты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3