Устройство для защиты от напуска тяговых канатов шахтной подъемной установки

 

Изобретение относится к шахтным и рудничным подъемным установкам, оборудованным двумя подъемными сосудами (ПС). Задачей изобретения является повышение безопасности, надежности и расширение области применения устройства. Устройство содержит два волновода, расположенных вдоль подъемного ствола параллельно направлению движения ПС. В верхней части подъемного ствола расположены передатчики и приемники колебаний электромагнитных волн (ЭМВ), предназначенные для передачи ЭМВ по волноводам и приема волн после отражения их от движущихся ПС. Между передатчиками и приемниками колебаний ЭМВ включены циркуляторы, осуществляющие разрядку передаваемых и принимаемых ЭМВ. На конце каждого волновода подключена согласованная нагрузка. Выходы приемников колебаний являются входами блока обработки информации (БОИ), который выполнен из последовательно соединенных смесителей, фильтров, усилителей, дискриминаторов и однопорогового компаратора. Последний подключен так, что сигналы от ветви одного ПС всегда являются входными, а сигналы от ветви другого ПС являются всегда опорными, относительно которых производится сравнение входных сигналов. Выход компаратора является выходом БОИ, электрически соединенного с предохранительным тормозом привода подъемной установки. При этом частота ЭМВ, отраженных от движущейся ПС, отличается от частоты передаваемых ЭМВ от передатчиков колебаний на величину доплеровской частоты, пропорциональной скорости движения ПС в подъемном столе. 1 ил.

Изобретение относится к шахтным и рудничным подъемным установкам, оборудованным двумя подъемными сосудами, и предназначено для подачи сигнала на срабатывание предохранительного тормоза привода шахтной подъемной установки (ШПУ) при зависании опускающегося подъемного сосуда в подъемном стволе и образовании напуска тягового каната.

Известно устройство для защиты от напуска тягового каната ШПУ [1], включающее передатчик в приемник колебаний электромагнитных волy и блок обработки информации. Последний содержит фильтр и усилитель, через который он соединен с предохранительным тормозом привода ШПУ. На подъемном сосуде установлен датчик скорости его движения. Имеется также датчик скорости вращения органа навивки тягового каната, сигнал от которого суммируется с сигналом от частотно-измерительного блока. В случае зависания подъемного сосуда сигнал рассогласования поступает на предохранительный тормоз привода ШПУ.

Однако недостатком данного устройства защиты является низкая безопасность и надежность из-за необходимости постоянного контроля и частой замены датчика скорости движения подъемного сосуда, установленного на подъемном сосуде. Кроме того, в случае двухконцевого подъема требуется два комплекта оборудования, установка которого на подъемных сосудах типа "скип" вызывает затруднение. А датчик скорости вращения органа навивки тягового каната должен быть узкоцелевым, например только для цилиндрических или только для конических барабанов. Это сужает область применения устройства.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является устройство для защиты шахтной подъемной установки от напуска тяговых канатов [2], содержащее два передатчика колебаний акустических волн, два приемника тех же колебаний, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока обработки информации. Последний включает два смесителя, первые входы которых являются первыми и вторыми входами блока обработки информации, опорный генератор, два дискриминатора, два компаратора, элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" и узел защиты от напуска, через который он соединен с предохранительным тормозом привода шахтной подъемной установки.

Однако скорость распространения волн пропорциональна плотности материала. А тяговый канат имеет различную плотность в зависимости от концевой нагрузки. Это приводит к различной скорости распространения волн, что вносит погрешность в работу устройства, влекущую за собой снижение его безопасности и надежности. Установка и эксплуатация же передатчиков колебаний волн непосредственно на подъемных сосудах типа "скип" вызывает технические трудности. Кроме того, данное устройство защиты не может быть использовано в подъемных установках со шкивами трения и в многоканатных подъемных установках, т.к. оно из-за особенностей своей конструкции может быть использовано только в подъемных установках с раздельными ветвями тяговых канатов, а в указанных подъемных установках волны будут накладываться друг на друга. Это сужает область применения устройства.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Целью изобретения является повышение безопасности, надежности и расширение области применения устройства.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство, включающее два передатчика колебаний волн, два приемника колебаний волн и блок обработки информации, содержащий два смесителя, два дискриминатора и соединенный с предохранительным тормозом привода ШПУ, снабжено двумя циркуляторами и соединенными с их первыми входами двумя волноводами, имеющими на концах согласованные нагрузки, а блок обработки информации дополнительно снабжен двумя фильтрами, двумя усилителями и одним однопороговым компаратором, который подключен так, что сигналы от ветви одного подъемного сосуда всегда являются входными, а сигналы от ветви другого подъемного сосуда являются всегда опорными, относительно которых производится сравнение входных сигналов, и выход которого является выходом блока обработки информации.

При введении в устройство защиты двух волноводов с согласованной нагрузкой на концах отпадает необходимость передачи волн по тяговому канату и исключаются связанные с этим недостатки, т.к. момент зависания подъемного сосуда в шахтном стволе теперь контролируется по изменению частоты отраженных от подъемных сосудов электромагнитных волн вследствие эффекта Доплера [3] при движении подъемных сосудов вдоль волноводов. Это повышает надежность, безопасность устройства защиты и расширяет область его применения.

Введение циркуляторов в заявляемое устройство защиты, осуществляющих развязку передаваемых и принимаемых колебаний электромагнитных волн и расположенных между передатчиками и приемниками колебаний электромагнитных волн, позволяет сократить вдвое необходимое количество волноводов, что упрощает устройство, а следовательно, повышает надежность и безопасность устройства защиты, а их включение совместно с волноводами позволяет расширить область применения устройства.

Введение одного однопорогового компаратора в указанной связи с остальными элементами в предлагаемое устройство позволяет достаточно просто, надежно и быстро определить момент зависания подъемного сосуда. Однопороговый компаратор, производящий сравнение сигналов от ветвей опускающегося и поднимающегося подъемных сосудов и выдачу сигнала, пропорционального их алгебраической сумме, включен в блок обработки информации так, что сигналы от ветви однако подъемного сосуда всегда являются входными, а сигналы от ветви другого подъемного сосуда всегда являются опорными, относительно которых производится сравнение входных сигналов. Это является особенностью включения однопорогового компаратора в данном устройстве. А т.к. применяется именно однопороговый компаратор, то отпадает необходимость в логическом элементе "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", т.к. его функцию теперь также выполняет однопороговый компаратор. Итак, включение в устройство защиты одного однопорогового компаратора само по себе и во взаимосвязи с другими элементами устройства защиты позволяет повысить надежность, безопасность и расширить область применения заявляемого устройства.

Анализ уровня техники позволил выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявляемом устройстве. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует условию "новизна".

Дополнительный поиск известных решений с признаками, совпадающими с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства, не выявил влияния существенных признаков на достижение поставленного технического результата. Поэтому заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключаются в следующем.

Устройство подключено к приводу 1 ШПУ, соединенному тяговыми канатами 2 и 3 через направляющие шкивы 4 и 5 с подъемными сосудами 6 и 7. Передатчики колебаний электромагнитных волн 8 и 9 и приемники колебаний электромагнитных волн 10 и 11 через циркуляторы 12 и 13 связаны с волноводами соответственно 14 и 15, имеющими на концах согласованные нагрузки 16 и 17. Блок обработки информации 18 выполнен из последовательно соединенных смесителей 19 и 20, фильтров 21 и 22, усилителей 23 и 24, дискриминаторов 25 и 26, однопорогового компаратора 27, выход которого является выходом блока обработки информации, электрически соединенного с предохранительным тормозом привода ШПУ.

Устройство работает следующим образом.

При нормальном режиме работы ШПУ, например, как показано на чертеже стрелками, порожний подъемный сосуд 6 движется по шахтному стволу вниз, а груженый сосуд 7 - вверх. При этом в поле электромагнитный волн, распространяющихся от передатчиков колебаний электромагнитных волн 8, 9 через циркуляторы 12, 13, осуществляющих развязку передаваемых и принимаемых электромагнитных волн, по волноводам 14, 15, частота электромагнитных волн, принятых приемниками колебаний электромагнитных волн 10, 11, имеет дополнительную составляющую, равную доплеровской частоте. Некоторая часть мощности передатчиков колебаний электромагнитных волн 8, 9 на частоте f₀ поступает на смесители 19, 20 и является опорными сигналами, относительно которых имеет место изменение частот отраженных сигналов. Со смесителей 19, 20 сигналы поступают на фильтры 21, 22, на выходе которых образуются колебания доплеровской частоты f_d1 и f_d2. Далее сигналы подаются на усилители 23, 24, затем на дикриминаторы 25, 26, выходы которых в виде напряжений U₁ и U₂, пропорциональных f_d1, f_d2, соединены с однопороговым компаратором 27. Здесь производится сравнение сигналов обоих ветвей и выдача сигнала, пропорционального их алгебраической сумме. В описанном случае выходной сигнал компаратора 27 равен нулю и предохранительный тормоз привода 1 ШПУ отключен.

При зависании порожнего подъемного сосуда 6 в подъемном стволе шахты сигнал на выходе компаратора 27 отличается от нуля, т.к. скорость движения подъемного сосуда 6 равна нулю, а значение доплеровской частоты пропорционально скорости движения подъемного сосуда. Это приводит к включению предохранительного тормоза привода 1 ШПУ.

При зависимости 7 в следующем цикле работа устройства аналогична.

Таким образом повышается надежность в безопасность устройства при расширении области его применения.

Источники информации: 1. Авторское свидетельство 706305, B 66 B 5/12, 12.12.77.

2. Патент РФ 2011626, B 66 B 5/06, 30.04.94.

3. Викторов В. А. "Радиоволновые измерения параметров технологических процессов". - М.: Энергоатомиздат, 1989.

Формула изобретения

Устройство для защиты от напуска тяговых канатов шахтной подъемной установки, включающее два передатчика колебаний волн, два приемника колебаний волн, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока обработки информации, содержащего два смесителя, первые входы которых являются первыми и вторыми входами блока обработки информации, два дискриминатора и соединенного выходом с предохранительным тормозом привода шахтной подъемной установки, отличающееся тем, что оно снабжено двумя циркуляторами и соединенными с их первыми входами двумя волноводами, расположенными вдоль подъемного ствола параллельно направлению движения подъемных сосудов и имеющими на концах согласованные нагрузки, а блок обработки информации дополнительно снабжен двумя фильтрами, двумя усилителями и однопороговым компаратором, ко входам которого подключены через соответствующие последовательно соединенные фильтр, усилитель и дискриминатор выходы первого и второго смесителей, вторые входы которых являются третьим и четвертым входами блока обработки информации, к которым подключены одни из выходов соответствующих передатчиков колебаний электромагнитных волн, вторые выходы которых подключены к вторым входам циркуляторов, выходы которых подключены к входам приемников колебаний электромагнитных волн, причем однопороговый компаратор подключен так, что сигналы от ветви одного подъемного сосуда являются всегда входными, а сигналы от ветви другого подъемного сосуда являются всегда опорными, относительно которых производится сравнение входных сигналов, и выход которого является выходом блока обработки информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1