RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 200743 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 365616 (51) Int.Cl. E21D 23/16 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 26.02.2004 (54) Hydrauliczny układ rozpierania górniczej obudowy ścianowej do zadanej wartości podporności wstępnej z doładowaniem (43) Zgłoszenie ogłoszono: 05.09.2005 BUP 18/05 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.01.2009 WUP 01/09 (73) Uprawniony z patentu: Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa EMAG,Katowice,PL (72) Twórca(y) wynalazku: Jurand Sobczyk,Katowice,PL Jerzy Krodkiewski,Sosnowiec,PL Jerzy Jagła,Katowice,PL Jacek Tomaszkiewicz,Sosnowiec,PL Andrzej Kołodziejczyk,Chorzów,PL Stanisław Grzyśka,Katowice,PL PL 200743 B1 (57) 1. Hydrauliczny układ rozpierania górniczej obudowy ścianowej do zadanej wartości podporności wstępnej z doładowaniem złożony ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, przewodów hydraulicznych, pilotowych rozdzielaczy rozpierania stojaków wyposażonych w dźwignie sterujące o dwóch położeniach stabilnych, rozdzielaczy sterujących i wykonawczych hydraulicznie sterowanych podłączonych do, posiadającej sterownik umożliwiający regulację wartości ciśnienia zadanego podporności wstępnej, magistrali ciśnienia zadanego, znamienny tym, że ma zespół podparcia wstępnego z doładowaniem (ZPWD), który włączony jest pomiędzy pilotowy rozdzielacz sterujący (RP) a rozdzielacz wykonawczy (RW), a ten rozdzielacz (RW) połączony jest ze stojakowym blokiem zaworowym (BZ), przy czym zespół podparcia wstępnego z doładowaniem (ZPWD) jest podłączony do magistrali ciśnienia zadanego (Pz).
2 PL 200 743 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny układ rozpierania górniczej obudowy ścianowej do zadanej wartości wstępnej z doładowaniem. Znany jest z polskiego opisu patentowego PL 163 498 układ podpornościowy górniczej obudowy zmechanizowanej z zastosowaniem regulacji podporności wstępnej, składający się ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, rozdzielaczy hydraulicznych do sterowania tymi stojakami i przewodów hydraulicznych. Układ ma zawory redukcyjne włączone szeregowo w przewody hydrauliczne łączące rozdzielacze hydrauliczne z przestrzeniami podtłokowymi stojaków hydraulicznych oraz ma zawory zwrotne dołączone równolegle do zaworów redukcyjnych, dla wypływu cieczy ze wspomnianych przestrzeni do rozdzielaczy w czasie rabowania obudowy. Rozdzielacze hydrauliczne mają dźwignie z przełączającymi siłownikami, których przestrzenie podtłokowe są połączone z magistralą odpływową poprzez sterujące zawory redukcyjno-rozdzielające. Znany układ ma urządzenie wtórnego doładowania stojaków hydraulicznych, wyposażone w rozgałęźnik połączony poprzez zawory zwrotne odpowiednio z przestrzeniami podtłokowymi tych stojaków i przewodem hydraulicznym łączącym te przestrzenie z rozdzielaczami hydraulicznymi. Między przewodami hydraulicznymi łączącymi rozdzielacze hydrauliczne z przestrzeniami nadtłokowymi stojaków hydraulicznych a przewodem, połączonym poprzez zawór odcinający z przestrzenią podtłokową przesuwnika sekcji obudowy, układ ma zamontowane przełączniki obiegu do sterowania otwarciem zaworów zwrotnych stojakowych bloków zaworowych oraz ma zawór redukcyjny połączony ze wspomnianą przestrzenią przesuwnika sekcji poprzez zawór odcinający, połączony drugostronnie na wylocie poprzez zawory zwrotne z przewodami hydraulicznymi łączącymi przestrzenie podtłokowe stojaków hydraulicznych z rozdzielaczami hydraulicznymi, pomiędzy którymi i magistralą odpływową znajduje się zawór progowy i zawór odcinający usytuowany równolegle. Zawory redukcyjne układu są zbocznikowane zaworami odcinającymi. Regulacja podporności jest realizowana poprzez zastosowanie w układzie zasilania przestrzeni podtłokowych stojaków szeregowych zaworów redukcyjnych przerywających rozpieranie sekcji po osiągnięciu zadanej wartości ciśnienia rozparcia sekcji. Drugi wariant tego samego patentu z samoczynnym wyłączaniem zasilania układu podpornościowego zapewnia uzyskanie zadanej wartości podporności wstępnej po rozpoczęciu rozpierania przez operatora. Wartość tego ciśnienia jest regulowana, dla każdego stojaka, przez odpowiednie napięcie sprężyny regulacyjnej zaworu redukcyjno-rozdzielającego. Niedogodnością tego rozwiązania jest brak możliwości regulacji zadanej wartości podporności wstępnej w trakcie pracy obudowy. Znany jest także z polskiego zgłoszenia patentowego P. 355978 hydrauliczny układ sterowania podpornością wstępną górniczej obudowy zmechanizowanej złożony ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, rozdzielaczy sterujących i wykonawczych hydraulicznie sterowanych oraz przewodów hydraulicznych. Znany układ ma zespół podparcia wstępnego włączony pomiędzy iskrobezpieczny rozdzielacz sterujący a rozdzielacz wykonawczy poprzez płytę przenoszącą hydrauliczny sygnał sterujący rozpieraniem sekcji i sygnał sterujący opuszczaniem stropnicy. Zespół podparcia wstępnego jest podłączony do magistrali ciśnienia zadanego z jednej strony, a z drugiej do przestrzeni podtłokowej stojaka, a poprzez rozdzielacz wykonawczy z jego przestrzenią nadtłokową. Układ ma sterownik podłączony do magistrali ciśnienia zadanego, którego celem jest regulacja wartości ciśnienia zadanego podporności wstępnej. Zespól podparcia wstępnego podłączony jest do magistrali wysokiego ciśnienia i magistrali spływowej i ma zawór komparatora podtrzymujący uruchomioną zaworem sterującym funkcję rozpierania sekcji do momentu osiągnięcia w przestrzeni podtłokowej stojaka wartości ciśnienia ustawionej w magistrali ciśnienia zadanego, i zawór pomocniczy umożliwiający wyłączenie funkcji samoczynnego rozpierania sekcji poprzez załączenie czynności przeciwnej. Oba zawory wbudowane są we wspólny korpus z odpowiednio poprowadzonymi kanałami łączącymi ich komory. Celem wynalazku jest jednolite rozpieranie zestawów obudowy do zadanej wartości podporności wstępnej i samoczynne doładowywanie stojaków obudowy w przypadku obniżenia wartości podporności sekcji poniżej zadanej wartości podporności wstępnej. Istotą rozwiązania, według wynalazku, jest to, że ma zespół podparcia wstępnego z doładowaniem, który włączony jest pomiędzy pilotowy rozdzielacz sterujący a rozdzielacz wykonawczy, a ten rozdzielacz jest połączony ze stojakowym blokiem zaworowym, przy czym zespół podparcia wstępnego
PL 200 743 B1 3 z doładowaniem jest podłączony do magistrali ciśnienia zadanego. Pośredniczący zawór sterujący zespołu podparcia wstępnego z doładowaniem sprzężony jest mechanicznie z komparatorem hydraulicznym, który łączy wejście sterujące rozdzielacza wykonawczego z rozpierania sekcji z wyjściem pilotowego rozdzielacza sterującego lub ze spływem. Zaletą nowego układu jest przyspieszenie cyklu przemieszczania zestawu w nowe położenie robocze poprzez ograniczenie czynności obsługi związanych z rozpieraniem zestawu. Zaletą jest także, że każdorazowy spadek ciśnienia w przestrzeni podtłokowej stojaka, przy włączonym doładowaniu, powoduje powtórne załączenie rozpierania danego stojaka, aż do osiągnięcia zadanej podpornosci wstępnej. Przełożenie dźwigni rozdzielacza pilotującego w położenie neutralne wyłącza funkcje doładowania danego stojaka. Wynalazek zapewnia możliwość bieżącego korygowania wartości zadanej podporności wstępnej w trakcie pracy obudowy w przodku ścianowym oraz różnicowanie tej wartości wzdłuż przodka. Wymaga to zastosowania opcjonalnej magistrali ciśnienia zadanego umożliwiającej zwiększanie osiąganej przez zestawy minimalnej podporności wstępnej poprzez oddziaływanie ciśnienia zdanego podnoszącego próg zadziałania komparatora. Rozwiązanie, według wynalazku, uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu rozpierania obudowy ścianowej. Przedstawiony na rysunku układ jest przewidziany do sterowania pracą pojedynczego stojaka hydraulicznego zmechanizowanej obudowy ścianowej. Dla obudów dwustojakowych muszą być zastosowane dwa takie układy. Wzdłuż kompleksu ścianowego prowadzone są trzy magistrale główne - zasilająca magistrala wysokiego ciśnienia P, spływowa magistrala T oraz magistrala ciśnienia zadanego Pz związana z magistralą zasilania poprzez sterownik magistrali ciśnienia zadanego SMPz. Układ może być stosowany dla całej długości wyrobiska ścianowego, a więc dla kompletu ścianowego obudowy lub komplet ścianowy może być dzielony na grupy zestawów o różnych ciśnieniach w magistrali Pz, lecz w tym przypadku dla każdej grupy zestawów obudowy istnieje wydzielona magistrala Pz z zespołem ją zasilającym. Układ ma rozdzielacz pilotujący RP, rozdzielacz wykonawczy RW, przewody lub płytę przenoszącą sygnały sterujące S pomiędzy tymi dwoma zespołami, przy czym w sterowaniu elektrohydraulicznym elementy te są połączone w jeden blok. Zespół podporności wstępnej z doładowaniem ZPWD, do którego doprowadzone jest ciśnienie panujące w przestrzeni podtłokowej stojaka - komora II KH, opcjonalnie - ciśnienie magistrali ciśnienia zadanego Pz komora l KH, sygnał sterujący rozpieraniem sekcji - komora V, oraz ciśnienie spływu komory III KH. Sygnał wyjściowy z komory IV jest połączony z wejściem sterującym rozdzielacza wykonawczego rozpierania stojaków RW. W skład podporności wstępnej z doładowaniem ZPWD wchodzą zabudowane we wspólnym korpusie pośredniczący zawór sterujący ZP i komparator hydrauliczny KH. Elementy te są sprzężone mechanicznie tak, że zmiana stanu komparatora KH powoduje przesterowanie pośredniczącego zaworu sterującego ZP, łącząc wejście sterujące rozdzielacza wykonawczego RW z wyjściem rozdzielacza pilotującego RP lub ze spływem. Zasada działania układu jest następująca: W stanie normalnym, przy wyłączonej funkcji doładowania, pilotowy rozdzielacz sterujący RP i rozdzielacz wykonawczy RW znajdują się w pozycji neutralnej, tzn. odcięte jest zasilanie układu. Rozpieranie sekcji jest realizowane poprzez trwałe przełączenie dźwigni sterującej pilotowego rozdzielacza sterującego RP. Jeżeli wartość ciśnienia w przestrzeni podtłokowej stojaka jest mniejsza niż wartość zadana ciśnienia podporności wstępnej to wyjście tego rozdzielacza RP poprzez zawór pomocniczy ZP jest połączone z wejściem sterującym rozdzielacza wykonawczego RW co odpowiada rozpieraniu zestawu. Gdy sekcja jest rozparta wejście sterujące rozdzielacza wykonawczego RW pozostaje zwarte do spływu bez względu na stan pilotującego rozdzielacza sterującego RP. W tym czasie ciśnienie w przestrzeni pod stojakiem odpowiada oporom ruchu, którego wartość jest dużo niższa niż wymagane w technice górniczej wartości ciśnienia podparcia. Przestawienie dźwigni pilotującego rozdzielacza sterującego RP w położenie wyłącz, powoduje połączenie wejścia sterującego rozdzielacza wykonawczego RW ze spływem i wyłączenie funkcji rozpierania. W trakcie rozpierania stojaka, po osiągnięciu przez stropnicę stropu, ciśnienie w przestrzeni podtłokowej stojaka zaczyna wzrastać. Wartość tego ciśnienia jest porównywana przez komparator KH z wartością zadaną podporności wstępnej. Wartość zadana wynika z oddziaływania na tłoczek komparatora sprężyny S i ciśnienia medium doprowadzonego z magistrali ciśnienia zadanego Pz.
4 PL 200 743 B1 Na tłoczek komparatora KH, do komory l podawane jest medium pod ciśnieniem panującym w magistrali podporności wstępnej Pz, którego oddziaływanie wspomaga oddziaływanie sprężyny S, podnosząc próg przełączenia komparatora KH. Z drugiej strony tłoczka do komory II podawane jest medium pod ciśnieniem pochodzącym ze stojaka. Proces rozpierania trwa do momentu, gdy siła oddziaływania ciśnienia z przestrzeni podtłokowej stojaka będzie na tyle większa od sumy sił oddziaływania sprężyny S i ciśnienia w magistrali Pz, że spowoduje ruch tłoczka komparatora przełączającego pośredniczący zawór sterujący ZP, wskutek czego komora IV zostaje połączona z komorą III, a jej połączenie z komorą V zostaje zamknięte. Oznacza to, że wejście sterujące rozdzielacza wykonawczego RW zostaje połączone ze spływem, co powoduje jego wyłączenie. Stan taki trwa do chwili, gdy ciśnienie w przestrzeni podtłokowej stojaka jest większe od wartości zadanej podporności wstępnej. Jeżeli z jakiegoś powodu nastąpi obniżenie ciśnienia przestrzeni podtłokowej stojaka nastąpi cofnięcie tłoczka komparatora powodujące przesterowanie pośredniczącego zaworu sterującego ZP łączącego wejście sterujące rozdzielacza wykonawczego RW z wyjściem pilotowego rozdzielacza sterującego RP. Jeżeli dźwignia tego rozdzielacza RP została pozostawiona w położeniu załącz nastąpi powtórne samoczynne załączenie rozpierania sekcji, czyli doładowanie. Wartość ciśnienia medium w magistrali ciśnienia zadanego reguluje sterownik magistrali ciśnienia zadanego SMPz, do którego doprowadzone jest medium z magistrali zasilającej P i spływowej T. Ten sterownik SMPz zasila odpowiednią wartością ciśnienia magistralę ciśnienia zadanego Pz. Odpowiednia wartość tego ciśnienia jest kontrolowana na drodze elektronicznej. Przedstawiony układ jest przewidziany do sterowania pracą pojedynczego stojaka hydraulicznego zmechanizowanej obudowy ścianowej. Dla obudów jednoszeregowych stosuje się dwa tego typu układy (sterowanie podpornością wstępną pojedynczego stojaka). W obudowach dwuszeregowych przewiduje się również stosowanie dwóch zespołów podporności wstępnej, czyli sterowanie równoległe dwoma stojakami przy kontroli ciśnienia w przestrzeni podtłokowej jednego z nich. Zastrzeżenia patentowe 1. Hydrauliczny układ rozpierania górniczej obudowy ścianowej do zadanej wartości podporności wstępnej z doładowaniem złożony ze stojaków hydraulicznych, stojakowych bloków zaworowych, przewodów hydraulicznych, pilotowych rozdzielaczy rozpierania stojaków wyposażonych w dźwignie sterujące o dwóch położeniach stabilnych, rozdzielaczy sterujących i wykonawczych hydraulicznie sterowanych podłączonych do, posiadającej sterownik umożliwiający regulację wartości ciśnienia zadanego podporności wstępnej, magistrali ciśnienia zadanego, znamienny tym, że ma zespół podparcia wstępnego z doładowaniem (ZPWD), który włączony jest pomiędzy pilotowy rozdzielacz sterujący (RP) a rozdzielacz wykonawczy (RW), a ten rozdzielacz (RW) połączony jest ze stojakowym blokiem zaworowym (BZ), przy czym zespół podparcia wstępnego z doładowaniem (ZPWD) jest podłączony do magistrali ciśnienia zadanego (Pz). 2. Hydrauliczny układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pośredniczący zawór sterujący (ZP) zespołu podparcia wstępnego z doładowaniem (ZPWD) sprzężony jest mechanicznie z komparatorem hydraulicznym (KH), który łączy wejście sterujące rozdzielacza wykonawczego (RW) rozpierania sekcji z wyjściem pilotowego rozdzielacza sterującego (RP) lub ze spływem.
PL 200 743 B1 5 Rysunek
6 PL 200 743 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.