Электрогидравлическое устройство управления - RU2302530C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к электрогидравлическому устройству управления для подземной крепи с клапанным блоком, в котором установлены группами приводимые в действие электрическим током исполнительные механизмы и включаемые ими гидравлические клапаны нескольких управляющих клапанов, и коммутационная панель, содержащая электрическую и/или электронную схему, к которой через разъемное штекерное соединение подсоединяются или подсоединены все исполнительные механизмы клапанного блока, причем коммутационная панель присоединяется к устройству управления для передачи данных, регистрации и анализа режимов работы секций крепи.

Соответствующие вышеописанному типу электрогидравлические устройства управления применяются при выемке подземным способом с давних пор. При этом известно также интегрирование исполнительных механизмов, состоящих, как правило, из электромагнитов, и гидравлических клапанов единицы крепи рядом друг с другом на клапанном блоке, закрепленном на секции крепи. По соображениям техники безопасности устройство управления электрогидравлическими клапанами данного клапанного блока, снабженного ручными блокирующими выключателями и аварийным выключателем, закреплено на соседней секции крепи и через штекерное соединение кабеля соединено непосредственно с электромагнитами или с промежуточным выключателем панели управления клапанами. В вариантах выполнения с панелью управления клапанами она имеет установленную в кожухе с предохранением и снабженную штепсельными гнездами коммутационную панель, которая через отдельные кабели соединяется с исполнительными механизмами. При этом недостатком является то, что электрическое соединение исполнительных механизмов и электромагнитов с платой управления клапанами требует много времени и что вследствие большого количества штекеров с относящимися к ним проведенными вдоль секции крепи кабелями создаются многочисленные источники для возможных механических, электрических или электронных ошибочных коммутационных операций. Потеря времени на подключения всех исполнительных механизмов на панели управления клапанами высока, и поэтому следует заботиться о том, чтобы устройство управления распознавало, какой исполнительный механизм и какой гидравлический клапан подключен к какому присоединению платы управления клапанами. Кроме того, выполняющий соединения персонал должен тщательно следить за тем, чтобы соединения были произведены правильно и в правильной последовательности.

Заявитель уже предлагал и испытал разные модификации подобных электрогидравлических устройств управления с платой управления клапанами. Из DE 3708902 известен способ соединения устройства управления не с помощью отдельных кабелей, а с помощью единой соединительной платы с муфтами с пластиной управления клапанами, от которой к электромагниту ведут отдельные кабели. По присоединительной пластине и задней стороне устройства управления можно одновременно выполнить все штекерные соединения, следовательно, все электрические контакты.

Из DE 19751007 известно устройство управления для электрогидравлических систем управления крепи, которое содержит в задней камере залитую в заливочную массу коммутационную панель, на которой непосредственно размещены открытые на задней стороне устройства управления штекерные гнезда. Заливка коммутационной панели в заливочную массу наилучшим образом предохраняет от попадания влаги и пыли. Установка штекерных гнезд на коммутационной панели обеспечивает постоянное упорядочивание относительно друг друга всех штекерных гнезд, выверяемое при изготовлении панели так, что соединительные кабели для послевключенных электромагнитов можно установить на общей штекерной панели и одновременно они могут контактировать на коммутационной панели в устройстве управления. Но в этом варианте выполнения затруднительно монтировать устройство управления на соседней секции крепи, поэтому от одной секции крепи к соседней секции крепи должно быть проложено некоторое количество кабелей.

Задачей настоящего изобретения является создание электрогидравлического устройства управления, позволяющего надежное и быстрое соединение исполнительных механизмов распределительных клапанов, которое уменьшает количество кабельных соединений в крепи забоя и имеет меньше источников повреждений по сравнению с уровнем техники.

Данные задачи решаются указанными в п.1 признаками изобретения. В соответствии с изобретением предусмотрено, что коммутационная панель установлена в части кожуха, разъемно закрепляемой на клапанном блоке, и имеет внутри этой части корпуса штекерные детали для одновременного контакта всех исполнительных механизмов клапанного блока, причем размещение штекерных деталей на коммутационной панели согласовано с расположением исполнительных механизмов на клапанном блоке. В электрогидравлическом управляющем устройстве согласно изобретению используется то, что распределительные клапаны секции крепи собраны в клапанном блоке с заданным рисунком коммутирования и сгруппированы, например, в два ряда по четыре или пять распределительных клапанов в каждом. Подобное расположение распределительных клапанов в клапанном блоке описывается, например, в DE 10112496. Решение согласно изобретению предусматривает использование заданного рисунка коммутирования исполнительных механизмов или электромагнитов на клапанном блоке для одновременного контакта всех исполнительных механизмов; так как коммутационная панель с электроникой управления установлена в одной части корпуса и снабжена штекерными деталями в соответствии с рисунком коммутирования на клапанном блоке, при монтаже этой части корпуса на клапанном блоке все исполнительные механизмы одновременно имеют контакт с коммутационной панелью. При этом преимущество в данном случае состоит в том, что может отпасть необходимость в кабелях клапанов между отдельной панелью управления и электромагнитами, поэтому благодаря бескабельному соединению обеспечивается экономия расходов и устраняются потенциальные источники повреждений. Одновременно этот вид контакта обеспечивает то, что можно присоединять все электромагниты в ходе одной простой и требующей мало времени монтажной операции.

В предпочтительном варианте выполнения часть кожуха состоит из кожуха с задней стенкой и проходящей по ее периметру боковой стенкой. Соответствующий кожух обеспечивает не только механически жесткое соединение с клапанным блоком и, следовательно, между коммутационной панелью и электромагнитами, но и в собранном состоянии создается блок, который вследствие выполнения части кожуха в виде кожуха одновременно предоставляет дополнительную защиту от воздействия помех, например воды или пыли. Кожухом можно закрыть всю электрическую и электронную части так, что достигается значительно более надежная защита электромагнитов, а также электроники управления по сравнению с уровнем техники. Особенное преимущество состоит в том, что между кожухом и клапанным блоком установлено уплотнение для того, чтобы полностью исключить проникновение влаги и пыли во внутреннее пространство кожуха. Кожух может состоять предпочтительно из листа глубокой вытяжки, в частности из листовой латуни или листовой стали. Кроме того, предпочтительно можно снабдить заднюю и/или боковую стенку ребрами жесткости, гофрами жесткости и т.п., чтобы облегчить монтаж кожуха.

В предпочтительном варианте выполнения на части корпуса и на клапанном блоке имеются центрирующие средства, производящие позиционирование и центрирование кожуха при его монтаже перед контактированием штекерных деталей с исполнительными механизмами. Центрирующие средства могут при этом состоять, в частности, по меньшей мере, из одного центрирующего штифта и, в частности, из одного центрирующего ушка, причем, например, клапанный блок содержит центрирующий штифт, а кожух содержит центрирующее ушко. Кроме того, предпочтительно кожух и клапанный блок могут быть снабжены соответствующими средствами геометрического замыкания, позволяющими крепление кожуха только в одной ориентации на клапанном блоке. В возможном варианте выполнения центрирующие средства одновременно могут образовывать средства геометрического замыкания и для этого состоять из нескольких центрирующих штифтов и центрирующих выемок с разными поперечными сечениями. Альтернативно многие центрирующие штифты и центрирующие выемки можно установить распределенными асимметрично на клапанном блоке, или кожух и клапанный блок имеют асимметричные выпуклости и выступы.

Особенно простое и недорогое крепление коммутационной панели в кожухе достигается тогда, когда она закреплена параллельно распорке и над ней с промежутком от задней стенки кожуха. Это одновременно предоставляет возможность заливать коммутационную панель после ее закрепления на задней стороне в заливочную массу и заполнять промежуточное пространство между коммутационной панелью и задней стенкой полностью заливочной массой так, что благодаря затвердевшей заливочной массе достигается устойчивое позиционирование коммутационной панели, а также установленные на коммутационной панели электронные детали дополнительно защищаются от влаги, пыли и т.п. Кроме того, предпочтительно штекерные части могут содержать отрезки цоколя, на задней стороне которых выполнены присоединительные штифты для паяного соединения с коммутационной панелью, причем штекерные части закреплены с помощью соединительных штифтов, участков цоколя и с помощью заливочной массы на коммутационной панели. В предпочтительном варианте выполнения заливочная масса заполняет не только промежуточное пространство между коммутационной панелью и задней стенкой, но она заливается в кожух до высоты, при которой участки цоколя всех штекерных деталей заключены в заливочную массу. Эта мера после отверждения заливочной массы также повышает прочность фиксации положения отдельных штекерных деталей в кожухе.

Особенно предпочтительно, если штекерные детали можно вставлять в штепсельные гнезда на задних сторонах исполнительных механизмов. Кроме того, предпочтительно между штекерными деталями и штепсельными гнездами в монтированном состоянии предусмотрен, по меньшей мере, один уплотнительный элемент, предпочтительно кольцо круглого сечения, вводимое со штекерной деталью в штепсельное гнездо для того, чтобы создать дополнительное уплотнение и предохранение от проникновения пыли и влаги. В варианте выполнения с кожухом предпочтительно, когда кожух на боковой стенке снабжен, по меньшей мере, одним штепсельным гнездом или кабельной проходкой для присоединения коммутационной панели к устройству управления. Кроме того, можно предусмотреть возможность присоединения для того, чтобы присоединять к установленной в части корпуса коммутационной панели не только исполнительные механизмы клапанного блока, но также и внешние коммутационные панели с присоединенными к ним исполнительными механизмами или отдельные внешние исполнительные механизмы. Кроме того, коммутационная панель может включать в себя, по меньшей мере, одну электронную дополнительную схему для дополнительной функции, например распознавания замыкания на землю, управления внешними исполнительными механизмами, обработки сигналов датчиков и т.п. Фиксация кожуха на клапанном блоке может производиться предпочтительно с помощью, по меньшей мере, одного винта.

Другие преимущества и варианты выполнения электрогидравлического устройства управления согласно изобретению вытекают из описания схематически изображенного на чертеже примера выполнения. На чертеже показано:

Фиг.1 - схематическая систематическая конструкция электрогидравлического устройства управления согласно изобретению;

Фиг.2 - в упрощенном изображении продольный разрез примененного согласно изобретению кожуха с интегрированной коммутационной панелью и штекерными деталями;

Фиг.3 - кожух по фиг.2, вид сбоку; и

Фиг.4 - вид сверху кожуха по фиг.3.

Обозначенное на фиг.1 цифрой 10 электрогидравлическое устройство управления крепи содержит, по существу, единый клапанный блок 1, в котором выполнено несколько расположенных друг над другом и рядом друг с другом рядов приемных отверстий, в которые входят патроны гидравлических распределительных клапанов, включаемых приводимыми электрически электромагнитами 2, 2' в качестве исполнительных механизмов. Для каждого распределительного клапана предусмотрен отдельный электромагнит 2, 2', причем электромагниты 2, 2', как и распределительные клапаны в клапанном блоке 1 на задней стороне 3 клапанного блока 1, установлены в группы согласно заданному рисунку коммутирования. Рисунок коммутирования может иметь, например, два ряда по пять электромагнитов 2, 2' каждый. На заднем конце 4 каждого электромагнита 2, 2' присоединено обозначенное на фиг.1 цифрой 5 штепсельное гнездо, в которое вставляется штекерная деталь 6 или 6' для электрического контакта электромагнитов 2, 2'. Все штекерные детали 6 или 6' закреплены на коммутационной панели 7, жестко закрепленной на задней стороне 8 кожуха 9 и защищенной с помощью заливочной массы 19 от проникновения пыли и влаги. Коммутационная панель 7 снабжена не показанными подробнее электрическими и электронными деталями и проводящими дорожками для того, чтобы в зависимости от сигналов, передаваемых от вышестоящего устройства управления 20 по кабельному соединению 21 на коммутационную панель 7, включить один или несколько электромагнитов 2, 2'.

Как известно, клапанный блок 1 закрепляется на непоказанной стойке, одной из множества в крепи забоя, причем устройство управления 20 данного клапанного блока, имеющего на передней стороне рядом с выключателями управления также аварийный выключатель, а также блокирующий выключатель, устанавливается на соседней секции крепи, чтобы в аварийных ситуациях, например при неправильных коммутационных операциях, можно было вручную из предохраненного положения включить распределительные клапаны в клапанном блоке 1. Кабелями 22 и 23 устройство управления 20 соединено с другими не показанными приборами управления, приданными соседним секциям и узлам крепи.

Изобретение обеспечивает одновременный контакт всех электромагнитов 2, 2' с коммутационной панелью 7. Поэтому коммутационная панель 7 установлена в части 9 кожуха, прикрепляемой на задней стороне 3 клапанного блока 1, и в смонтированном состоянии выступает над всеми электромагнитами 2. Это поясняется ниже со ссылкой на фиг.2-4.

На фиг.2 показан пример выполнения, по существу, по фиг.1, и использованы те же самые позиции. В клапанном блоке 1 в заданном расположении установлено несколько распределительных клапанов, к каждому из которых относится электромагнит 2, 2' в качестве исполнительного механизма. На фиг.2 изображены только два электромагнита 2, 2'. Все электромагниты 2, 2' имеют на своем заднем конце верхнюю деталь в форме втулки 12 с расположенным внутри штекером 13, которые совместно образуют штекерную втулку (сравни позицию 5 на фиг.1), в которую штекерные детали 6, 6', закрепленные на коммутационной панели 1, вводятся при монтаже и в показанном монтированном состоянии входят в зацепление, чтобы образовать контакт с электромагнитами 2, 2' через штекерные детали 6, 6'. Данный контакт штекерных деталей 6, 6' с электромагнитами 2, 2' осуществляется исключительно путем монтажа кожуха 9 на клапанном блоке 1.

Кожух 9, состоящий предпочтительно из листа глубокой вытяжки, содержит заднюю стенку 8, а также проходящую по ее периферии боковую стенку 14. Коммутационная панель 7 удалена несколькими распорками 15 от задней стенки 8 кожуха 9 и во внутренней части 16 кожуха 9 закреплена на задней стенке 8. Предпочтительно она имеет толщину около 3,2-3,8 мм и сама по себе относительно прочная на изгиб. В соответствии с количеством и позиционированием или группированием электромагнитов 2, 2' на клапанном блоке 1 коммутационная панель 7 содержит несколько штекерных деталей 6, 6', 6'', 6'''. Для механического и электрического соединения с коммутационной панелью 7 они имеют, по меньшей мере, два, предпочтительно четыре, соединительных штифта 17 на задней стороне отрезка 18 цоколя, которые спаяны с коммутационной панелью 7. Точное положение штекерных деталей 6 на коммутационной панели 7 проверяется и корректируется до и после припайки соединительных штифтов 17 калибром так, что положение и ориентировка всех штекерных деталей 6-6''' точно по положению штекерных втулок, следовательно, соответствует деталям 12 верхней части электромагнитов 2, 2'. Коммутационная панель 7, распорки 15 и участки 18 цоколя штекерных деталей 6 залиты в заливочную массу, которая заполняет не только промежуточное пространство между коммутационной панелью 7 и задней стенкой 8, но и перекрывает обращенную к внутреннему пространству 16 в кожухе 9 верхнюю сторону коммутационной панели 7. Отвердевшая заливочная масса создает дополнительное повышение жесткости коммутационной панели 7 с находящимися на ней штекерными деталями 6'-6''' штепселя так, что детали 6 штепселя установлены, по существу, жестко и зафиксированы на коммутационной панели 7.

Как можно видеть на фиг.2, на клапанном блоке 1 установлен, по меньшей мере, один центрирующий штифт 25, который выходит за заднюю обратную сторону клапанного блока 1, по меньшей мере, настолько, что при монтаже центрирующее ушко 28 проходит в установленном во внутреннем пространстве 16 кожуха 9 центрирующем листе 26 на центрирующем штифте 25, пока головная часть 27 штекерных деталей 6 не дойдет до одинаковой высоты с верхними деталями 12 кожуха. Как в частности показано на фиг.4, центрирующая панель 26 с центрирующим ушком 28 закреплена в одном из углов боковой стенки 14 кожуха 9, в частности приварена или припаяна. Кроме того, на фиг.4 видно, что кожух 9 содержит второе центрирующее средство 30, которое состоит из центрирующего ушка 31 и относящегося к нему центрирующего штифта 39 на клапанном блоке. Диаметр центрирующего ушка 31 центрирующего средства 30 меньше диаметра центрирующего ушка 28, поэтому кожух 9 может быть приближен исключительно в двух теоретически возможных положениях и ориентировках к задней стороне клапанного блока 1 и закреплен на нем. Центрирующее средство 30 находится на наружной стороне кожуха 9, и другое центрирующее средство 25, 28 - во внутреннем пространстве кожуха 9.

В смонтированном состоянии, как показано на фиг.2, штекерные детали 6 полностью входят в зацепление с верхними деталями 12 в форме втулки, кожух 9 через винты 32, 33, которые проходят через крепежные поперечины 34, 35 на коротких поперечных сторонах боковой стенки 14, закреплен в соответствующих резьбовых отверстиях в клапанном блоке 1. В смонтированном состоянии кольцо круглого сечения 35, находящееся в стопорной канавке на штекерных деталях 6, находится внутри верхних деталей 12 электромагнитов 2 и уплотняет от проникновения пыли и влаги в электромагниты 2. Кольца круглого сечения 35 служат, однако, только как дополнительное предохранение, так как между кожухом 9 и клапанным блоком 1 зажато круговое уплотнение (не показано), которое в смонтированном положении кожуха 9 предотвращает доступ влаги в его внутреннее пространство 16.

Коммутационная панель 7, как схематически показано на фиг.1, может быть соединена кабелем 21 с устройством 20 управления, которое проходит через кабельную проводку в одной из поперечных или продольных сторон кожуха 9. Альтернативно можно предусмотреть, например, на одной из поперечных сторон боковой стенки 14 кожуха 9 несколько штекерных гнезд 36, 37, 38, из которых штекерное гнездо 36 служит для присоединения устройства управления 20 (фиг.1) с помощью кабеля 21 и соответствующего штекера кабеля, а через штекерные гнезда 37 и 38 можно присоединить другие коммуникационные панели других клапанных блоков или внешние электромагниты.

Из вышеуказанного описания специалисту имеется возможность осуществить ряд модификаций, которые должны войти в объем правовой охраны. Количество электромагнитов на клапанном блоке и соответствующих штекерных деталей на коммуникационной панели может быть изменено. Показанные на фигурах штекерные детали образуют предпочтительный штекер. Но можно применять также другие штекеры. Коммутационная электроника может выполнять также дополнительные функции, например распознавание замыкания на землю и т.д. На кожухе и на клапанном блоке можно предусмотреть другие центрирующие средства и средства геометрического замыкания. Так, клапанный блок может иметь несимметричный выступ, по которому кожух может отгибаться только в одной ориентации. Центрирующие штифты могут быть выполнены также на кожухе и входить в соответствующие отверстия в клапанном блоке. Изобретение и пример выполнения описаны в связи с электромагнитами в качестве исполнительных механизмов. Но в данном случае могут найти применение также и другие исполнительные механизмы, например пьезоэлектрические исполнительные механизмы, не выходя за рамки изобретения.

Реферат

Изобретение относится к электрогидравлическому устройству управления для подземной крепи с клапанным блоком. Техническим результатом является надежное и быстрое соединение исполнительных механизмов распределительных клапанов. Для этого устройство содержит клапанный блок, в котором установлены по группам приводимые в действие электрическим током исполнительные механизмы и включаемые ими гидравлические клапаны нескольких распределительных клапанов, и коммутационную панель, содержащую электрическую и/или электронную схему, к которой через разъемное штекерное соединение подсоединены все исполнительные механизмы клапанного блока. Причем коммутационная панель присоединена к устройству управления и установлена на разъемно присоединенной к клапанному блоку части корпуса в виде кожуха. Во внутренней части кожуха расположены штекерные детали, расположение которых на коммутационной панели соответствует расположению исполнительных механизмов на клапанном блоке. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула