CN102713149A - 用于工作面支架的液压回路 - Google Patents

Abstract

一种在地下开采中用于工作面支架的液压回路，用于利用多个掩护支架支撑工作面，其在止回阀和掩护支架控制阀之间的压力管线中包括压力监控装置。该压力监控装置可以是用于监控掩护支架控制阀门的活塞位置的装置，所述装置将通过掩护支架控制装置预给定的额定位置与所测量的掩护支架控制阀门的活塞的实际位置之间偏差作为偏差信号发送。所述压力监控装置也可以是压力传感器，所述传感器将通过掩护支架控制装置预给定的额定压力和所测量的实际压力之间的偏差作为偏差信号发送。所述信号可以是光学或声学的。

Description

用于工作面支架的液压回路

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的液压回路，其在地下开采中借助支护装置(掩护支架)而用于工作面支架。

背景技术

这种回路是众所周知且被广泛应用的，其涉及通过自身压力控制的液压设备。在这种液压设备中，通过使用液压循环的泵压来以液压的方式预调阀门。这种方法在支护控制(Ausbausteuerung)中得以实现。即使工作面支架中只用两条供应管线也足以应对。相反，在外部控制系统中液压预调命令通过单独的、独立于负荷压力或泵压工作的调节阀生成，其中经由独立的压力管道向调节阀供应压力介质。此外，这种系统还一定包括所有控制体积(Steuervolumina)的分开的回流导管。但由此也增加了设置管道的花费。当出现故障时很难对故障进行定位，因为不能排除两个压力供应(工作压力供应和预调压力供应)相互影响的可能。由于将工作压力从预调压力去耦的要求，尤其是考虑到压力平衡和密封，阀门结构在技术上也明显更加困难。在自身压力控制的液压设备中，由于高度的复杂性以及大量位于工作面中的控制元件和开关元件(尤其是调节阀和负荷保持阀)，采矿中高度的安全标准也在另一方面造成了防护措施上的大笔开销。此外，用于掩护支架的液压设备需要保证，尽管存在包括不允许的操作状态或未计划的故障在内的大量可能的操作状态，井下人员都可以在工作面区域内安全地停留在支架下。

通过WO2005054629公开了一种类似的液压回路，其中通过压力传感器监控工作面供应管线1中预给定的最小压力是否存在，工作面供应管线通过泵分支和相应的液压调节阀将以液压方式操作的缸/活塞单元和泵连接，其中压力传感器和电气控制单元(5)连接用于关断。

这样可以保证，尤其是在泵起动的情况下，只有当已经建立起来的压力也足够用于支撑山体时才能通过自身压力操作相应的液压控制阀。在泵按规定地起动之后并且尤其是不在单独的节式支架内的所述例外情况下，可以避免意外的对可控止回阀加偏压，所述止回阀使得缸/活塞单元相对山体压力保持关闭。

DE 102004017712A1公开了一种类似的液压回路，其中节式支架的施力器(Kraftgeber)及其各自的控制阀通过公共的组合回流管线与回流管线连接并且对应于节式支架的组合截止阀根据组合回流管线中的液压流在其下降到极限值时关闭。即节式支架根据体积流量无压力地进行开关。这样在前进或返回中就不能避免不正常的压力状态，因此可能导致不希望且不允许的开关，尤其导致支撑山体压力的止回阀开启。

因此，尽管有这种保护措施，还观察到消极地影响安全的不希望的功能被触发或执行。

起因可能在于：不密封的阀门，其释放施加到掩护支架的支撑缸或工作缸的压力；打开的阀门/或卡住的打开的阀门；卡住的打开的预调阀门；回流阻塞，其-视控制活塞的面积比-可能导致安全阀或负荷支撑阀/可截止的止回阀不希望地打开以及/或者冲出缸/活塞单元。

发明内容

本发明的任务在于，改进现在使用的、通过自身压力控制的液压设备，使得可以避免出现威胁生命和花费昂贵的故障，此外不需要大笔的改造费用也可以对现有设备进行改进。

根据权利要求1的解决方案基于出乎意料之外的认识，即控制阀和负荷支撑阀/可截止的止回阀之间的液压状态对于支护控制的液压部件的安全而言具有特别且至关重要的意义。

通过在该位置进行建议的压力监控，即使在泵设备发生故障的情况下，在整个电气和液压控制紧急断开的情况下，以及在出现超过负荷支撑阀能力的非常高的山体压力的情况下，避免意外的工作状态出现，在这种意外的工作状态中，压力情况足够以液压的方式预调-即打开-重要的阀门。

建议的压力监控装置可以在液压开关中具有一个功能。但它也可以仅用于为操作者-即向相应的工作面控制单元或向中央控制单元发送信号。并且不是每一个微小的压力都要发送信号，而是查明并预先给定一个阈值，超过该阈值工作面支架的液压设备就可能出现不安全的运行情况。本发明根据权利要求2的构造避免了压力监控设备的大笔花费并且为此只是预先规定了对掩护支架控制阀的活塞位置的监控。

本发明根据权利要求2的构造基于这样的前提，即完全不加压的状态不会出现并且因此只考虑避免可能导致不希望的开关操作的压力高度。

如权利要求4建议的，在超过不允许的压力时，只是发出声学或光学的信号以促使操作者介入。

然而，本发明还可以满足最高的安全要求，其中超过不允许的压力自动地阻止可能导致危险状况的操作状态，尤其是缸/活塞单元的压力操作。

在根据权利要求6的扩展中给出了压力传感器的一种性价比高且坚固耐用的实现方式，其满足本发明的要求。

在根据权利要求7的扩展中还通过压力传感器对每个缸/活塞单元的环形活塞管线进行监控。通过该压力传感器，在到达预定的最高压力时整个工作面将被切换为不加压，这样尤其是开启支撑山体压力的止回阀便不可能再发生。

通过已经提到的WO2005054629，通过压力传感器(8，7)监控在回流聚集管线中是否存在预先给定的最高压力，所述压力传感器与一个或多个节式支架相隔一段距离，并与电气控制单元(5)相连用于关断。相比而言，根据本发明在缸/活塞单元和每个节式支架的接口之间设置压力传感器。只有这样才可以监控可截止的止回阀不会由于突然的回流阻塞以及由此升高的压力而被截止。典型地，可截止的止回阀在压力为80bar的情况下截止，这样可允许的最高气压必须确定为较小的值-例如50bar.

附图说明

下面将结合具体实施例对本发明进行描述。其中，

图1A，1B示出了在工作面中节式支架的电气/液压回路；

图2示出了用于节式支架的施力器的阀门。

附图标记代表：

1.工作面供应管线(泵聚集管线，向前)，其延伸于工作面长度的一部分或整个工作面，并且连接到泵站；

2.聚集回流管线(回流聚集管线，回流)，其延伸于工作面长度的一部分或整个工作面，并且与泵站的罐(Tank)连接。

3.用于节式支架的掩护支架控制装置的液压控制装置。示出了施力器4中的一个。液压控制装置通过向前分支12与向前管线连接，并通过回流分支13与回流管线连接。

4.施力器，此处表示为缸/活塞单元。

5.掩护支架装置的电气控制单元，用于控制液压的控制装置。其从中央的工作面控制装置15接收开关命令。

此外存在的辅助阀门，尤其是止回阀，未被示出。

液压控制装置包括多个阀门。它们在如图2的原理图中示出。

具体实施方式

基本上，每个施力器与工作面的泵聚集管线的连接(泵分支)在施力器的通过山体压力加载的输出端和液压控制装置5之间通过被构造为可截止的止回阀的负荷支撑阀14被截止，这样在泵压力取消或切断时，施力器的负荷压力落到密封关闭的止回阀上。然而，当负荷压力和预调压力的压力差低于通过阀门结构预给定的值时，该止回阀14可以通过液压预调节通过系统压力截止。止回阀14以液压的方式进行开关，使得在液压截止时，施力器的工作空间通过起动6和回流分支与回流聚集管线连接。这种可截止的止回阀例如由DE 3804848A1公开。

通过根据本发明的压力监控装置6阻止了可截止的止回阀和液压控制装置5之间的压力到达可以导致掩护支架的通过自身压力控制的液压装置出现不希望或者特别是不安全的功能的一个高度，例如尤其是导致作为负荷支撑阀工作的止回阀14的意外的截止(加偏压)。压力的预给定的高度根据液压设备的设计而定，但是也要考虑安全要求。最大值可以在0～100bar之间，例如50bar。

根据本发明的压力监控装置7首先可以使压力传感器和压力开关。压力开关的特点是简单且耐用的结构，以及在超过预定的阈值压力(最高压力)时只有开/关信号。但是压力监控装置7还可以例如只是压力操作的报警信号灯，其在压力低于最高值时显示绿的LED灯，在超过最大值时显示红的LED灯。在超过最大值时，也可能作为替代的或补充的发出声学的信号。这些信号可以在每一个掩护支架，掩护支架控制装置或中央控制装置15处发出。也可以规定，在到达最高压力30bar时，压力监控装置6关闭电子器件5，从而不可能再操作阀门。

由此还可能出现这样的情况：其运行被执行支撑功能中断的施力器的工作活塞下降，并且在回流管线中大量的液体导致相应的阻塞压力升高以及另一方面导致负荷压力下降，这样就不能再维持用于关闭可截止的止回阀14所需的压力情况；然而这种危险很快会发送信号或者导致对支撑装置的功能进行适当的介入。在根据图1A的实施方式中示出了掩护支架的多个施力器的压力监控装置也在空间上组合成一个监控单元8。优选的假设在于，该施力器的液压控制装置也组合成所谓的阀门模块(此处未示出)。监控单元8就可以集成到阀门模块中。监控单元8根据电器的监控总线管线9和工作面关闭阀11和中央的工作面控制装置15连接。具有电输出信号的压力监控装置通过电气分支与监控总线管线9连接，这样在超过允许的最高压力时，在压力监控装置之一处可以实施构建运行安全所需要的措施，从单个措施到停止所有的支架运行。

在根据图2的细节图-补充图1-中，示出了液压控制装置3的各个阀门，即：预调阀门16通过掩护支架的电气控制装置被调节并且在两个位置之间以液压的方式切换主阀门：在以液压的方式控制中，主阀门通过预调阀门释放两个工作面供应管线(泵管线，压力管线)1和施力器的缸的起动6之间的连接；施力器的活塞被举起。

如果通过预调阀门的液压控制下降，则主阀门释放在可截止的止回阀14/负荷支撑阀和聚集回流管线2之间的连接，使得在该管线中的压力基本上下降到聚集回流管线2的压力。

现在通过根据本发明的压力监控装置7对该压力进行监控。由此主阀门17的功能也同时被监控。

相反，还可以设置压力监控装置7，使得主阀门17的开关活塞被监控，并且当开关活塞没有或没有完全到达通过预调阀门16的开关位置预给定的开关位置时发送信号。

根据图1B的扩展相对于之前描述的特点仅在于，每个缸/活塞单元4的环形活塞管线10也被压力传感器19监控。这些压力传感器19中的每一个都通过另一条总线管线20同样地与工作面关闭阀门接通-在可能的情况下通过中央的工作面控制装置15接通，使得当环形活塞管线10中达到预给定的最高压力是，整个工作面可以切换为不加压。这样也保证了不再存在通过其可以截止支撑山体压力的止回阀的自身压力。由此，工作面的所有节式支架被切换为不加压的允许的最高压力被设置为比足以截止止回阀的例如80bar的自身压力明显要低至少20％，例如降至50bar。

附图标记

1.工作面供应管线，1

2.聚集回流管线，2

3.掩护支架控制单元，液压控制单元，掩护支架控制阀门，控制模块3

4.施力器缸活塞单元4

5.电气控制单元掩护支架控制单元5

6.压力管线，输出端，起动6

7.压力监控装置压力传感器7

8.监控单元压力监控组件8

9.监控总线管线9

10.环形活塞管线

11.工作面关闭阀门掩护支架控制装置11

12.向前分支12

13.回流分支13

14.负荷支撑阀门，可截止的止回阀

15.中央的工作面控制装置15

16.预调阀门16

17.主阀门17

18.压力限制阀18

19.压力传感器

20.总线管线20

Claims (8)

1.一种在地下开采中用于工作面支架的液压回路，用于利用多个掩护支架支撑工作面，其中每个掩护支架装配有液压的缸/活塞单元用于执行拆除、推进、安放的支架功能，其中每个缸/活塞通过能截止的止回阀(负荷支撑阀)和压力管线与掩护支架控制阀连接，并且能够根据分配给每个掩护支架的掩护支架控制装置的预给定通过掩护支架控制阀与泵管线连接或者在同时截止止回阀的情况下与回流管线连接，或者能通过止回阀相对于压力管线截止，其特征在于，在止回阀(14)和掩护支架控制阀(3)之间的压力管线(6)中设置压力监控装置(7)。

2.如权利要求1所述的液压回路，其特征在于，所述压力监控装置(7)是用于监控掩护支架控制阀(3)的活塞位置的装置，所述用于监控掩护支架控制阀(3)的活塞位置的装置将由掩护支架控制装置(3，5)预给定的额定位置与所测量的掩护支架控制阀(3)的活塞的实际位置之间的偏差作为偏差信号发送。

3.如权利要求1所述的液压回路，其特征在于，所述压力监控装置(7)是位于掩护支架控制阀(3)和能截止的止回阀(14)之间的压力管线中的压力传感器，所述压力传感器将由掩护支架控制装置(3，5)预给定的额定压力和所测量的实际压力之间的偏差作为偏差信号发送。

4.如权利要求2或3所述的液压回路，其特征在于，如果所述偏差信号超过预定的阈值，则发出声学或光学的信号。

5.如权利要求2或3所述的液压回路，其特征在于，如果所述偏差信号超过预定的阈值，则通过所述掩护支架控制装置(3，5)将缸/活塞单元(4)切换为不加压。

6.如权利要求1所述的液压回路，其特征在于，所述压力监控装置(7)是压力开关。

7.如权利要求1所述的液压回路，其特征在于，掩护支架中的多个掩护支架控制阀(3)组合成一结构单元(阀门模块)；从每一个掩护支架控制阀到相应的缸/活塞单元(4)的压力管线包含压力监控装置(7)，所述压力监控装置组合成监控组件(8)；所述监控组件配备有液压接口用于从掩护支架控制阀到压力监控装置和从压力监控装置到相应的缸/活塞单元的止回阀的压力管线的入口和出口；所述监控组件通过公共的总线管线(9)与所述掩护支架控制装置(11)连接，所有相应的压力监控装置(7)都连接到所述总线管线；掩护支架控制装置(11)能借助于每个压力控制装置独有的用于查询压力信号的密码对每个压力监控装置(7)进行询问。

8.如权利要求1所述的液压回路，其特征在于，每个缸/活塞单元的环形活塞管线(10)也由压力传感器(19)监控，当到达预定的最高压力时通过所述压力传感器能将整个工作面切换为不加压。

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