Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.IX.1967 53956 KI. 35 c, /t/so MKP B 66 d UKD *l& Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Waclaw Warachim, mgr inz. Zbig¬ niew Zawada, mgr inz. Jan Debiec, mgr inz.Alfred Janion, inz. Stefan Zeifert Wlasciciel patentu: Zaklady Konstrukcyjno-Mechanizacyjne Przemyslu Weglowego Przedsiebiorstwo Panstwowe, Gliwice (Polska) Uklad hydrauliczny samoczynnego kolowrotu bezpieczenstwa Przedmiotem wynalazku jest uklad hydrauliczny samoczynnego kolowrotu bezpieczenstwa, przezna¬ czonego do zabezpieczania maszyn urabiajacych w kopalniach przed zsuwaniem sie ich pod wla¬ snym ciezarem w pokladach nachylonych i stro¬ mych w przypadku zerwania sie ciegla roboczego.Kolowrót bezpieczenstwa jest polaczony wlasna li¬ na z maszyna, która zabezpiecza. Od kolowrotu bezpieczenstwa wymaga sie, aby stale utrzyimywal line w silnym napieciu, niezaleznie od polozenia, badz kierunku posuwu maszyny. Kolowrót nie moze w najmniejszym stopniu krepowac posuwu maszyny podczas jej normalnej pracy, a wiec mu¬ si nawijac lub odwijac line zabezpieczajaca w za¬ leznosci od jej posuwu.Znane sa kolowroty bezpieczenstwa, które spel¬ niaja te wymagania samoczynnie. Maja one ukla¬ dy hydrauliczne, zawierajace silnik hydrauliczny szybkoobrotowy. Silnik ten w pewnych okresach napedza beben, a w innych hamuje obroty bebna, dzialajac wówczas jako pompa. Silnik hydrauliczny w tych kolowrotach polaczony jest z bebnem za posrednictwem wielostopniowej przekladni mecha¬ nicznej. W niektórych sposród znanych ukladów hydraulicznych tych kolowrotów stosowana jest pompa o zmiennej wydajnosci. Do przesterowania kolowrotu w dostosowaniu do zmiany kierunku maszyny sluzy w tych kolowrotach mechaniczny przekaznik, zmieniajacy obieg hydrauliczny. Znane samoczynne kolowroty bezpieczenstwa nadaja sia 10 15 30 do zabezpieczania maszyn urabiajacych w pokla¬ dach o pochylosci mniejszej, niz 35°.Podobne zagadnienie stalego utrzymywania liny w stanie silnego napiecia przy jej równoczesnym nawijaniu lub odwijaniu wystepuje przy holowa¬ niu i cumowaniu okretów. Znane kolowroty stoso¬ wane do tego celu sa zaopatrzone w uklad hy¬ drauliczny zawierajacy wolno obrotowy i wysoko momentowy silnik, pompe o stalej wydajnosci oraz akumulator cisnienia po stronie tlocznej silnika.W urzadzeniach tych splyw cieczy rozprezonej kie¬ rowany jest bezposrednio z silnika do zbiornika, w którym panuje cisnienie atmosferyczne.Kolowrót bezpieczenstwa, majacy uklad hydrau¬ liczny wedlug wynalazku jest w stanie zabezpie¬ czac najciezsze maszyny urabiajace .w bardzo stro¬ mych pokladach, na przyklad o nachyleniu prze¬ wyzszajacym 60°, przy czym dziala on calkowicie samoczynnie. Te wlasciwosci kolowrotu osiagnieto przez laczne zastosowanie w ukladzie hydraulicz¬ nym znanych elementów t.zn. silnika wolnoobro- towego wysokomomentowego i pompy hydraulicz¬ nej o zmiennej wydajnosci przy równoczesnym za¬ pewnieniu cisnienia po stronie splywowej silnika.Cisnienie to dziala korzystnie na prace silnika, gdy pracuje on, napedzajac beben. Jest ono nie¬ zbedne przy pracy silnika jako pompy, a zwla¬ szcza do szybkiego przejscia z pracy w charakte¬ rze silnika na prace w charakterze pompy. Znane sa uklady hydrauliczne, w których usilowano za- 5395653956 3 pewnie to cisnienie, stosujac do tego celu dodatko¬ wa pompe. Stanowi to znaczna komplikacje ukla¬ dów hydraulicznych. Wedlug wynalazku cisnienie to zapewniono przez zastosowanie akumulatora cisnienia.Stosowanie akumulatora hydraulicznego w celu wyrównywania cisnienia znane jest dotychczas je¬ dynie w przewodach tlocznych, natomiast akumu¬ lator zastosowany wedlug wynalazku w przewo¬ dzie splywowym silnika jest dostosowany do ci¬ snienia niskiego. Ponadto akumulator ten ma zapewnione uzupelnianie w nim cieczy z pompy glównej przez rozdzielacz dozujacy, dzieki czemu zbedna jest dodatkowa pompa. Wobec tego uklad hydrauliczny wedlug wynalazku jest prostszy, a zarazem prawidlowo spelnia swe zadania.W znanych ukladach hydraulicznych kolowrotów bywa stosowany organ dlawiacy na przewodzie laczacym przewód tloczny pompy ze zbiornikiem. 5 do silnika hydraulicznego wysokomomentowego 6, który przez przekladnie zebata o zazebieniu wewnetrznym napedza beben 7 kolowrotu. Z sil¬ nika hydraulicznego olej przeplywa przez rozdzie- 5 lacz 5 do akumulatora 9, z którego przez zawór przelewowy 10, utrzymujacy cisnienie w akumula¬ torze okolo 3 — 5 atn, splywa do zbiornika bez¬ cisnieniowego. Zmieniajac napiecie sprezyny 2 mozna regulowac cisnienie po stronie tlocznej 10 w obiegu hydraulicznym, a tym samym sile na¬ ciagu w linie zabezpieczajacej.Przejscie z nawijania na odwijanie liny zabez¬ pieczajacej nie wymaga jakiegokolwiek przestero- wania. W tym przypadku maszyna urabiajaca od- 15 wija line zabezpieczajaca z kolowrotu napedzajac beben 7, przekladnie zebata o zazebieniu wew¬ netrznym oraz silnik hydrauliczny, który pracuje jako pompa i spelnia role hamulca. Olej tloczony przez silnik, przy zamknietym zaworze zwrotnym Organ ten bywa z reguly zaworem przelewowym 2o 4 doplywa do rozdzielacza dlawiacego 8 sterowa- sprezynowym o recznie nastawianym cisnieniu, przy którym zawór ma sie otwierac. W ukladzie wedlug wynalazku moze byc równiez zastosowany taki zawór z tym jednak, ze przewidziano alter¬ natywne zastosowanie zamiast tego zaworu roz¬ dzielacza dlawiacego, który jest sterowany róznica cisnien po obu stronach zaworu zwrotnego na przewodzie tlocznym pompy. Ta druga alternatywa umozliwia wiekszy zakres dzialania automatyki. nego róznica cisnien wywolanych przez pompe 1 i silnik 6.W przypadku pracy silnika 6 jako pompy, ci¬ snienie przez niego wywolane przewyzsza nie- 25 znacznie cisnienie pompy 1, w zwiazku z czym przemieszczanie suwaka rozdzielacza 8 umozliwia przeplyw oleju na strone splywowa silnika hydra¬ ulicznego 6, zamykajac obieg hydrauliczny. Nad¬ cisnienie potrzebne do prawidlowej pracy silnika W praktycznym wykonaniu pozostawia sie mozli- 30 wolnoobrotowego utrzymuje rozdzielacz dozujacy wosc dowolnej wymiany zaworu przelewowego na rozdzielacz i przeciwnie, poniewaz jak sie okazalo, w pewnych warunkach pracy ma przewage jedna, a w innych warunkach druga alternatywa. Na przyklad, przy najbardziej stromych pokladach korzystniejsze jest stosowanie zaworu sprezyno¬ wego.Dalsza korzystna cecha ukladu wedlug wynalaz¬ ku jest umieszczenie w przewodzie, laczacym cy¬ lindry silowników hamulca ze zbiornikiem cieczy, rozdzielacza odcinajacego, który jest sterowany cisnieniem roboczym pompy. Rozdzielacz ten powo¬ duje natychmiastowe dzialanie hamulców przez wypuszczenie cieczy z silowników z chwila, gdy cisnienie w przewodzie tlocznym obnizy sie poni¬ zej ustalonej wartosci. Dzieki temu hamowanie nastepuje natychmiast, zarówno w przypadkach awarii w sieci elektrycznej jak i w przewodach hydraulicznych.Uklad hydrauliczny kolowrotu bezpieczenstwa wedlug wynalazku jest przedstawiony na rysunku, którego fig. 1 przedstawia schemat calosci ukladu hydraulicznego wraz z bebnem kolowrotu, fig. 2 przedstawia schemat rózniacy sie od poprzedniego zastosowaniem zaworu przelewowego zamiast roz¬ dzielacza, sterowanego hydraulicznie, a fig. 3 przedstawia bardziej szczególowo schemat frag¬ mentu ukladu hydraulicznego do regulacji wydaj¬ nosci pompy.Silnik elektryczny napedza pompe tloczkowa osiowa 1 o samoczynnie regulowanej wydajnosci za pomoca sprezyny 2 i tloczka 3. Olej z pompy przeplywa do cylindrów 13, powodujacych odha- mowanie bebna 7, a równoczesnie przez zawór zwrotny 4 i rozdzielacz zmiany kierunku obrotów 35 40 45 50 55 65 11, otwierajacy doplyw oleju z pompy 1 do aku¬ mulatora 9 w przypadku obnizania w nim cisnie¬ nia.Po wzroscie cisnienia w akumulatorze do usta¬ lonej wielkosci np. do 5 atn nastepuje zamkniecie doplywu oleju z pompy do akumulatora. Zawór bezpieczenstwa 15 zabezpiecza uklad hydrauliczny w przypadku zablokowania hydraulicznego które¬ gos z elementów. Beben kolowrotu stale napedza wylacznik odsrodkowy 14, który przy nadmiernym wzroscie obrotów, wywolanym awaria w ukladzie hydraulicznym lub wadliwym wyregulowaniem, wylacza silnik elektryczny.Powoduje to natychmiastowy spadek cisnienia w ukladzie hydraulicznym. Przy spadku cisnienia ponizej przyjetego, na przyklad okolo 12 atn, roz¬ dzielacz odcinajacy 12 laczy cylindry hamulców sprezynowych 13 ze zbiornikiem powodujac zaha¬ mowanie bebna. Hamulce bebna stanowia dodat¬ kowy element zabezpieczajacy maszyne urabiaja¬ ca przed obsunieciem sie w dól w przypadku za¬ niku cisnienia. Rozdzielacz 5 sluzy do recznego przesterowywania kierunku obrotów bebna kolo¬ wrotu, np. w przypadkach koniecznosci zluzowa¬ nia liny zabezpieczajacej przy pracach pomocni¬ czych.Odmiana ukladu hydraulicznego przedstawiona na fig. 2 ma zamiast dlawiacego rozdzielacza 8 przelewowy zawór 16 sprezynowy. Wysokosc ci¬ snienia otwarcia zaworu 16 nastawia sie recznie.Róznica miedzy ta odmiana a ukladem przedsta¬ wionym na fig. 1 nie jest istotna, poniewaz roz¬ dzielacz 8 jest równiez zaworem przelewowym, którego wielkosc otwarcia jest regulowana hydra¬ ulicznie. Oba te elementy 8 i 16 sluza do ustalenia53956 6 sily liny zabezpieczajacej przy opuszczaniu maszy¬ ny urabiajacej, kiedy silnik pracuje jako pompa.Zastosowanie zaworu 16 pozwala na utrzymanie cisnienia po stronie splywowej ukladu po wyla¬ czeniu silnika elektrycznego, napedzajacego pompe 1, zanim zadzialaja hamulce 13 a tym samym wy¬ klucza mozliwosc chwilowego zaniku sily w linie zabezpieczajacej. Odmiana ukladu przedstawiona na fig. 2 moze byc w pewnych przypadkach ko¬ rzystniejsza od ukladu przedstawionego na fig. 1.Ze wzgledu na duza elastycznosc regulacji wy¬ dajnosci pompy za pomoca sprezyny 2 i tloczka 3 zastosowano automatyczny regulator wydajnosci o zasadzie dzialania przedstawionej na fig. 3. Re¬ gulator ten cechuje sztywna charakterystyka, przy której w waskim zakresie cisnien nastepuje pelna zmiana wydajnosci pompy od 0 do maksymalnej.Olej tloczony przez pompe doplywa poprzez rozga¬ leznik glówny i rozdzielacz 20 do silownika 21, mechanicznie zmieniajacego wlasciwosci pompy.Przy wzroscie cisnienia ponad wartosc ustalana sprezyna rozdzielacza 20, suwak rozdzielacza laczy przestrzen pod tloczkiem sterujacym silownika 21 ze zbiornikiem, jednoczesnie doprowadzajac nad tloczek cisnienie panujace w obiegu. Po przesu¬ nieciu tloczka silownika 21 pompa zmniejsza wy¬ dajnosc. W celu utrzymania cisnienia potrzebnego do wywolania poczatkowego. impulsu przesterowa- nia automatyczny regulator jest tak skonstruowa¬ ny, ze pompa nie moze osiagnac teoretycznej ze- 10 15 20 25 30 rowej wydajnosci. Olej tloczony przy tym skraj¬ nym polozeniu regulatora pompy przeplywa pod maksymalnym cisnieniem przez zawór przelewowy 16 lub zawór bezpieczenstwa 15. PLPriority: Published: 25.IX.1967 53956 KI. 35 c, / t / so MKP B 66 d UKD * l & Inventors of the invention: mgr in. Waclaw warachim, mgr in. Zbig¬niew Zawada, mgr in. Jan Debiec, mgr in. Alfred Janion, in. Stefan Zeifert The owner of the patent: Zaklady Konstrukcyjno-Mechanizacyjne Przemyslu Weglowego Przedsiebiorstwo Panstwowe, Gliwice (Poland) Hydraulic system of the automatic safety turnstile The subject of the invention is the hydraulic system of the automatic safety turnstile, intended for securing mining machines in mines against sliding under sloped and tilted bed In the event of a breakage of the operating linkage. The safety wheel is connected by its own line to the machine that secures it. The safety turnstile is required to keep the line under high tension at all times, regardless of its position or direction of travel. The turnstile must not restrict the movement of the machine in the slightest during its normal operation, so it must wind up or unwind the securing line depending on its advance. There are safety turnstiles that meet these requirements automatically. They have hydraulic systems, which include a high-speed hydraulic motor. This motor drives the drum at certain times, and at other times it slows down the rotation of the drum, then acting as a pump. The hydraulic motor in these turnstiles is connected to the drum by means of a multi-stage mechanical transmission. Some of the known hydraulic systems of these turnstiles employ a variable displacement pump. A mechanical relay, which changes the hydraulic circuit, is used to actuate the turnstile in accordance with the change of machine direction. The known automatic safety turnstiles are suitable for securing mining machines in decks with a slope of less than 35 °. A similar problem of keeping the rope under high tension while winding or unwinding it occurs during towing and mooring of ships. Known turnstiles used for this purpose are equipped with a hydraulic system consisting of a low-speed and high-torque motor, a constant capacity pump and a pressure accumulator on the discharge side of the engine. In these devices, the flow of the liquid is directed directly from the engine to the tank. The safety wheel, having a hydraulic system according to the invention, is able to protect the heaviest mining machines on very steep decks, for example with an inclination of more than 60 °, while it is completely automatic . These properties of the turnstile have been achieved by the combined use of known components in the hydraulic system, i.e. a low-speed high-torque motor and a variable displacement hydraulic pump, while ensuring pressure on the downstream side of the engine. This pressure has a positive effect on the operation of the engine when it is running to drive the drum. It is indispensable for the operation of the engine as a pump, in particular for the rapid transition from operation as a motor to operation as a pump. There are known hydraulic systems which try to ensure this pressure reliably by using an additional pump. This is a significant complication to hydraulic systems. According to the invention, this pressure is provided by the use of a pressure accumulator. The use of a hydraulic accumulator for pressure equalization has heretofore been known only in the discharge lines, while the accumulator used in the engine drain line according to the invention is designed for low pressure. In addition, the accumulator is replenished from the main pump via a dosing distributor, making an additional pump unnecessary. Accordingly, the hydraulic system according to the invention is simpler and at the same time fulfills its tasks properly. Known hydraulic systems of turnstiles sometimes use a throttling device on the conduit connecting the pump discharge conduit with the reservoir. 5 to the high-torque hydraulic motor 6, which is gear toothed with internal gearing of the drive drum 7 of the turnstile. From the hydraulic motor, the oil flows through the distributor 5 to the accumulator 9, from which it flows through the overflow valve 10, which maintains the pressure in the accumulator at about 3-5 atm, into a pressureless reservoir. By changing the tension of the spring 2 it is possible to adjust the pressure on the delivery side 10 in the hydraulic circuit and thus the tension force in the safety rope. The changeover from winding to unwinding of safety rope does not require any adjustments. In this case, the mining machine unwinds the safety line from the turnstile driving the drum 7, the gearing with internal mesh, and the hydraulic motor which works as a pump and acts as a brake. The oil pumped by the engine with the non-return valve closed. This organ is usually an overflow valve 2o 4 and flows to the throttling valve 8 with a manually adjustable pressure, at which the valve is to open. In the system according to the invention, such a valve may also be used, but an alternative use is provided for a throttle divider valve which is controlled by a differential pressure on both sides of the check valve on the pump discharge line. The latter alternative enables a greater range of automation operation. the pressure difference between pump 1 and motor 6. When the motor 6 is operated as a pump, the pressure generated by it slightly exceeds the pressure of pump 1, so that the displacement of the distributor slide 8 allows oil to flow to the downstream side of the hydra engine ¬ street 6, closing the hydraulic circuit. The overpressure required for the correct operation of the engine. In a practical embodiment, the dosing manifold is kept as low-speed as possible and the overpressure valve is replaced by the manifold, and vice versa, because under certain operating conditions one alternative is advantageous, and under other conditions the other. For the steepest of decks, for example, it is preferable to use a spring valve. A further advantageous feature of the system according to the invention is that in the conduit connecting the brake cylinder cylinders to the liquid reservoir, a shut-off distributor which is controlled by the working pressure of the pump. This distributor causes immediate braking action by draining the fluid from the cylinders as soon as the pressure in the discharge line drops below a predetermined value. Thanks to this, braking occurs immediately, both in the event of a failure in the electrical network and in the hydraulic lines. The hydraulic system of the safety turnstile according to the invention is shown in the drawing, Fig. 1 shows a diagram of the entire hydraulic system with the turnstile drum, Fig. 2 shows a diagram that differs from the previous use of an overflow valve instead of a hydraulically operated distributor, and Fig. 3 shows a more detailed diagram of a part of the hydraulic system for regulating the pump capacity. The electric motor drives an axial piston pump 1 with self-regulating capacity by means of a spring 2 and a piston 3. The oil from the pump flows to the cylinders 13, causing the brake drum 7, and at the same time through the check valve 4 and the reversing distributor 35 40 45 50 55 65 11, which opens the flow of oil from the pump 1 to the accumulator 9 in the event of a decrease. pressure in it. After the pressure in the battery rises to us To a lesser extent, for example up to 5 hours, the oil supply from the pump to the accumulator is shut off. The safety valve 15 protects the hydraulic system in the event of a hydraulic blockage. The turnstile drum continuously drives a centrifugal switch 14 which, in the event of an excessive increase in speed caused by a failure in the hydraulic system or a faulty adjustment, shuts down the electric motor, which causes an immediate drop in pressure in the hydraulic system. When the pressure drops below an assumed, for example, about 12 atm, the shut-off divider 12 connects the spring brake cylinders 13 to the reservoir, causing the drum to brake. The drum brakes are an additional element preventing the cutting machine from sliding down in the event of a pressure loss. The distributor 5 serves for manual override of the direction of rotation of the return drum, for example in cases where it is necessary to loosen the safety rope during auxiliary works. The hydraulic variant shown in Fig. 2 has an overflow valve 16 instead of a throttling distributor 8. The opening pressure of the valve 16 is manually adjustable. The difference between this embodiment and the arrangement shown in Fig. 1 is not significant since the divider 8 is also a relief valve, the opening size of which is hydraulically adjustable. Both these elements 8 and 16 serve to determine the force of the safety rope when lowering the mining machine when the engine is operating as a pump. The use of the valve 16 allows the pressure to be maintained on the downstream side of the system after the electric motor driving pump 1 is turned off before they operate. the brakes 13 and thus the possibility of a momentary loss of force in the protection line. The variant of the system shown in FIG. 2 may in some cases be more advantageous than that shown in FIG. 1. Due to the great flexibility of the pump capacity regulation by means of the spring 2 and the piston 3, an automatic capacity regulator is used with the operating principle shown in FIG. 3. This regulator is characterized by a rigid characteristic where, in a narrow pressure range, the pump capacity changes completely from 0 to maximum. The oil pumped by the pump flows through the main splitter and distributor 20 to the actuator 21, which mechanically changes the properties of the pump. if the pressure rises above the value set by the distributor spring 20, the distributor spool connects the space under the control piston of the actuator 21 with the reservoir, simultaneously applying the pressure in the circuit over the piston. When the piston of actuator 21 is moved, the pump capacity is reduced. In order to maintain the pressure needed for initial development. of the override pulse, the automatic controller is so designed that the pump cannot reach a theoretical zero capacity. The oil pumped at this extreme position of the pump regulator flows under maximum pressure through the overflow valve 16 or the safety valve 15. EN