SK287412B6 - Pneumatické rekuperačné lanové zariadenie - Google Patents

Abstract

Pneumatické rekuperačné lanové zariadenie s tlakovzdušným pohonom na dopravu nákladov (8) po nosnom lane (1), ktoré využíva vzduchový akumulátor (6) na akumulovanie gravitačnej energie vo forme stlačeného vzduchu, ktorý je zdrojom energie na turbínový pohon lanového zariadenia, resp. na vytiahnutie prázdneho lanového vozíka (7).

Description

Predmetom vynálezu je pneumatické rekuperačné lanové zariadenie s tlakovzduchovým pohonom, ktoré využíva vzduchový akumulátor na akumulovanie gravitačnej energie vozíka s nákladom vo forme stlačeného vzduchu, ktorý je následne použitý na pohon lanového zariadenia. Vzduchové rekuperačné lanové zariadenie má využitie pri preprave nákladov s prekonávaním výškového rozdielu, predovšetkým v oblasti lesného hospodárstva, poľnohospodárstva, stavebníctva a všade tam, kde je potrebné približovať náklad vo fáze gravitačného približovania dole svahom.

Doterajší stav techniky

Doteraz známe lanové zariadenia na prepravu nákladov nevyužívajú tlakovzduchový pohon na svoju prevádzku, ktorý pracuje na princípe transformácie gravitačnej energie vozíka s nákladom na stlačený vzduch, ktorý sa akumuluje vo vzduchovom akumulátore a následne sa používa na pohon lanového zariadenia. Nevýhodou doteraz používaných lanových zariadení, ktoré pracujú na pôvodnom princípe, je predovšetkým to, že maria prebytočnú kinetickú a polohovú energiu približovaného vozíka s nákladom po nosnom lane vo fáze gravitačného približovania dole svahom na tepelnú energiu v brzdových systémoch. Brzdové systémy lanových zariadení bývajú konštrukčne najčastejšie realizované ako bubnové, kotúčové a pásové. Počas svojej prevádzky sa intenzívne zohrievajú a opotrebovávajú a z tohto dôvodu sa používajú aj odľahčovacie brzdy. Odľahčovacie brzdy sú najčastejšie realizované ako aerodynamické, resp. elektrické na báze vírivých prúdov.

V oblasti rekuperačných lanových zariadení sú známe tiež riešenia podľa patentovej prihlášky PP 53-2006 s názvom Rekuperačné lanové zariadenie pre ťažbu dreva. Ide o rekuperačné lanové zariadenie pre ťažbu dreva, ktoré je tvorené elektrickou pohonnou jednotkou s rekuperáciou energie prostredníctvom točivého generátora elektrického napätia.

Ďalej je známe riešenie podľa patentovej prihlášky PP 80-2007 s názvom Termoelektrické rekuperačné lanové zariadenie. Ide o termoelektrické rekuperačné lanové zariadenie s elektrickým pohonom, resp. hybridným pohonom, ktoré využíva termoelektrické články v brzdovom systéme navíjacieho zariadenia.

Ďalej je známe riešenie podľa patentovej prihlášky PP 103-2007 s názvom Hydraulické rekuperačné lanové zariadenie. Ide o hydraulické rekuperačné lanové zariadenie s hydraulickým pohonom, ktoré využíva na pohon hydrogenerátora gravitačnú energiu nákladu.

Tieto rekuperačné lanové zariadenia, rovnako ako predchádzajúce riešenia v oblasti lanových zariadení, nevyužívajú tlakovzduchový pohon na svoju prevádzku, ktorý pracuje na princípe transformácie gravitačnej energie vozíka s nákladom na stlačený vzduch, ktorý sa akumuluje vo vzduchovom akumulátore a následne sa používa na pohon lanového zariadenia.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky doteraz známych konštrukcií lanových zariadení na približovanie nákladov v ťažkých a strmých neprístupných terénoch odstraňuje pneumatické rekuperačné lanové zariadenie.

Podstata vynálezu spočíva v tom, že pneumatické rekuperačné lanové zariadenie využíva prebytočnú gravitačnú energiu vozíka s nákladom pri gravitačnom približovaní dole svahom, ktorá sa akumuluje vo forme stlačeného vzduchu vo vzduchovom akumulátore a následne sa používa na pohon lanového zariadenia.

Vo fáze gravitačného približovania nákladu dole svahom z ovládacieho panelu do riadiaceho obvodu prichádza povel choď dole žiadanou rýchlosťou. Riadiaci obvod zopne spojku a odbrzdí brzdový systém v navíjacom zariadení. Skutočná rýchlosť vozíka s nákladom je regulovaná na konštantnú žiadanú rýchlosť pomocou riadiaceho obvodu, ktorý riadi činnosť brzdového systému a prevodového mechanizmu, ktorý sa neodpája od vzduchového kompresoru a umožňuje radenie prevodových stupňov pod zaťažením. Riadiaci obvod získava údaj o skutočnej rýchlosti vozíka zo snímača rýchlosti vozíka a na základe tohto údaja sa rýchlosť vozíka s nákladom pribrzďuje prostredníctvom prevodového mechanizmu a dobrzďuje prostredníctvom brzdového systému.

Spôsob tlakovzduchového pohonu vo fáze gravitačného približovania dole svahom spočíva v tom, že gravitačná energia vozíka s nákladom spôsobuje odvíjanie lana s navíjacieho zariadenia a rotačný pohyb z navíjacieho zariadenia sa prenáša mechanickou väzbou prostredníctvom spojky do prevodového mechanizmu. Prevodový mechanizmus poháňa vzduchový kompresor. Vzduchový kompresor stláča vzduch a vháňa ho cez odstraňovač kondenzátu, kde sa odstraňuje kondenzát, ktorý sa vytvára z vodnej pary pri stláčaní vzduchu, do vzduchového akumulátora. Vo vzduchovom akumulátore sa priebežne akumuluje stlačený vzduch počas fázy gravitačného približovania vozíka s nákladom dole svahom. Vzduchový akumulátor je ďalej vybavený snímačom tlaku vzduchu, z ktorého je privádzaný údaj o stave tlaku do riadiaceho obvodu. Riadiaci obvod vy hodnotí údaj o stave tlaku vo vzduchovom akumulátore. V prípade, že je vzduchový akumulátor naplnený na maximálnu hodnotu, riadiaci obvod rozopne spojku, čím sa odpojí prevodový mechanizmus, ktorý je prepojený prostredníctvom mechanickej väzby so vzduchovým kompresorom a preruší sa tlakovanie vzduchu do vzduchového akumulátora. V tomto prípade skutočná rýchlosť vozíka s nákladom je regulovaná na žiadanú rýchlosť prostredníctvom brzdového systému, ktorý je ovládaný pomocou riadiaceho obvodu. Riadiaci obvod prijíma signál o skutočnej rýchlosti vozíka s nákladom počas gravitačného približovania dole svahom. V prípade, že je skutočná rýchlosť vozíka s nákladom väčšia ako žiadaná rýchlosť, riadiaci obvod uvedie do činnosti brzdový systém v navíjacom zariadení a pribrzďuje na žiadanú rýchlosť. V prípade, že je skutočná rýchlosť vozíka s nákladom nižšia ako žiadaná rýchlosť, riadiaci obvod uvoľní brzdový systém v navíjacom zariadení.

Bezpečnostným riešením pri nabitom vzduchovom akumulátore na maximálnu hodnotu je, že sa uvedie do činnosti poistný pretlakový ventil, ktorý uvoľňuje prebytočný tlak vzduchu vo vzduchovom akumulátore tak, aby bol vzduchový akumulátor neustále nabitý na maximálny prípustný tlak v priebehu gravitačného približovania.

Vo fáze vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom, z ovládacieho panelu prichádza povel choď hore žiadanou rýchlosťou. Riadiaci obvod zopne spojku, odbrzdí brzdový systém a otvorí ventil prívodu tlakového vzduchu z akumulátora.

Rýchlosť navíjania ťažného lana na navíjacie zariadenie a tým aj rýchlosť vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom je regulovaná na žiadanú rýchlosť riadiacim obvodom prostredníctvom regulátora tlaku vzduchu, brzdového systému (jemná regulácia) a prevodového mechanizmu (skoková regulácia). Riadiaci obvod získava údaj o skutočnej rýchlosti vozíka zo snímača rýchlosti vozíka a na základe tohto údaja riadi regulátor tlaku, ktorý reguluje tlak vzduchu vháňaný do turbíny zo vzduchového akumulátora. Takýmto spôsobom sa regulujú otáčky turbíny. Ďalej riadiaci obvod skokovou reguláciou riadi rýchlosť vyťahovania prázdneho vozíka zaradením potrebného prevodového stupňa v prevodovom mechanizme, ktorý sa neodpája od turbíny a umožňuje radenie prevodových stupňov pod zaťažením. Prevodový mechanizmus takýmto spôsobom sám pribrzďuje rýchlosť navíjania lana na navíjacie zariadenie. Tiež jeho zabrzdenie a dobrzďovanie je zabezpečené prostredníctvom brzdového systému.

Spôsob tlakovzduchového pohonu vo fáze vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom spočíva v tom, že vo vzduchovom akumulátore je nakumulovaná gravitačná energia vozíka s nákladom vo forme stlačeného vzduchu, ktorý je zdrojom energie na turbínový pohon lanového zariadenia. Naakumulovaný tlak vzduchu po otvorení ventilu prívodu vzduchu prechádza cez regulátor tlaku vzduchu do vzduchovej turbíny, ktorú poháňa. Vzduchová turbína transformuje tlak vzduchu na mechanický rotačný pohyb a prostredníctvom neho cez prevodový mechanizmus a spojku poháňa navíjacie zariadenie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na priložených výkresoch je schematicky znázornená konštrukcia pneumatického rekuperačného lanového zariadenia podľa vynálezu:

obr. 1 znázorňuje pohľad na konštrukčné usporiadanie pneumatického rekuperačného lanového zariadenia so vzduchovou, mechanickou a elektrickou väzbou, obr. 2 znázorňuje pohľad na pneumatické rekuperačné lanové zariadenie vo fáze gravitačného približovania vozíka s nákladom dole svahom, obr. 3 znázorňuje pohľad na pneumatické rekuperačné lanové zariadenie vo fáze vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornené pneumatické rekuperačné lanové zariadenie, ktoré pozostáva z navíjacieho zariadenie 3, ktoré je vybavené brzdovým systémom 14. Ďalej navíjacie zariadenie 3 je prepojené cez mechanickú väzbu prostredníctvom spojky 12 s prevodovým mechanizmom 13. Prevodový mechanizmus 13 je prepojený prostredníctvom mechanickej väzby so vzduchovým kompresorom 4, ktorý je prostredníctvom vzduchovej väzby cez odstraňovač kondenzátu 20 prepojený so vzduchovým akumulátorom 6. Vzduchový akumulátor 6, ktorý je vybavený poistným pretlakovým ventilom 10, vypúšťacím ventilom 11 kondenzátu a snímačom tlaku vzduchu 18, je na svojom výstupe prepojený prostredníctvom vzduchovej väzby s ventilom 21 prívodu vzduchu. Ventil 21 prívodu vzduchu je ďalej prepojený mechanickou väzbou s regulátorom 19 tlaku vzduchu. Vzduchová turbína 5 je na svojom vstupe prepojená prostredníctvom vzduchovej väzby s regulátorom 19 tlaku vzduchu a na svojom výstupe prostredníctvom mechanickej väzby s prevodovým mechanizmom

13’. Prevodový mechanizmus 13' je mechanickou väzbou prostredníctvom spojky 12' prepojený s navíjacím zariadením 3.

Pneumatické rekuperačné lanové zariadenie je ďalej vybavené nosným lanom 1 a ťažným lanom 2, ktoré je vedené cez smerové kladky 9 k navíjaciemu zariadeniu 3. Toto ťažné lano 2 zároveň plní funkciu vratného lana 2.

Hlavnou riadiacou jednotkou pneumatického rekuperačného lanového zariadenia je riadiaci obvod 16. Riadiaci obvod 16 je prepojený prostredníctvom elektrickej väzby a riadi činnosť brzdového systému 14, spojok 12,12', prevodových mechanizmov 13,13', regulátora 19 tlaku vzduchu, ventilu 21 prívodu vzduchu, ďalej prijíma signál so snímača 18 tlaku vzduchu, snímača 17 rýchlosti vozíka a ovládacieho panelu 15.

Na obr. 2 je znázornený pohľad na pneumatické rekuperačné lanové zariadenie vo fáze gravitačného približovania vozíka s nákladom dole svahom. V tejto fáze gravitačná energia vozíka 7 s nákladom 8 spôsobuje odvíjanie ťažného lana 2 z navíjacieho zariadenia 3. Rotačný pohyb z navíjacieho zariadenia 3 sa prenáša mechanickou väzbou prostredníctvom spojky 12 do prevodového mechanizmu 13. Prevodový mechanizmus 13 poháňa prostredníctvom mechanickej väzby vzduchový kompresor 4. Vzduchový kompresor 4 stláča vzduch a vháňa ho prostredníctvom vzduchovej väzby cez odstraňovač 20 kondenzátu, do vzduchového akumulátora 6. Vo vzduchovom akumulátore 6 sa takýmto spôsobom akumuluje stlačený vzduch.

Na obr. 3 je znázornený pohľad na pneumatické rekuperačné lanové zariadenie vo fáze vyťahovania prázdneho vozíka späť hore svahom. V tejto fáze je vo vzduchovom akumulátore 6 nakumulovaná gravitačná energia vozíka s nákladom vo forme stlačeného vzduchu, ktorý je zdrojom energie na turbínový pohon lanového zariadenia. Naakumulovaný tlak vzduchu po otvorení ventilu 21 prívodu tlakového vzduchu prechádza cez regulátor 19 tlaku vzduchu do vzduchovej turbíny 5, ktorú poháňa. Vzduchová turbína 5 transformuje tlak vzduchu na mechanický rotačný pohyb a prostredníctvom neho cez prevodový mechanizmus 13' a spojku 12' poháňa navíjacie zariadenie 3.

Výhoda pneumatického rekuperačného lanového zariadenia podľa vynálezu spočíva v tom, že umožňuje akumulovať gravitačnú energiu vozíka s nákladom vo vzduchovom akumulátore vo forme stlačeného vzduchu, ktorý je zdrojom energie na turbínový pohon lanového zariadenia, resp. pohon prázdneho lanového vozíka.

Toto technické riešenie predstavuje beznákladový zdroj energie, ktorý nezaťažuje životné prostredie exhalátmi a odpadovým teplom ako spaľovacie motory.

Pneumatické rekuperačné lanové zariadenie podľa vynálezu využíva šetrný spôsob približovania nákladu, resp. drevnej hmoty v plnom závese vo vzťahu k životnému prostrediu.

Pneumatické rekuperačné lanové zariadenie možno použiť predovšetkým v lesnom hospodárstve na približovanie drevnej hmoty po výrube v ťažkých a neprístupných terénoch v strmých svahoch, resp. pri gravitačnej doprave rôznych náklad v oblasti poľnohospodárstva a stavebníctva s prekonávaním výškového rozdielu.

Z uvedeného vyplýva, že pneumatické rekuperačné lanové zariadenie podľa vynálezu má široké uplatnenie predovšetkým v oblasti lesného hospodárstva, poľnohospodárstva, stavebníctva a všade tam, kde je potrebné približovať náklad vo fáze gravitačného približovania dole svahom. Uvedené možnosti jeho použitia, neobmedzujú rozsah využitia predmetu vynálezu.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Pneumatické rekuperačné lanové zariadenie s nosným a ťažným lanom využívajúce gravitačnú energiu vozíka s nákladom, pozostáva z navíjacieho zariadenia (3), brzdového systému (14), spojok (12, 12'), prevodových mechanizmov (13, 13'), vzduchového kompresora (4), odstraňovača (20) kondenzátu, vzduchového akumulátora (6), poistného pretlakového ventilu (10), vypúšťacieho ventilu (11) kondenzátu, snímača (18) tlaku vzduchu, ventilu (21) prívodu vzduchu, regulátora (19) tlaku vzduchu, vzduchovej turbíny (5), snímača (17) rýchlosti vozíka, ovládacieho panelu (15) a riadiaceho obvodu (16), vyznačujúce sa tým, že navíjacie zariadenie (3) vybavené brzdovým systémom (14) je prepojené cez mechanickú väzbu prostredníctvom spojky (12) s prevodovým mechanizmom (13), ktorý je prepojený prostredníctvom mechanickej väzby so vzduchovým kompresorom (4), ktorý je ďalej prostredníctvom vzduchovej väzby cez odstraňovač (20) kondenzátu prepojený so vzduchovým akumulátorom (6), vzduchový akumulátor (6) je vybavený poistným pretlakovým ventilom (10), vypúšťacím ventilom (11) kondenzátu a snímačom (18) tlaku vzduchu, ďalej vzduchový akumulátor (6) je na svojom výstupe prepojený prostredníctvom vzduchovej väzby s ventilom (21) prívodu vzduchu, ktorý je prepojený mechanickou väzbou s regulátorom (19) tlaku vzduchu, vzduchová turbína (5) je na svojom vstupe prepojená prostredníctvom vzduchovej väzby s regulátorom (19) tlaku vzduchu a na svojom výstupe prostredníctvom mechanickej väzby s prevodovým mechanizmom (13'), prevodový mechanizmus (13') je prostredníctvom mechanickej väzby cez spojku (12') prepojený s navíjacím zariadením (3).

2. Pneumatické rekuperačné lanové zariadenie podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že riadiaci obvod (16) je prepojený prostredníctvom elektrickej väzby s ovládacím panelom (15), brzdovým systémom (14), spojkami (12, 12'), prevodovými mechanizmami (13, 13'), regulátorom (19) tlaku vzduchu, ventilom (21) prívodu vzduchu, snímačom (17) rýchlosti vozíka a snímačom (18) tlaku vzduchu.

5 3. Spôsob tlakovzduchového pohonu pneumatického rekuperačného lanového zariadenia podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že

a) gravitačná energia vozíka s nákladom sa využíva na pohon vzduchového kompresora (4) prostredníctvom prevodového mechanizmu (13),

b) vzduchovým kompresorom (4) sa stláča vzduch a vháňa sa do vzduchového akumulátora (6),

10 c) vo vzduchovom akumulátore (6) sa akumuluje stlačený vzduch, ktorým sa poháňa vzduchová turbína (5), d) vzduchovou turbínou (5) sa prostredníctvom prevodového mechanizmu (13') poháňa navíjacie zariadenie (3).