Патент на изобретение №2334109

(54) СИСТЕМА ИЗ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, А ТАКЖЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ И/ИЛИ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАЗРАБОТОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к системе из гидравлической детали для подземных горных выработок, в частности для подземной шагающей крепи, а также из исполнительных механизмов и/или датчиков. Технический результат – создание установки из гидравлических деталей, а также исполнительных механизмов и/или датчиков для подземных горных разработок, в которой отсутствует источник опасности ошибок присоединения, зависящих от персонала. Система из гидравлической детали для подземных горных разработок, в частности для подземных шагающих крепей, а также исполнительных механизмов и/или датчиков, которые имеют корпус и соединены или могут быть соединены системой передачи данных с устройством управления, причем каждый исполнительный элемент выполнен для приведения в действие функции на гидравлической детали, и/или каждый датчик установлен с возможностью измерения гидравлического режима в месте измерения гидравлической детали или другой измеряемой величины на шагающей крепи. При этом каждый исполнительный элемент (3) и/или чувствительный элемент (7, 8) в соответствующем корпусе (4, 18, 19) связан с блоком (20; 30) считывания, а гидравлическая деталь (1) для каждой функции (2) или каждой точки измерения связана с информационным элементом (12; 13), выполненным с возможностью бесконтактного индуктивного считывания информации с него блоком считывания с приемным и/или передающим модулем (20; 30) и передачи на устройство (6) управления. Информационный элемент (12; 13) представляет собой транспондер или трансмиттер с интегрированной приемной катушкой и устройство (6) управления при использовании этой информации через систему передачи данных в любой момент времени обеспечивает однозначное автоматическое идентифицирование и перепрограммирование. Причем исполнительный элемент (3) выполнен с возможностью приведения в действие определенной функции (2) в гидравлической детали и/или чувствительный элемент (7; 8) измеряет определенную измерительную величину на гидравлической детали. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к системе из гидравлической детали для подземных горных разработок, в частности для подземной шагающей крепи, а также из исполнительных механизмов и/или датчиков, которые имеют корпус и могут присоединяться или присоединены через систему передачи данных к устройству управления, причем каждым исполнительным элементом реализуется одна функция на гидравлической детали и/или каждым датчиком может измеряться гидравлический режим в месте измерения гидравлической детали или другая измеряемая величина на шагающей крепи.

Системы такого типа находятся в подземных горных разработках, в частности в электрогидравлических клапанных блоках или планках для управления гидравлическими функциями применяемых в подземных горных разработках щитов. Каждая планка клапанов при этом снабжена несколькими гидравлическими клапанами управления и каждый клапан управления управляется смонтированным специально для этого на планке клапанов исполнительным механизмом. В подземных горных разработках принято устанавливать на планке клапанов всех щитов идентичные по конструкции и внешнему виду исполнительные механизмы так, чтобы, например, при дефекте исполнительного механизма его можно было заменить любым другим исполнительным механизмом. При замене одного исполнительного механизма или замене одного или нескольких клапанов управления горняк должен следить за тем, чтобы каждому клапану управления был придан правильный исполнительный механизм. Поэтому пластины с клапанами подземных щитов представляют собой потенциальную опасность ошибок монтажа и подсоединения персоналом. То же самое относится также к датчикам на подземных щитах, которыми измеряются, например, положение отдельных верхняков или стоек или гидравлическое давление в цилиндрах или стойках, образующих гидравлические детали щита.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать установку из гидравлических деталей, а также исполнительных механизмов и/или датчиков для подземных горных разработок, в которой отсутствует указанный источник опасности ошибок присоединения, зависящих от персонала.

Иными словами, задача состоит в том, чтобы, во-первых, путем связывания блока считывания с каждым исполнительным элементом и с каждым чувствительным элементом (датчиком) и путем связывания информационного блока с каждой гидравлической деталью для каждой функции внутри автоматизированного управления механизированной щитовой крепью предоставить возможность бесконтактного считывания этой информации и ее передачи через системы передачи данных на устройство управления в щитовой крепи. Далее, это устройство управления может, используя эту информацию, в любой момент времени безошибочно и без путаницы идентифицировать, каким исполнительным элементом может быть приведена в действие определенная функция в гидравлической детали.

Поставленная задача в системе из гидравлической детали для подземных горных разработок, в частности для подземных шагающих крепей, а также исполнительных механизмов и/или датчиков, которые имеют корпус и соединены или могут быть соединены системой передачи данных с устройством управления, причем каждый исполнительный элемент выполнен для приведения в действие функции на гидравлической детали и/или каждый датчик установлен с возможностью измерения гидравлического режима в месте измерения гидравлической детали или другой измеряемой величины на шагающей крепи, согласно изобретению решается тем, что каждый исполнительный элемент и/или чувствительный элемент в соответствующем корпусе связан с блоком считывания, а гидравлическая деталь для каждой функции или каждой точки измерения связана с информационным элементом, выполненным с возможностью бесконтактного индуктивного считывания информации с него блоком считывания с приемным и/или передающим модулем и передачи на устройство управления, причем информационный элемент представляет собой транспондер или трансмиттер с интегрированной приемной катушкой, и устройство управления при использовании этой информации через систему передачи данных в любой момент времени обеспечивает однозначное автоматическое идентифицирование и перепрограммирование, причем исполнительный элемент выполнен с возможностью приведения в действие определенной функции в гидравлической детали, и/или чувствительный элемент измеряет определенную измерительную величину на гидравлической детали.

При этом информационный элемент представляет собой предпочтительно микрочип или чип трансмиттера с интегрированным (EEPROM) электрически перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством.

Блоки считывания выполнены с возможностью передачи и/или приема электромагнитных волн.

Блок считывания соединен с электронной схемой, которая предпочтительно содержит микроконтроллер и/или электронные схемы обработки и одну электронную схему управления.

Блок считывания установлен, привинчен или приклеен на корпусе и/или предпочтительно залит в уплотнительную массу.

Информационный элемент в месте измерения или на детали для каждой управляемой функции установлен, привинчен, приклеен или предпочтительно вставлен в приемное гнездо в детали и залит в уплотнительную массу.

Гидравлическая деталь представляет собой клапанный блок с несколькими посадочными отверстиями для гидравлических клапанов переключения и с каждым посадочным отверстием и соответственно с каждым клапаном переключения связан информационный элемент.

Система передачи данных представляет собой шину, в частности аналого-цифровую шину, и/или устройство управления, и/или исполнительные механизмы содержат цифровой интерфейс.

Если в случае гидравлической детали речь идет, например, о планке гидравлических клапанов или блоке гидравлических клапанов с несколькими клапанами управления, каждый из которых соответствует определенной функции управляемого электрогидравлическими элементами щита, то случайная замена двух исполнительных механизмов стала бы известной устройству управления, и устройство управления для выполнения определенной функции, несмотря на случайную замену исполнительных механизмов, будет управлять правильным исполнительным механизмом с целью достижения требуемой функции. С помощью изобретения оказывается воздействие и достигается совершаемое автоматически кодирование и идентификация всех клапанов управления, а при необходимости также и датчиков на щите крепи, и устройство управления может связать каждый исполнительный механизм с тем клапаном управления, перед которым оно установлено.

В предпочтительном варианте выполнения блоки считывания содержат передающий модуль и приемный модуль и/или выполнены с возможностью передачи и приема. Что касается информационного элемента, речь идет предпочтительно о трансмиттере или транспондере, в частности о микрочипе или чипе транспондера со встроенным EEPROM (электрически перепрограммируемое ПЗУ). В особо предпочтительном варианте выполнения информационный элемент считывается индуктивным и бесконтактным способом и блоки считывания выполняются с возможностью передачи и/или приема электромагнитных волн. Далее, предпочтительно трансмиттер или транспондер и соответствующий микрочип может быть снабжен встроенной приемной катушкой и модуль передачи и/или приема выполнен в виде катушки. Блок считывания предпочтительно соединен с электронной схемой, которая может содержать микроконтроллер. Особенно благоприятно, когда электронная схема содержит электронные схемы управления и обработки данных для блока считывания и когда микроконтроллер может также управлять функциями на исполнительном механизме.

Блок считывания может быть установлен на корпусе, привинчен или приклеен. В предпочтительном варианте выполнения он залит в уплотнительную массу и/или вставлен в приемное гнездо в корпусе или на корпусе. Информационный элемент может быть установлен, привинчен или приклеен на месте измерения или на детали для каждой управляемой функции. В предпочтительном варианте выполнения информационный элемент вставлен в приемное гнездо в гидравлической детали и залит уплотнительной массой. Как уже было пояснено выше, в случае гидравлической детали речь идет предпочтительно о планке с клапанами или клапанном блоке со многими приемными гнездами для гидравлических клапанов переключения и к каждому приемному гнезду относится один информационный элемент, в котором запоминается информация, обеспечивающая однозначное распознавание одного информационного элемента от других. Относительно системы передачи данных речь идет предпочтительно о шине (BUS), в частности аналого-цифровой шине (CAN-BUS).

Другие преимущества и варианты выполнения системы согласно изобретению вытекают из нижеследующего описания схематически показанных на чертеже примеров выполнения.

На чертежах показано:

фиг.1 – схематически изобретение в схеме для электрогидравлического клапанного блока;

фиг.2 – схематически пример выполнения с залитым транспондером и залитым блоком считывания; и

Фиг.3 – схематически компоненты модуля исполнительного механизма с пьезоэлектрическим элементом и блоком считывания, а также транспондер на клапанном блоке.

В блок-схеме по фиг.1 показана схематически электрогидравлическая система управления не изображенного далее щита подземной шагающей крепи. Электрогидравлическая система управления содержит гидравлический клапанный блок 1, оснащенный в данном случае восемью клапанами 2 управления, установленными каждый в соответствующих посадочных отверстиях и с помощью которых можно привести в действие различные функции на щитовой крепи, например выдвигание верхняка щита, монтаж или демонтаж щита, передвижку конвейера или щита и т.п. Отдельные клапаны 2 управления выполнены одинаковыми и группами установлены, в данном случае рядом друг с другом, в клапанном блоке 1. Гидравлическая сторона не показана. Каждому клапану 2 управления придан исполнительный механизм 3, размещенный, например, снаружи на клапанном блоке 1 и привинченный к нему. Каждый исполнительный механизм 3 содержит корпус 4, в котором установлены непоказанный электромагнит или пьезоэлемент, включая соответствующие компоненты для начала движения для включения клапана управления. Отдельные исполнительные механизмы 3 для каждого клапана 2 управления выполнены идентичными друг другу, и все исполнительные механизмы 3 соединены через шину 5 с электронным устройством 6 управления, а также с непоказанным источником электропитания, предпочтительно с источником постоянного тока с внутренней самозащитой. Кроме того, к шине 5, которая может быть, например, аналого-цифровой шиной (CAN-BUS), присоединены дополнительно два датчика 7, 8, сигналы измерения которых по шине 5 могут передаваться в устройство 6 управления. Датчиками 7, 8 могут измеряться гидравлические состояния на обеих показанных схематично подъемных стойках 9, 11. Вышеописанная конструкция электрогидравлического устройства управления крепи в принципе известна из уровня техники.

В соответствии с изобретением каждому клапану 2 управления в клапанном блоке 1 придан информационный элемент 12, причем отдельные информационные элементы 12 отличаются друг от друга по записанной в память информации. В каждом информационном элементе 12 внесена в память информация, обеспечивающая однозначную идентификацию информационного элемента 12 устройством 6 управления. В память устройства 6 управления при этом внесено, какой информационный элемент 12 соответствует какому положению на клапанном блоке 1 и, следовательно, какая функция на щите управляется, когда приводится в действие соответствующий клапан 2 управления. Информация на информационных элементах 12 может считываться индуктивно и без контакта. Для этого в корпусе 4 каждого исполнительного механизма 3 установлено считывающее устройство 20, содержащее катушку для создания магнитного поля и для индуктивного считывания информации на информационном элементе 12. Путем считывания информации и передачи данной информации через шину 5 на устройство 6 управления последнему известно, какой исполнительный механизм 3 относится в данный момент к какому клапану 2 управления и имеется ли в наличии этот исполнительный механизм 3.

Также обеим точкам измерения для датчиков 7, 8 на цилиндрах 9, 11 придано соответственно по одному информационному элементу 13, который с соответствующим блоком 30 считывания, закрепленным на корпусе 14 датчиков 7, 8, считывается. Тем самым устройству 6 управления также известно, от какого места измерения исходят сигналы, передаваемые датчиками 7 и 8.

Фиг.2 показывает схематично вырез из клапанного блока 1 с приемным гнездом 15, в которое вставлен транспондер 21 в качестве информационного элемента и залит в уплотнительную массу 22. Тем самым транспондер 21 защищен от проникновения пыли и влаги в подземных горных разработках. Транспондер снабжен постоянной памятью (EEPROM). В схематически показанном корпусе 4 исполнительного механизма 3 установлен показанный в целом цифрой 20 блок считывания, который также залит в уплотнительную массу 21. Блок 20 считывания содержит катушку 22, установленную в корпусе 4 таким образом, что она в собранном положении исполнительного механизма 3 на клапанном блоке 1 находится непосредственно напротив приемного гнезда 15 для транспондера 16. Катушка 2 2 соединена с электронным блоком 23, который может содержать электронные схемы управления и обработки.

Со ссылкой на фиг.3 изобретение еще раз поясняется, например, для пьезоэлектрического исполнительного механизма. Одинаковые детали обозначены, как и в предыдущих примерах, одними и теми же цифрами. В клапанном блоке 1 установлен гидравлический клапан 2 управления, который управляется исполнительным механизмом 3. В приемном гнезде 15 клапанного блока 1 установлен считываемый индуктивно транспондер 16 и залит в уплотнительную массу. В корпусе 4 исполнительного механизма 3 в положении напротив транспондера 16 установлена катушка 22 блока 20 считывания, с помощью которой можно индуктивно считать информацию на транспондере 16. В корпусе 4 исполнительного механизма расположены, кроме того, микроконтроллер 24, блок 25 питания и цифровой интерфейс 26, например RS 485. Блок 25 питания в корпусе 4 по непоказанной в данном случае шине, которая подсоединяется к штекерным модулям 28, снабжается электроэнергией, как это указано стрелкой 27. По цифровому интерфейсу 26 и шине управляющие сигналы непоказанного в данном случае устройства управления могут передаваться на микроконтроллер 24 в корпусе 4, и информация микроконтроллера 24 может передаваться обратно в устройство управления. Микроконтроллер 24 включает блок 20 считывания для считывания информации в транспондере 16, и считанная электромагнитным способом информация передается в микроконтроллер 24, как указано стрелкой 31. Одновременно микроконтроллер 24 управляет пьезоэлектрическим усилителем 40, от которого может управляться пьезокерамика 41 для включения клапана 2 управления. Между пьезокерамикой 41 и клапаном 2 управления установлен преобразователь 42 перемещения с целью достижения достаточного хода с пьезокерамикой 41.

Для специалиста выявляются многочисленные модификации, которые подпадают под объем защиты формулы изобретения. В данном корпусе можно установить также несколько исполнительных механизмов с относящимся к ним блоком считывания. Датчиками можно измерять также пути или положения. Транспондеры можно считывать в интервалах, после нового пуска системы, после каждой замены исполнительного механизма путем команды ручного управления и т д.

Формула изобретения

1. Система из гидравлической детали для подземных горных разработок, в частности, для подземных шагающих крепей, а также исполнительных механизмов и/или датчиков, которые имеют корпус и соединены или могут быть соединены системой передачи данных с устройством управления, причем каждый исполнительный элемент выполнен для приведения в действие функции на гидравлической детали, и/или каждый датчик установлен с возможностью измерения гидравлического режима в месте измерения гидравлической детали или другой измеряемой величины на шагающей крепи, отличающаяся тем, что каждый исполнительный элемент (3) и/или чувствительный элемент (7, 8) в соответствующем корпусе (4; 18, 19) связан с блоком (20; 30) считывания, а гидравлическая деталь (1) для каждой функции (2) или каждой точки измерения связана с информационным элементом (12; 13), выполненным с возможностью бесконтактного индуктивного считывания информации с него блоком считывания с приемным и/или передающим модулем (20; 30) и передачи на устройство (6) управления, причем информационный элемент (12; 13) представляет собой транспондер или трансмиттер с интегрированной приемной катушкой, и устройство (6) управления при использовании этой информации через систему передачи данных в любой момент времени обеспечивает однозначное автоматическое идентифицирование и перепрограммирование, причем исполнительный элемент (3) выполнен с возможностью приведения в действие определенной функции (2) в гидравлической детали, и/или чувствительный элемент (7; 8) измеряет определенную измерительную величину на гидравлической детали.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что информационный элемент (12; 13) представляет собой предпочтительно микрочип или чип трансмиттера с интегрированным (EEPROM) электрически перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блоки (20; 30) считывания выполнены с возможностью передачи и/или приема электромагнитных волн.

4. Система по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что блок (20) считывания соединен с электронной схемой (23), которая предпочтительно содержит микроконтроллер и/или электронные схемы обработки и одну электронную схему управления.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок (20) считывания установлен, привинчен или приклеен на корпусе (4) и/или предпочтительно залит в уплотнительную массу (21).

6. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что информационный элемент (16) в месте измерения или на детали (1) для каждой управляемой функции (2) установлен, привинчен, приклеен или предпочтительно вставлен в приемное гнездо (15) в детали (1) и залит в уплотнительную массу (17).

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что гидравлическая деталь представляет собой клапанный блок (1) с несколькими посадочными отверстиями для гидравлических клапанов (2) переключения, и с каждым посадочным отверстием и соответственно с каждым клапаном (2) переключения связан информационный элемент (12).

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что система передачи данных представляет собой шину, в частности аналого-цифровую шину (5), и/или что устройство управления и/или исполнительные механизмы содержат цифровой интерфейс (26).

Приоритет по пунктам: 11.03.2003 по пп.1-8.

РИСУНКИ