УСТРОЙСТВО ПОДВОДА НАПОРНОЙ ВОДЫ В СИСТЕМЫ ОРОШЕНИЯ
DEVICE OF PRESSURE WATER SUPPLY INTO IRRIGATION SYSTEMS

Изобретение относится к устройству подвода напорной воды к системам орошения, расположенным на секциях щитовой механизированной крепи в подземных горных разработках, с по меньшей мере одной первой системой орошения для орошения пути струга или рабочего органа комбайна в лаве и по меньшей мере одной другой системой орошения для орошения выработанного пространства, верхнего перекрытия и/или бока выработки, а также с центральной водопроводной линией для питания распылительных форсунок систем орошения и с расположенными в клапанной коробке переключающими клапанами для каждой системы орошения при включении или отключении различных систем орошения.
В применяемых в подземных горных разработках секциях щитовой механизированной крепи для подавления возникающей при выемке, например угля, добычным агрегатом, в частности стругом или шнековым, или барабанным комбайном, вредной для здоровья человека угольной пыли уже давно известно использование распылительных форсунок, при помощи которых фронт очистных работ незадолго перед проходом добычного агрегата орошают напорной водой. Для орошения пути струга или рабочего органа комбайна в лаве в большинстве случаев каждая щитовая секция имеет по меньшей мере одну распылительную форсунку для соответствующей оросительной системы пути, а для включения и отключения этих форсунок в гидравлической клапанной коробке секции щитовой механизированной крепи предусмотрен переключающий клапан. Клапан включают в зависимости от положения добычного агрегата через соответствующий блок управления для секции щитовой механизированной крепи с тем, чтобы ввести в действие или прекратить функцию орошения.
Из соответствующего предмету изобретения DE 19537448 А1 известно, что в дополнение к системе орошения для пути струга или рабочего органа комбайна в лаве в секции щитовой механизированной крепи устанавливают также систему орошения для увлажнения верхнего перекрытия, а также увлажнения выработанного пространства. Так как водой под высоким давлением в первую очередь необходимо снабдить лишь орошение пути, то между центральной высоконапорной водопроводной линией и переключающими клапанами, по меньшей мере для некоторых из систем орошения, установлены редукционные клапаны, при помощи которых напор воды в водопроводной линии может быть понижен, чаще всего с 150-200 бар до уровня низкого давления примерно 10-40 бар. Активируемые давлением той же системой рабочей среды, что и все остальные переключающие клапаны, переключающие клапаны для гидропотребителей управляются в центральной гидравлической клапанной коробке. Для запуска гидропотребителей и для переключения переключающих клапанов в данном случае используют соответствующую эмульсию как, например, трудновоспламеняющуюся рабочую жидкость (HFA), которая через отдельную гидролинию подводится ко всем секциям щитовой механизированной крепи в подземном очистном забое (лаве).
Далее из уровня техники известно, что управление переключающего клапана для системы орошения связывают с определенными функциями обслуживания секций механизированной крепи. Так, в DE 3802992 С2 описано, например, клапанное устройство для орошения, в котором распылительная форсунка включается автоматически во время процесса передвижки секции щитовой механизированной крепи.
Задача изобретения состоит в том, чтобы на подземных секциях щитовой механизированной крепи повысить эксплуатационную безопасность в устройствах для подвода напорной воды в системе орошения.
Эта задача согласно изобретению решается тем, что все переключающие клапаны для систем орошения размещены в одной оросительной клапанной коробке, которая снабжена подключением для водопроводной линии и выполнена с возможностью расположения или расположена на секции щитовой механизированной крепи в виде отдельного от гидравлической клапанной коробки блока. Соответствующее изобретению решение в своей основной идее основано на полном разделении жидкостных контуров оросительной воды, с одной стороны, и вредной для окружающей среды и соответственно для здоровья человека рабочей жидкости, с другой стороны. Одновременно предусмотренная согласно изобретению оросительная клапанная коробка создает условия для того, чтобы для каждой системы орошения на секции щитовой механизированной крепи можно расположить отдельно управляемый переключающий клапан без увеличения конструктивного пространства или затрат на гидравлическую клапанную коробку. Согласно изобретению переключающие клапаны для каждой системы орошения расположены в дополнительной, отдельной оросительной клапанной коробке, и эта оросительная клапанная коробка пространственно отделена от гидравлической клапанной коробки.
Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления переключающие клапаны в оросительной клапанной коробке выполнены с возможностью управления активирования давлением и управляются напором воды из водопроводной линии за счет изменения давления. Используемая для управления переключающих клапанов оросительная вода применяется при этом преимущественно лишь в отфильтрованном состоянии. Использование оросительной воды для управления переключающих клапанов имеет, во-первых, то преимущество, что в оросительной клапанной коробке вообще не должно быть предусмотрено никакого подключения для гидравлической среды. Другое преимущество заключается в том, что напор оросительной воды в водопроводной линии, составляющий 150 бар, значительно ниже, чем давление гидравлической среды, составляющей обычно примерно 300 бар, так что в целом как переключающие клапаны и управляющие клапаны в клапанной коробке, так и находящиеся там уплотнения нагружены в меньшей степени.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления переключающие клапаны могут быть выполнены как 2/2-ходовые клапаны, которые в первом положении соединяют водопроводную линию с соответствующей системой орошения, а во втором положении отсоединяют соответствующую систему орошения от водопроводной линии. Для активируемого давлением управления переключающих клапанов каждый переключающий клапан в оросительной клапанной коробке сопряжен с электрически, в частности электромагнитно, приводимым клапаном. Далее, в оросительной клапанной коробке предпочтительно могут быть расположены четыре переключающих клапана и четыре управляющих клапана с тем, чтобы в общей сложности управлять и переключать отдельно друг от друга четыре системы орошения. Управляющие клапаны могут быть выполнены предпочтительно как 3/2-ходовые клапаны, которые в первом положении соединяют управляющую линию для соответствующего переключающего клапана с выпуском утекающей воды в оросительной клапанной коробке, а во втором положении - для включения переключающего клапана соединяют водопроводную линию с управляющей линией. Так как для управляемого давления включения переключающих клапанов используется оросительная вода, то находящаяся при закрытии переключающего клапана в управляющей линии оросительная вода может стекать через линию для утекающей воды, причем исключается вредное для окружающей среды загрязнение материала в лаве.
Далее, переключающие клапаны предпочтительно расположены в приемных элементах в оросительной клапанной коробке, которые расположены перпендикулярно к приемным элементам для управляющих клапанов. Кроме того, в случае если одна из систем орошения должна нагружаться лишь незначительным напором воды, в оросительной клапанной коробке может быть предусмотрено по меньшей мере одно редукционное устройство. Далее, в оросительной клапанной коробке также может быть установлено фильтрующее устройство для того, чтобы отфильтровывать оросительную воду, используемую для управления переключающих клапанов.
Изобретение относится также к секции щитовой механизированной крепи с основанием секции, завальным ограждением, верхними перекрытиями и поддерживающими их стойками, на которых закреплены распылительные форсунки соответствующих систем орошения, а также гидравлическая клапанная коробка и предусмотренная согласно изобретению оросительная клапанная коробка. Оросительная клапанная коробка снабжена предпочтительно отдельными или всеми вышеописанными функциями.
Другие преимущества и конструктивные варианты изобретения вытекают из нижеследующего описания, схематично показанного на чертежах примера осуществления. На чертежах показано:
Фиг.1 - схематически секция щитовой механизированной крепи на виде сбоку с представленной в увеличенном масштабе оросительной клапанной коробкой;
Фиг.2 - графическое изображение разделения контура гидравлической среды и водного контура;
Фиг.3 - схематически оросительная клапанная коробка на виде сбоку и
Фиг.4 - на основании упрощенной схемы переключений управление переключающих клапанов в оросительной клапанной коробке.
Схематически показанная на фиг.1 секция 1 щитовой механизированной крепи для поддержания лавы, чтобы добывать на фронте очистных работ, например, уголь, посредством не показанного добычного агрегата, такого как угольный струг или шнековый, или барабанный комбайн, имеет, как это известно специалисту в области горных разработок, два основания секции 2, завальное ограждение 3, схематически обозначенный рычаг шарнирного четырехзвенника 4, по меньшей мере одно верхнее перекрытие 5, а также две гидравлически приведенные стойки 6 для поддержания верхнего перекрытия 5. На обращенной к забою торцевой стороне верхнего перекрытия 5 установлены две распылительные форсунки 7 системы 8 орошения для орошения пути струга или шнекового, или барабанного комбайна, а также две распылительные форсунки 9 для системы 10 орошения верхнего перекрытия. На завальном ограждении 3 установлено несколько распылительных форсунок 11 для системы 12 орошения выработанного пространства, и, кроме того, на боковинах установлены другие распылительные форсунки 13 для системы 14 щелевого или бокового орошения. Каждая из систем 8, 10, 12 и 14 орошения подсоединена через отдельную питающую линию 15, 16, 17, 18 к собственному подключению W1, W2, W3 или W4 потребителей в оросительной клапанной коробке 20, при этом каждое подключение W1-W4 потребителей в оросительной клапанной коробке 20, о чем будет сказано позже, сопряжено с собственным приводимым давлением переключающим клапаном 21, 22, 23, 24. Кроме того, в клапанной коробке 20 имеется показанное схематично на фиг.1 подключение 25 воды для центральной водопроводной линии 19, подводящей оросительную воду под высоким давлением, например 150 бар, а также отверстие 26 для утекающей воды.
Клапанная коробка 20 образует самостоятельный блок, который может монтироваться и крепиться отдельно, предпочтительно даже пространственно отдельно от гидравлической клапанной коробки 40, на секции 1 щитовой механизированной крепи. Поэтому на фиг.2 в схематическом изображении показана как содержащая четыре переключающих клапана 21-24 оросительная клапанная коробка 20 с присоединенными посредством соответствующих подводов 15-18 системами 8, 10, 12 или 14 орошения, так и отдельная гидравлическая клапанная коробка 40, в данном случае всего с восьмью гидравлическими переключающими клапанами 41 для управления различными гидропотребителями, такими, например, как стойки на секции щитовой механизированной крепи, корректировочный гидроцилиндр верхнего перекрытия, толкатель гидродомкрата передвижки и т.д. Схематическое изображение на фиг.2 поясняет, что оросительная клапанная коробка 20 подсоединена исключительно к водопроводной линии 19, в то время как к гидравлической клапанной коробке 40 через гидролинию 42 подводится гидравлическая рабочая жидкость (например, NFA эмульсия). Исключительно электроуправление оросительной клапанной коробки 20 и гидравлической клапанной коробки 40 осуществляется через общее электронное управляющее устройство 45, которое посредством схематически обозначенных электрических управляющих линий 46 и 47 соединено с электрическими исполнительными элементами переключающих клапанов в клапанных коробках 20 и соответственно 40.
Расположенные в оросительной клапанной коробке 20 переключающие клапаны 21-24 электрически управляются не непосредственно, а управление осуществляется изменением давления посредством показанных на фиг.4 четырех управляющих клапанов 31, 32, 33 или 34, каждый из которых сопряжен соответственно с одним из переключающих клапанов 21, 22, 23, 24. Поэтому оросительная клапанная коробка 20 выполнена составной, с первым приемным блоком 27 для переключающих клапанов 21-24 и другим коробчатым блоком 28 для управляющих клапанов 31-34, а также их электрически приводимых исполнительных элементов, таких, в частности, как электромагниты. При этом приемные элементы для переключающих клапанов 22, 24 и приемные элементы для управляющих клапанов, как, в частности, показано на фиг.3, ориентированы перпендикулярно друг к другу.
Далее из диаграммы на фиг.4 хорошо видно, что переключающие клапаны 21-24 выполнены как 2/2-ходовые клапаны с возвращающимся в исходное положение посредством пружины затвором. В показанном на фиг.4 положении переключающие клапаны 21-24 отсекают водопроводную линию 19 от подключений W1-W4 потребителей; при изменении же положения переключающих клапанов подключения W1-W4 потребителей соединяют для подключения системы орошения с водопроводной линией 19. Управление управляемых давлением переключающих клапанов 21-24 осуществляется водой для орошения и напором воды из водопроводной линии 19, для чего соответственно управляющий клапан 31 через обозначенные штрихами управляющие линии 35, 36, 37 или 38 включают перед затвором соответствующего переключающего клапана 21-24. В случае управляющих клапанов 31-34 речь идет, как правило, о 3/2-ходовых клапанах, которые водопроводную линию 19 и тем самым находящуюся в ней предварительно отфильтрованную оросительную воду направляют в управляющую линию 35-38 для соответствующего клапана 21-24 только тогда, когда приводится в действие электрический исполнительный элемент или электромагнит соответствующего управляющего клапана 31-34, вследствие чего затвор этого управляющего клапана 31-34 из показанного положения, в котором управляющая линия 35 соединена с подключением для подтекающей воды, смещается в другое положение, в котором водопроводная линия 19 подсоединяется к соответствующей управляющей линии 35-38. Как только управляющий клапан 31-34 возвращается в свое исходное положение, находящаяся в соответствующей управляющей линии 35-38 вода может стекать к подключению 26 для утекающей воды, и переключающий клапан 21-24 под действием возвращающей силы пружины возвращается в закрытое положение.
Для специалиста из вышеприведенного описания следуют многочисленные модификации, которые должны подпадать под объем защиты зависимых пунктов формулы изобретения. Разумеется, что оросительная клапанная коробка может иметь также другие переключающие клапаны для дополнительных функций орошения на секции щитовой механизированной крепи. Предпочтительно оросительная клапанная коробка и гидравлическая клапанная коробка закреплены на секции щитовой механизированной крепи с пространственным разделением одна от другой. Для разделения между собой контуров обеих жидких сред достаточно, впрочем, выполненную в виде отдельного блока оросительную клапанную коробку прифланцевать, например, сбоку к гидравлической клапанной коробке, так как в этом случае не возникает опасности того, что жидкая среда из одного контура может попасть в другой контур.