191885. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés elektrohidraulikus szelepek vezérléséhez
1 191 885 2 A találmány tárgya eljárás és szerkezeti elrendezés egyenáramú elektromágnessel működtetett szelepek, különösen 3/2 utas elektrohidraulikus szelepek vezérlésére robbanásveszélyes munkahelyeken is alkalmazható, önbiztosított teljesítmény tartományon belül, ahol a szelepet egy rugóerő ellen dolgozó egyenáramú elektromágnes kapcsolja az egyik helyzetből a másikba, és a mágnes gerjesztésének megszűnésekor rugó téríti vissza alaphelyzetbe. A találmány alapját képező problémát egy bányászatból vett példához kapcsolódva mutatjuk be. A bányászatban a lelőhelyek föld alatti, széles fronton végzett fejtésénél hidraulikus lépkedő ácsolategységeket használnak fel, amelyek egymás mellett felállítva a szabaddá vált fejtési térséget alátámasztják, és a fejtés előrehaladtával maguktól előrelépnek. Ehhez a lépkedő ácsolategységekben hidraulikus, hosszirányban állítható tárnok, mozgatóhengerek és egy sor további henger van elhelyezve, melyek az adott ácsolatkonstrukciónak megfelelően különböző funkciókat látnak el. Ezen hidraulikus tolódugattyús meghajtások nyomóközegellátása általában vezérlőszelepeken keresztül történik, melyeket hidraulikusan vagy elektromosan működtethető elővezérlő szelepek kapcsolnak. Elektromos vezérléseknél a szelepek elektromos kapcsolómágneseit a különösen a mélyművelésű kőszénbányákban állandóan fennálló sújtólégveszély miatt ún. ön biztosított áramkörökkel vezérlik. Az önbiztosított feszültséggel gerjesztett mágnesek azonban csak kis kapcsolóerőt fejtenek ki, ezért gondoskodni kell arról, hogy a szelepet kiindulási állásban tartó szeleperő a megfelelő értékre legyen beállítva. Minthogy a szelep kapcsolásához a meghúzás! fázisban mindig a teljes villamos teljesítményt kell felhasználni, egy önbiztosított áramkörrel egyidejűleg több elektromágnest nem lehet kapcsolni. Erre azonban gyakran szükség van a bányaművelési üzemben. Ennek következtében több önbiztosítoít áramkörről kell gondoskodni, mely esetben az önbiztosított áramkörök galvanikus elválasztásának költsége jelentős. Az 1 583 62í isz. angol szabadalmi leírás egy kis teljesítményű elektromágnessel működtetett miniatűr reed típusú szelepet ismertet, amely egy hosszú laprugóhoz erősített zárótesttel rendelkezik. Mivel a zárótest az áramlást közvetlenül befolyásolja, ezért ennél a megoldásnál a szelep csak egy kitüntetett áramlási irányban működik megbízhatóan . Az ismertetett megoldás egy további hátránya, hogy a működtető mágneserő a zárt szelepnél sem csökkenthető, mert a laprugó ereje azonnal nyitja a szelepet. Ezért több szelep egy áramkörről történő vezérlése nem megoldható. A találmánynak az a feladata, hogy olyan elrendezést hozzon létre, amellyel egyetlen önbiztosított áramkörben egy munkaeszköz több elektrohidraulikus szelepe egyidejűleg vezérelhető. A DIN EN 50020-as szabvány szerint önbiztosított az a védelem, amelynél a gépelemeket olyan kis energiával üzemeltetik, hogy még egy esetleges keletkező szikra energiája sem vezet a robbanó gázkeverék berobbanásához. Egy normál és egy önbiztosított áramkör illesztését speciális korlátozókapcsolások, pl. úgynevezett Zeneríiatároiók alkalmazásával biztosítják. Ezt a feladatot a legáltalánosabb értelemben egy olyan eljárással oldjuk meg, melynek során az elektromágnes tekercsére kapcsolt, egy F3 behúzó mágneserőt létrehozó feszültséget a szelep átkapcsolása után egy az F5 < F2 < (F5 + E4) < F3 összefüggést kielégítő értékre csökkentjük, ahol F5 a lecsökkenlctt feszültség melletti mágneséül, F2 az átkapcsolásnál előfeszített rugóban ható járulékos rugóerő, F4 a kapcsolási véghelyzetben a horgonyra ható, F5-tel azonos irányú remanenciaerő és F3 a teljes feszültség melletti mágneserő. Ennél az eljárásnál az önbiztosított teljesítményhatáron belül, tehát egyetlen, illetve ugyanazon önbiztosított áramkörre! töhb szelepet, különösen 3/2 utas elektrohidraulikus szelepet vezérelhet fink. A találmány szerinti eljárás célszerűen egy olyan szerkezeti elrendezéssel valósítható meg, amclynclazelektromágnes horgonya és a sz.eleptest közé egy rugalmasan összenyomható energiatároló erőátviteli elem van beiktatva, és ahol az elektromágnes horgonyának lökethossz.a nagyobb mint a szeleptest lökethossza. A találmány szerinti szerkezeti elrendezés előnyösen kialakítható úgy is, hogy az erőátviteli elem egy az elektromágnes horgonya és a szelep szclcpteste közé beiktatott, előfeszített pufferrngó. Ennél a kiviteli alaknál célszerű a purferrngót a szelepet alaphelyzetbe visszatérítő szelcperőncl nagyobb erővel előfeszíteni, amelyet a puflcrrugó a szelep behúzott' állapotában tárol. A pufferrugó az elektromágnes horgonyának a szelepéit megtétele utáni továbbmozgatása által egy további járulékos rugóerővel van továbblVszilve. A találmányt az alábbiakban a mellekéit rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol 1. ábra az elektrohidraulikus szelep teljesítménydiagrammja, amelyen az F erő az S kapcsolási út függvényében van feltüntetve, míg a 2. ábrán az elektrohidraulikus szelep szimbolikus képe látható. Az. 1. ábrán a felső jelleggörbe az elektromágnes teljesítménygörbéjét ábrázolja, teljes feszültség mellett, alatta pedig a csökkentett feszültség melletti teljesítménygörbe van felrajzolva. Az elektrohidraulikus szelep kapcsolási folyamata ügy indul meg, hogy a 2. ábra szerinti 1 elektromágnest egy önbiztosított áramkör teljes elektromos teljesítménye gerjeszti. A kiindulási helyzetben a horgonyra ható kapcsolóerő csaknem nullával egyenlő. A mágneserő azonban a horgony löketévei egyre kíschhedő légres mellett gyorsan nő. A 3 3/2-utas szelep átkapcsol, mert a 2 pufferrugóban tárolt FI erő nagyobb, mint az. F6 sz.eleperő, amellyel a 3 3/2-utas szelepet a kiindulási helyzetben, pl. a záróállásban tartjuk. Si kap,csolólökct után a horgony növekvő mágneserő mellett még egy S2 maradéklökettel tovább mozog. Minthogy a 2 pufferrugóban levő lágy rugó csak akkor kap további előfeszJtésf. amikor a 3 3/2-utas szelep a viszonylag rövid S2 maradeklöketet is megtette, a zárót estre és a szelcpúlékre felvitt fajlagos felületi nyomás alig növekszik. A kapcsolási helyzetben a kapcsolási folyamat végen a horgony közvetlenül felfckszik a házra, és ekkor a mágnes remanenciaerőt hoz létre. Ezután az önbiztosított áramkörnek a mágnestekercsre kapcsolt feszültségét 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
