Датчик контроля скрытой границы уголь - порода

Датчик контроля скрытой границы уголь - порода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение предназначено для автоматического вождения угледобывающих машин по гипсометрии пласта. Цель изобретения - расширение требуемого диапазона нечувствительности к колебаниямвоздушного зазора на угледобывающих машинах различного типа прч сохранении минимальных габаритов датчика. Для згого детектор установлен над окном с фильтром нз расстоянии, которое не преаышао тре- 6ye.tOio (-и-низального гоодуц ного зазора. Раистоп V, между источником измерения и центром детектора больше или равно толщине материала корпуса датчика между источн ПхОг--. и детектором, но не превышает требуемой величины максимального воздушного зазора. В окне 4 между контролируемой повеохностью уголь-порода и детектором 3 расположен фильтр 5. Его ширина равна ширине окна 4. Между противополо;«ны1 /,- сторонами скнз 4 по линии источи :, «злучения - детектор и фильтром 5образоззны щели: ближняя к источнику 2 щель 6 площадью Si и дальняя от источника 2 щель 7 площадью S2. Детектор 3 регистрирует излучаемое источником 2 гамма-излучение интенсивность которого является мерой толщины угольной пачки и растет с ростом последней. Поскольку длина щелей 6и 7 задана поперечными размерами окна 4 под детектооом, изменение их площадей можно осуществить изменением ширины щелей. 7 ил и iL.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

P ЕСПУ БЛИК

« 12!, C 05 С 5!! Д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ГЗЛИСАНИЕ ИЗ )БРЕ1 НИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ" i FiY (61) 684952 (21) 39О 994/О(22) 24,135.!35 (46) 15,Д6 9 „, Б ал, 1. (71) 1."!Кститут 1арнага дела i;м,,.А, . -.:Очин ского и !-.Яуч1:а-гроиэвад-.т :«"экн08 абьединение "Автамж гармаш (72) 3,А, "!ерняк, А,А. Цве к;:в, г,м, нун; паpoB, B.М, 1лавиь!Окий. Б,А. Bфалович, H.È.

Силаев, НХ1. Омельченко и К,Ф. Жд".:íîâ (53) 622232.72(GHH.й) (56) Авторское свидеlельства С="1:;P

М 684952, кл, Е 21 С 35/24, !977, (54) ДАТЧИК КОНТРО.г. ч CARPI=: О1,4 ГРАНИЦЫ УГОЛЬ-qOPOQA (57) Изобретение предназначена для автоматического вождения угледабывя!Ощих машин rio Ги ПСОМ8трии пласта, Ц8л Ь изобретения — расширение требуемого диапазона нечувствит8лькасти к кол80якиям воздушного зазора í угледобывающих машинах различного типа при сохранении минимальных !868pNTOB Датчика. Для эг010 детектор установлен над окном " фильтром

Изобретение относится к устройствам для автоматического вождения угледобывающих машин по гипсаметрии пласта, Цель изобретения — расширение требу8МОГО диапазона нечувствительнОсти к Ко лебаниям воздушного зазора на угледобывающих мaøèíàõ различного типа при сохранении минимальных габаритов датчика, На фиг. 1 приведены датчик, общий вид и разрез пачки угля и породы под ним; на фиг. 2 сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3— экспериментальные зависимости, поясняюЯ» « tt 656121 А2

HB P8i,i, ;>;гний, OUI Gp08 !"i6 ПР8ЯЫШЯ:», 1 Р8 о емага м !нимяльнаГО «80эдуц1ка! 0 эязаря. ря стая ."ê. i :=* между источником измерения и центpoì детектора больше или равна Toil щин . мятерияля кОрпуся дятчика между источникам и детектором, но не превышает требуемой величины максимального воздушнсга зазора. В окне 4 между кантролируемай паB8oxнастью уГОль парада и детектором 3 расположен фильтр 5. Его ширина равна ширике окна 4. Между противоположны!1.л сторонами GKHB 4 па ликии источник излучения — детектор и фильтром

5 образованы щели: ближняя к источнику 2 щель 6 площадью S l и дальняя от источника

2 щель 7 площадью Sg. Детектор 3 регистрирует излучаемое источником 2 гамма-излучекие, интенсивность которого является мерой толщины угольной пачки и растет с ростом последней, Поскольку длина щелей

6 и 7 задана поперечными размерами окна

4 под детектором, изменение их площадей можно осуществить изменением ширины щелей. 7 ил.

ФМЮЙ щие принцип компенсации влияния воздушного зазора в датчике, преднаэначенЭ ном для установки ка шнек комбайна; на фиг. 4 — то же, в датчике, предназначенном для установки в секции крепи агрегата; на фиг. 5 — экспериментальные зависимости изменения выходного сигнала датчика в отсутствие фильтра; на фиг. 6 — выходные характеристики датчика для агрегатов; на фиг. 7 — то же,для комбайнов.

Датчик состоит иэ стального корпуса 1. источника 2 гамма-излучения, детектора 3, окка 4 пад детектором 3, фильтра 5, котоаый

i 65612 1l

: 1011 .1 -: - ".:Il: ГЬ(() УГО(?Ь-Г!(?РОДа И /ie tel< i(j,;:("1,>, .- Ильгр 5 имеет ширину, рвану(о .;-. HI(i)i< IB - . (>(,/1егек!Ором?. Между jlpo1 >0«(1)1«?:I;? I ..«I Ij, (.", TOI)«??!B 4(1 Г?К(1« I (ЛИЧИ? t

?К!11? 16;,IH-? - Де i ак;-Ot,! . ?1!Л,тРО;

;?, 1 1«11?, : бjl l>х j 1г1 я j(?л, . ,! ;Il!-, ii I,O :I:-; rj,.(> >! Vi rjBt)I,H8?I i;i (;,6101H(j

" - ШИ 4Ь1 Г«!!(1! : () (оазоц ЧГО Р))СС(ОЯ?КИ6 1уг

"? I0 ii,)ве,: . хi?o? "ти датчик;-1 ДО и:о-!в?л .::)СВ)?«., «?Л" С! -. Ра! IIV8T(:Я К:!".j::!fBB!1HO!1-, /

1!. . -1 - 31? 1>I!jt I(1P В f «1t 1 I I . ? « -Пli г

Г ) 1 - /, 1II.,Н i! 1;,„: ВЫ ОИРЗЮТ В 11Р(>(.1:Л. . I;.. .,;, ". f i,> -(ения ВЛИЯ(, I)Я Заl!>Т Ь1:.ЛО(:

1 „. !.,;B 3? (; !!Pe,11e.Ijû,:;„,. I

, яаоl; с ц(..ль;; и . .,(;-, (Очекeя «х(:- "-!и I Ã:-:.и . l!0)в?>еждений !"а! чи а в Г:po . :Ля

>оякия, "?О между,л.:-, .,.

L 1 ;л" i I (я )> 3«)» (1(".".(1 О . 1 ." O I » 8.,«-;:. ." "" 1 Iij* ) да

/)ЛЯ В! Р81-а«г(.—. < к:? .)8/(((азначен для j((?м.:» II-)ов, ? . а Д-? Ч(!!<а O("?)Шеоталв -.;(;, г г 8- °

-. - -!?3.".1>-:.:;::- (е от исто-(ник;- 2 !

Г, >, 11.(«1(С -"-IBi.j" :: И ИСПОЛЬЗОБЯТЬ ЕГО Ii( соре ()а, 1:.:- . (?п1;са:;» l(для автоматиза(??„11

« -1 "

: "i (I,.I Я -B 3 IOI»(BT! IÇBЦИИ а((>ЕГ;:,— гов, " "-?> :?!С .;ОЗМО)КНГ)8 г?а{,(,тгЯ КI

Г<8 ?????? "???? :;i;"! .(i>t4 "13((у»(ен(!>=:, И Пе . Е!» ГОП"?,;

) B) Ill-j )?11, . "!361 ? Гз,г ЬКО О Г I «)Л ШИН Ы f,,:а тeО??. ?а

"1 лз (<0131",,:i »I д;-, .,:1";1 (Bl между исто:.!Н()ком изл,— чения и ?4ете ) Оро «1, недбходимОГО дл!I

ПОГ)IOI??Еi! i«i П(З".-:!МО!"0 ЧЗЛУЧ8НИЯ ИСТО !НИК-;., ) -, и, ",>, -;«) . -",iI И ДГПЧИК,-, г1ГЯ", а?;ГИВ.;1?с .:, «1;; 1»и а B: 1!1.,)а-изл1>че;.(!1я, :",? 0,) 1(и

01,-" Д?:;;";.; : ",:.? -, .11 = (() ()иц(1Й 2"-1 1 -) НР(>i IA ";;: >

: 31-, )«ч!, I, ;,,11,:1; -.> гьрИЗЛ, (С 1 а>I?,.11 01", г„ч(-а ? Е---! (» 1«(),,,, (! К О?;-, и 3/I I> Ч Е 1 t l« "I, .) Д 8/1 8 1(—

:::".-:ери,-,:л фильгра выбирают та".:.! .-, ."..::: 1(га!(ч()с!(> Ослабления фильт)!О1 " ГК". "=: -i:.) P, : e;j! IHOt О t Bl ((1)(д ?>!3/)1>Ч(ЗН11Я

> ле)кала в пределах 10 К 20. Тогда из формулы К=- expiè р d) определяют материал и требуемую толщину фильтра, Интенсивность излучения, приходчще5 го на детек гор через щель 6, падает с ростом

ВОЗДУШНОГО 3830Ра В ДиаПазок6 ()аз) 1)вз2

Y!)(Ir, 3 и 4, кривая 1, а интенсивность изeóчения через щель 7 возрастает, кривая 2).

Еcr:i;j г(лощади щелей выбраны из услови —;

1"

Я =:. — — --:--,, то суммарная, регистрируS 1 змая детектором интенсивность (,кривая 3), ке завис?>и оТ воздушного зазора в диапазо1-1 1=;, цз !1 — П,)„-2.

=; 1) .:

1 Е(O ,.идно, -IT0 кривая 1 имеет инверсионнь(й характер, !?Нверсия Обьясняется тем, Гго при мал?лх Boez(yloj зазорах икте! Гивность иЗЛ /I!6!., j<ÿ, пеГистрируемая д6т6к

ТОРОМ. ",.Bc!6ò За «(81 УВЕЛИЧЕНИЯ ЗОНЫ

20 взаимной видимости источник — детектор в о;-1 с с е и в;! !о () е Й i" p 6,(j 8 уГоль и 0 р Ода до в 8л(!>,инь(!!(:?, а затем падает за счет увеличения расстояния межау детектора.:

Оассеива(О!1(еи иЗлучени8 соедои.

? F

Поло)кение точки инверсии на кривой 1! относительно оси абсцисс hl;3 определяет нижний предел h»< требуемого диапазона нечувствительности к колебаниям воздушного зазора. так как левее точки инверсии

Су 4MBpHBS!, регистрируемая Q8Tet

/1, ) I -II II< 13!1«)U(>ITCtt -, УВС га()ТЕЛЬНЬ(M К КОЛГ

Оа,-iliR!" Во"-.Ã()iI(!)IÎÃO ЗаЗОРа.

В данком датчи:e (без изменения е-0 гаоаригав) положекис 1очки инверсии выбирается изменениеь-; расстояния I 10 между

ДЯТЯКТОРОМ и ОКНОМ С ФИЛЬ! POM.

Из зкспсримектальных зависимост6Й, приведенных на фиг. Б, видно, что при вели4 .." .ине (=-5 мм точка инверсии приходится HB . "и, а и:!" =1 5 " 11" .IB h(I>=30 м" 1(,, .;.::I8гству6т .ребуе. ым 3HB÷åíè?(M ниж ..-.;0 п:.,",-(;?!а /,I :апeçñ-1В Hгчувствигельност:i .;:,I;.I:.eд.:(ч:.;я::>1 врздуj)IHorO зазора для

;-ч ::КОБ.",сi-а -::;:?::::;.заемых HB агрегате и :,.-.Tello!?(: в рассто>ание I 10 между детектооо(,? и 0,!!ци«:.÷ i,j;>Iьтра:i плоlЦаДи ближнеЙ и

ДB!i ьн ВЁ !Целей. Оскольку Длины ближней 6

:! >. ..",;186!, 7 щелей заданы поперечными

?за Змс р =. Ми ОКHB 4 "Ioi, детектором, TO изме

1 eг I,.. :-" И ПЛОII(с!ДОИ МОЖНО ОCУЩ8СТЗИТЬ ИЗ

t,6ч6ни(.,I i i(I,,". :. II-1 ы (Целей.

Ь18) одика e:.1()OIBB ? олщины фильтра,," Г?. ".(, ы ()/?и)1<1--:6I j и дальн8Й щелеЙ 1 ледую шая, 1656121

Пусть необходимо обеспечить нечувствительность датчика к колебаниям воздушНОГО ЗаЗОра В ПрЕдЕЛаХ От he3> да he32.

1, Датчик настраивают на модели, имитирующей двухслойную среду уголь — порода и состоящей из графитовых плит переменной толщины плотностью р = 1,6 г/смз и бетонного блока плотностью р = 2,2 г/см .

Толщину графитовой плиты над породой устанавливают равной половине диапазона измерения толщины угольной пачки соотВетствующим датчлком порода — уголь, При использовании в качестве источника излучения америция-241 с энергией 60 кэВ толщину ГрафитаваЙ плиты HGp, породой устанавливают равной 20 мм.

2. Датчик парада — уголь размещают над двухслойной cp8Äой с воздуи ным зазорам he3>. ОКНО ПОД детеКТOРОМ ЗЯКРЫВЯЮТ стальным фильтром переменной толщины, обеспечивая наличие только дальней от источника щели. Снимают зависимости скорости счета детектора от величина воздушного зазора ng= f(hee) при различной толщине фильтра и ширине дальней щели. Увеличивая толщину фильтра, добиваются, чтобы точка инверсии на зависимости ng= f(he3) приходилась на значение величины воздушного зазора не менее, чем h»2. При использовании источника из америция-241 толщину стального флльтра варьируют от 1 до 7 мм. Для датчиков, устанавливаемых на агрегате и комбайне, величина h»2 равна соответственно 60 и 120 мм. При этом выбранная экспериментально толщина стального фильтра равна соответственно 2,5 и 5

Мм.

2.1, Установив под детектором фильтр выбранной толщины, снимают зависимости скорости счета от величины воздушного зазора ng=f(he3) при различной ширине дальней щели, которую увеличивают до тех пор, пока точка инверсии на зависимости ng=

=- f(he3) НЕ СМЕщаЕтея В ОбЛаСтЬ he3 = П,32.

Практически достаточно иметь семь зависимостей вида ng=f(he ) при изменении ширины дальней щели от 2 до 14 мм, снятых через каждые 2 мм.

3, Выбрав толщину стального фильтра по П,2 и получив серию зависимостей по п.2.1, переходят к выбору ширины ближней щели.

3.1. Датчик порода — уголь размещают над двухслойной средой уголь — порода с воздушным зазором h»>. Окно под детектором закрывают стальным фильтром, обеспечивая наличие только ближней к источнику щели определенной ширины. Кроме тогс, под стальным фильтром устанавливают

1Г

Вплотную к нему свинцоВую плас1ииу толщиной 10 мм, в которой также имеется только ближняя к источнику щель такой же ширины как и в стальном фильтра Снимают зависимость скорости счета детектора ат

Вели сины возДУшного зазоРа:. б-=f(he ) пРи различной ширине ближней це:1и. Зависимость пе..=f(he3) имеет инверсианный характер (кривая 1 на фиг. 3 и 4). Ширину ближней щели увеличивают до тех па;- пока имеет места пддяющиЙ характ8р зависимости

n6=f(he3) В дИаПаЗОНЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО ЗаЗОра От he31 да he32. ПраКтИЧЕСКИ ДОСтаточка иметь семь зависимостей Видя пб=-f(г13.-,) np u.ç=,ìåí8íèè ширины ближней щели а 1 Да i мм, снятых через каждый 1 мм.

3.2, Окно пад детектором полностью закрыеаю1 стальным фильтром. ПОД стальным фильтром устанавливают свинцовуiQ пластину по и. 3,1. Снимают заВисимасти ска рости счета дете кторя от величины

ВОЗдуШНОГО Эаэара Пб+ф= (he3) ПРИ раЭЛИЧной ширине ближней к источнику щели в свинце„ширина которой устанавливается каждый раз — àêîé же, как в и. 3.1. В результате получают семь зависимостей вида

nQ++=f(he3) ПРИ ИЭМЕНЕНИИ ШИРИНЫ бЛИжНЕЙ ширины алижней щели в свинце ат1 до

7 мм, снятых через каждый 1 мм.

3.3, Используя зависимости па и. 3,1и:

3.2, вычитая их ординаты, строят семь завиСИМОСТей ВИДЯ Пб — Пб+ф = f(he3).

4. Кз серии возрастающих зависимостей па и. 2.1 и серии убывающих зависимостей по и. 3.3, Выбирают две такие, при сложении ординат которых получают зависимость ng+ (пб — пб+ф) = сопи при изменении воздушного зазора от he3> до Ьв32 (кривая 3 на фиг. 3 и 4). Ширина ближней и дальней щелей Однозначно определяется Выбранными зависимостями, так как каждая зависимость В серии получена при определенном значении ширины ближней или дальней щели.

На основании укаэанного разработан датчик контроля скрытой границы уголь— порода, имеющий габариты 112х62х65 мм, источник излучения — америций 241 активностью 220 МКи и детектор излучения из семи малогабаритных, параллельно установленных счетчиков СБМ-21.

Для датчика, устанавливаемого В секции крепи агрегата, параметры следующие: толщина стального фильтра 2,5 мм; ширина и площадь ближней щели соответственно 3 мм и 156 мм; ширина и площадь дальней

2. щели соответственна 62 мм и 322,4 мм;

2, расстояние между детекторам и окном 5 мм, 1656121

Для датчика, устанавливаемого на шнек комбайна, параметры следующие: толщина стального фильтра 5 мм; ширина и площадь ближней щели соответственно 4,3 мм и

223,6 мм; ширина и площадь дальней щели

2, соответственно 10 мм и 520 мм; расстояние между детектором и окном 15 мм.

Выходные характеристики датчика, устанавливаемого в секции крепи агрегата, приведены на фиг,6, а датчика, устанавливаемого на шнек комбайна, — на фиг.7, Цифры у кривых обозначают в миллиметрах толщину угольной пачки над породой. Видно, что скорость счета и практически постоянна в пределах и à, где o = П при изменении воздушного зазора GT вз1 до пвз2.

Для исключения заштыбовки детектора через щели в фильтре, перед установкой датчика на конкретную угледобывающую машину, окно под детектором и детектор заливают, например эпоксидным компаундом.

Данный малогабаритный датчик контроля скрытой границы уголь — порода является универсальным и может быть использован для автоматизации агрегатов фронтального действия, комбайнов любого типоразмера, агрегатов для камерной выем5 ки и т,п„работающих с выемкой пласта на полную мощность, Формула изобретения

Датчик контроля скрытой границы уголь—

10 порода по авт.св, N 6686449 5522, о т л и ч а ю.ц и и с я тем, что, с целью расширения требуемого диапазона нечувствительности к колебаниям воздушного зазора на угледобывающих машинах различного типа при

15 сохранении минимальных габаритов датчика, детектор установлен над окном с фильтром на расстоянии, которое не превышает величину требуемого минимального воздушного зазора, а расстояние между источ20 ником излучения и центром детектора больше или равно толщине материала корпуса датчика между источником и детектором, но не превышает требуемой величины максимального воздушного зазора.

1656121

1656121

ХО ß0 ЛО 40 «О б0 70 О УО 1 0h> „ им

100

1656121! ! (+ г ! (1

Ч

1 1

М (l

1

Составитель Г,Алексеева

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор И.Касарда

Заказ 2035 Тираж 306 Лодгисное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения .иоткры,т-;иям лри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауискач наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101