ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ШАХТНЫХ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ Российский патент 1994 года по МПК E21D23/16 

Изобретение относится к устройствам для распределения рабочей жидкости в гидросистемах механизированных крепей.

Известен клапан для регулирования рабочей жидкости, преимущественно для гидроцилиндров секций шахтной крепи, содержащий корпус со ступенчатыми отверстиями, каждое из которых сообщено с радиальным каналом корпуса, установленный в отверстии меньшего диаметра с возможностью взаимодействия одним концом со средством осевого перемещения штока с жестко закрепленным на другом его конце запорным органом клапана и имеющим поршень, установленное по периметру поршня уплотнение, трубчатую коаксиальную гильзу, поджатую пружиной к упору в виде уступа корпуса, расположенного в месте сопряжения отверстий большего и меньшего диаметров, и установленную с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с поршнем, поршень выполнен с наружной кольцевой выемкой, в которой установлено уплотнение, гильза установлена в отверстии большего диаметра, выполнена с кольцом на торце, противоположном обращенному к поршню и упору, внутренний диаметр гильзы равен диаметру меньшего отверстия корпуса, а ее длина больше расстояния между торцом поршня и наиболее удаленным от него торцом выемки для уплотняющего кольца.

С целью защиты уплотнения напорного затвора поршня применена подпружиненная гильза, усложняющая конструкцию клапана, увеличивающая его габариты, а также в случае потери эластичности уплотнения или заклинивания гильзы может привести к выходу из строя клапана.

Известен гидрораспределитель шахтных механизированных крепей, содержащий корпус с напорным, сливным, рабочим каналами и расточкой, в которой установлен пакет втулок с размещенным в них подпружиненным цилиндрическим золотником и толкателем, снабженный двумя эластичными уплотнениями, установленными между втулками, а золотник снабжен двумя эластичными уплотнениями разного диаметра, установленными на золотнике, причем эластичное уплотнение большего диаметра установлено с возможностью разобщения напорного и рабочего каналов, а уплотнение меньшего диаметра - с возможностью герметизации напорного канала, одно из уплотнений установлено с возможностью разобщения сливного и рабочего каналов, а другое - с возможностью герметизации сливного канала.

Важным фактором надежности работы комбинированного эластичного уплотнения является оптимальный выбор контактного давления на уплотняющей кромке, которое достигается регулированием геометрического объема канавки. В данной конструкции такое регулирование произвести невозможно.

Целью изобретения является повышение надежности работы гидрораспределителя за счет регулирования контактного давления на уплотнении золотника при разобщении напорного и рабочего каналов.

Указанная цель достигается тем, что в известном гидрораспределителе шахтных механизированных крепей, содержащем корпус с напорным, сливным и рабочим каналами и расточку с пакетом втулок и размещенным в них подпружиненным золотником с толкателем и комбинированными эластичными уплотнениями, установленными для разобщения напорного и рабочего, рабочего и сливного каналов, золотник выполнен разборным из скрепленных между собой резьбовым соединением частей, одна из которых выполнена в виде направляющего цилиндра с охватывающим хвостовиком, расточкой и резьбовым гнездом, а другая - с направляющим цилиндром и охватываемым хвостовиком в виде посадочного места и резьбового штуцера и канавкой между ними, при этом охватываемый хвостовик снабжен эластомерным фиксатором с возможностью фрикционного воздействия на расточку охватывающего хвостовика, эластомерными кольцом и защитным экраном, выполненным в виде кольцевой оболочки с выступающей Г-образной кромкой переменного сечения, установленными вокруг посадочного места охватываемого хвостовика с возможностью силового воздействия на них торцом охватывающего хвостовика; эластомерный фиксатор выполнен в виде пробки с внутренним конусом, а охватываемый хвостовик снабжен пробкой с внешним конусом. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый гидрораспределитель отличается тем, что золотник выполнен разборным из скрепленных между собой резьбовым соединением частей, одна из которых выполнена в виде направляющего цилиндра с охватывающим хвостовиком, расточкой и резьбовым соединением частей, одна из которой выполнена в виде направляющего цилиндра с охватывающим хвостовиком, расточкой и резьбовыми гнездом, а другая - с направляющим цилиндром и охватываемым хвостовиком в виде посадочного места и резьбового штуцера и канавкой между ними, при этом охватываемый хвостовик снабжен эластомерным фиксатором с возможностью фрикционного воздействия на расточку охватывающего хвостовика, эластомерными кольцом и защитным экраном, выполненным в виде кольцевой оболочки с выступающей Г-образной кромкой переменного сечения, установленными вокруг посадочного места охватываемого хвостовика с возможностью силового воздействия на них торцом охватывающего хвостовика и тем, что эластомерный фиксатор выполнен в виде пробки с внутренним конусом, а охватываемый хвостовик снабжен пробкой с внешним конусом. Таким образом заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области, т. е. в устройствах для распределения рабочей жидкости в гидросистемах механизированной крепи, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом гидрораспре- делителе, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 показан гидрораспределитель, разрез; на фиг. 2 - золотник в разобранном состоянии и установленными на охватываемом хвостовике фиксатором, эластомерным кольцом и защитным экраном; на фиг. 3 - место установки защитного экрана на золотнике; на фиг. 4 - гидрораспределитель в разрезе с конусным фиксатором; на фиг. 5 - золотник гидрораспределителя по фиг. 4 в разобранном состоянии.

Гидрораспределитель шахтных механизированных крепей (фиг. 1) содержит корпус 1 с напорным 2, сливным 3 и рабочим 4 каналами и расточкой, в которой установлен пакет неподвижных втулок 5, 6 и 7 с размещенными в них цилиндрическим золотником 8 с пружиной 9, толкателем 10 и размещенным на золотнике 8 комбинированным эластичным уплотнением 11. Между втулками 5 и 6 размещено комбинированное уплотнение 12 для разобщения рабочего 4 и сливного 3 каналов, а уплотнение 11 - для разобщения напорного 2 и рабочего 4 каналов.

Золотник 8 выполнен составным разборным из двух частей 13 и 14. Каждая часть представляет собой направляющий цилиндр с охватывающим или охватываемым хвостовиком.

Часть 13 золотника расположена в зоне рабочего 4 и сливного 3 каналов. Охватывающий хвостовик части 13 имеет резьбовое гнездо 15, оканчивающееся радиальным сквозным отверстием 16. Торец хвостовика со стороны резьбового гнезда имеет буртик 17, а перед резьбовым гнездом 15 имеется расточка 18.

Часть 14 золотника имеет охватываемый хвостовик с посадочным местом 19 и оканчивается резьбовым штуцером 20. Внутри части 14 имеются расточка 21 для размещения пружины 9 и отверстие 22 для прохода рабочей жидкости. Часть 14 золотника в месте перехода к хвостовику имеет торцевой уступ 23. Перед штуцером 20 имеется канавка для размещения эластомерного фиксатора 24.

Торец буртика 17 хвостовика части 13, торцевой уступ 23 и посадочное место 19 при соединении двух частей 13 и 14 золотника образуют канавку для размещения комбинированного эластичного уплотнения 11 (фиг. 1).

Комбинированное эластичное уплотнение 11 (фиг. 3) состоит из защитного экрана 25, выполненного в виде кольцевой оболочки с выступающей Г-образной кромкой переменного сечения и эластомерного кольца 26.

Защитный экран 25 выполнен из эластомерного материала большей жесткости, чем эластомерное кольцо 26. Защитный экран 25 своей кольцевой оболочкой плотно охватывает посадочное место 19 хвостовика части 14 золотника.

Герметизацию напорного канала 2 (фиг. 1) осуществляет также и комбинированное уплотнение 27. Неподвижные втулки 5, 6 и 7 герметизируются уплотнительными кольцами 28, 29, 30 и 31.

Гидрораспределитель (фиг. 4) содержит корпус 32 с напорным 33, сливным 34 и рабочим 35 канавками и расточкой, в которой установлен пакет втулок 36, 37, 38 и 39, скрепленных в корпусе 32 гайками 40 и 41, с размещенным в них цилиндрическим золотником 4 с пружиной 43, толкателем 44 и размещенными между втулками 36, 37, 38, а также на золотнике 42 комбинированными эластичными уплотнениями 45, 46 и 47.

Золотник 42 (фиг. 5) выполнен составным разборным из двух частей 48 и 49. Каждая часть представляет собой направляющий цилиндр с охватывающим или охватываемым хвостовиком.

Часть 48 золотника имеет резьбовое гнездо 30 с расточкой 51 и каналом 52. В канал 52 выходит два радиальных канала 53 и 54 для сообщения рабочей жидкости напорного 33 (фиг. 4) и рабочего 35 каналов.

Часть 49 золотника 42 (фиг. 5) имеет охватываемый хвостовик с проточкой 55 для сообщающихся в нейтральном положении золотника рабочего 35 и сливного 34 каналов, посадкой 56, резьбовым штуцером 57 и торцевым уступом 58. Часть 49 имеет упор 59 для базирования пружины 43 с одной стороны и золотника в сборе во втулках - с другой. В упоре 59 выполнены два отверстия 60, позволяющие выйти рабочей жидкости из рабочего канала 53 в сливной канал 34.

Для герметизации внутреннего канала 52 в части 49 золотника, а также фиксации частей золотника устанавливаются в расточке 51 конус 61 и пробка 62. Угол заточки конуса α₁ выбирается меньше угла α₂ для создания гарантированного натяга пробки 62 в расточке 51 части 48 золотника.

В собранном состоянии торец части 48 золотника со стороны резьбового гнезда 50 образует с посадкой 56, торцевым уступом 58 канавку для размещения эластичного защитного Г-образного экрана 25 и кольца 26 (фиг. 3) комбинированного уплотнения 47 (фиг. 4).

Линейная длина эластичной пробки 62 выбирается в совокупности с углами α₁ и α₂ таким образом, что при скручивании частей 48 и 49 золотника происходит как герметизация канала 62, так и регулирование канавки для размещения комбинированного эластичного уплотнения.

Гидрораспределитель (фиг. 1) работает следующим образом.

При механическом воздействии на толкатель 10 золотник 8 смещается вниз и при взаимодействии с уплотнением 12 разобщает сливной канал 3 и рабочий канал 4.

Одновременно уплотнение 11, смещаясь вместе с золотником 8, сообщает напорный канал 2 с рабочим каналом 4. При снятии усилия с толкателя 10 золотник 8 под действием пружины 9 возвращается в исходное положение. В случае, если диаметр уплотнения 27 выбран меньше диаметра уплотнения 11, то к усилию пружины 9 добавляется усилие от давления рабочей жидкости, действующее на разность площадей уплотняемых диаметров золотника.

Гидрораспределитель (фиг. 4) работает следующим образом.

При воздействии на толкатель 44 золотник 42 смещается вниз и в момент перехода уплотнения 47 через отверстие во втулке 39 отсекает рабочий канал 35 от сливного канала 34. Синхронно из напорного канала выходит канал 54 (фиг. 5) и жидкость начинает поступать в рабочий канал 35 через каналы 53, 52 и 54. По окончании операции, при снятии воздействия с толкателя 44, золотник 42 возвращается в исходное положение под действием усилия пружины 43.

При сборке золотников 8 (фиг. 1), 42 (фиг. 4) эластичный защитный Г-образный экран 25 своей кольцевой оболочкой плотно охватывает место 19 (фиг. 2), посадку 56 (фиг. 5) и препятствует разрушению силового кольца 26 круглого сечения. Регулирование канавки производится за счет относительного перемещения частей золотника в резьбовом соединении.

Фиксация или фрикционное торможение взаимного положения частей золотника (контровка) осуществляется эластомерным фиксатором 24, расположенным в части 14 хвостовика (фиг. 2). Линейные размеры кольца 26 подобраны так, что в диапазоне регулирования ширины канавки, а это составляет 0,2-0,6 мм, кольцо 26 сохраняет способность фиксировать резьбовое соединение за счет фрикционного взаимодействия с расточкой 18.

Внутренний конус пробки 62 (фиг. 5) и конус 61 подобраны так, что при их взаимной деформации возникает возможность регулирования ширины канавки золотника и одновременно достичь уплотнение канала 52. В диапазоне регулирования ширины канавки между пробкой 62 и расточкой 51 также вступает в силу фрикционное торможение и фиксация штуцера 57.

За счет регулирования ширины канавки кольцо 26 (фиг. 3) оптимальным образом действует на кромку переменного сечения защитного экрана 25, герметизируя напорный канал 2 при минимальном давлении рабочей жидкости. Регулировка контактного давления кромки позволит снизить интенсивность процессов износа.

Свойство предложенного гидрораспределителя оптимально подбирать уровень давления уплотняющей Г-образной кромки защитного экрана за счет регулировки геометрического объема канавки позволяет получить значительный экономический эффект в горной промышленности, где серийность гидрораспределителей достигает 100-150 тыс. шт. в год.

При стоимости гидрораспределителей 300-400 руб. снижение только стоимости обслуживания гидрораспределителя составляет экономический эффект в размере 1,0-1,5 млн. руб. (56) Авторское свидетельство СССР N 1455068, кл. F 15 B 13/02, 1986.

Использование: в устройствах для распределения рабочей жидкости в гидравлических системах механизированных крепей. Сущность изобретения: гидрораспределитель шахтных механизированных крепей содержит корпус 1 с напорным 2, сливным 3 и рабочим 4 каналами и расточкой, в которой установлен пакет втулок 5, 6 и 7 с размещенным в них цилиндрическим золотником 8 с пружиной 9, толкателем 10 и размещенным на золотнике 8 комбинированным эластичным уплотнением 11. Между пакетом втулок 5 и 6 размещено комбинированное уплотнение 12 для разобщения рабочего 4 и сливного 3 каналов, а уплотнение 11 - для разобщения напорного 2 и рабочего 4 каналов. Золотник 8 выполнен составным разборным из двух частей 13 и 14. Каждая часть представляет собой направляющий цилиндр с охватывающим или охватываемым хвостовиком. Часть 13 золотника расположена в зоне рабочего 4 и сливного 3 каналов. Охватывающий хвостовик части 13 имеет резьбовое гнездо, оканчивающееся радиальным сквозным отверстием. Торец хвостовика имеет буртик 17, а перед резьбовым гнездом имеется расточка. Часть 14 золотника имеет охватываемый хвостовик с посадочным местом и оканчивается резьбовым штуцером. Внутри части 14 имеется расточка для размещения пружины 9 и отверстие для прохода рабочей жидкости. Часть 14 золотника в месте перехода к хвостовику имеет торцевой уступ. Перед резьбовым штуцером имеется канавка для размещения фиксирующего эластичного кольца 24. Торец буртика 17 хвостовика части 13, торцевой уступ и посадочное место при соединении двух частей 13 и 14 золотника образуют канавку для размещения эластичного уплотнения 11. Эластичное уплотнение 11 представляет комбинированное уплотнение, состоящее из защитного экрана и силового эластомерного кольца круглого сечения. Защитный экран выполнен также из эластомерного материала большей жесткости, чем кольцо. Защитный экран своей оболочкой плотно охватывает посадку хвостовика части 14 золотника. Герметизацию напорного канала осуществляет также и комбинированное уплотнение 27. Неподвижные втулки 5, 6 и 7 герметизируются уплотнительными кольцами 28, 29, 30 и 31. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ШАХТНЫХ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ КРЕПЕЙ, содержащий корпус с напорным, сливным и рабочим каналами и расточку с пакетом втулок и размещенным в них подпружиненным золотником с толкателем и комбинированными эластичными уплотнениями для разобщения напорного и рабочего, рабочего и сливного каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе гидрораспределителя за счет регулирования контактного давления на уплотнении золотника при разобщении напорного и рабочего каналов, золотник выполнен из соединенных между собой посредством резьбы частей, одна из которых выполнена в виде направляющего цилиндра с охватывающим хвостовиком, расточкой и резьбовым гнездом, а другая - с направляющим цилиндром и охватываемым хвостовиком в виде посадочного места и резьбового штуцера и канавкой между ними, при этом охватываемый хвостовик снабжен эластомерным фиксатором с возможностью фрикционного воздействия на расточку охватывающего хвостовика, эластомерными кольцом и защитным экраном, выполненным в виде кольцевой оболочки с выступающей Г-образной кромкой переменного сечения, установленными вокруг посадочного места охватываемого хвостовика с возможностью силового воздействия на них торцом охватывающего хвостовика. 2. Гидрораспределитель по п. 1, отличающийся тем, что эластомерный фиксатор выполнен в виде пробки с внутренним конусом, а охватываемый хвостовик снабжен дополнительной пробкой с внешним конусом для установки в расточке.