ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СТОЙКА ШАХТНОЙ КРЕПИ Российский патент 1996 года по МПК E21D15/54 E21D23/16 F16K17/00 

Изобретение относится к горной промышленности, конкретно к гидравлическим стойкам шахтной крепи, к средствам их защиты.

Известны гидравлические стойки, оборудованные устройствами, снижающими последствия динамических нагрузок на крепь. Так, известна гидравлическая стойка, снабженная клапаном, обеспечивающим при ударных нагрузках переток рабочей жидкости из поршневой полости в штоковую [1] Недостатком этой конструкции гидростоек является сложность обслуживания и настройки клапанов.

Известна также конструкция гидравлической стойки с предохранительным устройством, выполненным в виде уравновешенного золотника, связанного посредством шарнирной системы с инерционным грузом, который при ударных нагрузках освобождает золотник [2] Недостатком этого устройства является недостаточное быстродействие из-за громоздкой рычажной системы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гидравлическая стойка шахтной крепи, включающая гидроцилиндр с поршневой и штоковой полостями и предохранительное устройство, содержащее корпус, выполненный с каналами для соединения поршневой полости гидростойки со сливом, и расположенный в нем гидравлически уравновешенный золотник с пружиной, установленной во внутренней полости его с возможностью силового взаимодействия с крышкой корпуса, выполненной с центральным цилиндрическим выступом, входящим во внутреннюю полость золотника, перекрывая ее и образуя гидравлическую полость для уравновешивания золотника, и регулируемый клапан для соединения этой гидравлической полости со сливом при динамических нагрузках на стойку [3] Недостатком данного устройства является низкое и нестабильное при различных по длительности нагрузках остаточное давление в гидравлической стойке после срабатывания предохранительного устройства. Это обусловлено наличием двух уравновешивающих полостей потому, что с началом движения золотника его радиальная расточка соединяет вторую уравновешивающую полость с полостью гидростойки и с этого момента, даже если закроется клапан, процесс полного открытия будет необратим, так как в первой уравновешивающей полости отсутствует жидкость. С момента же закрытия клапана процесс уравновешивания и время закрытия золотника зависят только от заполнения жидкостью первой уравновешивающей полости через осевые дросселирующие каналы в реборде.

Целью изобретения является повышение надежности за счет упрощения конструкции.

Цель достигается тем, что в гидравлической стойке шахтной крепи, включающей гидроцилиндр с поршневой и штоковой полостями и предохранительное устройство, содержащее корпус, выполненный с каналами для соединения поршневой полости гидростойки со сливом, и расположенный в нем гидравлически уравновешенный цилиндрический золотник с пружиной, установленной во внутренней полости его с возможностью силового взаимодействия с крышкой корпуса, выполненной с центральным цилиндрическим выступом, входящим во внутреннюю полость золотника, перекрывая ее и образуя гидравлическую полость для уравновешивания золотника и регулируемый клапан для соединения этой гидравлической полости со сливом при динамических нагрузках на стойку, последний расположен в цилиндрическом выступе крышки, его золотник выполнен с проточкой в средней части, а полость, образованная этой проточкой со стенками выступа, имеет два радиальных канала, один из которых постоянно соединен с гидравлической полостью, уравновешивающей золотник, а другой канал, перекрываемый внутренними стенками золотника и клапанным золотником, расположен с возможностью соединения гидравлически уравновешивающий золотник полости с поршневой полостью гидростойки через клапанную полость. При этом торец золотника регулируемого клапана гидравлически связан с поршневой полостью гидростойки.

Проведенные патентные исследования показывают, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе не имеется сведений о шахтных гидравлических стойках, которые характеризовались бы той же совокупностью существенных признаков, что и патентуемая конструкция. Следовательно, она отвечает критерию патентоспособности "новизна".

Сопоставительный анализ патентуемой гидравлической стойки с известными аналогичными стойками показывает, что она обладает значительными преимуществами, которые являются следствием ее отличительных особенностей, явным образом не вытекающих из уровня техники, т.е. разработанная нами конструкция гидравлической стойки соответствует критерию патентоспособности"изобретательский уровень". Предлагаемая гидравлическая стойка с предохранительным устройством имеет более простую и более надежную конструкцию предохранительного устройства по сравнению с предохранительными устройствами инерционного типа. При этом конструкция предохранительного клапана позволяет его использовать не только при динамических нагрузках, но и при возрастании статических нагрузок, превышающих установленный рабочий предел давления рабочей жидкости в гидростойках шахтной крепи.

На чертеже изображено предохранительное устройство, разрез.

Гидравлическая стойка 1 шахтной крепи включает гидроцилиндр, установленные в нем шток с поршнем и присоединенное к поршневой части гидростойки 1 предохранительное устройство, состоящее из корпуса 2 со сливными отверстиями 3, крышки 4, цилиндрического полого золотника 5 с радиальной расточкой 6, в которой размещена силовая пружина 7, распертая в крышку 4 и закрывающая золотником 5 сливное отверстие поршневой полости гидростойки 1, уравновешивающей гидравлической полости 8, образованной корпусом 2 и крышкой 4, клапана 9, расположенного в крышке 4 и образующего своей проточкой клапанную полость 10.

Крышка 4 корпуса 2 выполнена с центральным цилиндрическим выступом, входящим во внутреннюю полость золотника 5 и имеющим сегментообразный вырез 11 и два радиальных канала 12 и 13. Канал 12 постоянно открыт, соединяя клапанную полость 10 с гидравлической полостью 8, уравновешивающей золотник 5. Другой канал 13, перекрываемый внутренними стенками золотника 5 и клапанным золотником 9, расположен на выступе крышки 4 с возможностью соединения гидравлически уравновешивающей золотник 5 полости 8 с поршневой полостью гидростойки 1 через клапанную полость 10.

Клапанная полость 10 и уравновешивающая полость 8 закрыты клапаном 9 с помощью пружины 14, сжатие которой изменяется регулировочным винтом 15. Переток жидкости из поршневой полости гидростойки 1 в уравновешивающую полость 8 происходит за счет посадок с зазором между золотником 5 и крышкой 4 и между цилиндрической частью клапана 9 и крышкой 4.

Расстояние между кромками радиальной расточки 12 золотника 9 и сегментообразного выреза 11 в крышке равно наибольшему расчетному ходу золотника 5. Такое техническое решение предопределяет взаимосвязь начала закрытия золотника 5 от настройки клапана 9 и стабильное остаточное давление в гидростойке после срабатывания предохранительного устройства.

Гидростойка работает следующим образом. С приложением нагрузки к гидростойке 1 в ее поршневой полости возрастает давление, воздействующее на торец цилиндрической части клапана 9, который сжимая пружину 14, открывается, при этом перекрывает второй канал 13, что предотвращает переток жидкости из полости гидростойки 1 в клапанную полость 10 при последующем открытии золотника 5. Жидкость из уравновешивающей полости 8 через первый канал 12 сливается, что нарушает равновесие сил, действующих на золотник 5, который начинает смещаться в сторону крышки 4, обеспечивая слив жидкости из полости гидростойки 1 через отверстия 3, и в то же время своей радиальной расточкой 6 соединяет второй канал 13 с полостью гидростойки 1. Дальнейшее открытие золотника 3 будет продолжаться до тех пор, пока давление в гидростойке 1 снизится до уровня настройки клапана 9, который под действием пружины 14 закроется, и соответственно второй канал 13 соединится с клапанной полостью 10, а жидкость из полости гидростойки 1 будет поступать через радиальную расточку 6, второй канал 13, клапанную полость 10, первый канал 12 в уравновешивающую полость 8, что приведет к выравниванию давлений в этих полостях, и золотник 5 под действием силовой пружины 7 закроется. При наибольшем же расчетном ходе золотника 5 его радиальная расточка 6 соединяется с сегментообразным вырезом 11, вследствие чего давление в уравновешивающей полости 8 сравнивается с давлением в гидростойке 1, предотвращая удар золотника 5 в крышку 4. При очередном нагружении гидростойки цикл работы устройства повторяется.

Использование: в горной промышленности, конкретно в средствах защиты шахтных гидравлических стоек. Сущность изобретения: гидравлическая стойка шахтной крепи имеет предохранительное устройство, содержащее корпус, выполненный с каналами для соединения поршневой полости гидростойки со сливом и расположенный в нем гидравлически уравновешенный золотник с пружиной, установленной во внутренней полости его с возможностью силового взаимодействия с крышкой корпуса, выполненной с центральным цилиндрическим выступом, имеющим радиальный канал и входящим во внутреннюю полость золотника, перекрывая ее с образованием гидравлической полости для уравновешивания золотника, и регулируемый клапан для соединения этой полости со сливом при динамических нагрузках на стойку. Регулируемый клапан расположен в цилиндрическом выступе крышки, его золотник выполнен с проточкой в средней части, а полость, образованная этой проточкой со стенками выступа, имеет два радиальных канала, один из которых постоянно соединен с гидравлической полостью, уравновешивающей золотник, а другой канал расположен с возможностью соединения этой гидравлической полости с поршневой полостью гидростойки через клапанную полость. 1 ил.

Гидравлическая стойка шахтной крепи, включающая гидроцилиндр с поршневой и штоковой полостями и предохранительное устройство, содержащее корпус, выполненный с каналами для соединения поршневой полости гидростойки со сливом и расположенный в нем гидравлический уравновешенный цилиндрический золотник с пружиной, установленной во внутренней полости его с возможностью силового взаимодействия с крышкой корпуса, выполненной с центральным цилиндрическим выступом, входящим во внутреннюю полость золотника, перекрывая ее с образованием гидравлической полости для уравновешивания золотника, и регулируемый клапан для соединения этой гидрополости со сливом при динамических нагрузках на стойку, отличающаяся тем, что регулируемый клапан расположен в цилиндрическом выступе крышки, его золотник выполнен с проточкой в средней части, а выступ крышки выполнен с двумя радиальными каналами, сообщенными с клапанной полостью, образованной проточкой золотника со стенками выступа, один из которых постоянно соединен с гидравлически уравновешивающей золотник полостью, а другой канал, перекрываемый внутренними стенками золотника и золотником регулируемого клапана, расположен с возможностью соединения гидравлически уравновешивающей золотник полости с поршневой полостью гидростойки через клапанную полость.