ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СТОЙКА Российский патент 1996 года по МПК E21D15/44 

Изобретение относится к горному делу, а именно к области создания шахтных гидравлических стоек, работающих в условиях динамического нагружения, и может найти применение в горной промышленности при изготовлении механизированных крепей и их эксплуатации.

Цель изобретения повышение надежности работы гидростоек при ударном нагружении за счет обеспечения герметичности аварийного клапана.

На чертеже представлен общий вид гидростойки с седлом, установленным на цилиндре, применительно к крепи комплекса М 130. Седло может устанавливаться также на пустотелом штоке.

Гидростойка состоит из опоры штока (на чертеже не показано), самого полого штока 1, на котором установлен поршень 2 с возможностью осевого перемещения в цилиндре 3 и опоры цилиндра 4. Подача жидкости осуществляется через полый шток 1, на котором устанавливается предохранительный клапан, реагирующий на постоянное давление (на фиг. не показан).

Аварийный клапан 5 выполнен в виде конуса, фиксированно установленного с помощью гайки 6 и шайбы 7 на оси 8, которая неподвижно закреплена на опоре цилиндра 4. В оси 8 сделаны каналы 9, соединяющие поршневую полость с атмосферой. В аварийном клапане выполнено разъемное седло, состоящее из наружной части 10 и внутренней части 11. Наружная часть 10 соединена неподвижно с цилиндром 3 (или штоком 1) с помощью клинового быстроразъемного соединения 12, и имеет внизу паз 13 с выступающим приливом 14. Внутренняя часть 11 установлена на оси 8 опоры цилиндра 4, вставлена в паз 13 наружной части 10 и контактирует нижней частью с аварийным клапаном 5, а верхней с приливом 14. Причем в наружной части 10 выполнена проточка 15, в которой установлен Г-образный разъемный упор 16 с опорным приливом 17, контактирующим с нижней поверхностью внутренней части 11. Над аварийным клапаном 5 в седле создана дополнительная полость m, ограниченная торцевой поверхностью опоры цилиндра 4 и постоянно соединенная с поршневой полостью каналами 18, выполненными в седле. Причем площадь опоры цилиндра 4 (или опоры штока), ограничивающая дополнительную полость m больше разности площадей поршня 2 и аварийного клапана 5. Между опорой цилиндра 4 и седлом установлена пружина 19.

Наружная часть 10 седла может неподвижно устанавливаться на штоке (на фиг. не показано). В этом варианте дополнительная полость m образуется опорой штока, которая жестко соединяется с осью 8, а пружина 19 устанавливается между седлом и опорой штока.

Гидростойка работает следующим образом.

При подведении в гидростойку давления начального распора, обеспечиваемого насосной станцией, в дополнительной полости m возникает сила F₁, закрывающая аварийный клапан 5. Противодействующая сила F₂, стремящаяся открыть аварийный клапан 5 меньше, чем F₁, так как площадь S₁, на которую действует сила давления начального распора и обеспечивающая сила F₁ больше, чем площадь S₂, обеспечивающая силу F₂. Площадь S₂ равна разности площадей поршня 2 и аварийного клапана 5. Площадь S₁ равна разности торцевой площади опоры цилиндра 4 и его оси 8. Либо, при установке аварийного клапана в опоре штока, площадь S₁ равна разности торцевой площади опоры штока и его оси (на фиг. не показано). Пружина 19 обеспечивает предварительный натяг внутренней части 11 разъемного седла и аварийного клапана 5, что предотвращает утечки жидкости из гидростойки в момент начала закачивания. Внутренняя часть 11 седла выбирает несоосность, имея возможность в пазу 13 смещения относительно наружной части 10 и контактируя с приливом 14 и приливом 17 Г-образного разъемного упора 16. Это обеспечивает герметичность аварийного клапана в статическом режиме нагружения (в прототипе даже при статическом режиме нагружения вследствие неточности изготовления деталей и несоосного нагружения невозможно обеспечить надежность работы гидростойки).

При статическом нагружении разность сил открытия и закрытия аварийного клапана 5 сохраняется за счет постоянного соединения дополнительной полости m с поршневой полостью каналами 18, и аварийный клапан 5 остается закрытым. При достижении в гидростойке крепи давления, обеспечивающего номинальное сопротивление крепи, например, 40 МПа, происходит срабатывание предохранительного клапана. По мере увеличения давления увеличивается сила прижатия аварийного клапана 5 к внутренней части 11 седла.

При резком динамическом нагружении гидростойки, опора цилиндра 4 или опора штока с жестко соединенной осью 8, на которой фиксированно установлен аварийный клапан 5 с помощью гайки 6 и шайбы 7, практически мгновенно приобретает скорость, равную ударной скорости нагружения и смещается вниз относительно внутренней части 11 седла, которое вставлено в паз наружной части 10, жестко соединенной с помощью клинового соединения 12 с цилиндром 3 или штоком 1, и они в свою очередь из-за своей массы не успевают приобрести мгновенную скорость и отстают от движения опор. При этом снизу внутренняя часть 11 ограничена разъемным Г-образным упором 16 с опорными приливами 17, который установлен в проточку 15 наружной части 10. Жидкость вытесняется из дополнительной полости m через каналы 18. В этот момент происходит открытие аварийного клапана 5, и жидкость из поршневой полости через каналы 9 вытесняется в атмосферу.

После сброса избыточного давления происходит закрытие аварийного клапана. При этом за счет свободного положения внутренней части 11 обеспечивается надежное закрытие аварийного клапана, стойка вновь несет статическую нагрузку и готова к работе. (В прототипе сложным является своевременное закрытие аварийного клапана, т.к. при ударе, особенно несоосном, очень сложно получить герметичное соединение клапана с седлом при его закрытии).

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает надежное срабатывание и последующее закрытие аварийного клапана при ударном нагружении гидростойки. Кроме того, при сборке аварийного клапана достигается хорошая герметичность клапана.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для создания шахтных гидравлических стоек (ГС) для механизированных крепей. Цель - повышение надежности работы ГС при ударном нагружении за счет обеспечения герметичности аварийного клапана (К) 5. Для этого в К5, выполненном в виде конуса, выполнено седло, состоящее из охватывающего 10 и внутреннего 11 элементов. Элемент 10 выполнен в нижней части с пазом 13 и выступающим внутрь паза 13 приливом 14. Элемент 11 в нижней части имеет выступ, размещенный в пазу 13 элемента 10 с возможностью взаимодействия с приливом 14. На наружной поверхности элемент 10 имеет проточку 15, в которой установлен Г-образный упор 16 с выступающим опорным приливом 17 на его горизонтальной полке. На ней установлен нижней поверхностью внутренний элемент 11 седла. Над К5 в седле создана исполнительная полость "m", ограниченная торцевой поверхностью опоры цилиндра 4 и постоянно соединенная с поршневой полостью выполненными в седле каналами 18. При ударном нагружении ГС обеспечивается надежное срабатывание и последующее закрытие К5. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гидравлическая стойка, содержащая опоры штока и цилиндра, полый шток с поршнем, подвижно установленным в цилиндре, предохранительный клапан, сообщенный с полостями стойки, и выполненный по ее центру аварийный клапан в виде усеченного конуса, неподвижно закрепленного на оси, в которой выполнены каналы с возможностью соединения поршневой полости с атмосферой, неподвижно закрепленное на конце цилиндра или штока седло, боковая поверхность которого сопряжена с возможностью осевого перемещения опоры с боковой поверхностью последней, жестко скрепленной с осью, которая размещена в отверстии, выполненном в седле, в котором расположены продольные каналы, соединяющие поршневую полость с дополнительной полостью, в которой вдоль продольной оси стойки размещена пружина и которая расположена между торцовыми поверхностями седла и опоры и ограничена торцовой поверхностью, площадь которой превышает разность площадей поршня и аварийного клапана, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности ее работы при ударных нагрузках, седло выполнено из охватывающего элемента, имеющего в нижней части паз и выступающим внутрь паза приливом, и внутреннего элемента с выступом в нижней части, размещенным в пазу охватывающего элемента с возможностью взаимодействия с приливом последнего. 2. Гидравлическая стойка по п.1, отличающаяся тем, что охватывающий элемент выполнен с проточкой на наружной поверхности и снабжен установленным в проточке Г-образным упором с выступающим опорным приливом на его горизонтальной полке, на которой установлена нижней поверхностью внутренняя часть седла.