ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ Российский патент 1997 года по МПК E21D23/16 

Изобретение относится к области горного машиностроения и может быть использовано в гидравлических системах управления секциями шахтной крепи комплексов при выемке полезного ископаемого.

Известно устройство для управления секцией шахтной крепи (авт.свид. N629349, кл. E 21 D 23/16), включающее клапанный гидроблок гидростойки, блок управления секцией, преобразователь (повыситель давления) давления с распределителем и обратными клапанами и с системой переключения, снабженной фиксатором и штоком с упором, в крайних положениях с поршнем преобразователя.

Недостатком данной конструкции является низкая эффективность из-за конструктивной сложности устройства, отсутствия стабильности поддержания заданного начального давления распора гидростойки, отсутствия возможности регулировки величины начального распора и удержания величины распорного усилия на стойке во времени.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является "Гидросистема секции механизированной крепи" (авт.свид. N 1145148, кл. E 21 D 23/00), включающая гидростойку с предохранительным клапаном и гидрозамком, распределитель, связанный с поршневой и штоковой полостями гидростойки и с напорной и сливной магистралью, устройство автоматического повышения давления, камера повышенного давления которого сообщена через обратный клапан непосредственно с поршневой полостью гидростойки, а вход через обратный клапан и дозирующее устройство с гидравлическим реле времени с напорной магистралью. Гидросистема так же снабжена перепускным клапаном, вход которого сообщен с входом автоматического устройства повышения давления.

Недостатком данной конструкции является ее невысокая эксплуатационная надежность из-за сложности конструкции, что вызывает необходимость в применении специального распределителя для установки его в позицию, обеспечивающую подачу жидкости в входную магистраль дозирующего устройства, что связано с потерей времени на управление.

Применение перепускного клапана с сбросом части рабочей жидкости из напорной магистрали на слив не рациональное решение, приводит к значительным тепловым потерям.

Выдержка времени подачи высокого давления в поршневую полость определяется вязкость жидкости проходящей через дроссель, время ограничено конструктивным объемом камеры дозирующего устройства.

Фактически же удержание начального распора должно быть гарантировано на весь период времени до начала формирования реакции горного давления со стороны кровли.

Данное устройство не обеспечивает визуальное наблюдение оператором состояние гарантированного начального распора гидростоек.

Задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационной надежности гидросистемы управления секцией в части автоматического поддержания наперед заданного начального распора гидростойки крепи на период времени до начала формирования реакции горного давления со стороны кровли.

В известной гидросистеме управления секцией механизированной крепи, включающей гидростойку с подключенной к ее поршневой полости предохранительным клапаном и гидрозамком, гидроблок управления, подключенный к напорной и сливной магистралям и связанный линиями управления с поршневой и штоковыми полостями гидростойки, устройство повышения давления сообщенное с поршневой полостью гидростойки, устройство повышения давления выполнено в виде гидроцилиндра, внутри которого установлены поперечная стенка с центральным отверстием, отделяющая камеру высокого давления от камеры управления, подвижный поршень, разделяющий камеру управления и камеру низкого давления, подвижный шток, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры управления и пропущенный сквозь отверстие поперечной стенки в камеру высокого давления, и выдвижной шток-индикатор, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры низкого давления, другой конец которого пропущен через отверстие, выполненное в стенке гидроцилиндра, при этом камера низкого давления сообщена с напорной магистралью секции, камера управления сообщена с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления, а камера высокого давления снабжена запорным регулируемым клапаном, вход которого сообщен с ней, а выход с поршневой полостью гидростойки непосредственно, и сообщена через обратный клапан с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления.

Сопоставление заявляемой гидравлической системы управления секции механизированной крепи с прототипом позволяет сделать вывод об отсутствии в последнем признаков, сходных с существенными отличительными признаками с заявляемой гидросистемой управления.

Устройство повышения давления выполнено в виде гидроцилиндра, внутри которого установлены поперечная стенка с центральным отверстием, отделяющая камеру высокого давления от камеры управления, подвижный поршень, разделяющий камеру управления и камеру низкого давления, подвижный шток, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры управления и пропущенный сквозь отверстие поперечной стенки в камеру высокого давления, и выдвижной шток-индикатор, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры низкого давления, другой конец которого пропущен сквозь отверстие, выполненное в стенке гидроцилиндра, при этом камера низкого давления сообщена с напорной магистралью секции, камера управления сообщена с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления, а камера высокого давления снабжена запорным регулируемым клапаном, вход которого сообщен с ней, а выход с поршневой полостью гидростойки непосредственно, и сообщена через обратный клапан с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления.

Совокупность признаков заявленного технического решения имеет отличие от прототипа и известных аналогов и не следует явным образом из излученного уровня техники, поэтому авторы считают, что объект является новым и имеет изобретательский уровень.

Изобретение имеет изобретательский уровень в связи с тем, что сочетание признаков, а именно выполнение устройства повышения давления в виде гидроцилиндра, внутри которого установлены поперечная стенка с центральным отверстием, отделяющая камеру высокого давления от камеры управления, подвижный поршень, разделяющий камеру управления и камеру низкого давления, подвижный шток, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры управления и пропущенной сквозь отверстие поперечной стенки в камеру высокого давления, и выдвижной шток-индикатор, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры низкого давления, другой конец которого пропущен сквозь отверстие, выполненное в стенке гидроцилиндра, при этом камера низкого давления сообщена с напорной магистралью секции, камера управления сообщена с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления, а камера высокого давления снабжена запорным регулируемым клапаном, вход которого сообщен с ней, а выход с поршневой полостью гидростойки непосредственно, и сообщена через обратный клапан с линией управления поршневой полостью гидроблоке управления решает поставленную задачу изобретения: повышения эксплуатационной надежности гидросистемы управления секцией механизированной крепи в части автоматического поддержания наперед заданного начального распора гидростойки крепи на период времени до начала формирования реакции горного давления со стороны кровли. Эти признаки связаны между собой так, что при устранении одного из них исчезает даваемый изобретением технический результат.

Изобретение также представляет собой определенный шаг в развитии техники и является прогрессивным, так как позволяет повысить надежность работы гидросистемы управления секциями шахтной крепи, повышает безопасность ведения работы в лаве, сокращает трудозатраты при управлении секциями в лаве.

Гидравлическая система управления секцией механизированной крепи, в которой заявлено данное изобретение может найти широкое применение в горнодобывающей отрасли народного хозяйства при работе в механизма, машинах и устройствах где требуется гарантированное и безопасное ведение работ связанное с удержанием кровли выработок, может применимо в системах управления различных по своей конструкции и назначению гидрофицированных передвижных механизированных комплексах где используются распорные гидростойки, т.е. является промышленно-применимым техническим решением.

На чертеже показана принципиальная гидравлическая схема гидросистемы секции механизированной крепи с продольным разрезом устройства повышения давления.

Гидравлическая система управления секцией механизированной крепи содержит гидростойку 1 с поршневой 2 и штоковой 3 полостями, предохранительный клапан 4 гидростойки и гидрозамок 5 одностороннего действия, гидроблок 6 управления, подключенный к напорной 7 и сливной 8 магистралям и связан линиями управления 9 и 10 с поршневой 2 штоковой 3 полостями гидростойки 1 устройство 11 повышения давления, выполненного в виде гидроцилиндра 12 с поперечной стенкой 13, в которой имеется центральное отверстие 14, отделяющее камеру 15 высокого давления от камеры 16 управления, подвижной поршень 17 разделяющий камеру 16 управления и камеру 189 низкого давления, подвижный шток 19, прикрепленный одним концом к поршню 17 и проходящий через отверстие 14 в камеру высокого давления 15, выдвижной шток-индикатор 20, прикрепленный одним концом к поршню 17 со стороны камеры 18 низкого давления, а другим концом проходит сквозь отверстие 21 в стенке 22 гидроцилиндра 12, при этом камера 18 низкого давления сообщена с напорной магистралью 7 гидролинией 23, а камера 16 высокого давления снабжена запорным регулируемым клапаном 24, вход которого сообщен с ней, а выход через гидролинию 25 непосредственно с поршневой полостью 2 гидростойки 1, и сообщена через обратный клапан 26 с линией 9 управления поршневой полости 2 гидроблока 6 и через гидролинию 27 с камерой 16 управления.

Гидравлическая система управления секцией работает следующим образом. При управлении распором гидростойки 1 секции оператор устанавливает блок 6 управления в позиционное положение ПС, благодаря чему линия управления 9 сообщается через блок 6 управления с напорной магистралью 7, при этом рабочая жидкость из напорной магистрали 7 будет подаваться в поршневую полость 2 гидростойки 1 через обратный клапан гидрозамка 5, в камеру 16 управления устройства 11 повышения давления и через обратный клапан 26 в камеру 15 высокого давления. В результате этого камеры 15, 16, 18 устройства 11 будут находиться под одинаковым давлением равным давлению в напорной магистрали 7 секции 4, так как сумма активной площади камеры 15 и 16 больше активной площади камеры 18, поршень 17 со штоками 19 и 20 переместятся в крайнее положение имитируемое максимальным вылетом (l) штока-индикатора 20, при этом камера 15 заполняется полностью рабочей жидкостью. Одновременно с этим давлением в поршневой полости 2 гидростой 1 формируется распорное усилие на штоке величина которого определяется величиной давления в напорной магистрали секции, которая от технического состояния гидросистемы секции, как подтверждает практика эксплуатации в шахтных условиях, колеблется в широком диапазоне, достигая минимума до 50% от номинального.

Кроме того, начальное распорное усилие зависит от времени удержания оператором гидроблока 6 управления в позиции ПС, что естественно не гарантировано. Оператор устанавливает блок 6 управления в положение 0 (нейтральное) и переходит к управлению другой секции. При переключении блока 6 в положение О камера 16 управления через линии 9 и 27 сообщается со сливной магистралью 8 секции, закрывается обратный клапан гидрозамка 5. Поршневая полость 4 гидростойки 1 находится в замкнутом объеме, ограниченном гидрозамком 5, предохранительным клапаном 4 гидростойки 1 и запорным регулируемым клапаном 24 устройства 11 повышения давления. Благодаря тому, что камера 16 управления сообщилась со сливной магистралью 8 секции, то под действием постоянно действующего давления в камере 18 поршень 17 со штоками 19 и 20 начинает перемещаться, формируя повышенное давление в камере 15. При этом обратный клапан 26 закрывается и жидкость из камеры 15 преодолевая сопротивление запорного клапана 24 поступает в замкнутую поршневую полость 2 гидростойки 1, создавая автоматически заданное распорное усилие на штоке гидростойки 1. Величина давления в полости 2 гидростойки регулируется сопротивлением (перепадам давления) на запорном элементе клапана 24 и устанавливается оператором предварительно в зависимости от технологических условий проведения выработки и технического состояния гидросистемы секции.

В процессе автоматического поддержания заданного начального давления в поршневой полости, происходит релаксация напряжения в местах контакта перекрытия и кровли, основание секции и почвы выработки секция приобретает устойчивое положение с постоянным заданным подпорным усилием. Любое перемещение штока гидростойки 1 в период приобретения устойчивости состояния в "распоре" компенсируется увеличением замкнутого объема поршневой полости 2 гидростойки 1 за счет вытеснения рабочей жидкости из камеры 15 устройства 11 повышения давления, на что указывает сокращение вылета (l) штока-индикатора 20.

Предлагаемая гидравлическая система управления секций механизированной крепи обеспечивает эксплуатационную надежность благодаря простате и надежности элементов конструкции устройства повышения давления, поддерживает автоматически начальный наперед заданный распор гидростоек не зависимо от времени удержания оператором гидроблока управления в позиции управления поршневой полостью, т.е. сокращает время управления секцией гарантирует надежное поддержание начального подпора с возможностью визуального контроля посредством штока-индикатора о степени разрядки высокого давления, т.е. о состоянии процесса удержания распора в гидростойках во времени, ограниченном только внутренними утечками замкнутого объема жидкости в поршневой полости стойки, т.е. дополнительно оценивается качество уплотнительных узлов гидростойки.

Изобретение относится к области горного машиностроения и может быть использовано в гидравлических системах управления секциями шахтной крепи комплексов при выемке полезного ископаемого, а также применимо в системах управления различных по своей конструкции и назначению гидрофицированных передвижных механизированных комплексах где используются распорные гидростойки. Сущность изобретения: в гидросистеме управления секцией механизированной крепи, включающей гидростойку с подключенной к ее поршневой полости предохранительным клапаном и гидрозамком, гидроблок управления, подключенный к напорной и сливной магистралям и связанный линиями управления с поршневой и штоковыми полостями гидростойки, устройство повышения давления сообщенное с поршневой полостью гидростойки, устройство повышения давления выполнено в виде гидроцилиндра, внутри которого установлены поперечная стенка с центральным отверстием, отделяющая камеру высокого давления от камеры управления, подвижный поршень, разделяющий камеру управления и камеру низкого давления, подвижной шток, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры управления и пропущенный сквозь отверстие поперечной стенки в камеру высокого давления, и выдвижной шток-индикатор, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры низкого давления, другой конец которого пропущен через отверстие, выполненное в стенке гидроцилиндра, при этом камера низкого давления сообщена с напорной магистралью секции, камера управления сообщена с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления, а камера высокого давления снабжена запорным регулируемым клапаном, вход которого сообщен с ней, а выход - с поршневой полостью гидростойки непосредственно, и сообщена через обратный клапан с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления. 1 ил.

Гидросистема управления секцией механизированной крепи, включающая гидростойку с подключенными к ее поршневой полости предохранительным клапаном и гидрозамком, гидроблок управления, подключенный к напорной и сливной магистралям и связанный линиями управления с поршневой и штоковой полостями гидростойки, устройство повышения давления, сообщенное с поршневой полостью гидростойки, обратный клапан, связанный с устройством повышения давления и поршневой полостью гидростойки, отличающаяся тем, что устройство повышения давления выполнено в виде гидроцилиндра, внутри которого установлены поперечная стенка с центральным отверстием, отделяющая камеру высокого давления от камеры управления, подвижный поршень, разделяющий камеру управления и камеру низкого давления, подвижный шток, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры управления и пропущенный сквозь отверстие поперечной стенки в камеру высокого давления, и выдвижной шток-индикатор, прикрепленный одним концом к поршню со стороны камеры низкого давления, другой конец которого пропущен сквозь отверстие, выполненное в стенке гидроцилиндра, при этом камера низкого давления сообщена с напорной магистралью секции, камера управления сообщена с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления, а камера высокого давления снабжена запорным регулируемым клапаном, вход которого сообщен с ней, а выход с поршневой полостью гидростойки непосредственно, и сообщена через обратный клапан с линией управления поршневой полостью гидростойки в гидроблоке управления.