ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СТОЙКА Российский патент 2002 года по МПК E21D15/44 

Предлагаемое техническое решение относится к горному делу и предназначено для использования в шахтах, опасных по горным ударам.

Известно устройство для снятия пиковых нагрузок в гидростойках шахтных крепей по авт. св. СССР 900008, кл. Е 21 D 23/04, Е 21 D 15/44, опубл. в БИ 3, 1982 г., включающее цилиндр, дно которого имеет упор и выполнено с проточкой, поршень со сферически вогнутой поверхностью, обращенной в сторону дна цилиндра, а также предохранительный и аварийный клапаны, при этом в проточке дна цилиндра соосно со сферически вогнутой поверхностью поршня установлено седло аварийного клапана, внутри которого размещен клапанный элемент с возможностью периодического взаимодействия с упором цилиндра.

Недостатком известного устройства является то, что образованная в результате горного удара сферической вогнутой поверхностью поршня кумулятивная струя создает повышенное давление не только на седло аварийного клапана, но и, в равной степени, на стенки цилиндра, что может привести к разрушению стойки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство защиты гидростойки от динамических нагрузок, описанное в статье Н.Н. Городилова, Г.Н. Боброва, Г.У. Кукушкина, С.И. Калинина "Совершенствование средств защиты крепи от динамических нагрузок". Сб.: Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами. Вопросы горного давления. Вып. 45, Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987, с.141-146.

Указанное устройство включает цилиндр, шток с поршнем, амортизатор, установленный под штоком, клапан, золотник со ступенью и хвостовиком с фланцем, корпус золотника со сливным отверстием в его стенке и вертикальными направляющими, присоединенный к цилиндру, пружину, размещенную на хвостовике золотника между корпусом золотника и фланцем хвостовика, груз с упором, размещенным в вертикальных направляющих корпуса золотника и взаимодействующим нижним концом со ступенью золотника, и патрубок, сообщающий полость цилиндра с полостью корпуса золотника.

Гидростойка с указанным устройством защиты работает следующим образом. При статической нагрузке на гидростойку упор груза взаимодействует со ступенью золотника и удерживает его в положении, обеспечивающем герметизацию полости цилиндра. В случае горного удара гидростойка проседает на амортизаторе, груз, благодаря своей инерционности, остается "на месте", упор груза выходит из зацепления со ступенью золотника, золотник усилием пружины смещается в сторону и открывает отверстие патрубка в корпусе золотника на слив жидкости из полости цилиндра в атмосферу.

Недостаток известного устройства состоит в том, что после горного удара и смешения золотника отверстие патрубка в корпусе золотника остается постоянно открытым, вследствие чего вся жидкость из полости цилиндра выбрасывается в атмосферу. Таким образом, после однократного срабатывания под действием горного удара гидростойка полностью теряет несущую способность.

Технической задачей предлагаемого решения является повышение надежности защиты гидравлической стойки от разрушения при неоднократно повторяющихся горных ударах за счет выброса из полости ее цилиндра определенного количества жидкости при каждом горном ударе.

Поставленная задача решается за счет того, что гидравлическая стойка, включающая цилиндр, шток с поршнем, амортизатор, установленный под штоком, клапан, золотник со ступенями и хвостовиком с фланцем, корпус золотника со сливным отверстием в его стенке и вертикальными направляющими, присоединенный к цилиндру, пружину, размещенную на хвостовике золотника между корпусом золотника и фланцем хвостовика, груз с упором, размещенным в вертикальных направляющих корпуса золотника и взаимодействующим нижним концом со ступенью золотника, и патрубок, сообщающий полость цилиндра с полостью корпуса золотника, согласно техническому решению, снабжена дополнительными патрубками, присоединенными к цилиндру в нижней части его надпоршневой полости с промежутками между ними по высоте, а к корпусу золотника - по его длине, причем в исходном состоянии гидравлической стойки отверстия патрубков в корпусе золотника перекрыты золотником, который выполнен с рядом ступеней и снабжен ступенчатой рейкой с продольной прорезью для размещения упора груза, имеющего поясок, диаметр которого больше ширины продольной прорези ступенчатой рейки золотника, установленной с зазором относительно ступеней золотника для выхода упора груза из зацепления с очередной ступенью золотника при каждом горном ударе.

Такая совокупность признаков обеспечивает следующее. При горном ударе гидравлическая стойка проседает на амортизаторе, груз (как инерционная масса) остается на прежней высоте, его упор выходит из зацепления со ступенью золотника, который смещается усилием пружины на длину одной ступени, открывая отверстие одного из патрубков на слив жидкости из полости цилиндра в атмосферу. Истечение жидкости прекращается, когда поршень, перекроет в цилиндре отверстие патрубка, открытого золотником в момент горного удара. При последующем горном ударе золотник открывает отверстие очередного патрубка на слив жидкости из полости гидравлической стойки. Таким образом гидравлическая стойка защищается от разрушения при неоднократно повторяющихся горных ударах.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показана гидравлическая стойка в продольном сечении с частичными обрывами, на фиг.2 - положение золотника и груза с упором при двукратном воздействии на гидравлическую стойку горного удара, на фиг.3 - вид А-А на фиг.1.

Гидравлическая стойка (фиг.1, 3) включает цилиндр 1, шток 2 с поршнем 3, амортизатор 4, установленный под штоком 2, клапан 5, золотник 6, например, с цилиндрическими ступенями 7-10, хвостовиком 11 с фланцем 12 и ступенчатой рейкой 13 (фиг.3), имеющей продольную прорезь 14, корпус 15 золотника 6 со сливным отверстием 16 в его стенке и вертикальными направляющими 17, присоединенный к цилиндру 1, пружину 18, размещенную на хвостовике 11 золотника 6 между корпусом 15 золотника 6 и фланцем 12 хвостовика 11, груз 19 с упором 20, снабженным пояском 21, патрубок 22 и дополнительные патрубки 23, 24, присоединенные к цилиндру 1 и сообщающие полость 25 цилиндра 1 с полостью 26 корпуса 15 золотника 6. Упор 20 размещен в вертикальных направляющих 17 корпуса 15 золотника 6, проходит через прорезь 14 рейки 13 и взаимодействует своим нижним концом попеременно со ступенями 7-10 золотника 6.

Предлагаемая гидравлическая стойка работает следующим образом. При статической нагрузке на нее (фиг.1) упор 20 груза 19 взаимодействует со ступенью 10 золотника 6 и удерживает его в положении, обеспечивающем герметизацию полости 25 цилиндра 1 (все отверстия патрубков 22, 23, 24 в корпусе 15 перекрыты золотником 6 (исходное состояние)). При горном ударе цилиндр 1 и шток 2 проседают на амортизаторе 4, груз 19, как инерционная масса, остается на "месте", упор 20 груза 19 выходит из зацепления со ступенью 10 золотника 6, золотник 6 усилием пружины 18 смещается вправо (фиг.1) и открывает отверстие в патрубке 22 на слив жидкости из полости 25 цилиндра 1 через патрубок 22, полость 26 корпуса 15 золотника 6, отверстие 16 в атмосферу. Истечение жидкости из полости 25 цилиндра 1 продолжается до тех пор, пока поршень 3 не перекроет отверстие патрубка 22 в цилиндре 1.

Так диаметр пояска 21 на упоре 20 больше ширины прорези 14 в рейке 13 (фиг. 3), высота смещения упора 20 при горном ударе ограничена расстоянием между рейкой 13 золотника 6 и пояском 21 упора 20, которое лишь незначительно превышает величину зацепления конца упора 20 с любой из ступеней 7-10 золотника 6. Поэтому при каждом горном ударе золотник 6 смещается только на одну из ступеней 7-10 золотника 6 и открывает отверстие одного из патрубков 22, 23, 24 (фиг.2).

При постепенном нарастании давления жидкости в полости 25 цилиндра 1 гидравлической стойки до значения, превышающего его допустимый уровень, сброс жидкости осуществляется через клапан 5, полость 26 корпуса 15 золотника 6 и отверстие 16.2

Изобретение относится к горному делу и предназначено для использования в шахтах, опасных по горным ударам. Задача изобретения - повышение надежности защиты гидравлической стойки от разрушения при неоднократно повторяющихся горных ударах за счет выброса из полости ее цилиндра определенного количества жидкости при каждом горном ударе. Гидравлическая стойка включает цилиндр, шток с поршнем, амортизатор, установленный под штоком, клапан, золотник со ступенями и хвостовиком с фланцем, корпус золотника со сливным отверстием в его стенке и вертикальными направляющими, присоединенный к цилиндру, пружину, размещенную на хвостовике золотника между корпусом золотника и фланцем хвостовика, груз с упором, размещенным в вертикальных направляющих корпуса золотника и взаимодействующим нижним концом со ступенью золотника, патрубок, сообщающий полости цилиндра с полостью корпуса золотника, и дополнительные патрубки, присоединенные к цилиндру в нижней части его надпоршневой полости с промежутками между ними по высоте, а к корпусу золотника - по его длине. В исходном состоянии гидравлической стойки отверстия патрубков в корпусе золотника перекрыты золотником, который выполнен с рядом ступеней и снабжен ступенчатой рейкой с продольной прорезью для размещения упора груза, имеющего поясок, диаметр которого больше ширины продольной прорези ступенчатой рейки золотника, установленной с зазором относительно ступеней золотника для выхода упора груза из зацепления с очередной ступенью золотника при каждом горном ударе. 3 ил.

Гидравлическая стойка, включающая цилиндр, шток с поршнем, амортизатор, установленный под штоком, клапан, золотник, со ступенями и хвостовиком с фланцем, корпус золотника со сливным отверстием в его стенке и вертикальными направляющими, присоединенный к цилиндру, пружину, размещенную на хвостовике золотника между корпусом золотника и фланцем хвостовика, груз с упором, размещенным в вертикальных направляющих корпуса золотника и взаимодействующим нижним концом со ступенью золотника, и патрубок, сообщающий полость цилиндра с полостью корпуса золотника, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными патрубками, присоединенными к цилиндру в нижней части его надпоршневой полости с промежутками между ними по высоте, а к корпусу золотника - по его длине, причем в исходном состоянии гидравлической стойки отверстия патрубков в корпусе золотника перекрыты золотником, который выполнен с рядом ступеней и снабжен ступенчатой рейкой с продольной прорезью для размещения упора груза, имеющего поясок, диаметр которого больше ширины продольной прорези ступенчатой рейки золотника, установленной с зазором относительно ступеней золотника для выхода упора груза из зацепления с очередной ступенью золотника при каждом горном ударе.