ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ШАХТНОЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ Российский патент 2002 года по МПК E21D23/16 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначенно для использования в гидросистемах шахтных механизированных крепей, применяемых при подземной добыче угля.

Известен гидрораспределитель шахтных механизированных крепей по патенту РФ 2006586, Е 21 D 23/16, 1994, содержащий корпус с каналами для подвода рабочей жидкости, пакет втулок и размещенный в них подпружененный золотник, имеющий проточку для соединения каналов и внутреннюю камеру, образованную разъемными частями золотника, и комбинированные эластичные уплотнения в подвижных соединениях для разобщения каналов.

Недостатками этого гидрораспределителя являются снижение надежности из-за возможности выхода комбинированных эластичных уплотнений из контакта с уплотняемыми поверхностями при переключениях, вследствие чего при больших расходах уплотнения смываются потоком рабочей жидкости, что приводит к потере герметичности; значительные габариты корпуса и металлоемкость из-за удлинения золотника, чтобы наружной поверхностью управлять (перекрывать или соединять между собой) тремя каналами (напорным, рабочим и сливным), а также высокая трудоемкость изготовления, обусловленная жесткими требованиями соосности пакета втулок и разъемных частей золотника.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является гидрораспределитель шахтной механизированной крепи по патенту РФ 2109956, Е 21 D 23/16, 1998, содержащий корпус с напорным, двумя сливными и рабочим каналами для подвода рабочей жидкости, пакет втулок и размещенный в них подпружиненный золотник, имеющий проточку для соединения каналов и внутреннюю камеру, соединенную радиальными окнами с проточкой и наружной поверхностью золотника, комбинированные эластичные уплотнения в подвижных соединениях для разобщения каналов, установленные с возможностью постоянного контакта с уплотняемыми поверхностями.

Подвижные комбинированные эластичные уплотнения состоят из бандажа и эластомерного кольца, причем бандажи выполнены из эластомерного материала большей жесткости, чем эластомерные кольца. Благодаря этому бандажи выполняют роль чистильщика, что дает возможность эксплуатировать гидрораспределитель в шахтных условиях на загрязненной рабочей жидкости. Ширина бандажа уплотнений, проходящих при переключениях мимо радиальных окон, выбирается больше диаметра последних, что предотвращает износ уплотнений, а постоянный контакт уплотнений с охватывающей уплотняемой поверхностью предотвращает их вымывание при большом расходе рабочей жидкости.

Недостатками этого гидрораспределителя являются:
- значительные металлоемкость и габариты корпуса по высоте, что весьма существенно в подземных стесненных условиях, из-за увеличенной длины золотника, которая определяется тем, что золотник своей наружной поверхностью управляет тремя каналами: напорным, рабочим и сливным;
- повышение трудоемкости изготовления из-за глубокого сверления для соединения между собой сливных каналов;
- снижение надежности комбинированного эластичного уплотнения, установленного в канавку, образованную расточкой центральной втулки и торцом верхней втулки - т. е. двумя деталями, между которыми возможна несоосность, приводящая к отклонениям от оптимального радиального зазора между золотником и верхней втулкой. При увеличенном зазоре уплотнение затягивается в зазор и разрушается, при уменьшенном - возможны задиры и заклинивание золотника.

Сущность изобретения заключается в том, что гидрораспределитель шахтной механизированной крепи содержит толкатель с приводом, корпус с каналами для подвода рабочей жидкости, втулку с размещенным в ней подпружиненным золотником, имеющим проточку для соединения каналов и внутреннюю камеру, соединенную с проточкой радиальными окнами, комбинированные эластичные уплотнения подвижных соединений для разобщения каналов, установленные с возможностью постоянного контакта с уплотняемыми поверхностями, и отличается тем, что внутренняя камера золотника, сообщающаяся с проточкой радиальными окнами, выполнена открытой, а внутри камеры установлена неподвижная втулка, перекрывающая при включении гидрораспределителя радиальные окна золотника.

Причинно-следственная связь между заявленной совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая:
Признак - "внутренняя камера золотника выполнена открытой" - позволяет установить внутри камеры неподвижную втулку, что в свою очередь ведет к уменьшению габаритов и металлоемкости гидрораспределителя.

Признак - "внутри камеры установлена неподвижная втулка, перекрывающая при включении гидрораспределителя радиальные окна золотника" - позволяет повысить надежность и снизить трудоемкость изготовления за счет устранения охватываемого комбинированного эластичного уплотнения между втулками и глубокого сверления корпуса.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижении металлоемкости, трудоемкости изготовления гидрораспределителя, уменьшении его габаритов и повышении надежности.

Предлагаемый гидрораспределитель имеет корпус меньших габаритов и металлоемкости благодаря уменьшению длины наружной поверхности золотника, управляющей только напорным и рабочим каналами, а управление сливным каналом осуществляется внутренней поверхностью камеры золотника, взаимодействующей с неподвижной втулкой.

Снижение трудоемкости изготовления обеспечивается устранением глубокого сверления корпуса гидрораспределителя благодаря подводу сливного канала к внутренней полости неподвижной втулки при размещении ее в открытой внутренней камере золотника.

Повышение надежности гидрораспределителя достигается тем, что конструкция предлагаемого гидрораспределителя позволяет отказаться от охватывающего комбинированного эластичного уплотнения, установленного между втулками и имеющего низкую надежность, и применить только комбинированные эластичные уплотнения, устанавливаемые на охватываемых поверхностях и состоящих из защитного экрана и эластомерного кольца, имеющих большую надежность.

Снижение усилия пружины и, соответственно, усилия включения может быть достигнуто в предлагаемом гидрораспределителе по аналогии с прототипом выполнением ступенчатых расточек втулки и наружной поверхности золотника так, чтобы во включенном положении рабочее давление создавало усилие, равное силам трения на уплотнениях в подвижных соединениях.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан гидрораспределитель в разрезе.

Гидрораспределитель шахтной механизированной крепи (см. чертеж) содержит корпус 1 с расточкой, в которой установлена втулка 2 с размещенным в ней золотником 3, в открытую внутреннюю камеру 4 которого входит неподвижная втулка 5.

В расточке корпуса 1 выполнены три проточки для напорного 6, рабочего 7 и сливного 8 каналов.

Втулка 2 снабжена радиальными окнами 9 и 10, сообщающимися соответственно с напорным 6 и рабочим 7 каналами, разобщенными уплотнениями 11, 12, 13.

Золотник 3 на наружной поверхности имеет проточку 14, сообщающуюся с внутренней камерой 4 радиальными окнами 15, и канавки под комбинированные эластичные уплотнения 16, 17, 18. В исходном положении золотник фиксируется пружиной 19, а при включении гидрораспределителя перемещается толкателем 20 с приводом, например, в виде рукоятки 21, установленной на крышке 22.

Неподвижная втулка 5 на наружной поверхности имеет комбинированные эластичные уплотнения 23 и 24, внутренняя полость втулки 5 радиальными пазами 25 соединена со сливным каналом 8 через промежутки между витками пружины 19. Отверстие под толкатель 20 герметизируется уплотнением 26.

В исходном положении (показано на чертеже) золотник 3 комбинированными уплотнениями 16 и 17 герметизирует радиальное окно 9 напорного канала 6, а проточкой 14 и радиальными окнами 15 соединяет рабочий канал 7 со сливным 8, подведенным к внутренней камере 4 золотника 3 через внутреннюю полость неподвижной втулки 5.

При включении гидрораспределителя золотник 3 приводом толкателя 20 смещается вниз, при этом неподвижная втулка 5 перекрывает радиальные окна 15 золотника, отсекая проточку 14 и рабочий канал 7 от сливного 8, а проточка 14 золотника 3 соединяет радиальные окна напорного 9 и рабочего 10 каналов. Радиальные окна 9 и 10 втулки и проточка 14 герметизируются уплотнениями 17 и 18, а радиальные окна 15 золотника 3 - уплотнениями 23 и 24 неподвижной втулки 5.

Длина золотника 3 определяется тем, что он наружной поверхностью управляет каналами - напорным 6 и рабочим 7, а управление сливным каналом 8 совмещено на этой же длине благодаря размещению внутри золотника 3 неподвижной втулки 5, перекрывающей при включении сообщение проточки 14 золотника 3 со сливным каналом 8.

Гидрораспределитель шахтной механизированной крепи относится к устройствам распределения рабочей жидкости в гидросистемах механизированных крепей, применяемых при подземной добыче угля. Гидрораспределитель содержит толкатель с приводом, корпус с напорным, рабочим и сливным каналами для подвода рабочей жидкости, втулку, размещенный в ней подпружиненный золотник, комбинированные эластичные уплотнения подвижных соединений для разобщения каналов, установленные с возможностью постоянного контакта с уплотняемыми поверхностями. Золотник имеет проточку для соединения каналов и открытую внутреннюю камеру, соединенные радиальными окнами. Внутри камеры установлена неподвижная втулка, перекрывающая радиальные окна золотника при включении гидрораспределителя. Золотник наружной поверхностью управляет напорным и рабочим каналами, а внутренней поверхностью камеры - сливным. Задачей изобретения является уменьшение металлоемкости и габаритов корпуса гидрораспределителя, повышение надежности и снижение трудоемкости изготовления. 1 ил.

Гидрораспределитель шахтной механизированной крепи, содержащий толкатель с приводом, корпус с каналами для подвода рабочей жидкости, втулку с размещенным в ней подпружиненным золотником, имеющим проточку для соединения каналов и внутреннюю камеру, соединенную с проточкой радиальными окнами, комбинированные эластичные уплотнения подвижных соединений для разобщения каналов, установленные с возможностью постоянного контакта с уплотняемыми поверхностями, отличающийся тем, что внутренняя камера золотника выполнена открытой, а внутри камеры установлена неподвижная втулка, перекрывающая при включении гидрораспределителя радиальные окна золотника.