КЛАПАН АВАРИЙНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ Российский патент 2003 года по МПК E21D15/51 E21D23/16 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к предохранительным клапанам плунжерного типа, предназначенным для защиты поршневых полостей гидростоек механизированных крепей при динамических нагрузках со стороны вмещающих пород.

Известен предохранительный клапан, включающий корпус, цилиндрический золотник с глухим центральным каналом и боковыми отверстиями, уплотнительное кольцо, самоустанавливающуюся шайбу и пружину (Под общей редакцией Понамаренко Ю.Ф. Расчет и конструирование гидропроводов механизированных крепей. - М.: Машиностроение, 1981, 3276, ил., рис.4.2.б).

Предохранительный клапан имеет достаточный ресурс работы и высокую степень герметичности. Однако диаметр радиальных отверстий цилиндрического золотника практически нельзя выполнить больше 1,5 мм, что ограничивает возможность повышения пропускной способности гидроклапана.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предложенному решению является предохранительный клапан, включающий корпус, цилиндрический плунжер, уплотнительное кольцо, самоустанавливающуюся шайбу и пружину, при этом в цилиндрическом плунжере выполнены продольные пазы переменного сечения, связанные с центральным каналом (А.с. СССР 687241, E 21 D 23/16, 16 K 1700, 1979 - принято за прототип).

Недостатками данного клапана являются:
- ограниченная возможность повышения пропускной способности клапана из-за невозможности увеличения диаметра цилиндрического плунжера, т.к. это приведет к недопустимому увеличению размеров пружины. По этой же причине рабочее давление клапана ограничено 40...50 МПа;
- большой ход цилиндрического плунжера из-за необходимости увеличения пропускной способности, что приводит в свою очередь к большому перепаду давления между открытием и закрытием, а также к увеличению времени воздействия повышенного давления в поршневых полостях гидростоек при динамическом воздействии на механизированную крепь со стороны вмещающих пород.

Предлагаемым изобретением решается задача увеличения пропускной способности предохранительного клапана, устанавливаемого в поршневых полостях гидростоек при пиковых нагрузках, возникающих при динамическом нагружении на крепь со стороны вмещающих пород.

Для достижения указанного технического результата в аварийном предохранительном клапане, содержащем корпус, цилиндрический плунжер с центральным каналом, уплотнительное кольцо, самоустанавливающуюся шайбу и пружину, цилиндрический плунжер выполнен переменного диаметра с несколькими рядами радиальных отверстий, на большем диаметре цилиндрического плунжера закреплен золотник, имеющий осевой канал и радиальные отверстия, расположенные в несколько рядов, а его диаметр больше диаметра цилиндрического плунжера, в осевой расточке корпуса установлена гильза с уплотнениями, разделяющая полости высокого и низкого давления, в центральном канале которой размещен золотник, взаимодействующий с пружиной, установленной между буртиком золотника и гильзой.

Предлагаемый клапан аварийный предохранительный иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2. На фиг.1 показан общий вид клапана. На фиг.2 показана выноска А на фиг.1.

Аварийный клапан состоит из корпуса 1, в расточке которого установлена гильза 2 с уплотнителями 3 и 4, положение которой относительно радиальных отверстий 5 устанавливается штуцером 6, пружиной 7, шайбой 8, упором 9, седлом 10, кольцами 11, 12 и гильзой 13.

Положение штуцера 6 и гильзы 13 фиксируется контргайками 14. Внутри гильзы 13 установлена пружина 15, которая одним концом взаимодействует с упором 16, в котором завальцован шарик 17, а другим с винтом 18, посредством которого производится настройка предохранительного клапана на малый расход. Положение винта 18 относительно гильзы 13 фиксируется контргайкой 19, торец гильзы 13 закрыт крышкой 20.

Между кольцами 11 и 12 располагается самоуставливающаяся шайба 21, которая удерживает в седле 10 пакет уплотнений 22. В осевой расточке седла 10 устанавливается цилиндрический плунжер 23 с центральным каналом 24 и двумя или более рядами радиальных отверстий 25. Выход центрального канала цилиндрического плунжера 23 закрыт дросселем 26, диаметр отверстия которого меньше диаметра центрального канала. Дроссель 26 фиксируется в плунжере 23 штифтом 27.

На большем диаметре цилиндрического плунжера 23 закреплен посредством разрезной шайбы 28 золотник 29 с двумя или более рядами радиальных отверстий 30, который своим выступом взаимодействует с пружиной 7.

В гильзе 2 устанавливаются уплотнительные пакеты 3 и 4.

Для отвода рабочей жидкости, истекающей из отверстия 5 на корпус клапана 1 надевается втулка 31. Для уплотнений элементов клапана применены уплотняющие кольца 32, 33, 34, 35, 36. В транспортном положении штуцер 6 закрыт крышкой 37.

Клапан аварийный предохранительный работает следующим образом.

Штуцер 6 соединяется с поршневой полостью гидростойками или другими полостями гидроцилиндров, которые необходимо защищать от давления, превышающего номинальное.

При возникновении избыточного давления цилиндрический плунжер 23 воздействует на шарик 17 упором 16, посредством которых сжимает пружину 15, а также посредством закрепленного на нем золотника пружину 7. Движение цилиндрического золотника будет продолжаться до тех пор, пока правый ряд радиальных отверстий не пройдет пакет уплотнений 22. При этом поршневая полость гидростойки будет соединена с атмосферой. Расход рабочей жидкости через клапан будет определяться диаметром дроссельного отверстия и величиной открытия радиальных отверстий цилиндрического плунжера.

В том случае, если данного расхода рабочей жидкости через клапан будет недостаточно, чтобы поддерживать в поршневой полости гидростойки номинальное давление, давление в ней начнет расти. Цилиндрический плунжер 23 с закрепленным на нем золотником 29 продолжает движение вправо и будет сжимать пружины 7 и 15 до тех пор, пока следующие радиальные отверстия цилиндрического плунжера пройдут пакет уплотнений 22.

Давление в полости Б при этом упадет, т.к. расход через радиальные отверстия цилиндрического плунжера будет больше, чем расход через дроссель. В этом случае золотник 29 окажется гидравлически неуравновешенным, и он под действием давления в полости В начнет двигаться вправо до упора в седло 10, сжимая при этом пружину 7. Радиальные отверстия золотника при этом пройдут левый уплотнительный пакет 4 и соединят полость В через радиальные отверстия 5 корпуса 1 с кольцевой проточкой втулки 31 и далее через гнездо втулки с атмосферой или сливной магистралью. Расход через клапан при этом будет определяться пропускной способностью радиальных отверстий золотника.

При движении золотника 29 вправо до упора в седло 10 он выйдет из соприкосновения с посадочной плоскостью цилиндрического плунжера и давление в полостях Б и В уравняется, после чего золотник 29 под действием пружин 7 и 15 вернется в исходное положение. Пружина 15 передает свое усилие на золотник 29 через цилиндрический плунжер и установленную на нем разрезную шайбу 28.

Изобретение относится к предохранительным клапанам плунжерного типа, предназначенным для защиты поршневых полостей гидростоек механизированных крепей при динамических нагрузках со стороны вмещающих пород. Задачей изобретения является увеличение пропускной способности предохранительного клапана. Клапан включает корпус, цилиндрический плунжер с центральным каналом, уплотнительное кольцо, самоустанавливающуюся шайбу и пружину. Он снабжен гильзой с уплотнениями, установленной в осевой расточке корпуса, разделяющей полости высокого и низкого давления, и золотником с осевым каналом и радиальными отверстиями, расположенными в несколько рядов. Цилиндрический плунжер выполнен переменного диаметра с несколькими рядами радиальных отверстий. На большем диаметре цилиндрического плунжера закреплен золотник с возможностью взаимодействия с пружиной, установленной между гильзой и буртиком золотника. Диаметр золотника больше диаметра цилиндрического плунжера. 2 ил.

Клапан аварийный предохранительный, включающий корпус, цилиндрический плунжер с центральным каналом, уплотнительное кольцо, самоустанавливающуюся шайбу и пружину, отличающийся тем, что клапан снабжен гильзой с уплотнениями, установленной в осевой расточке корпуса, разделяющей полости высокого и низкого давления, и золотником с осевым каналом и радиальными отверстиями, расположенными в несколько рядов, цилиндрический плунжер выполнен переменного диаметра с несколькими рядами радиальных отверстий, на большом диаметре цилиндрического плунжера закреплен золотник с возможностью взаимодействия с пружиной, установленной между гильзой и буртиком золотника, причем его диаметр больше диаметра цилиндрического плунжера.