БЛОК ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СЕКЦИЕЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ШАХТНОЙ КРЕПИ Российский патент 2006 года по МПК E21D23/16 

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

Известен патронный клапан DN20 (каталог, приложение №1) фирмы "marco" GmbH (Германия), который имеет подачу напора через внутреннее отверстие в клапане, соосном с адресным отверстием. Запорными органами являются: седло, закрепленное в разборном корпусе патрона; клапан, запирающий напор, выполненный в виде цилиндра с внутренним отверстием со стороны адреса, с наружным кольцевым буртиком с контактирующей рабочей поверхностью и радиальными отверстиями для перетока жидкости во внутреннее отверстие; клапан, запирающий слив, выполненный в виде втулки с торцевой рабочей контактирующей поверхностью. Его недостатки:

1. Свинчиваемый корпус требует повышенной точности изготовления деталей и стопорения резьбового соединения специальным клеем, что повышает расходы на изготовление;

2. Воздействие циклических нагрузок на седло с разных сторон способствует его раскачке и преждевременному выходу из строя, что ведет к снижению эксплуатационных свойств, а также требует применения пластмасс для седла с повышенными механическими характеристиками;

3. При создании блочных систем управления для данного типа одиночных клапанных патронов требуется массивный коммутирующий корпус со сложной системой каналов, что увеличивает вес блока и сложность его изготовления;

4. Клапанный патрон не предусматривает механическое управление, что снижает универсальность конструкции.

Известны блоки управления фирм "DAMS", "Tiffenbach", "SAARtech" (Германия), которые состоят из сложного коммутирующего корпуса и примыкающих к нему рабочих клапанов, пилотов управления и электрогидравлических переключателей. Недостатками блоков, выпускаемых перечисленными фирмами, является многочисленность составных элементов, сложность конструкции при изготовлении, повышенные эксплуатационные расходы, высокая стоимость изделий.

Известны блоки ручного управления фирмы "Georit" (Польша) и гидрораспределитель механизированной крепи АС №1834977, кл. E 21 D 23/16, которые состоят из сдвоенных переключателей, включаемых поочередно рукояткой и установленных на коммутирующей плите, имеющей каналы "напор" и "слив", и адресных гнезд для подсоединения шлангов.

Недостатками этих блоков являются необходимость приложения больших усилий на рукоятках, большие напряжения на рабочих поверхностях механизма включения, большие гидравлические сопротивления, малые проходные сечения каналов. Это создает неудобство в работе, преждевременный выход из строя и ограниченность применения блоков.

Известны блоки управления конструкции "Гипроуглемаш" г.Москва, состоящие из коммутирующей плиты с гнездами "напор", "слив" и адресов, на которой закреплены с нижней стороны распределители гидравлические секционные (РГС), с верхней стороны электрогидропереключатели, которые через плиту соединены каналами управления с РГС.

Распределители могут работать в ручном и автоматизированном режимах управления крепью. Недостатки:

1. Горизонтальное расположение клапанов в распределителе ограничивает количество адресов блока из-за габарита по ширине;

2. Клапаны имеют малые и сложной конфигурации проходные сечения, что ведет к большим потерям напора и ограниченности применения в больших крепях;

3. Большие усилия на рукоятках вызывают неудобство в работе и быструю утомляемость обслуживающего персонала.

Известно устройство гидросистемы управления механизированной крепью АС №1493795, кл. E 21 D 23/16, имеющее клапаны, нормально открытые (сливные) и нормально закрытые (напорные), которые расположены в общем корпусе и имеют механизмы включения кулачкового типа с фиксацией поворотной рукоятки подпружиненным шариком.

Недостатком устройства является то, что для выполнения команд напора и сброса используются два клапана, а не один, что увеличивает габаритные размеры.

Все клапаны вмонтированы в общий корпус и состоят из отдельных деталей, что при отказе одного из клапанов вызывает значительные простои при ремонте в условиях шахты.

Конструкция клапанов имеет небольшие проходные сечения, что ограничивает применение устройства для больших крепей.

Наиболее близким по сущности является гидрораспределитель секции механизированной крепи, патент РФ №2199013, кл. E 21 D 23/16, представляет собой корпус, выполненный с напорной и сливной камерами, камерой потребителя и расточкой, в которой установлены пробка, соосно расположенные золотник с уплотнительными кольцами и подпружиненным защитным колпачком, втулка и гильза, в расточке которой установлены поршень и толкатель. В расточке гильзы установлен поршень пилотного управления, в расточке которого размещены золотник с пружинным кольцом, ограничивающим его перемещение относительно поршня, и опорное кольцо, установленное с возможностью смещения поршня и взаимодействия с золотником при осевом перемещении последнего. Золотник выполнен с проточками под управляющие элементы, один из которых находится в постоянном взаимодействии с защитным колпачком. Пробка соединена с гильзой посредством резьбового соединения. В корпусе гидрораспределителя выполнен канал управления для подачи давления под поршень пилотного управления. Пробка, защитный колпачок, втулка, гильза, поршень, стопорное кольцо, поршень пилотного управления, толкатель, золотник, упорное кольцо и пружина образуют моноблок, вставленный в корпус и закрепленный фиксатором. Недостатками этого гидрораспределителя являются:

1. большое количество деталей и уплотнителей, сложность их исполнения снижают надежность в работе и затрудняют ремонт;

2. малые размеры, сложность форм каналов ведут к большим гидропотерям;

3. направления каналов затрудняют применение в компактных модульных конструкциях переключателей.

Все клапаны вмонтированы в общий корпус и состоят из отдельных деталей, что при отказе одного из клапанов вызывает значительные простои при ремонте в условиях шахты.

Конструкция клапанов имеет небольшие проходные сечения, что ограничивает применение устройства для больших крепей.

Задачей изобретения является устранение недостатков указанных выше устройств, повышение эффективности в работе и сокращение времени на ремонтные простои оборудования за счет конструкции модульного типа блока управления секцией механизированной шахтной крепи (далее блок).

Второй задачей изобретения является наряду с первой задачей упрощение конструкции блока при небольших усилиях по включению клапанных устройств, имеющих место при небольших давлениях напора и малых диаметрах каналов.

Третьей задачей является наряду с первой осуществление возможности применения блока в автоматизированных системах управления крепью.

Технический результат по решению первой задачи достигается тем, что блок гидравлического управления секцией механизированной шахтной крепи, содержащий несколько или один переключатель, имеющий напорный канал, канал сброса и адресные отверстия двух вмонтированных в корпус переключателя адресных клапанных устройств, каждое из которых включает подпружиненный напорный клапан для периодического сообщения адресного отверстия с напорным каналом и каналом сброса, клапан сброса с рабочей торцевой поверхностью, который установлен для периодического сообщения адресного отверстия с каналом сброса путем его перемещения, снабжен коммутирующей плитой с каналами для соединения каналов напора и сброса одного или нескольких переключателей с каналами напора и сброса колодки питания, имеющей гнезда для подсоединения к магистралям напора и сброса, при этом адресные клапанные устройства имеют напорный клапан, расположенный на одной оси с адресным отверстием, выполненный в виде пустотелого цилиндра, имеющего в средней части рабочую кольцевую поверхность, контактирующую с седлом, радиальные отверстия и установленный с возможностью перекрытия его торца и передвижения в сторону адресного отверстия рабочей торцевой поверхностью клапана сброса, выполненного в виде поршня, перемещаемого за счет подачи и сброса давления по внутренним каналам через соответствующий клапан управления, вмонтированный в корпус переключателя и соединенный с каналами напора и сброса, при этом каждый переключатель имеет прямоугольную форму и резьбовые отверстия для обеспечения возможности его применения в гидравлических блоках модульного типа.

Технический результат по решению второй задачи достигается тем, что клапан сброса выполнен с хвостовиком для возможности его перемещения механическим путем, при этом гнезда корпуса с деталями клапанных устройств закрыты крышкой, прикрепленной к корпусу винтами, которые одновременно крепят съемные упоры, адресные клапанные устройства расположены эксцентрично относительно расположенной в крышке поворотной оси, имеющей лыску для контакта с хвостовиком клапана сброса каждого клапанного устройства для его перемещения при повороте оси с жестко закрепленной на оси рукояткой, установленной для включения верхнего клапанного устройства путем ее поворота вверх, нижнего клапанного устройства путем ее поворота вниз с возможностью возвращения в ее исходное положение при установленных упорах, а при снятых упорах с возможностью удержания клапанных устройств во включенном положении путем запирания клапана сброса цилиндрической поверхностью поворотной оси за счет сил трения.

Технический результат по решению третьей задачи достигается тем, что на переключатели блока установлены электрогидравлические клапаны для использования блока в автоматизированных системах управления крепью.

Сущность изобретения:

На фиг.1 изображен вид спереди на блок гидравлического управления секцией механизированной шахтной крепи (далее блок), (п.1); на фиг.2 изображен разрез А-А (см. фиг.1) блока (п.1); на фиг.3 изображен вид сзади на блок (п.1); на фиг.4 изображен разрез блока (п.2); на фиг.5 изображен вид В (см. фиг.4) блока (п.2) с положением рукоятки "выключено"; на фиг.6 изображен вид В (см. фиг.4) блока (п.2) с положением рукоятки "включено без фиксации"; на фиг.7 изображен вид В (см. фиг.4) блока (п.2) с положением рукоятки "включено с фиксацией"; на фиг.8 изображен вид спереди на блок (п.3); на фиг.9 изображена схема гидравлическая принципиальная блока (п.1); на фиг.10 изображена схема гидравлическая принципиальная блока (п.2); на фиг.11 изображена схема гидравлическая принципиальная блока (п.3); где п.1, п.2, п.3 - пункты формулы изобретения по отличительным признакам.

Блок (п.1) см. фиг.1, 2, 3, 9 представляет собой модульную конструкцию, включающую колодку питания 1, коммутирующую плиту 2, соединительные болты 3, переключатели 4, состоящие из фишки 5, подсоединенной к корпусу переключателя 6 и вмонтированных в корпус каждого переключателя двух адресных клапанных устройств, в которые входят: клапан напорный 7, пружина 8, седло 9, втулка распорная 10, клапан сброса 11, клапан управления 12 и заглушка 13.

Работа блока осуществляется следующим образом. При включении первого клапана управления 12, соединенного с каналами напора и сброса переключателя, давление жидкости подается по каналу "X1" и передвигает клапан сброса 11, который перекрывает с торца внутреннее отверстие в напорном клапане 7, запирая связь между адресом "А1" и сбросом "Т". При дальнейшем движении клапан сброса 11 передвигает в сторону канала "А1" напорный клапан 7, наружная кольцевая контактирующая поверхность которого отходит от седла 9, сжимая пружину 8, и рабочая жидкость из канала "Р" через радиальные отверстия поступает во внутреннее отверстие напорного клапана 7 и далее в адрес "А1". При выключении клапана управления 12 управляющее давление сбрасывается, клапан сброса 11 перестает прижиматься к торцевой поверхности клапана 7 и открывает связь между каналами "А1" и "Т". Под воздействием пружины 8 и давления напора клапан 7 наружной кольцевой поверхностью прижимается к седлу 9 и запирает связь между напором "Р" и адресом "А1". Работа второго клапанного устройства переключателя осуществляется аналогично включением (выключением) второго клапана управления 12 с подачей давления в канал "Х2". Включение осуществляется нажатием на управляющий клапан, выключение - снятием нагрузки с управляющего клапана (отпусканием). Данная конструкция обеспечивает независимую работу каждого клапанного устройства любого переключателя.

Блок (п.2) см. фиг.4, 5, 6, 7, 10 представляет собой аналогичную модульную конструкцию с аналогичными адресными клапанными устройствами как у блока (п.1), клапан сброса выполнен с хвостовиком (см. фиг.4, поз.14) для возможности его перемещения механическим путем, гнезда в корпусе переключателя с деталями адресных клапанных устройств закрыты крышкой 15, прикрепленной к корпусу винтами 16, которые одновременно крепят съемные упоры 17, в крышке расположена поворотная ось 18 с жестко закрепленной на ней рукояткой 19, при этом адресные клапанные устройства расположены эксцентрично относительно поворотной оси 18, на которой имеется лыска контактирующая с хвостовиком клапана сброса 14.

Работа блока осуществляется следующим образом. При повороте вверх рукоятки 19 и, соответственно, оси 18, лыска оси надавливает на хвостовик клапана сброса 14 и перемещает его (см. фиг.6), включая верхнее клапанное устройство без фиксации при установленном упоре 17, так как рукоятка 19 при ее отпускании под воздействием пружины 8 клапанного устройства и давления напора возвращается в исходное положение (см. фиг.5). При снятом упоре 17 ось 18 поворачивается на больший угол и запирает хвостовик клапана сброса 14 цилиндрической поверхностью, при этом рукоятка 19 самостоятельно не возвращается в исходное положение (см. фиг.7), удерживаясь во включенном положении за счет сил трения на цилиндрической поверхности оси 18, обеспечивая включение с фиксацией.

При повороте рукоятки 19 вниз аналогично включается (выключается) нижнее клапанное устройство.

Легкая перестройка фиксированного и нефиксированного включения клапанных устройств расширяет функциональные возможности применения блока (п.2).

Блок (п.3) см. фиг.8, 11 представляет собой блок (п.1) с дополнительно установленными на переключатели электрогидравлическими клапанами 20.

Работа клапанных устройств при этом осуществляется включением клапанов управления вручную или включением электрогидравлических клапанов путем подачи электрических сигналов.

Данная конструкция обеспечивает универсальность управления блоком с возможностью его применения в автоматизированных системах управления крепью.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для использования в гидросистемах шахтных механизированных крепей. Обеспечивает повышение эффективности работы, сокращение времени на ремонт, упрощение конструкции, возможность применения в автоматизированных системах управления крепью. Блок содержит несколько или один переключатель, имеющий напорный канал, канал сброса и адресные отверстия двух вмонтированных в корпус переключателя адресных клапанных устройств. Каждое из них включает подпружиненный напорный клапан для периодического сообщения адресного отверстия с напорным каналом и каналом сброса, клапан сброса с рабочей торцевой поверхностью, который установлен для периодического сообщения адресного отверстия с каналом сброса путем его перемещения. Блок снабжен коммутирующей плитой с каналами для соединения напора и сброса одного или нескольких переключателей с каналами напора и сброса колодки питания. Она имеет гнезда для подсоединения к магистралям напора и сброса. Адресные клапанные устройства имеют напорный клапан, расположенный на одной оси с адресным отверстием, радиальные отверстия и установленный с возможностью перекрытия его торца и передвижения в сторону адресного отверстия рабочей торцевой поверхностью клапан сброса. Напорный клапан выполнен в виде пустотелого цилиндра, имеющего в средней части рабочую кольцевую поверхность, контактирующую с седлом. Клапан сброса выполнен в виде поршня, перемещаемого за счет подачи и сброса давления по внутренним каналам через соответствующий клапан управления, вмонтированный в корпус переключателя и соединенный с каналами напора и сброса. Каждый переключатель имеет прямоугольную форму и резьбовые отверстия для обеспечения возможности его применения в гидравлических блоках модульного типа. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Блок гидравлического управления секцией механизированной шахтной крепи, содержащий несколько или один переключатель, имеющий напорный канал, канал сброса и адресные отверстия двух вмонтированных в корпус переключателя адресных клапанных устройств, каждое из которых включает подпружиненный напорный клапан для периодического сообщения адресного отверстия с напорным каналом и каналом сброса, клапан сброса с рабочей торцевой поверхностью, который установлен для периодического сообщения адресного отверстия с каналом сброса путем его перемещения, отличающийся тем, что он снабжен коммутирующей плитой с каналами для соединения напора и сброса одного или нескольких переключателей с каналами напора и сброса колодки питания, имеющей гнезда для подсоединения к магистралям напора и сброса, при этом адресные клапанные устройства имеют напорный клапан, расположенный на одной оси с адресным отверстием, выполненный в виде пустотелого цилиндра, имеющего в средней части рабочую кольцевую поверхность, контактирующую с седлом, радиальные отверстия и установленный с возможностью перекрытия его торца и передвижения в сторону адресного отверстия рабочей торцевой поверхностью клапан сброса, выполненный в виде поршня, перемещаемого за счет подачи и сброса давления по внутренним каналам через соответствующий клапан управления, вмонтированный в корпус переключателя и соединенный с каналами напора и сброса, при этом каждый переключатель имеет прямоугольную форму и резьбовые отверстия для обеспечения возможности его применения в гидравлических блоках модульного типа.2. Блок по п.1, отличающийся тем, что клапан сброса выполнен с хвостовиком для возможности его перемещения механическим путем, при этом гнезда корпуса с деталями клапанных устройств закрыты крышкой, прикрепленной к корпусу винтами, которые одновременно крепят съемные упоры, адресные клапанные устройства расположены эксцентрично относительно расположенной в крышке поворотной оси, имеющей лыску для контакта с хвостовиком клапана сброса каждого клапанного устройства для его перемещения при повороте оси с жестко закрепленной на оси рукояткой, установленной для включения верхнего клапанного устройства путем ее поворота вверх, нижнего клапанного устройства путем ее поворота вниз с возможностью возвращения в ее исходное положение при установленных упорах, а при снятых упорах с возможностью удержания клапанных устройств во включенном положении путем запирания клапана сброса цилиндрической поверхностью поворотной оси за счет сил трения.3. Блок по п.1, отличающийся тем, что на переключатели блока установлены электрогидравлические клапаны для использования блока в автоматизированных системах управления крепью.