УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОРА СТОЕК С ПОВЫШЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ Российский патент 2009 года по МПК E21D23/16 

Изобретение относится к устройству для распора стоек с повышенным давлением. Такие устройства известны в подземных горных разработках, чтобы довести давление стоек секции крепи до более высокого уровня. Более высокое усилие начального распора во многих забойных установках желательно, поскольку за счет этого повышается эффективность крепи. Задачей крепи является сдерживание обрушения породы и прежде всего кровли в месте добычи. Для этой цели гидравлические установки рассчитаны на давление в системе 300-350 бар. У стоек секций механизированной крепи в качестве верхнего предела устанавливается давление 420-480 бар. Если не предусматриваются никакие особые устройства, то порода должна оседать до тех пор, пока не будет достигнут верхний предел давления и пока щит может создавать максимальное сопротивление.

Для создания повышенного давления известно использование двух питающих линий с разными уровнями давления, например 320 и 420 бар. Высокое давление должно подводиться в такой системе по рукавным линиям большого диаметра (DN20), и требуется ряд дополнительных переключающих клапанов, присоединенных к системе высокого давления со вторым питанием давлением.

Далее, известно создание высокого давления только в секции механизированной крепи посредством передаточного поршня. Поскольку различные стойки требуют разного объема для достижения высокого давления, передаточный поршень должен быть либо очень большим, либо совершать несколько нагнетательных ходов. Для этой цели из уровня техники известны также передаточные поршни, управляемые распределителями, что требует относительно высоких затрат.

Задачей изобретения является создание устройства для распора стоек с повышенным давлением, которое за счет своей чрезвычайно простой конструкции является рентабельным в изготовлении.

Эта задача решается посредством признаков п.1 и, в частности, за счет того, что устройство имеет вход и выход, между которыми расположен поршневой цилиндр, который содержит натяженный пружиной в направлении входа рабочий поршень и со стороны входа - кольцевую полость большей площади, а со стороны выхода - кольцевую полость меньшей площади. Чтобы обеспечить нагнетательный ход находящегося внутри поршневого цилиндра рабочего поршня, между обеими кольцевыми полостями предусмотрен байпасный обратный клапан, запирающийся в направлении входа. Кроме того, между поршневым цилиндром и выходом расположен обратный клапан, также запирающийся в направлении входа для развязывания поршневого цилиндра со стороны выхода.

С помощью устройства согласно изобретению можно простейшим образом повышать давление стоек секции механизированной крепи посредством нагружения кольцевой полости со стороны входа начальным распорным давлением. В результате в зоне кольцевой полости меньшей площади со стороны выхода возникает соответственно повышенное давление, и рабочий поршень нагнетает рабочую жидкость в направлении выхода, чтобы повысить начальное распорное давление стойки. Если в конце хода отключить начальное распорное давление, т.е. соединить линию для распора со сливом, то давление внутри поршневого цилиндра упадет, поскольку обратный клапан развязывает поршневой цилиндр со стороны выхода. Вслед за этим пружина отжимает рабочий поршень поршневого цилиндра в направлении входа, причем рабочая жидкость течет из кольцевой полости со стороны входа через байпасный обратный клапан в кольцевую полость со стороны выхода.

Устройство согласно изобретению имеет чрезвычайно простую конструкцию и состоит исключительно из поршневого цилиндра с подпружиненным рабочим поршнем, байпасного обратного клапана и обратного клапана. Благодаря этому можно отказаться от сложных распределителей или других клапанных управляющих устройств, что позволяет чрезвычайно сократить производственные издержки.

В предложенном согласно изобретению способе распора стоек с повышенным давлением с использованием устройства описанного выше рода нагнетательный ход осуществляется повторно с поршневым цилиндром исключительно за счет нагружения обратного клапана стойки с временным интервалом начальным распорным давлением. Другими словами, поршневой цилиндр может многократно срабатывать исключительно за счет нагружения распорного клапана стойки с временным интервалом начальным распорным давлением без необходимости предусматривать дополнительные клапаны или управлять ими посредством электрогидравлического управляющего устройства.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в описании, на чертеже и в зависимых пунктах формулы.

Согласно первому предпочтительному варианту байпасный обратный клапан расположен в рабочем поршне поршневого цилиндра. Это позволяет реализовать чрезвычайно компактную конструкцию.

Пружина может быть обычной спиральной пружиной, однако может быть выполнена также в виде газовой пружины сжатия, благодаря чему устройство может быть выполнено чрезвычайно компактным.

Согласно другому предпочтительному варианту устройство может быть расположено в корпусе, выполненном в виде прифланцовываемого блока. Благодаря этому простым образом возможно дооборудование клапанов стоек.

Согласно другому предпочтительному варианту выход устройства может быть связан с датчиком давления, подключаемым к электрогидравлическому управляющему устройству, которое управляет секцией механизированной крепи. За счет этого можно простым образом определить начальное распорное давление на выходе устройства.

Предпочтительно, если устройство присоединяется к клапану стойки таким образом, что вход и выход устройства связаны с отпираемым, в частности, обратным клапаном, запирающимся в направлении входа.

Ниже изобретение в качестве примера описано с помощью предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на прилагаемый чертеж.

На чертеже изображен примерный вариант выполнения устройства для распора стоек с повышенным давлением. В этом примере показаны, в общей сложности, два устройства соответственно для левой и правой стоек. Поскольку оба устройства имеют идентичную конструкцию, ниже для простоты описано устройство только для левой стойки.

Стойка 10 секции механизированной крепи имеет соединительный элемент 12 со стороны поршня для распора стойки и соединительный элемент 14 со стороны кольца для разгрузки стойки. Управление стойкой 10 происходит через ее клапан 16, который содержит внутри себя отпираемый обратный клапан 18. Он запирается в направлении входа 20 клапана 16, причем вход 20 через запорный кран 22 снабжается с помощью электрогидравлического управляющего устройства начальным распорным давлением. Выход 24 клапана 16 присоединен к соединительному элементу 12 со стороны поршня и связан с отпираемым обратным клапаном 18, запирающимся в направлении входа 20. К соединительному элементу 24 клапана стойки со стороны выхода дополнительно подключен предохранительный клапан 26. Отпираемый обратный клапан 18 через управляющий канал 28 соединен с соединительным элементом 14 стойки со стороны кольца, причем этот соединительный элемент через линию 30 связан с электрогидравлическим управляющим устройством, с помощью которого можно подавать к соединительному элементу 14 со стороны кольца рабочую жидкость для разгрузки стойки.

Клапан 16 расположен в корпусе 32, к которому прифланцован дополнительный корпус 34, в котором находится устройство для распора стоек с повышенным давлением. Устройство имеет вход 40, находящийся в гидравлической связи с входом 20 клапана 16, и выход 42, находящийся в гидравлической связи с выходом 24 клапана 16. Между входом 40 и выходом 42 расположен поршневой цилиндр 44, имеющий со стороны входа кольцевую полость 46 большей площади, а со стороны выхода - кольцевую полость 48 меньшей площади, т.е. речь идет о передаточном поршневом цилиндре. Рабочий поршень 50 поршневого цилиндра 44 натяжен пружиной 52 в направлении входа 40.

Между обеими кольцевыми полостями 46, 48 предусмотрен байпасный обратный клапан 54, расположенный в рабочем поршне 50 и запирающийся в направлении входа 40. В изображенном примере пружина 52 выполнена в виде газовой пружины сжатия.

Между поршневым цилиндром 44 и выходом 42 устройства расположен обратный клапан 56, запирающийся в направлении входа 40.

Наконец, к выходу 42 устройства подключен датчик 60 давления, связанный с электрогидравлическим управляющим устройством.

Ниже описан принцип действия устройства.

Для распора стойки 10 электрогидравлическое управляющее устройство нагружает вход 20 клапана 16 начальным распорным давлением, например, около 320 бар, так что происходит распор стойки 10. После того как датчик 60 не перестанет регистрировать существенное повышение давления, этот процесс прерывается, т.е. вход 22 клапана 16 соединяется со сливом. В результате закрываются обратный клапан 18, клапан 16 стойки и обратный клапан 56 устройства. Поскольку затем падает давление в кольцевой полости 46, пружина 52 давит на рабочий поршень 50 в направлении входа, причем рабочая жидкость течет через байпасный клапан 54 в направлении кольцевой полости 48 меньшей площади. Это происходит до тех пор, пока рабочий поршень 50 не достигнет своего нижнего положения.

При повторном нагружении входа 20 или 40 соответственно начальным распорным давлением обратный клапан 18 не открывается, а рабочий поршень 50 движется в направлении выхода 42 и совершает нагнетательный ход. Если и здесь повышение давления снова прекращается, прежде чем будет достигнуто желаемое давление, процесс может быть повторен.

Из приведенного описания видно, что в способе распора стойки с повышенным давлением срабатывание поршневого цилиндра происходит простейшим образом за счет того, что распорный клапан 18 стойки нагружается с временным интервалом начальным распорным давлением. При этом не требуется никаких дополнительных клапанов или электроуправления ими. Совершенно достаточно, что распорный клапан стойки с временными интервалами нагружается начальным распорным давлением и снова разгружается, так что рабочий поршень поршневого цилиндра может совершать полный нагнетательный ход.

Для разгрузки стойки 10 в линию 30 подается давление, в результате чего обратный клапан 18 отпирается и рабочая жидкость вытекает из полости поршня стойки 10.

Поскольку управление правой стойкой идентично описанному выше, оно не поясняется.

Перечень ссылочных позиций

10 - стойка

12 - соединительный элемент со стороны поршня

14 - соединительный элемент со стороны кольца

16 - клапан стойки

18 - отпираемый обратный клапан

20 - вход

22 - запорный кран

24 - выход

26 - предохранительный клапан

28 - управляющий канал

30 - линия

32 - корпус

34 - корпус

40 - вход

42 - выход

44 - поршневой цилиндр

46 - кольцевая полость большей площади

48 - кольцевая полость меньшей площади

50 - рабочий поршень

52 - пружина

54 - байпасный обратный клапан

56 - обратный клапан

60 - датчик давления

Изобретение относится к устройству для распора стоек с повышенным давлением. Техническим результатом является создание устройства для распора стоек с повышенным давлением, которое за счет своей чрезвычайно простой конструкции является рентабельным в изготовлении. Устройство имеет вход и выход, между которыми расположен поршневой цилиндр, обеспечивающий передачу давления. Рабочий поршень поршневого цилиндра натяжен пружиной и содержит байпасный обратный клапан между своими обеими кольцевыми полостями. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для распора стоек с повышенным давлением, содержащее вход (40), выход (42), расположенный между входом (40) и выходом (42) поршневой цилиндр (44), имеющий со стороны входа кольцевую полость (46) большей площади, а со стороны выхода кольцевую полость (48) меньшей площади, причем рабочий поршень (50) цилиндра натяжен пружиной (52) в направлении входа (40), расположенный между поршневым цилиндром (44) и выходом (42) обратный клапан, запирающийся в направлении входа (40), и байпасный обратный клапан между обеими кольцевыми полостями (46, 48), запирающийся в направлении входа (40).

2. Устройство по п.1, причем байпасный обратный клапан (54) расположен в рабочем поршне (50) поршневого цилиндра (44).

3. Устройство по п.1, причем пружина (52) представляет собой газовую пружину сжатия.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно расположено в корпусе (34), выполненном в виде прифланцовываемого блока.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выход связан с датчиком (60) давления.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно состоит исключительно из названных деталей и, в частности, не содержит никаких дополнительных клапанов.

7. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что вход (40) и выход (42) связаны с отпираемым, в частности, обратным клапаном (18) стойки (10) механизированной крепи, запирающимся в направлении входа (20, 40).

8. Способ распора стойки с повышенным давлением с использованием устройства по п.7, отличающийся тем, что нагнетательный ход осуществляют повторно с поршневым цилиндром (44) исключительно за счет нагружения обратного клапана (18) стойки (10) с временным интервалом начальным распорным давлением.
Приоритет по пунктам:

06.12.2006 - все пункты формулы.