ГИДРОДОМКРАТ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ Российский патент 2009 года по МПК E21D23/20 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной добыче полезных ископаемых с помощью механизированных комплексов.

Известно типовое устройство для передвижки основания секции механизированной крепи, включающее гидродомкрат передвижения, соединенный своим штоком с основанием, а цилиндром - с направляющей балкой [Описание изобретения к а.с. СССР №1332033 от 02.12.1985, МПК⁴ E21D 23/04, опубл. 23.08.1987. Бюл. №31].

Известна механизированная крепь для разработки мощных крутопадающих месторождений, состоящая из секций, включающих основание, перекрытия, гидростойки, гидродомкрат передвижения, шиты перекрытий, выдвижные при помощи гидродомкратов [Описание изобретения к патенту РФ №2253018 от 01.07.2003, МПК⁷ E21D 23/14, опубл. 27.05.2005].

Известно техническое решение основания секции механизированной крепи, где на чертежах также показан гидродомкрат ее передвижения, представляющий собой гидроцилиндр с креплением на цапфах, расположенных в передней части цилиндра и соединенных с направляющей секции конвейера, а штоком связанный с продольными балками [Описание изобретения к патенту РФ №2010977 от 29.07.1991, МПК⁵ E21D 23/04, 23/14, опубл. 27.05.2005].

Во всех случаях перечисленные технические решения включают в качестве важного рабочего элемента гидродомкрат передвижения. Особенностями конструкции гидродомкрата являются точки подвода рабочей жидкости. Эти точки должны располагаться в удобном для обслуживания месте и быть подвержены минимальным относительным перемещениям. Особенностью конструкции механизированной крепи является то, что эти точки располагаются на переднем конце штока гидродомкрата, в месте его соединения с некой базовой деталью.

Подробно конструкция гидродомкрата передвижения механизированной крепи описана в составе механизированных комплексов МК (начальные буквы специального термина - «механизированная крепь») [Механизированные комплексы МК, М.: «Недра», 1976, с.12-14, 48, 49]. Гидродомкрат передвижения включает цилиндр с элементами соединения с направляющей конвейера, расположенными в его передней части и выполненными в виде цапф, направляющую втулку, поршень и полый шток с проушиной или вилкой для соединения с основанием и присоединительными отверстиями для подсоединения штуцеров подвода-отвода рабочей жидкости.

Недостатком такого решения подвода-отвода рабочей жидкости является то, что в процессе втягивания штока внутрь цилиндра, его передний торец почти вплотную приближается к проушине или вилке, на которых расположены штуцеры подвода-отвода рабочей жидкости. На практике в эту зону зачастую попадают куски добываемого полезного ископаемого или обрушившейся горной породы, которые срезают штуцера. При этом наблюдается повышенный расход рабочей жидкости, а также увеличивается время на ремонтные работы (замену штуцеров), что может вызвать временную остановку лавы, а следовательно, сокращение добычи полезного ископаемого, например угля.

В наибольшей степени эта проблема проявила себя, когда для комплектации механизированных крепей стали использовать высококачественное, а, значит, и дорогостоящее импортное гидрооборудование. Узлы подвода-отвода рабочей жидкости и электрических соединений оказались наиболее слабыми местами - см. конкретное техническое решение гидродомкрата, используемого в конструкции механизированной крепи шахты ОАО «Воргашорская» Воркутинского угольного бассейна [Комплект эксплуатационной документации к заявке для шахты ОАО «Воргашорская», разработанный фирмой Systemanalyse und Entwicklung GmbH, Германия, чертеж za3_1814a от 31.01.1994].

Задача, решаемая изобретением, и достигаемый технический результат заключаются в повышении надежности работы гидродомкрата передвижения секции механизированной крепи и соответственно крепи в целом, снижении боковых нагрузок на шток гидродомкрата и упрощении подвода-отвода рабочей жидкости. Дополнительно увеличивается надежность электрических соединений гидродомкрата с системой его управления.

Для решения поставленной задачи и достижении заявленного технического результата в известном гидродомкрате передвижения секции механизированной крепи, включающем цилиндр с элементами соединения с направляющей конвейера, расположенными в его передней части и выполненными в виде цапф, направляющую втулку, поршень и полый шток с проушиной или вилкой для соединения с основанием крепи и присоединительными отверстиями для подсоединения штуцеров подвода-отвода рабочей жидкости и электрических соединений, полый шток со стороны проушины или вилки снабжен усилением, выполненным в виде выступа, высота которого, по крайней мере, соразмерна с наружными габаритами цилиндра, присоединительные отверстия для подсоединения штуцеров расположены на его вершине, причем на выступе выполнен боковой скос, расположенный со стороны цилиндра и образующий клиновую поверхность с его передним торцом, при этом присоединительное отверстие под штуцер подвода электрических соединений расположено на вершине выступа сразу же за отверстиями под штуцеры подвода-отвода рабочей жидкости с противоположной расположению бокового скоса стороны.

Кроме этого:

- профиль клиновой поверхности бокового скоса относительно переднего торца цилиндра выполнен с углом, лежащим в пределах 15-45°;

- элемент соединения с направляющей конвейера на цилиндре выполнен в виде неразъемно закрепленного на нем кольца с лысками по бокам, на которых расположены цапфы;

- продольная плоскость симметрии полого штока, проходящая через его выступ, выполнена по отношению к продольной плоскости симметрии цилиндра, проходящей через его цапфы, с углом, лежащим в пределах 90±20°;

- направляющая втулка выполнена с радиальными кольцевыми проточками под уплотнительные элементы и расположена внутри передней части цилиндра с возможностью фиксации внутри него и последующей разборки.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где

- на фиг.1 показан общий вид секции механизированной крепи с гидродомкратом ее передвижения;

- на фиг.2 - вид А фиг.1 - расположение гидродомкрата передвижения секции механизированной крепи на виде сверху;

- на фиг.3 - общий вид гидродомкрата передвижения;

- на фиг.4 - вид Б фиг.3 - вид гидродомкрата спереди;

- на фиг.5 показана конструкция направляющей втулки полого штока гидродомкрата.

Гидродомкрат 1 передвижения секции механизированной крепи 2 включает цилиндр 3 с элементами соединения с направляющей 4 конвейера 5, расположенными в его передней части 6 и выполненными в виде цапф 7, направляющую втулку 8, поршень 9 и полый шток 10 с проушиной 11, как показано на фигурах, или вилкой (условно не показана) для соединения с основанием 12 крепи 2 и присоединительными отверстиями 13 и 14 для подсоединения штуцеров (на фиг.1 и 2 показаны символично) подвода-отвода рабочей жидкости и электрических соединений. Полый шток 10 со стороны проушины 11 (или вилки) снабжен усилением 15, выполненным в виде выступа 16, высота которого соразмерна с наружными габаритами цилиндра 3, т.е. отличается от них незначительно в большую или меньшую стороны, или равна им, а присоединительные отверстия 13 и 14 для подсоединения штуцеров расположены на его вершине 17, причем на выступе 16 выполнен боковой скос 18, расположенный со стороны цилиндра 3 и образующий клиновую поверхность с его передним торцом 19, при этом присоединительное отверстие 14 под штуцер подвода электрических соединений расположено на вершине 17 выступа 16 сразу же за отверстиями 13 под штуцеры подвода-отвода рабочей жидкости с противоположной расположению бокового скоса 18 стороны. Дополнительными особенностями гидродомкрата 1 является то, что профиль клиновой поверхности бокового скоса 18 относительно переднего торца 19 цилиндра 3 выполнен с углом α, лежащим в пределах 15-45°, элемент соединения с направляющей 4 конвейера 5 на цилиндре 3 выполнен в виде неразъемно закрепленного на нем кольца 20 с лысками 21 по бокам, на которых расположены цапфы 7, продольная плоскость симметрии полого штока 10, проходящая через его выступ 16, выполнена по отношению к продольной плоскости симметрии цилиндра 3, проходящей через его цапфы 7, с углом β, лежащим в пределах 90±20°, и направляющая втулка 8 выполнена с разнообразными радиальными кольцевыми проточками 22 и 23 под уплотнительные элементы 24 различной конструкции и расположена внутри передней части цилиндра 3 со стороны его переднего торца 19 с возможностью фиксации внутри цилиндра 3 и последующей разборки.

Проанализируем существенность признаков изобретения.

Выполнение полого штока 10 с усилением 15 в виде выступа 16 со стороны проушины 11 или вилки уже само по себе обеспечивает преимущества в части более свободного, вынесенного в сторону и более доступного размещения на его вершине 17 ряда отверстий 13 и 14 для подсоединения штуцеров подвода-отвода рабочей жидкости и электрических соединений. Тем самым штуцеры выводятся из зоны воздействия разнообразных, большей частью, случайных срезающих усилий, возникающих в результате попадания между ними и передним торцом 19 цилиндра 3 кусков добываемого полезного ископаемого или обрушившейся горной породы. Для того чтобы еще больше уменьшить вероятность срезания штуцеров и исключить поперечную составляющую на шток 10 при работе механизированной крепи, на выступе 16 выполняют боковой скос 18, расположенный со стороны цилиндра 3 и образующий клиновую поверхность с его передним торцом 19. Наличие клиновой поверхности, начиная уже с угла α=15°, позволяет гарантированно выдавить породу, после чего шток 10 полностью втянется внутрь цилиндра 3, раздвигая на своем пути твердые габаритные наслоения и обеспечивая безопасный проход штуцерам. Штуцер подвода электрических соединений, как более уязвимый для внешнего воздействия, располагают в отверстии 14 сразу же за отверстиями 13 штуцерами подвода-отвода рабочей жидкости с противоположной расположению бокового скоса 18 стороны.

Элемент соединения гидродомкрата 1 с направляющей 4 конвейера 5 выполнен в виде неразъемно закрепленного на цилиндре 3 кольца 20 с лысками 21 по бокам, на которых расположены цапфы 7. Такое выполнение цапф 7, в отличие от используемого в машиностроении расположения цапф на переднем фланце, снижает габариты гидродомкрата 1 и соответственно величину его выступающих частей, обеспечивающих сопротивление механическим воздействиям от кусков породы и полезных ископаемых. При этом упрощается возможность замены гидродомкрата 1. Учитывая стесненные подземные условия обслуживания механизированной крепи 2 такое техническое решение гидродомкрата 1 является наиболее приемлемым.

Расположение выступа 16 относительно остальных элементов гидродомкрата 1 регламентируется таким образом, чтобы исключить даже потенциально возможное расклинивание штуцеров относительно элементов соединения с направляющей 4 конвейера 5. По этой причине плоскость симметрии полого штока 10, проходящая через его выступ 16, выполнена по отношению к продольной плоскости симметрии цилиндра 3, проходящей через его цапфы 7, с углом β=90±20°. Точно также исключается возможность расположения выступа 16, а, значит, и подводящей арматуры снизу со стороны основания 12 крепи 2, что, учитывая специфику и условия эксплуатации оборудования, само по себе является технически неправильным.

Работу гидродомкрата 1 рассмотрим на следующем примере.

Оснащенная гидродомкратом 1 передвижения секция механизированной крепи 2 в составе множества других однотипных секций, которые установлены вдоль забоя, должна быть передвинута на некий шаг, равный шагу прохода добычного комбайна. Для этого подается команда на подачу в соответствующую полость цилиндра 3 гидродомкрата 1 рабочей жидкости. Шток 10 втягивается внутрь цилиндра 3, который элементами соединения с направляющей 4 конвейера 5 - своими цапфами 7 - начинает перемещать конвейер 5 на величину хода полого штока 10. Крепь 2 при этом остается неподвижной. В процессе втягивания штока 10 между его выступом 16 и передним торцом 19 цилиндра 3 по ряду причин могут оказаться куски добываемого ископаемого и/или породы. Одни куски попросту отодвигаются в сторону, другие дробятся и раздвигаются, а третьи - наиболее прочные - становятся враспор. В это время на полый шток 10 начинает действовать изгибающий момент, который распределяется на детали гидродомкрата 1 в виде нетипичных поперечных силовых воздействий, приводящих к их преждевременному износу, традиционно компенсируемому увеличением массогабаритных характеристик оборудования. Благодаря боковому скосу 18 на выступе 16, его клиновая поверхность начинает воздействовать на распертый кусок и выталкивать его из зоны рабочего хода штока. Таким образом, штуцеры подвода-отвода рабочей жидкости в обе полости цилиндра 3 и штуцер электрических соединений, как наиболее уязвимые для механического воздействия элементы гидродомкрата 1, гарантированно защищаются от срезающих усилий.

После того, как конвейер 5 передвинут на шаг в сторону забоя, начинают передвигать собственно секцию крепи 2. Ослабляют распор в гидростойке 26. В поршневую полость цилиндра 3 гидродомкрата 1 подают рабочую жидкость, полый шток 10 начинает выдвигаться. Проушина 11 начинает воздействовать на основание 12 секции механизированной крепи 2 и она, благодаря соответствующему усилию, начинает пододвигаться к конвейеру 5. По мере смещения секции крепи 2 освобождается выработанная полость, которая заполняется обрушенной породой.

В результате использования изобретения повысилась надежность работы гидродомкрата 1 передвижения секции механизированной крепи 2 и соответственно крепи 2 в целом, снизились боковые нагрузки на шток 10 гидродомкрата 1 и упростился подвод-отвод рабочей жидкости за счет расположения штуцеров в более комфортной для обслуживания зоне. Дополнительно увеличилась надежность электрических соединений гидродомкрата 1 с системой его управления.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при подземной добыче полезных ископаемых с помощью механизированных комплексов. Техническим результатом является повышение надежности работы гидродомкрата передвижения секции механизированной крепи и соответственно крепи в целом, снижение боковых нагрузок на шток гидродомкрата, упрощение подвода-отвода рабочей жидкости, увеличение надежности электрических соединений гидродомкрата с системой его управления. Для этого полый шток гидродомкрата со стороны проушины или вилки снабжен усилением, выполненным в виде выступа, высота которого, по крайней мере, соразмерна с наружными габаритами цилиндра, присоединительные отверстия для подсоединения штуцеров расположены на его вершине. Причем на выступе выполнен боковой скос, расположенный со стороны цилиндра и образующий клиновую поверхность с его передним торцом. При этом присоединительное отверстие под штуцер подвода электрических соединений расположено на вершине выступа сразу же за отверстиями под штуцеры подвода-отвода рабочей жидкости с противоположной расположению бокового скоса стороны. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Гидродомкрат передвижения секции механизированной крепи, включающий цилиндр с элементами соединения с направляющей конвейера, расположенными в его передней части и выполненными в виде цапф, направляющую втулку, поршень и полый шток с проушиной или вилкой для соединения с основанием крепи и присоединительными отверстиями для подсоединения штуцеров подвода-отвода рабочей жидкости и электрических соединений, отличающийся тем, что полый шток со стороны проушины или вилки снабжен усилением, выполненным в виде выступа, высота которого, по крайней мере, соразмерна с наружными габаритами цилиндра, присоединительные отверстия для подсоединения штуцеров расположены на его вершине, причем на выступе выполнен боковой скос, расположенный со стороны цилиндра и образующий клиновую поверхность с его передним торцом, при этом присоединительное отверстие под штуцер подвода электрических соединений расположено на вершине выступа сразу же за отверстиями под штуцеры подвода-отвода рабочей жидкости с противоположной расположению бокового скоса стороны.

2. Гидродомкрат по п.1, отличающийся тем, что профиль клиновой поверхности бокового скоса относительно переднего торца цилиндра выполнен с углом, лежащим в пределах 15-45°.

3. Гидродомкрат по п.1, отличающийся тем, что элемент соединения с направляющей конвейера на цилиндре выполнен в виде неразъемно закрепленного на нем кольца с лысками по бокам, на которых расположены цапфы.

4. Гидродомкрат по п.1, отличающийся тем, что продольная плоскость симметрии полого штока, проходящая через его выступ, выполнена по отношению к продольной плоскости симметрии цилиндра, проходящей через его цапфы, с углом, лежащим в пределах 90±20°.

5. Гидродомкрат по п.1, отличающийся тем, что направляющая втулка выполнена с радиальными кольцевыми проточками под уплотнительные элементы и расположена внутри передней части цилиндра с возможностью фиксации внутри него и последующей разборки.