ПОДДЕРЖИВАЮЩАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СТОЙКА Российский патент 2010 года по МПК E21D15/44 

Область техники

Данное изобретение относится к поддерживающей гидравлической стойке, предназначенной для использования при работах, где требуется применение опор. Более конкретно изобретение относится к поддерживающей гидравлической стойке, предназначенной для удержания подземного очистного забоя.

Уровень техники

Поддерживающая гидравлическая стойка для удержания забоя является одним из основных видов оборудования, используемого в горной промышленности. Например, в Китае применяют подпорное оборудование самых разных видов, включая деревянные стойки, одинарные металлические стойки трения, одинарные гидравлические стойки, гидравлические колонны двойной раздвижности и т.п. За последние годы, благодаря непрерывным научно-исследовательским работам ученых, подпорное оборудование удалось значительно усовершенствовать. В результате, деревянные стойки уже практически не используются. Одинарные металлические стойки трения также используются очень редко вследствие того, что они обеспечивают плохое и всегда одинаковое усилие распора и обладают неопределенным постоянным увеличивающимся сопротивлением, снижающим расстояние. На сегодняшний момент передовым изделием является одинарная гидравлическая стойка, которая была разработана как продолжение одинарной металлической стойки трения и используется уже более 30 лет. Одинарная гидравлическая стойка оснащена трехходовым клапаном, и при осуществлении начального упора через этот трехходовой клапан в гидравлический цилиндр стойки поступает рабочая жидкость, подаваемая эмульсионным блоком, предварительно настроенным с учетом фронта очистного забоя. Когда к верхней плите прикладывают давление и сбрасывают его, эмульсия выпускается через трехходовой клапан, и стойка опускается. Рабочая жидкость из эмульсионного блока используется снова для повторного обеспечения начального упора. Одинарная гидравлическая стойка очень удобна для крепления очистного забоя, однако ей по-прежнему присущи некоторые недостатки, в частности следующие: 1) По подвижной опоре проходит электросварочный шов, снижающий ее механическую прочность. Когда к верхней плите прикладывается давление, этот электросварочный шов стремится к растрескиванию и разлому, что представляет собой потенциальную угрозу безопасности. 2) После износа внутренней поверхности цилиндра, которая является герметизированной, в стойке может произойти внутренняя утечка, представляющая собой потенциальную угрозу для безопасности рабочих. 3) Ввиду присутствия в угольной шахте подпочвенных вод качество эмульсии может существенно ухудшиться, что приведет к сильной коррозии цилиндра и к разрушению стойки. В год по этой причине из строя выходит около 300000 стоек, что крайне расточительно. В наше время в большинстве угольных шахт используются одинарные гидравлические стойки, годовая потребность в которых превышает величину 2000000 штук, поэтому крайне важно постоянно модифицировать и улучшать конструкцию такого одинарного подпорного оборудования.

Сущность изобретения

Данное изобретение направлено на преодоление упомянутых выше недостатков, присущих решениям предыдущего уровня техники. Эта задача решена посредством поддерживающей гидравлической стойки, имеющей улучшенную конструкцию, низкую степень заклинивания, меньшую стоимость, высокую прочность, хорошую эффективность использования и продолжительный срок службы.

Предложенная поддерживающая гидравлическая стойка содержит верхнюю крышку и подвижную опору; в подвижной опоре размещена уплотнительная крышка; подвижная опора размещена в гидравлическом цилиндре; между окном гидравлического цилиндра и подвижной опорой размещен корпус манипуляционного клапана; к уплотнительной крышке подсоединена возвратная пружина; в подвижной опоре предусмотрено отверстие для впуска масла; в корпусе манипуляционного клапана установлен трехходовой клапан; между корпусом манипуляционного клапана, и подвижной опорой, и гидравлическим цилиндром расположены пылезащитное кольцо, уплотнительное кольцо и соединительный металлический провод; для обеспечения сообщения между гидравлическим цилиндром и трехходовым клапаном предусмотрено отверстие для впуска масла; между нижним седлом цилиндра и самим гидравлическим цилиндром расположены уплотнительное кольцо и соединительный металлический провод; ниже уплотнительной крышки в подвижной опоре предусмотрена прокладка, в которой выполнено несколько сквозных отверстий; внешняя кольцевая поверхность прокладки примыкает к буртику, образованному со стороны внутреннего диаметра подвижной опоры; со стороны своего внешнего диаметра подвижная опора снабжена металлическим проводом ограничения положения и стабилизирующим кольцом, которые установлены в пазу, выполненном в подвижной опоре со стороны ее внешнего диаметра; между корпусом манипуляционного клапана и подвижной опорой расположено стабилизирующее кольцо; все уплотнительные кольца снабжены установленными в них фиксирующими кольцами; причем в радиальном направлении внешней цилиндрической части уплотнительной крышки проходит сквозное отверстие, согласованное со скважиной в верхней крышке и подвижной опоре, в этом отверстии размещен упругий цилиндрический стержень.

Уплотнительная крышка предложенной стойки имеет нижнюю торцевую поверхность, которая выполнена плоской или в форме основания усеченного конуса. Уплотнительная крышка, имеющая нижнюю торцевую поверхность в форме основания усеченного конуса, снабжена соединительным металлическим проводом, расположенным на стыковой поверхности между верхней крышкой и подвижной опорой.

Предложенная поддерживающая гидравлическая стойка содержит верхнюю крышку; подвижную опору; гидравлический цилиндр, взаимодействующий с подвижной опорой; корпус манипуляционного клапана, размещенный между окном гидравлического цилиндра и подвижной опорой; возвратную пружину; отверстие для впуска масла в подвижной опоре; трехходовой клапан, установленный в корпусе манипуляционного клапана; пылезащитное кольцо, уплотнительное кольцо и соединительный металлический провод, расположенные между корпусом манипуляционного клапана, и подвижной опорой, и гидравлическим цилиндром; отверстие для впуска масла, обеспечивающее сообщение между гидравлическим цилиндром и трехходовым клапаном; уплотнительное кольцо и соединительный металлический провод, расположенные между нижним седлом цилиндра и самим цилиндром; верхнее удерживающее кольцо, установленное в подвижной опоре, приваренное непосредственно к внутренней стенке верхней крышки и соединенное с возвратной пружиной; уплотнительное кольцо и соединительный металлический провод, размещенные между верхней крышкой и установочной поверхностью подвижной опоры; металлический провод ограничения положения и стабилизирующее кольцо, установленные со стороны внешнего диаметра подвижной опоры, которые находятся в пазу, выполненном в подвижной опоре со стороны ее внешнего диаметра; и стабилизирующее кольцо, расположенное между корпусом манипуляционного клапана и опорой, причем все уплотнительные кольца снабжены установленными в них фиксирующими кольцами.

Предложенная поддерживающая гидравлическая стойка особо хорошо подходит для удержания подземного очистного забоя. Она содержит следующие основные элементы: гидравлический цилиндр, подвижный шток, корпус манипуляционного клапана, возвратную пружину, верхнюю крышку, нижнее седло и трехходовой клапан. Между окном гидравлического цилиндра и подвижной опорой размещен манипуляционный клапан, при этом со стороны внешнего диаметра нижней части подвижной опоры расположены металлический провод ограничения положения, стабилизирующее кольцо и отверстие для впуска масла. Верхняя крышка оснащена дуговым основанием и стержнем, присоединенным с возможностью смещения. В корпусе манипуляционного клапана установлен трехходовой клапан. Между корпусом манипуляционного клапана, и подвижной опорой, и гидравлическим цилиндром расположены пылезащитное кольцо и уплотнительный элемент, снабженные соединительным металлическим проводом, обеспечивающим их крепление к гидравлическому цилиндру. Корпус манипуляционного клапана не смещается вверх или вниз при телескопическом выдвижении/втягивании подвижной опоры. В случае необходимости, в подвижной опоре предусмотрена уплотнительная крышка. В подвижной опоре, оснащенной уплотнительной крышкой, размещена прокладка, в которой выполнены сквозные отверстия, при этом к указанной уплотнительной крышке присоединена возвратная пружина. Изобретение обеспечивает прочность подвижной опоры, позволяет снизить вес стойки и ее износ, обусловленный смещением относительно друг друга подвижной опоры, цилиндрической опоры и цилиндра (что эффективным образом предотвращает возможность заклинивания подвижной опоры). Кроме того, заявленная стойка удобна и безопасна в использовании, снижает трудоемкость, защищает трехходовой клапан от повреждений. При разборке верхнюю крышку можно демонтировать, не задевая другие части, за счет снятия упругого цилиндрического стержня. К преимуществам изобретения относятся компактная и рациональная конструкция, хорошая устойчивость, высокая прочность подвижной опоры, высокая несущая способность, длинный и надежный рабочий ход, небольшой вес стойки, хорошая герметичность, хорошая коррозиеустойчивость, удобство сборки/разборки, удобство использования, длительный срок службы, низкая стоимость, высокая эффективность и широкий диапазон применения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает сечение конструкции, соответствующей первому варианту изобретения.

Фиг.2 изображает сечение конструкции, соответствующей второму варианту изобретения.

Фиг.3 изображает сечение конструкции, соответствующей третьему варианту изобретения.

Фиг.4 изображает сечение конструкции, соответствующей четвертому варианту изобретения.

Перечень номеров позиций 1 верхняя крышка 2 уплотнительная крышка 3 подвижная опора 4 корпус манипуляционного клапана 5 гидравлический цилиндр 6 металлический провод ограничения   положения 7 возвратная пружина 8 отверстие для впуска масла 9 нижнее седло 10 стержень 11 дуговое основание 12 упругий цилиндрический стержень 13, 18, 20, 24, 29 уплотнительное кольцо   14, 19, 21, 25, 30 фиксирующее кольцо   15 пылезащитное кольцо 16 прокладка 17, 26 стабилизирующее кольцо 27 трехходовой клапан 22, 23, 28 соединительный металлический провод  

Подробное описание вариантов изобретения

Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на приложенные чертежи.

Вариант 1

Как показано на фиг.1, поддерживающая гидравлическая стойка содержит следующие основные элементы: верхнюю крышку 1, уплотнительную крышку 2, подвижную опору 3, корпус 4 манипуляционного клапана, гидравлический цилиндр 5, возвратную пружину 7 и уплотнительные средства, предусмотренные на каждом соединительном участке. Верхняя крышка 1 оснащена дуговым основанием 11, установленным с возможностью вращения в любом направлении, и стержнем 10, присоединенным с возможностью смещения. Дуговое основание 11 размещено в пазу, выполненном в центральной зоне квадратной плиты верхней крышки. В центре паза расположен стержень 10, проходящий через верхнюю крышку 1 и обеспечивающий подвижное соединение между дуговым основанием 11 и верхней крышкой 1. Хвостовая часть стержня 10 зафиксирована на прокладке посредством сварки, причем стержень 10 выполнен подвижным в отверстии. Между уплотнительной крышкой 2 и подвижной опорой 3 предусмотрены Y-образное уплотнительное кольцо 13 и фиксирующее кольцо 14. Уплотнительная крышка 2 в своей нижней части снабжена прокладкой 16, внешняя кольцевая поверхность которой примыкает к буртику, образованному с внутреннего диаметра подвижной опоры 3. В прокладке 16 имеется группа сквозных отверстий, выполненных согласно ее диаметру. Нижняя торцевая поверхность уплотнительной крышки 2 выполнена плоской, тогда как ее верхний торец является чашеобразным. Кроме того, уплотнительная крышка 2 имеет сквозные отверстия, проходящие в радиальном направлении и согласованные с верхней крышкой 1, находящейся на подвижной опоре 3. В указанном сквозном отверстии расположен упругий цилиндрический стержень 12, установленный с возможностью небольшого смещения в осевом направлении уплотнительной крышки 2. Подвижная опора 3 размещена в гидравлическом цилиндре 5. На участке между верхними частями цилиндра 5 и подвижной опоры 3 установлен корпус 4 манипуляционного клапана. Между корпусом 4 манипуляционного клапана и посадочной поверхностью подвижной опоры 3 последовательно установлены пылезащитное кольцо 15, стабилизирующее кольцо 17, Y-образное уплотнительное кольцо 18 и фиксирующее кольцо 19. Между корпусом 4 манипуляционного клапана и гидравлическим цилиндром 5 размещены Y-образное уплотнительное кольцо 20, фиксирующее кольцо 21 и соединительный металлический провод 22, обеспечивающий фиксацию корпуса 4 манипуляционного клапана. Нижний крюк возвратной пружины 7, размещенной в подвижной опоре 3, установлен в удерживающем кольце, приваренном к цилиндрическому опорному седлу 9, а верхний крюк установлен в удерживающем кольце, приваренном к нижнему торцу уплотнительной крышки 2. Внешняя цилиндрическая поверхность нижней части подвижной опоры 3 снабжена металлическим проводом 6 ограничения положения и стабилизирующим кольцом 26, которые установлены в пазах, выполненных во внешней цилиндрической поверхности подвижной опоры 3. Корпус манипуляционного клапана содержит трехходовой клапан 27, а также отверстие для впуска масла, посредством которого цилиндр 5 сообщается с трехходовым клапаном. В нижней цилиндрической части подвижной опоры 3 выполнена группа отверстий 8 для впуска масла, сообщающихся с масляным каналом гидравлического цилиндра 5. Между нижним седлом 9 гидравлического цилиндра и самим гидравлическим цилиндром 5, плотно соединенными с помощью соединительного металлического провода 23, размещены Y-образное уплотнительное кольцо 24 и фиксирующее кольцо 25.

Вариант 2

Как следует из фиг.2, представленный на этом чертеже вариант изобретения по существу совпадает с первым вариантом. Различия между ними заключаются в том, что в данном случае нижняя торцевая поверхность уплотнительной крышки 2 выполнена в форме основания усеченного конуса; верхняя торцевая поверхность уплотнительной крышки 2 имеет раскрыв в виде слепого отверстия; между посадочной поверхностью подвижной опоры 3 и уплотнительной крышкой расположены только Y-образное уплотнительное кольцо 13 и прокладка 14; и верхняя крышка 1 с помощью соединительной металлической проволоки 28 прикреплена непосредственно к подвижной опоре 3.

Вариант 3

Как следует из фиг.3, представленный на этом чертеже вариант изобретения по существу совпадает со вторым вариантом. Различия между ними заключаются в том, что в данном случае верх верхней крышки представляет собой плоскую поверхность и не имеет дугового основания 11, установленного с возможностью вращения в любом направлении, и стержня 10, присоединенного с возможностью смещения.

Вариант 4

Как показано на фиг.4, поддерживающая гидравлическая стойка содержит следующие основные элементы: верхнюю крышку 1, подвижную опору 3, корпус 4 манипуляционного клапана, гидравлический цилиндр 5, возвратную пружину 7. Подвижная опора 3 размещена в гидравлическом цилиндре 5. На участке между окном гидравлического цилиндра и подвижной опорой 3 установлен корпус 4 манипуляционного клапана, оснащенный трехходовым клапаном 27. Между корпусом 4 манипуляционного клапана и подвижной опорой 3 последовательно установлены пылезащитное кольцо 15, стабилизирующее кольцо 17, Y-образное уплотнительное кольцо 18 и фиксирующее кольцо 19. Между корпусом 4 манипуляционного клапана и гидравлическим цилиндром 5 размещены Y-образное уплотнительное кольцо 20 и фиксирующее кольцо 21, при этом корпус 4 манипуляционного клапана зафиксирован на цилиндре 5 с помощью соединительного металлического провода 22. В корпусе 4 манипуляционного клапана предусмотрено отверстие для впуска масла, посредством которого обеспечивается сообщение между гидравлическим цилиндром 5 и трехходовым клапаном. Верхнее удерживающее кольцо, соединенное с возвратной пружиной 7, находящейся в подвижной опоре, приварено непосредственно к внутренней стенке верхней крышки 1. Нижний крюк возвратной пружины 7 расположен в удерживающем кольце, приваренном к цилиндрическому опорному седлу 9, тогда как ее верхний крюк размещен в удерживающем кольце, соединенном с верхней крышкой 1. Между верхней крышкой 1 и посадочной поверхностью подвижной опоры 3 предусмотрены уплотнительное кольцо 29, фиксирующее кольцо 30 и соединительный металлический провод 28, обеспечивающий фиксацию. Со стороны своего внешнего диаметра подвижная опора 3 оснащена металлическим проводом 6 ограничения положения и стабилизирующим кольцом 26, которые установлены в пазах, выполненных в подвижной опоре со стороны ее внешнего диаметра. Между корпусом 4 манипуляционного клапана и подвижной опорой 3 расположено стабилизирующее кольцо 17. В нижней цилиндрической части подвижной опоры 3 выполнена группа отверстий 8 для впуска масла, сообщающихся с масляным каналом гидравлического цилиндра 5. Между нижним седлом 9 и гидравлическим цилиндром 5, плотно соединенными с помощью соединительного металлического провода 23 размещены Y-образное уплотнительное кольцо 24 и фиксирующее кольцо 25.

Согласно заявке, масло вводят в стойку через трехходовой клапан 27. Через отверстие в корпусе 4 манипуляционного клапана масло проходит в кольцевую полость, ограниченную гидравлическим цилиндром 5 и подвижной опорой 3, и далее входит полость подвижной опоры через отверстие 8 в ее нижней части. По мере ввода масла, когда достигается определенное значение давления, подвижная опора 3, верхняя крышка 1 и уплотнительная крышка 2 поднимаются на некоторую высоту, в результате чего стойка обеспечивает подпору. Когда стойка опускается, под действием усилия возвратной пружины, масло выпускается в кольцевую полость между подвижной опорой 3 и гидравлическим цилиндром 5 через радиальные сквозные отверстия 8 в нижней части подвижной опоры 3 и отводится через сквозное отверстие в корпусе 4 манипуляционного клапана и установленного на нем трехходового клапана. Стойка поднимается и опускается один раз за каждый ввод и отвод, совершая, таким образом, один рабочий цикл.

Изобретение относится к горному делу, а именно к поддерживающим гидравлическим стойкам. Техническим результатом является компактная и рациональная конструкция гидростойки, хорошая устойчивость, высокая прочность, высокая несущая способность, хорошая герметичность, хорошая коррозийная устойчивость, длительный срок службы. Поддерживающая гидравлическая стойка содержит верхнюю крышку и подвижную опору, размещенную в гидравлическом цилиндре. В подвижной опоре размещена уплотнительная крышка. Между окном гидравлического цилиндра и подвижной опорой размещен корпус манипуляционного клапана. К уплотнительной крышке подсоединена возвратная пружина. В подвижной опоре предусмотрено отверстие для впуска масла. В корпусе манипуляционного клапана установлен трехходовой клапан. Между корпусом манипуляционного клапана, и подвижной опорой, и гидравлическим цилиндром расположены пылезащитное кольцо, уплотнительные кольца и соединительный металлический провод. Для обеспечения сообщения между гидравлическим цилиндром и трехходовым клапаном предусмотрено отверстие для впуска масла. Между нижним седлом цилиндра и самим гидравлическим цилиндром расположены уплотнительное кольцо и соединительный металлический провод. Ниже уплотнительной крышки в подвижной опоре предусмотрена прокладка, в которой выполнено несколько сквозных отверстий, внешняя кольцевая поверхность прокладки примыкает к буртику, образованному со стороны внутреннего диаметра подвижной опоры. Со стороны своего внешнего диаметра подвижная опора снабжена металлическим проводом ограничения положения и стабилизирующим кольцом, которые установлены в пазу, выполненном в подвижной опоре со стороны ее внешнего диаметра. Между корпусом манипуляционного клапана и подвижной опорой расположено стабилизирующее кольцо. В радиальном направлении внешней цилиндрической части уплотнительной крышки проходит сквозное отверстие, согласованное со скважиной в верхней крышке и подвижной опоре, в этом отверстии размещен упругий цилиндрический стержень. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Поддерживающая гидравлическая стойка, содержащая верхнюю крышку (1) и подвижную опору (3); в подвижной опоре (3) размещена уплотнительная крышка (2); подвижная опора (3) размещена в гидравлическом цилиндре (5); между окном гидравлического цилиндра и подвижной опорой (3) размещен корпус (4) манипуляционного клапана; к уплотнительной крышке (2) подсоединена возвратная пружина (7); в подвижной опоре (3) предусмотрено отверстие (8) для впуска масла; в корпусе (4) манипуляционного клапана установлен трехходовой клапан (27); между корпусом (4) манипуляционного клапана и подвижной опорой (3) и гидравлическим цилиндром (5) расположены пылезащитное кольцо (15), уплотнительные кольца (18, 20) и соединительный металлический провод (22); для обеспечения сообщения между гидравлическим цилиндром и трехходовым клапаном предусмотрено отверстие для впуска масла; между нижним седлом (9) цилиндра и самим гидравлическим цилиндром (5) расположены уплотнительное кольцо (24) и соединительный металлический провод (23); ниже уплотнительной крышки (2) в подвижной опоре (3) предусмотрена прокладка (16), в которой выполнено несколько сквозных отверстий; внешняя кольцевая поверхность прокладки (16) примыкает к буртику, образованному со стороны внутреннего диаметра подвижной опоры (3); со стороны своего внешнего диаметра подвижная опора (3) снабжена металлическим проводом (6) ограничения положения и стабилизирующим кольцом (26), которые установлены в пазу, выполненном в подвижной опоре (3) со стороны ее внешнего диаметра; между корпусом (4) манипуляционного клапана и подвижной опорой (3) расположено стабилизирующее кольцо (17); причем в радиальном направлении внешней цилиндрической части уплотнительной крышки (2) проходит сквозное отверстие, согласованное со скважиной в верхней крышке (1) и подвижной опоре (3), в этом отверстии размещен упругий цилиндрический стержень (12).

2. Стойка по п.1, в которой нижняя торцевая поверхность указанной уплотнительной крышки (2) выполнена плоской или в форме основания усеченного конуса.

3. Поддерживающая гидравлическая стойка, содержащая: верхнюю крышку (1); подвижную опору (3); гидравлический цилиндр (5), взаимодействующий с подвижной опорой (3); корпус (4) манипуляционного клапана, размещенный между окном гидравлического цилиндра и подвижной опорой (3); возвратную пружину (7); отверстие (8) для впуска масла в подвижной опоре (3); трехходовой клапан (27), установленный в корпусе (4) манипуляционного клапана; пылезащитное кольцо (15), уплотнительные кольца (18, 20) и соединительный металлический провод (22), расположенные между корпусом (4) манипуляционного клапана и подвижной опорой (3) и гидравлическим цилиндром (5); отверстие для впуска масла, обеспечивающее сообщение между гидравлическим цилиндром и трехходовым клапаном; уплотнительное кольцо (24) и соединительный металлический провод (23), расположенные между нижним седлом (9) цилиндра и самим цилиндром (5); верхнее удерживающее кольцо, установленное в подвижной опоре (3), приваренное непосредственно к внутренней стенке верхней крышки (1) и соединенное с возвратной пружиной (7); уплотнительное кольцо (29) и соединительный металлический провод (28), размещенные между верхней крышкой (1) и установочной поверхностью подвижной опоры (3); металлический провод (6) ограничения положения и стабилизирующее кольцо (26), установленные со стороны внешнего диаметра подвижной опоры (3), которые находятся в пазу, выполненном в подвижной опоре (3) со стороны ее внешнего диаметра; и стабилизирующее кольцо (17), расположенное между корпусом (4) манипуляционного клапана и опорой (3).

4. Стойка по п.1 или 3, содержащая фиксирующие кольца, расположенные во всех уплотнительных кольцах.