КЛАПАННЫЙ ПАТРОН И УПРАВЛЯЕМЫЙ ОБРАТНЫЙ КЛАПАН Российский патент 2012 года по МПК F16K15/02 F15B13/00 

Предлагаемое изобретение относится к клапанному патрону для управляемого обратного клапана крепежной стойки для секции механизированной крепи при подземной разработке полезных ископаемых согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также к управляемому обратному клапану согласно ограничительной части п.7 формулы изобретения.

Из DE 102005025917 A1 известен клапанный патрон для управляемого обратного клапана крепежной стойки для секции механизированной крепи, содержащий корпус, в котором расположены клапанный поршень и U-образный в поперечном сечении управляющий поршень, а также поршневая пружина, причем один конец клапанного поршня помещен с возможностью перемещения в направляющем поршне.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать усовершенствованный управляемый обратный клапан, который не подвержен колебаниям.

Решение этой задачи осуществляется за счет признаков п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные формы осуществления охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Ниже предлагаемое изобретение описывается исключительно в качестве примера на основе предпочтительной формы осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 - разрез клапанного патрона с закрытым клапанным поршнем.

Фиг.2 - разрез клапанного патрона по фиг.1 с частично открытым клапанным поршнем.

Фиг.3 - разрез клапанного патрона по фиг.1 с полностью открытым клапанным поршнем и

Фиг.4 - разрез клапанного патрона по фиг.1 с полностью открытым клапанным поршнем и после того, как управляющий поршень и вспомогательный поршень вернулись в свое исходное положение.

На фиг.1 показан разрез клапанного патрона для управляемого обратного клапана крепежной стойки секции механизированной крепи. Клапанный патрон включает корпус патрона, который состоит из двух частей 72 и 74, соединенных друг с другом посредством винтовой резьбы 75. В корпусе патрона расположен клапанный поршень 78, который нагружен силой пружины 84 поршня.

Клапанный поршень 78 внутри является пустотелым и имеет проходные отверстия 52, которые при открытом клапанном поршне обеспечивают протекание гидравлической жидкости между присоединительным элементом РА и присоединительным элементом А поршневой полости соответствующей крепежной стойки. Кольцевой фланец 56 клапанного поршня 78 в представленной на фиг.1 позиции герметично стыкуется с уплотнительным кольцом 58 и уплотняет внутреннюю полость клапанного поршня 78 относительно отверстий 54, которые предусмотрены в наружной цилиндрической поверхности корпусной части 74.

Показанный на фиг.1 правый конец клапанного поршня 78 имеет меньший диаметр, чем остальная часть клапанного поршня, и установлен со свободной посадкой через очень небольшой кольцевой зазор внутри управляющего поршня 76, который выполнен в поперечном сечении U-образным. Управляющий поршень 76 установлен с уплотнением в поршневом сверлении 60 (фиг.2), при этом радиально в это поршневое сверление заходит шпунтовое отверстие 50. Через это шпунтовое отверстие 50 подается гидравлическая жидкость, которая отпирает обратный клапан и соединена с присоединительным элементом кольцевой полости крепежной стойки и с присоединительным элементом В соответствующего клапанного блока.

Как показано на фиг.1, шпунтовое отверстие 50 предусмотрено на расстоянии от дна 62 (фиг.2) поршневого сверления 60 и выходит в цилиндрическую боковую поверхность поршневого сверления 60 на расстоянии от дна 62 поршневого сверления. Далее, в зоне шпунтового отверстия 50 между наружным цилиндром управляющего поршня 76 и поршневым сверлением 60 предусмотрен небольшой кольцевой зазор 64, который выполнен обжимкой, предусмотренной на правом на фиг.1 конце управляющего поршня на его наружной боковой поверхности. Вместо шпунтового отверстия или также дополнительно может быть предусмотрено также другое сверление для подачи гидравлической жидкости в зону поршневого сверления 60.

Далее, на фиг.1 показано, что управляющий поршень 76 имеет в центре своего дна проходное отверстие 88, внутренний диаметр которого примерно соответствует внутреннему диаметру правого конца клапанного поршня 78. Кроме того, внутри управляющего поршня 76 между дном 86 поршня и правым концом клапанного поршня 78 расположен вспомогательный поршень 90, который заведен с уплотнением внутрь управляющего поршня 76 и который полностью замкнут по своему поперечному сечению. Как поясняется на фиг.3, на правом на фиг.3 конце, то есть на нижней стороне вспомогательного поршня 90, выполнена центральная цапфа 92, наружный диаметр которой соответствует внутреннему диаметру проходного отверстия 88, так что цапфа 92 может входить в проходное отверстие 88 со свободной посадкой. В этом положении торцевая поверхность цапфы 92 располагается на одной линии с нижней стороной управляющего поршня 76 (ср. фиг.2).

На своем левом на фигурах конце управляющий поршень 76 имеет коническое сужение 77 внутреннего диаметра, к которому примыкает кольцевой буртик 79, который служит ограничителем высоты хода управляющего поршня 76, причем буртик упирается в уплотнительное кольцо 59 (ср. вырез с увеличением с фиг.2).

Далее, между клапанным поршнем 78 и корпусом патрона в зоне уплотнительного кольца предусмотрен тонкий кольцевой зазор 80.

Если шпунтовое отверстие 50 нагружено давлением, гидравлическая жидкость попадает вначале через кольцевой зазор 64 в зону поршневого сверления 60, что обеспечивает определенное демпфирование. Если далее управляющий поршень 76, находящийся в нем вспомогательный поршень 90 и прилегающий к нему клапанный поршень 78 перемещаются влево (фиг.2), то второй кольцевой зазор 80 между клапанным поршнем 78 и уплотнительным кольцом 59 также обеспечивает демпфирующее открытие. Чтобы избежать статической неопределенности, управляющий поршень и клапанный поршень связаны друг с другом посредством свободной посадки.

На фиг.1 показано положение, при котором крепежная стойка выдвинута, и в присоединительном элементе А приложено давление примерно порядка 500 бар. Присоединительные элементы РА и В остаются без напора. Если затем к присоединительному элементу В подается управляющее давление порядка 300 бар, то блок из управляющего поршня 76, вспомогательного поршня 90 и клапанного поршня 78 вначале перемещается несколько влево, так что достигается положение, показанное на фиг.2, при котором клапанный поршень 78 незначительно приподнят относительно уплотнительного кольца 58, так что находящаяся под давлением гидравлическая жидкость может протекать через отверстия 54 и кольцевой зазор 80 внутрь клапанного поршня 78. При этом проходное сечение потока в зоне кольцевого зазора 80 существенно меньше, чем в зоне между уплотнительной поверхностью клапанного поршня 78 и уплотнительным кольцом 58, так что высокая скорость потока и наибольшее падение давления имеет место не в зоне уплотнительной поверхности, а в зоне уплотнительного кольца. Вслед за этим происходит дальнейшее падение давления в зоне присоединительного элемента А, так что после падения примерно до 250 бар вспомогательный поршень 90 полностью оттесняет клапанный поршень 78 влево, так что клапан полностью открыт (фиг.3). Если затем управляющее давление на присоединительном элементе В опустить до нуля, то пружина 84 вернет все поршни в положение по фиг.1.

На фиг.4 показано положение клапана при распоре крепежной стойки, при этом давление в зоне присоединительного элемента А и давление в зоне управляющего присоединительного элемента В падает до нуля, а давление в зоне присоединительного элемента РА составляет порядка 300 бар. В этом положении управляющий поршень 76, как и вспомогательный поршень 90, вновь полностью смещаются вправо в свою исходную позицию и клапанный поршень 78 вследствие соотношения площадей остается в своем открытом положении.

Согласно другому аспекту изобретение относится к управляемому обратному клапану для крепежной стойки секции механизированной крепи, который включает клапанный патрон вышеописанного типа и имеет присоединительный элемент А поршневой полости, управляющий присоединительный элемент В и нагнетательный присоединительный элемент РА. Такой обратный клапан выполнен согласно изобретению таким образом, что при отпирании обратного клапана путем подачи давления на управляющий присоединительный элемент В при помощи управляющего поршня 76 и вспомогательного поршня 90 осуществляется двухступенчатое открытие обратного клапана. При этом управляющий поршень 76 с большим диаметром открывает клапан даже против очень высокого давления напора в поршневой полости крепежной стойки. Затем меньший вспомогательный поршень полностью открывает клапан, после того как соответственно упало давление. Это может быть достигнуто тем, что при отпирании обратного клапана вначале его совместно открывают управляющий поршень 75 и вспомогательный поршень 90, а затем, то есть после первого падения давления, полное открытие обратного клапана осуществляется лишь за счет вспомогательного поршня.

При данном соотношении диаметров обратный клапан полностью открывается при давлении в диапазоне между 300 и 250 бар. Давление, при котором открывается вторая ступень клапана, определяется диаметром (меньшего) вспомогательного поршня 90 в соотношении с теми площадями, которые давят на клапанную тарелку.

Группа изобретений относится к гидромашиностроению и предназначена для использования в крепежной стойке секции механизированной крепи при подземных разработках полезных ископаемых. Клапанный патрон для управляемого обратного клапана крепежной стойки содержит корпус (72, 74) патрона. В корпусе (72, 74) расположены клапанный поршень (78), U-образный в поперечном сечении управляющий поршень (76) и поршневая пружина (84). Один конец клапанного поршня помещен с возможностью перемещения в направляющем поршне (76). Управляющий поршень (76) в своем дне (86) имеет проходное отверстие (88). Внутри управляющего поршня (76) между дном (86) поршня и концом клапанного поршня (78) расположен вспомогательный поршень (90). Имеется конструкция управляемого обратного клапана для крепежной стойке секции механизированной крепи. Группа изобретений направлена на стабилизацию давления управляемого обратного клапана. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Клапанный патрон для управляемого обратного клапана крепежной стойки для секции механизированной крепи, содержащий корпус (72, 74) патрона, в котором расположены клапанный поршень (78) и U-образный в поперечном сечении управляющий поршень (76), а также поршневая пружина (84), причем один конец клапанного поршня помещен с возможностью перемещения в направляющем поршне (76), отличающийся тем, что управляющий поршень (76) в своем дне (86) имеет проходное отверстие (88), и внутри управляющего поршня (76) между дном (86) поршня и концом клапанного поршня (78) расположен вспомогательный поршень (90).

2. Клапанный патрон по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный поршень (90) полностью замкнут по своему поперечному сечению.

3. Клапанный патрон по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный поршень (90) содержит цапфу (92), которая входит в проходное отверстие (88) со свободной посадкой.

4. Клапанный патрон по п.1, отличающийся тем, что управляющий поршень (76) имеет кольцевой буртик (79), который служит ограничителем хода управляющего поршня.

5. Клапанный патрон по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный поршень (90) заведен с уплотнением в управляющий поршень (76).

6. Клапанный патрон по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр вспомогательного поршня (90), наружный диаметр конца клапанного поршня (78) и внутренний диаметр управляющего поршня (76) являются равновеликими.

7. Управляемый обратный клапан для крепежной стойки секции механизированной крепи, содержащий клапанный патрон по п.1, а также присоединительный элемент (А) поршневой полости, управляющий присоединительный элемент (В) и нагнетательный присоединительный элемент (РА), отличающийся тем, что управляемый обратный клапан выполнен с возможностью двухступенчатого отпирания, причем при подаче давления на управляющий присоединительный элемент (В) двухступенчатое отпирание происходит посредством управляющего поршня (76) и вспомогательного поршня (90).

8. Управляемый обратный клапан по п.7, отличающийся тем, что отпирание обратного клапана на первой ступени обеспечено совместным перемещением управляющего поршня (75) и вспомогательного поршня (90), а на второй ступени полное открытие обратного клапана обеспечивается лишь за счет вспомогательного поршня (90).