Гидростойка механизированной крепи Советский патент 1985 года по МПК E21D15/44 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано в механизированных крепях, эксплуатируемых в условиях динамических проявлений горного давления.

Известна гидростойка шахтной крепи, содержащая корпус с поршневой и штоковой полостями, компенсационную полость, заполненную газом, и гидрозамок. С целью гидростойки при динамических нагрузках компенсационная полость установлена между двумя элементами поршня, которые связаны между собой посредством ограничительного упора 1.

Недостатком стойки является срабатывдние защитного устройства после возникновения динамических давлений рабочей жидкости в поршневой полости, вследствие чего в определенный промежуток времени гидростойка находится под воздействием сверхноминальных пиковых давлений.

Известна щахтная гидростойка, в которой предохранительный клапан выполнен в виде золотника, соединенного со щтоком и установленного с возможностью продольного перемещения в подпружиненном поршне. В нижней части поршня выполнена проточка, поверхностью которой, золотником и крышкой образован замкнутый объем, а в поршне выполнены два дополнительных канала с возможностью периодического соединения штоковой полости через один из каналов с замкнутым объемом, а через другой - с поршневой полостью 2.

Недостатками стойки являются сложность конструкции и ненадежная работа при ударных нагрузках.

Наиболее близкой к изобретению является гидростойка механизированной крепи, содержащая цилиндр со штоковой и поршневой полостями, поршень, в полости которого установлен компенсационный элемент, и запирающий элемент аварийного клапана, седло которого расположено на поршне. Конец штока снабжен стаканом с проточками и с центральной осью, на которой с возможностью регулирования поджатия пружины 4ерез поршень посредством гайки установлен аварийный клапан, выполненный в виде усеченного конуса, связанного с гайкой 3.

Недостатком известной стойки является ненадежная работа при динамических нагрузках, особенно при повышенных ускорениях подвижных элементов.

Шток с жестко соединенным стаканом и тарельчатая пружина, имеющая определенную массу и инерционность, представляют собой упругую систему с одной степенью свободы. При резких перемещениях с большим ускорением в системе возникают колебательные движения. Длительность колебательного процесса, возникающего под воздействием инерционных и упругих усилий.

может в несколько раз превыщать продолжительность процесса внешнего ударного воздействия. Это приводит к тому, что штоковая и поршневая полости оказываются

соединенными (через проточки) после затухания удара. При этом давление рабочей жидкости в поршневой полости мгновенно падает и стойка теряет работоспособность. Указанное отрицательное последствие усиливается при воздействии на гидростойку цикличных динамических усилий с частотой, близкой к частоте собственных колебаний упругой системы шток со стаканом - пружина. Это явление может реализоваться при горном ударе или воздействии сейсмическо5 го эффекта взрыва. Параметрические или резонансные колебания, возникающие внутри гидростойки, могут привести к аварийным ситуациям в лаве.

Кроме того, упругий элемент (тарельчатая пружина) помещен в полости, заполненной рабочей жидкостью. При срабатывании устройства струя жидкости из поршневой полости под высоким давлением и большой скоростью переходит в штоковую полость через аварийный клапан, полость упругого эле5 мента и проточку. Следовательно, в процессе срабатывания аварийного клапана упругий элемент находится под воздействием высоких динамических усилий. При этом направления действия внутреннего и внешнего динамических усилий на упругий элемент противоположны друг другу, а величина внутреннего динамического усилия изменяется с изменением раскрытия аварийного клапана, которое, в свою очередь, определяется от величины перемещения подвижных элементов и условий нагружения стойки. Это приводит к изменению жесткости пружины и к работе аварийного клапана в непроектном режиме.

Тарельчатая пружина, помещенная в

полости движения жидкости, создает дополнительное гидросопротивление, что затрудняет нормальную работу аварийного клапана.

.Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе при динамических нагрузках.

Поставленная цель достигается тем, что в гидростойке механизированной крепи, содержащей цилиндр со штоковой и поршневой полостями, поршень, в полости которого установлен компенсационный элемент, и запирающий элемент аварийного клапана, седло которого расположено на поршне, поршень выполнен из двух частей между которыми расположен компенсационный эле5 мент, выполненный в виде газовой камеры, соединенных посредством пустотелого цилиндра, при этом верхняя часть поршня жестко соединена со штоком и установлена с возможностью перемещения вдоль пустотелого

цилиндра, вверху которого расположен запирающий элемент аварийного клапана, а нижняя часть поршня жестко скреплена с цилиндром, причем седло размещено на верхней части порщня.

На чертеже изображена предлагаемая гидростойка механизированной крепи.

Гидростойка имеет цилиндр 1 с порщневой 2 и штоковой 3 полостями, гидрозамок с предохранительным 4 и обратно-разгрузочным 5 клапанами. Шток 6 жестко соединен с верхним элементом 7 составного поршня. Пустотелый цилиндр 8 соединяет верхний элемент 7 с нижним элементом 9 составного поршня. Между верхним 7 и нижним 9 элементами составного поршня имеется полость 10, в которую нагнетается газ под давлением через клапан 11 в цилиндре 1. Клапан 11 оснащен индикатором давления для контроля работоспособности стойки. Торцовая часть 12 пустотелого цилиндра 8 имеет отверстие 13 и выполнена в виде головки клапана, а на верхнем элементе 7 составного поршня расположено седло 14 клапана. Штоковая полость 3 соединена с полостью 15 в щтоке отверстием 16.

Гидростойка работает следующим образом.

Величина давления газа в полости 10 подобрана с таким расчетом, что при статическом опускании кровли элементы 7 и 9 составного порщня и пустотелый цилиндр 8 перемещаются одновременно и газовая полость 10 не влияет на режим работы гидростойки. Достигнув величины номинального сопротивления срабатывает предохранительный клапан 4, при этом отверстие

13для прохода жидкости закрыто.

При динамических проявлениях горного давления щток 6 с жестко соединенным с ним верхним элементом 7 составного порщня и расположенным на последнем седлом

14смещается вниз и рабочая жидкость проходит из порщнево« 2 в штоковую полость через пустотелый цилиндр 8, отверстие 13, полость 15 внутри щтока и отверстия 16 в

щтоке 6. В процессе прохода жидкости нижний элемент 9 составного поршня остается неподвижным за счет сжатия газа в полости 10 при резких смещениях подвижных элементов гидростойки. При этом исключаются возникновения пиковых давлений рабочей жидкости в порщневой полости гидросгойки.

После затухания внешнего динамического процесса гидростойка возвращается в первоначальное состояние под воздействием сжатого газа в полости 10, при этом закрывается отверстие 13 и изолируются поршневая и штоковая полости. Такая конструкция гидростойкн повыщает надежность ее работы за счет предотвращения параметрических колебаний в гидроцилиндре, обеспечения стабильной работы упругого элемента аварийного клапана в проектном режиме, исключения гидросопротивлений при срабатывании аварийного клапана. Кроме этого, обеспечивается возможность контроля работоспособности аварийного клапана и гидростойки целиком без ее разбора.

ГИДРОСТОЙКА МЕХАНИЗИ РОВАННОЙ КРЕПИ, содержащая цилиндр со штоковой и поршневой полостями, поршень, в полости которого установлен компенсационный элемент, и запирающий элемент аварийного клапана, седло которого расположено на порщне, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности устройства в работе при динамических нагрузках поршень выполнен из двух частей, между которыми расположен компенсационный элемент, выполненный в виде газовой камеры, соединенных посредством пустотелого цилиндра, при этом верхняя часть поршня жестко соединена со щтоком и установлена с возможностью перемещения вдоль пустотелого цилиндра, вверху которого расположен запирающий элемент аварийного клапана, а нижняя , часть поршня жестко скреплена с цилиндром, причем седло размещено на верхней части поршня.