Гидравлическая стойка шахтной крепи Советский патент 1990 года по МПК E21D15/44 

Изобретение относится к горным машинам, конкретно к устройствам для защиты гидростоек и крепей от динамических нагрузок и разгрузки при зажатии их горным давлением в нижнем положении штока, которое может быть использовано в гидрооборудовании крепей.

Цель изобретения - повышение быстродействия гидравлических стоек шахтных крепей для защиты стоек и крепей от динамических нагрузок и разгрузки при зажатии горным давлением в нижнем положении штока путем унификации их элементов.

На чертеже изображена схема гидродинамического устройства гидравлической стойки шахтной крепи.

Гидравлическая стойка содержит цилиндр 1 с внутренним диаметром d, гидроблоком и двумя предохранительными клапанами (на чертеже не показаны), настроенными на рабочее и аварийное давление, соединенными каналами с поршневой полостью, установленную в цилиндре 1, полую нижнюю часть штока 2, в которой размещена центральная торцовая часть 3 дна (крышки) 4, выполненного в виде перевернутого стакана цилиндрического поршня 5 с внутренним диаметром d. Поршень 5 может быть выполнен отдельно от штока 2 и жестко соединен с ним. Центральная торцовая часть 3 и дно 4 имеют размещенное по центру стойки сквозное отверстие со ступенями 6, 7, 8 и 9. Диаметр отверстия каждой предыдущей ступени больше диаметра отверстия каждой последующей ступени, начиная с диаметра отверстия ступени 6, а отверстие ступени 7 выполнено с резьбой. Дополнительный предохранительный клапан 10 выполнен с резьбой на наружной поверхности, ввинчивается в резьбовое отверстие 7, нижняя торцовая часть 11 которого с манжетным уплотнением 12 размещается в отверстии ступени 8, и фиксируется шестигранной болтовой шляпкой 13. Он служит для нагнетания сжатого газа. Отверстие 14

центральной торцовой части 3 крышки 4 ци0 линдрического поршня 5, расположенное выше шестигранной болтовой шляпки 13 предохранительного клапана 10, совмещено с отверстием 15 нижней полой части штока 2. Нижняя торцовая часть штока 2 опирается в верхнюю поверхность сплошной крышки 4 цилиндрического поршня 5. Штифт 16 соединяет через отверстия 14 и 15 центральную торцовую часть 3 верхней сплошной крышки 4 цилиндрического поршня 5 с нижней полой

Q частью штока 2. Цилиндрический поршень 5 уплотнен манжетами 17 и в нижней торцовой части выполнен с горизонтальными радиаль- но расположенными отверстиями 18. Дополнительный порщень 19 с внешним диаметром равным dz и внутренним диаметром з,

с с высогой внутренней полости hi установлен в поршне 5 подвижно и может в пределах высоты /12 внутренней полости цилиндрического поршня 5 перемещаться до упора, взаимодействуя с ней своей наружной поверхностью, выполненной с замкнутыми по

0 окружности каналами 20 и вертикальными каналами 21, расположенными под каналами 20. Упор выполнен в виде шарика 22, размещенных в отверстиях 18 и сопряжениях каналов 20 и 21 и штифтов 23, которые установлены в отверстиях 18 поршня 5 с возможностью взаимодействия с шариками 22. Упор ограничивает перемещение дополнительного поршня 19 во внутренней полости цилиндрического поршня 5. Внутренние полости цилиндрического поршня 5 и дополQ нительного поршня 19 образуют газовый амортизатор, сжатый газ в который нагнетается через предохранительный клапан 10, нормально закрытый. Замкнутые по окружности каналы 20 заполняются уплотнителем для защиты от утечек газа.

5 Устройство работает следующим образом. При соединении напорной магистрали через гилроблок с каналом, выполненным в днище гидроцилиндра, рабочая жидкость

5

попадает в поршневую полость и раздвигает гидростойку (гидродомкрат управления или гидропатрон). После создания в поршневой полости рабочего давления при посадке поршня со штоком слив избыточной жидкости осуществляется через канал, выполненный в стенке гидроцилиндра и предохранительный клапан. В нижнем положении дополнительный поршень 5, находяш,ийся под давлением газа в замкнутой полости цилиндрического поршня 4 и дополнительного поршня 5 (газового амортизатора), удерживается шариковыми 23 опорами. Такое положение дополнительного поршня обеспечивается при условии, что если PI - рабочее давление в поршневой полости; Р - давление газа в замкнутой полости газового амортизатора; АЯ Р|-PZ, то должно выполняться неравенство

P(df-d),,

или

ДР,:%.

-z

При динамических нагрузках давление в поршневой полости увеличивается на АР: и когда

(P, + AP,)(rff-df)cf2P2.

произойдет смешение дополнительного поршня вверх, при этом газ в замкнутой полости газового амортизатора сжимается, а за счет этого обеспечивается просадка штока с поршнем при постоянном объеме жидкости в поршневой полости. После срабатывания предохранительного клапана, соединенного с каналом, выполненным в стенке гидроцилиндра, давление в поршневой полости снизится до Р и дополнительный поршень вернется в нижнее положение.

При просадке поршней со штоком «на- жестко канал, выполненный в стенке гидроцилиндра 1, перекрывается поршнем 5, а канал в его днище в этом случае располагается между дополнительным поршнем 19 и стенкой цилиндра 1, и давление в замкнутой полости, образованной нижней торцовой поверхностью поршня 5, наружной поверхностью дополнительного поршня 19 и внутренней цилиндрической поверхностью цилиндра 1, может возрасти до аварийного, после чего сработает предохранительный клапан, настроенный на давление, несколько меньшее разрущающего, следовательно, просадка поршня 5 со щтоком 2 значительно уменьшится или прекратится совершенно. Для дополнительной осадки поршня со щтоком при посаженных «нажестко поршнях со штоком перед передвижением секции крепи канал, соединяющий штоковую полость с гидроблоком,соединится с напором, а канал в днище гидроцилиндра - со сливом и поршень 5 со штоком 2, преодолевая сопротивление дополнительного поршня 19 и сжимающего газа в газовом амортизаторе, может быть опущен на величину /22, проскальзывая по дополнительному порш- ню 19.

Если давление маслостанции РЗ, то это произойдет при соблюдении неравенства

P3(df-dl)

10

После передвижения секции крепи канал, соединяющий щтоковую полость с гидроблоком, соединяется со сливом, а канал в днище гидроцилиндра - с напором и стойка (гидродомкрат управления или гидро- 15 патрон) раздвигается, при этом давлением газа в газовом амортизаторе дополнительный порщень 19 возвращается в нижнее положение.

При нормальной работе смещения допол- нительного порщня 19 не происходит, а при настройке аварийного предохранительного клапана на то же рабочее давление, что и предохранительного клапана, поршень 5 со штоком 2 будет иметь дополнительный запас хода и стойки (гидродомкрат управле- 5 ния или гидропатрон), а также крепь предохраняются от динамических нагрузок. При перемещении дополнительно о порщня 19 на величину h газ газового амортизатора заполняет внутреннюю полость с диаметром d дополнительного поршня 19. Заполнение каналов 20 уплотнителем осуществляют во время сборки поршня 5 и дополнительного поршня 19, но с установленным предохранительным клапаном 10. Верхний канал 20 совмещают с четырьмя симметрично расположенными отверстиями 5 18, через которые уплотнитель нагнетается в замкнутый по окружности верхний канал 20, и когда давление Р уплотнителя станет выще, чем давление РЧ газа в газовом амортизаторе , то дополнительный пор- 0 щень 19 под действием приложенного внещ- него усилия перемещают до совмещения с последующим каналом 20. Когда нижний канал 20 совместится с отверстиями 18, то в четыре канала 21 вставляют заглушки до сопряжения каналов 20 и 21 и через от- 5 верстия 18 нагнетают уплотнитель в нижний канал 20 и, когда , то дополнительный поршень 19 под действием приложенного внешнего усилия перемещают внутри поршня 5 до перекрытия нижнего канала 20 внутренней поверхностью порщня 5. В четыре 0 симметричных отверстия 18 вставляют щари- ки 22 и перемещают их до установки в каналы 21, а затем фиксируют щтифтами 23. Затем убирают заглушки из каналов 21 и нагнетают сжатый газ через предохранитель- g ный клапан 10. Под действием давления Р- газа в газовом амортизаторе дополнительный поршень 19 возвращается в исходное нижнее положение и шарики 22 занимают свое положение в четырех сопряжениях нижнего канала 20 и вертикальных каналов 21. После сборки поршня 5 и дополнительного поршня 19, а также нагнетания сжатого газа через допредохранительный клапан 10 в газовый амортизатор и возвращения дополнительного поршня 19 в нижнее положение центральную торцовую часть 3 верхней сплошной крышки 4 поршня 5 соединяют со штоком 2 через отверстия 14 и 15 штифтом 16 и вставляют в цилиндр 1 стойки (гидродомкрата управления или гидропатрона) и производят их сборку и проверку на герметичность, а по окончании проверки на герметичность осуществляют просадку поршней со штоком «нажестко (до упора дополнительного поршня 19 в днище при сохранении зазора величиной /Z2 в поршне 5). При этом в замкнутой полости, образованной нижней торцовой поверхностью поршня 5, наружной поверхностью дополнительного поршня 19 и внутренней поверхностью цилиндра 1, находится рабочая жидкость для улучшения работы кольца уплотнения при их транспортировке.

Формула изобретения

Гидравлическая стойка шахтной крепи, включающая цилиндр, установленные в нем шток с поршнем, выполненным в виде стакана, дно которого имеет сквозное отверстие, дополнительный поршень, выполненный с расположенным по его наружной поверхности замкнутым каналом, заполненным уплотнителем, и установленный в поршне подвижно относительно последнего с возможностью взаимодействия с упором, газовый амортизатор, размещенный между порщнями, гидроблок с двумя предохранительными клапанами, настроенными на рабочее и аварийное давление, соединенными с поршневой полостью, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет быстродействия защиты от динамических нагрузок

и разгрузки при зажатии горным давлением путем уменьшения трения в скользящих элементах, она снабжена дополнительным предохранительным клапаном для нагнетания сжатого газа, выполненным с резьбой на

его наружной поверхности, установленным в выполненном с резьбой и размещенном по центру отверстии дна стакана, который расположен дном вверх и выполнен с горизонтальными радиально расположенными в его нижней части отверстиями, дополнительный

поршень выполнен в виде стакана с вертикальными каналами, расположенными по его наружной поверхности под размещенным на его верхней части замкнутым каналом до его нижнего торца, уплотнитель выполнен синтетическим с низким коэффициентом трения, а упор - в виде шариков, радиусы которых равны ширине канала, размещенных в вертикальных каналах дополнительного поршня и горизонтальных отверстиях поршня, и штифтов, размещенных в

горизонтальных отверстиях поршня с возможностью взаимодействия с шариками.

Изобретение относится к горному оборудованию, а именно к устройствам для защиты гидростоек и крепей от динамических нагрузок. Цель - повышение надежности работы за счет быстродействия защиты от динамических нагрузок и разгрузки при зажатии горным давлением путем уменьшения трения в скользящих элементах. Гидравлическая стойка шахтной крепи включает цилиндр 1, в котором установлены шток 2 с поршнем (П) 5, гидроблок и два предохранительных клапана, настроенные на рабочее и аварийное давление. В П 5 подвижно установлен дополнительный П 19, выполненный в виде стакана с вертикальными каналами 21. Они расположены по его наружной поверхности под размещенным на его верхней части замкнутым каналом 20 до его нижнего торца. Упор для ограничения перемещения П 19 во внутренней полости П 5 выполнен в виде шариков 22, размещенных в отверстиях 18, сопряженных каналов 20, 21 и штифтов 23. Последние установлены в отверстиях 18 П 5 с возможностью взаимодействия с шариками 22. Внутренние полости П 5 и 19 образуют газовый амортизатор. Сжатый газ в него нагнетается через предохранительный клапан 10 нормально закрытый. Замкнутые каналы 20 заполняются уплотнителем для защиты от утечек газа. При динамических нагрузках происходит смещение П 19 вверх, при этом газ в замкнутой полости газового амортизатора сжимается. За счет этого обеспечивается просадка штока с П 5. После срабатывания предохранительного клапана, соединенного с каналом, выполненным в стенке гидроцилиндра, давление в поршневой полости снизится и П 19 вернется в нижнее положение. 1 ил.