ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СТОЕК Советский патент 1972 года по МПК E21D15/44 

Из|0)бретвние относится к предохранительИЫ|М кла1пана.м, нрименяемым в гидравлических стойках .шахтной крепи.

Известные предохранительные клапаны, .каждый Из которых включает корпус с канала.ми, уплотнение, про.бку с проточкой, силовой элемент и запирающую пару, обладают теми недостатка ми, что и-х запирающие пары .не обеспечивают достаточ1ной герметичности в .процессе зксплуатадни.

Для повышения надежности уплотнения .запирающая пара предложенного кла:па.на вылолнена в виде полой иглы и уплотнения, имеющего диа.метралыное Т-,образ.Ное сечение и вза-И|Модейст1вующего с силовым элементом.

Улотнение может быть расположено между заплечика.ми и цилиндрической «юбкой пробКИ, ввинченной в корпус.

Силовой элемент может состоять из гидравлического или газового аккумулятора.

Полую иглу следует выполнить с заглушенным торщом, вблизи которого распределены .радиальные отверстия.

Конец полой и.глы целесообразно выпол«ить от1крытым и в него поместить стержень пробки, окруженной внутренней поверх1ностью кольцевой полости уплотнения.

Кольцевую выточку корпуса, в которой содержится газ, следует вылолнить с боковым отверстием.

Уплотнение, ИМ.еющее диа.метральное

5 Т-образное сечение, .может взаимсдействовать с нрофелированной опорой, состоящей из металлической детали с отверстия1ми, выполненной в виде цилиндрической «юбки, другая сторона которого имеет цилиндрическое углубление, переходящ.ее в конусообразное. Металлическая деталь торцом взаи,мо.действует с пружиной и корпусом клапана, а «юбкой через гИбкое уплотнение - с поршнем.

На фиг. Т изобра.жен предлагаемый кла5пан, осевое сечение; на фиг. 2, 3 и 4 - варианты выполнения герметического уплотнения .и полой иглы; на фиг. 5 - вариант выполнения клапана; на фиг. 6 - гибкое уплотнение, удерживающееся жесткой опорной деталью, препятствующей всяко.му чрезме-рно;му его расширению; на фиг. 7 - перепускное устройство, используемое для накачивания камеры тарирования; на фиг. 8 - предохранительный .клапан для грунтов, способных вызвать внезапное обрушение кровли; на фиг. 9 - то же, в условиях значительного, м-пновенно возникшего, избыточного да)влвния; на фиг. 10 - то же, но герметичное уплотнен-ие

пуса; на фиг. 11 - то же, в условиях значительного, М1гно вен1но воз,1 И1Кшего, из,быто)чнсго давления; на фиг. 12 - .ва-риа.нт выполнения, клатана, в которОМ герметичность поршея обеапечжвается плоской поверхностью.

ЛОвдкость, поступающая из осноапой схемы стойки, под давлением, направляется в корпус / кла1пана по труюже 2. Эта т.руб.ка выходит во внутреннее простра нство 3 продолжающе трубку полой иглы 4. Тороидальаюе уплотнение 5 обеспечпвает герметичность соединения уширеннОГО ос1Н01ва:ния 6 иглы с KOpnycoiM клапэл-ia. Игла 4 пересекает поперечный канал 7, который окружает ее центральную часть, и вы.ходит одним концод на бо1каву О сторону .корпуса /.

Игла 4 глухая, т. е. ее закругленный конец 8 закупорен. КрОМе того, близ конца о.иа имеет или неоколько пересекающих ее стенку радиальных отверстий 9.

Над закупоренныд концом 5 иглы 4 устапавливается гибкое уплотнение 10, имеющее, форму футляра или колпака. Это уплотнение образует поверхность враще:Ния вокруг герметической оси Иглы 4 и и:меат Т-образное диаметралыное сечение. На своей окружности уплотнение 10 образует цилиндрическую кольцевую губу //, которая держится прижатой к внутренней стенке паза 12, сделан-ного внутри корпуса /. Плоское днище этого паза .образует заплечик /5, на который опирается плоское днище уплотнения 10. Кроме того, игла 4 пересекает корпус 1 в цэнтре это,го заплечика 13 на уровие отверстия 14, по отношению к вяутренней стен1ке которого она образует радиальный зазор 15.

В паз 12 можно «вставить цилиндрическую «юбку 16, жестко соединенную с ввинченной 17, продолжением которой она является. Герметичность устройства обесиечивается тороидальны.м уплотнение 18. Крайний закругленный борт /9 «юбки 16 опирается на днище кольцевой полости, образуемой уплотнением 10 в«утр|И губы /Л

Сквозь ввинченную пробку У7 проделана осевая поточка 20, к которой подключается гидравлический или газовый аккумулятор 2, или какой-либо другой источник сжатого теК}1че1го тела.

Работает клапан следующим образо:М. Когда виутреинее пространство расточки 20 наполнено сжатым упруги/м веществом, например газом, жидкастью или иным, более или менее вязки/м телоМу то давлению подвержена вся поверхность уолот/иания 10, которое тогда оказывается плотно прижатым к внещией стенке иглы . Улотнение 10 может быть, в частности выполнено из резины, ИЗ пластм-ассы- или из а,н а логичного, достаточно гибкого материала. Под дей|ств1ием давления .оно закупоривает отверстия 9.

.мится радиальгно расширить централы;ую часть уплот.нения 10 и проло.жить себе путь до его основания, следуя внешней стенке иглы 4 до радиального зазора 15. Небольшой наблюдаемый расход утеЧ1ки удаляется по каналу 7, а уплотнение 10 авто.матически возвращается в исходное положение под действием создавшегося в расточке 20 давления, как толыко давление жидкости в трубке 2 становится достаточно слабым.

Чем сильнее уплотне1 ие 10 нажимает на иглу. Тем более повьршается выпускное давление. Это выпускное да|Вление регулируется путем правильно устано1влеа,ного давлеии.я в расточке 20.

Уплотнение 10 может быть окружено невысокой цилиИДрической губой 22 и вставлено в паз, проделанный непосредственно в корпусе /. Верхушка улотнения W в виде колпака будет окружена полостью 23. которая содержит любое, находящееся под давлением, текучее тело.

Работает клапан аУалогп-жо работе, описанной выше.

Глухая игла может быть заменена полой иглой, в свободный конец которой вставляют направляющий стержень 24 закругленной иро.&ки 25. Диалгетр стержня 24 значительно меньше внутреннего диаметра полой иглы 4. С другой стороны уплотнение 10, покрьввающее как колпак 26, пробку 25 и конец полой иглы, образует в STOLM месте коль-цевую полость 27, в которой, припо.дня1В пробку 25, может собираться жидкость утечки. Как и в предыдущем примере, корпус гибкого уплотнения 10 тесно прикладывается за счет радиального сжатия к внешней стенке полой иглы 4 под напором сжатой жидкости, находящейся в расточке 20 ввинченной пробии 17. «Юбка 16 может быть жестко соединена с пробкой 28, наглухо вделанной в корпус / в момент монтажа. Между внешней стенкой ,этой цилиндрической «юбки 16 н внутренней стенкой паза 12 образуется .кольцевая полость 29, в которой, в частности помещается губа // уплотнения 10. В нормальном положении эта губа // закупоривает небольшое боковое отверстие 30, выполненное в корпусе / и сообщающееся с внещней посредством клапана наполнения. Последний содержит щарик 31, придерживаемый пружиной 32 на стационарном седле 33. Ввинченная пробка 34 предпочтительно смонтирована на корпу.се / в том месте, где трубка выходит наружу. Если вывинтить прабку 34, к кор.пусу / . по.дключить трубу или аккумулятор 21, для заполнения полости 29 и пространства, О1кружаюш.его улотнение 10, лю.бьгм сжатым текучим телом. Под напором текучего тела (наполнителя) шарик 32 приподнимается над седлом, и губа /отделяется от стенки паза 12, открывая отверстие 30.

// закрывает отверстие 30. Пробка 34 ввинчивается, и клапаи .roiTOB к райоте.

Фиг. 6 и 7 изображают вариант выполнения кла па|На, имеющего целью воспрепятствовать чрезмерНОМу расширению уплотиения. Как и в предыдущем п.ри/мере, находящаяся под давлением жидкость, которая поступает из гла)В1Ной схемы стойки, подается во внутреннее пространство полой итлы 4. На ко;н;це иглы у1ста авлена закругленная п 0lдвижнaя пробка 25, .снабженная стержнем 24. Все устройство покрыто гибким уплотнением, и меющим форму футляра или палыца перчат|ки. Это улотнение она;бжено цилиндрической кольцевой губой 11, которая держится П|рижатой к внутренней стенке -паза 12 корпуса 55 «лапана. Плоский поперечный заплечик 13, образующий днище паза служит опорой уплотнению 10 вокруг полой И1ГЛЫ 4.

Уплотнение 11 удержив ается на месте посредством закру1гленного .борта 19 «юбки 16 металлической детали 36, которая по-мгщается внутри корпуса 35.

Корпус 35 выполнен в виде полой сплошной детали, в которой паз 12 сообщается с внешней средой через входное отверстие с винтовой резьбой. В это отверстие вставляется 37, которая окружает полую иглу 4 и крепится к ее концу сварным ш-вол1 ЗЕ, В таких условиях апорныл заплечикоМ 13 служит внутревняя крайняя сторана пробки 37. На П|ротивоположной стороие паз 12 снабжен выполмавным в корпусе 36 днищем, на которое 01пирается деталь 36. Эта деталь выполняется полой с ;целью образования герметичной ка1мерьг 39 тарирования, сообщающейся продольными от1верстиями 40 с полостью 41 с закругленным дяищем, которая выходит в центр «юбки 16. Эта поласть покрывает уплотнение 10. Когда клапан находится в состоянии покоя, закругленная верхушка уплотнения 10 держится в некотором отдалении от также закрепленного днища полостн 4/, и отверстия 40 выходят в образующийся таким образом зазор, который сообщается с камерой тарирования.

Внешняя стенка «юбки 16 окружена кольцевой полостью 29, которая используется для накачивания клапана через боковое отверстие 30, установленное позади гибкой губы 11. Кольцевая .полость 29 сообщается с камерой 39 через отверстие 42, проделанное на боковой стороне детали 36.

Обратный ТО1К утечки на.чинается в поперечном канале 7, проделанном в корпусе 35 и выходящим в кольцевую каимеру 43, которая окружает ввинченную пробку 37, В последней проделано диаметральное отверстие 44, соединяющее камеру 43 с узким зазором, о-бразующи1мся между полой иглой 4 и окружающей ее пробкой 37.

стие 30. Губа 11 служит перепускным клапаном и вре(.мен:но припо.д/ниатется.

Таким образом, камера тарирования наполняется до установления в ней требуемого давления. При прекращении питания губа 11 возвращается и упруго закрывает отверстие 30.

Когда давление текучего тела внутри полой иглы 4 превышает заданное, пробка 25

поднимается, и уплотнение 10 расширяется, что позволяет небольщолгу количеству жидкости выйти через отверстие 30, потом через канал 7.

В случае чрезмерного из быточиого дааления закругленное днище полости 41 ограничивает величину расширения и предотвращает разрыв уплотнения 10.

Как и в предыдущих вариантах (см. фиг. 8-12) жидкость, поступающая из главной

схемы стойки, под давлением подается через трубку 2 во внутреннее пространство полой иглы 4.

На конще иглы установлена закругленная подвижная пробка 25, снабженная стержнем

24. Над всем этим устанавливается гибкое уплотнение 10, имеющее форму футляра или пальца перчатки. Уплотнение снабжено цилиндрической кольцевой г}бкой 11, которая держится прижатой к внутренней стенке паза

12 корпуса 35 клапана.

«Юбка 16 металлической детали удерживается на .месте уплотнения 10 внутри губы //. Деталь свободно скольз ит в пазу 12 и ее держит прижатой к гуплотнению 10 пружина

сжатия 45, опираю1щаяся другим концом на днище корпуса 35.

КрО;ме того, полая игла 4 жестко соединена с поршнем 46, также скользящим внутри цил:индричеокого паза 12. Один конец поршня

заканчивается плоской повер.хностью 47, на которую опирается уплотнание 10, а другой конец снабжен наконечни1ко.м 48 неаколыко меньшего диаметра, с которы.м он соединяется кольцевым поперечньим заплечиком 49.

Этот заплечик опирается на седло того же профиля, выполненное на конце стационарного наконечника 50, который жестко соединяется с питательной трубкой 2. Наконечник ввинчивается в корпус 35 клапана и образует

внутреннюю расточку 51, в которой герметично скользит наконечник поршня 46. Герметичность обеспечивается тороидальным уплотнением 52, расположенным в выемке наконечника 48.

Игла 4 помещена во внутренней полости поршня 46, с которым она обра/зует уз1К1ИЙ зазор. Ее герметичное креплениеобеспечивается сварным Ш1вом 53.

Зазор 15 сообщается с радиальным отверстием 44, сделанным в поршне 46, вокруг которого в корпусе 35 образована кольцевая камера 43. В последнюю выходит отверстие 44. От камеры 43 от.ходит поперечный канал 7 для обратной утечки. Внутреннее пространство полой иглы 4 непосредсхвеино и (непрерывно сообщается с подводящей трубкой 2.

Скользящая деталь 36 содержит не менее одного аквОЗнОГО отвер1Стия 54 в своем днище и одиОГо отверстия 55 в «ю(5ке 16. Таким образом обеспечивается свободное сообщение окружающей .пружингу 45 камеры 39 с полостями, которые образуют1ся между деталью 36 и разли)41ными частжми у1плот1нен1ия 0.

Полость 56 отделяется гибкой губой /У от 6oiKOiBOiro от1Вврстия, как и ,в предыдущем примере, предиазна-ченйого для наполнения клапана сжимаемым текучим телом.

Когда клапак находился в состоянии покоя, запле-чик 49 поршня 46 отирается на стационарное седло. Уплотнение 10 обеспечивает гер1метичность по отношению к жидкости, содержащейся во внутреннем пространстве 3 полой иглы 4.

Если окружающие породы опускаются медленно, порщень 46 продолжает опираться на свое седло под сопряженным наиором таРованной пружины 45 и газовой подушки, тогда как уплотнение 10 радиально отступает от окруженной им и.глы 4 и позволяет таким образом жидкости просачиваться через зазор J5 и отверстие 44 до отводящего ее канала 7.

При внезапном обрушивании кровли вызванное этим сильное избыточное давление мгновенно отталкивает по направлению стрелки А все устройство, состоящее из порщня 46. уплотнения 10 и скользящей детали 36. Это движение происходит при одновременном сжатии пружины 45 и газовой подущки в камере 39. Заплечик 49 отводится от седла, а между подводящей трубкой и отводящим каналом 7 устанавливается прямое сообщение, что дает возможность сразу же удалить больщое количество жидкости. В большинстве случев такой исключительный рабочий режим сопровождается порчей уплотнения 52, которое необходимо заменить.

Па фиг. 10 и 1,1 изображен вариант выполнения клапана, в котором подвижный наконечник 48 порщня 46 выполнен с цилиндрической гладкой стенкой. Герметическое уплотнение 52 помещается в выемке, сделанной в стационарном наконечнике 50.

Работа производится аналогичным образом, т. е. при значительном избыточном давлении порщень 46 отталкивается по направлению стрелки А, и подводящая трубка 2 сообщается с отводящим каналом 7. Уплотнение 52 заменяют после каждого внезапного обрущивания кровли.

На фиг. 12 изображен возможный вариант выполнения клапана, по которому порщень 46 обеспечивает герметичность в плоскости, на своем кольцевом седле. Подвижный наконечник 48 образует плоскую конечную поверхность 57, в точности прилегающую к седлу.

При внезапно повышающемся давлении плоская поверхность 57 отступает от седла, и трубка 2 сообщается с отводящим каналом 7.

Предмет изобретения

1.Предохранительный клапан для гидравлических стоек, включающий корпус с каналами, уплотнения, пробку с проточкой, силовой элемент и запирающую пару, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности уплотнения, запирающая пара выполнена в виде полой иглы и уплотнения, имеющего диаметральное Т-образное сечение и взаимодействующего с силовым элементом.

2.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что уплотнение расположено между заплечиками и цилиндрической «юбкой, ввинченной в корпус.

3.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что силовой элемент состоит из гидравлического или газового аккумулятора.

4.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что полая игла выполнена с заглушенным торцом, вблизи которого распределены радиальные отверстия.

5.Клапан по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что конец полой иглы выполнен открытым и в помещен стержень пробки, окруженный внутренней поверхностью кольцевой полости уплотнения.

6.Клапан по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что открытый конец полой иглы закруглен и взаимодействует с гибким уплотнением.

7.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что кольцевая выточка корпуса, в которой содержится газ, выполнена с боковым отверстием.

8.Клапан по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что уплотнение, имеющее диаметральное Т-образное сечение, взаимодействует с профилированной опорой, состоящей из металлической детали с отверстиями, выполненной в виде цилиндрической «юбки, другая сторона которой имеет цилиндрическое углубление, переходящее в конусообразное.

9.Клапан по пп. 1 и 8, отличающийся тем, что, металлическая деталь торцом взаимодействует с пружиной и корпусом клапана, а «юбкой через гибкое уплотнение - с поршнем.

2 В S 7 }3 М 18 /7

. .

///////

1 3 15 Э л J6 8 Ю 20 Фиг 1

W л 1В Ю

7

Фи2-3

fuz 2

f 2 711 12

.

Фиг

Фи2 5

50 5J J ff 2 IS 55 25 10

/X X л X Ч 1Ч ч Ч. , Х f К7х1

ггт

51 45 з2 7 30 5В 5 12 риг в

4J /J 2 // 2S Ю Z 0

I I /

3016 4-/ 29 3S

fuz 6

45 5

IL

S3