Гидрораспределитель шахтных механизированных крепей

 

Использование: для распределения жидкости в гидросистемах механизированных крепей. Сущность изобретения: гидрораспределитель шахтных механизированных крепей имеет корпус с напорным, сливным и рабочим каналами, расточку с пакетом втулок и размещенным в них подпружиненным золотником с толкателем и комбинированными эластичными уплотнениями для разобщения напорного и рабочего, рабочего и сливного каналов. Подпружиненный золотник и расточка центральной втулки выполнены ступенчатыми. Золотник имеет камеру, гидравлически сообщенную в исходном положении с рабочим и сливным каналами радиальными окнами и комбинированным эластичным уплотнением, разобщающим напорный и сливной каналы. Комбинированные эластичные уплотнения установлены с возможностью постоянного контакта с охватываемой поверхностью большей ступени подпружиненного золотника и с охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для распределения рабочей жидкости в гидросистемах механизированных крепей.

Известен гидрораспределитель механизированной крепи, содержащий корпус с напорным, сливным и рабочим каналами и расточку, в которой расположены клапан с подпружиненным золотником и седло со стороны напорного канала и клапанный элемент с толкателем и седлом со стороны сливного канала. (патент СССР N 1834977, кл. E 21 D 23/16, F 15 B 3/02, 1993).

Недостатком известного гидрораспределителя является невозможность его эксплуатации на загрязненной жидкости, так как при попадании инородного материала между седлом и клапаном указанный гидрораспределитель теряет герметичность и клапанные пары размываются, что приводит его к выходу из строя.

Кроме того, для включения известного гидрораспределителя в работу требуется приложить на толкатель большое усилие, так как клапан со стороны напорного канала прижат к седлу давлением рабочей жидкости. Включение указанного гидрораспределителя осуществляется переключающим механизмом сложной конструкции с большим передаточным отношением, что усложняет и удорожает изделие.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является гидрораспределитель шахтных механизированных крепей, содержащий корпус с напорным, сливным и рабочим каналами и расточку с пакетом втулок и размещенным в них подпружиненным золотником с толкателем и комбинированными эластичными уплотнениями для разобщения напорного и рабочего, рабочего и сливного каналов (патент РФ N 2006586, E 21 D 23/16, 1994) - принято за прототип.

Основным недостатком этого гидрораспределителя является низкая надежность, так как в исходном состоянии комбинированное эластичное уплотнение, размещенное между пакетом втулок, не контактирует с охватываемой поверхностью золотника.

При включении гидрораспределителя в работу комбинированное эластичное уплотнение, установленное в канавку золотника, теряет контакт с охватывающей поверхностью втулки, вследствие чего при большом расходе комбинированные эластичные уплотнения смываются потоком рабочей жидкости, что приводит к потере герметичности известного гидрораспределителя и выходе его из строя.

Кроме того, для включения известного гидрораспределителя в работу требуется приложить значительное усилие на толкатель, так как во включенном состоянии давление жидкости рабочего канала деформирует эластичное уплотнение, разобщающее сливной и рабочий каналы, при этом возникает большая сила трения между золотником и эластичным уплотнением. Для преодоления силы трения, при возврате подпружиненного золотника в исходное положение, известный гидрораспределитель должен иметь или сильную пружину, что приводит к увеличению габаритов, или ступенчатый золотник со стороны напорного канала. В последнем случае на подпружиненный золотник постоянно действует дополнительная сила, равная произведению разности площадей на давление жидкости напорного канала, которую при включении гидрораспределителя в работу надо преодолеть.

Кроме того, известный гидрораспределитель трудоемок в изготовлении, так как добиться соосности пакета втулок и разъемных частей золотника довольно сложно.

Сущность изобретения заключается в том, что подпружиненный золотник и расточка центральной втулки выполнены ступенчатыми, подпружиненный золотник снабжен камерой, гидравлически сообщенной в исходном положении с рабочим и сливным каналом, радиальными окнами и комбинированным эластичным уплотнением, разобщающим напорный и сливной каналы, комбинированные эластичные уплотнения установлены с возможностью постоянного контакта с охватываемой поверхностью большей ступени подпружиненного золотника и с охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки.

Разность площадей большей и меньшей ступеней подпружиненного золотника, умноженная на давление жидкости в рабочем канале, равна силе трения, возникающей между комбинированными эластичными уплотнениями, и охватываемой поверхностью большей ступени подпружиненного золотника и с охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки.

Изобретение направлено на повышение эффективности работы гидрораспределителя путем увеличения долговечности эксплуатации, упрощения конструкции, снижения усилия, прилагаемого к рукоятке управления и легкости управления.

Использование предложенного технического решения в устройствах для распределения рабочей жидкости в гидросистемах механизированных крепей исключает возможность вымывания, то есть выхода из строя комбинированных эластичных уплотнений, а следовательно, разгерметизацию и выход из строя самого гидрораспределителя. Такое конструктивное решение позволяет значительно снизить объем ремонтных работ в механизированных крепях, связанных с заменой вышедших из строя гидрораспределителей.

Предлагаемый гидрораспределитель прост в изготовлении, так как золотник выполнен неразборным и имеет посадочные места только в одной детали - центральной втулке. Кроме того, исключается влияние несоосности пакета втулок и подпружиненного золотника на сборку и работоспособность гидрораспределителя.

Предложенный гидрораспределитель возможно эксплуатировать на загрязненной рабочей жидкости, так как комбинированные эластичные уплотнения одновременно выполняет и функции чистильщиков, что особенно значимо в шахтных условиях.

Включение предлагаемого гидрораспределителя в работу и фиксация его в рабочем положении осуществляется при незначительном усилии на рукоятке приводного механизма, что значительно облегчает работу оператора крепи и повышает возможность автоматизации процесса управления механизированной крепью.

Технический результат предложенного технического решения заключается в повышении эффективности работы гидрораспределителя путем увеличения долговечности за счет снижения возможности выхода из строя комбинированных эластичных уплотнений и последующей разгерметизации, возможности эксплуатации на загрязненной рабочей жидкости, упрощении конструкции, изготовления и снижения усилия на рукоятке приводного механизма, что облегчает работу оператора крепи или снижает мощность приводного механизма при автоматизации управления крепью.

На фиг. 1 показан гидрораспределитель, разрез: на фиг. 2 - место установки комбинированного уплотнения в центральной втулке; на фиг. 3 - место установки комбинированных уплотнений на золотнике.

Гидрораспределитель шахтных механизированных крепей (фиг. 1) содержит корпус 1 с напорным 2, сливным 3 и рабочим 4 каналами и расточкой, в которой установлен пакет неподвижных втулок 5, 6 и 7, из которых втулка 6 является центральной с размещенными в них золотником 8 с пружиной 9 и толкателем 10. Подпружиненный золотник 8 и расточка центральной втулки 6 выполнены ступенчатыми. Меньшая ступень 11 диаметром d1 и большая, диаметром d2, ступень 12 золотника 8, контактирующие с соответствующими поверхностями центральной втулки 6, разделены проточкой 13. Практически перепад диаметров большей d2 и меньшей d1 ступеней составляет 0,2...0,5 мм.

В канавках меньшей ступени 11 золотника 8 размещены: комбинированное уплотнение 14, разобщающее напорный 2 и рабочий 4 каналы и комбинированное уплотнение 15, разобщающее напорный 2 и сливной 3 каналы. Комбинированное эластичное уплотнение 16, разобщающее рабочий 4 и сливной 3 каналы, установлено в канавку, образованную торцовой расточкой центральной втулки 6 и торцом втулки 5.

Подпружиненный золотник 8 снабжен камерой 17, гидравлически сообщенной в исходном положении с рабочим каналом 4 радиальными окнами 18, а со сливным каналом 3 - радиальными окнами 19. Герметизацию камеры 16 осуществляют пробкой 20 и уплотнительным кольцом 21.

Центральная втулка 6 снабжена радиальными окнами 22 и 23. Радиальные окна 22 гидравлически сообщены с напорным каналом 2, а радиальные окна 23 - с рабочим каналом 4.

Комбинированное эластичное уплотнение 16, разобщающее рабочий 4 и сливной 3 каналы (фиг. 2), состоит из защитного экрана 24 и эластомерного кольца 25. Защитный экран 24 своей кольцевой оболочкой плотно охватывает поверхность большей ступени 12 золотника 8. Линейный размер l1 защитного экрана 24 больше диаметра радиальных окон 19.

Герметизация напорного канала 2 (фиг. 1) осуществляется комбинированными уплотнениями 14 и 15. Комбинированное уплотнение 14 (фиг. 3) состоит из бандажа 26 и эластомерного кольца 27, а комбинированное уплотнение 15 - из бандажа 28 и эластомерного кольца 29.

Линейный размер l2 бандажа 26 больше диаметра радиальных окон 22 центральной втулки 6.

Защитный экран 24 и бандажи 26 и 28 выполнены из эластомерного материала большей жесткости, чем эластомерные кольца 25, 27 и 29.

Для исключения влияния слива системы на устойчивость золотника 8 (фиг. 1), сливной канал 3 сообщен с пружиной полостью 30 гидрораспределителя каналом 31.

Неподвижные втулки 5, 6 и 7 герметизируются уплотнительными кольцами 32, 33, 34, 35, 36 и 37.

Несоостность втулок 5, 6 и 7 не влияет на сборку и работоспособность гидрораспределителя, так как меньшая 11 и большая 12 ступени золотника 8 находятся в посадочных местах только центральной втулки 6.

В исходном положении под действием пружины 9 золотник 8 находится в крайнем верхнем положении, при этом комбинированные уплотнения 14 и 15 блокируют напорный канал 2 от рабочего 4 и сливного 3 каналов, а рабочий канал 4 через радиальные окна 18 и 19 и камеру 17 соединен со сливным каналом 3.

Для включения гидрораспределителя в работу механически воздействуют на толкатель 10 и золотник 8 смещается вниз до упора во втулку 7. В момент перехода радиальных окон 19 через комбинированное уплотнение 16 рабочий канал 4 отсекается от сливного канала 3. Синхронно комбинированное уплотнение 14 проходит радиальные окна 22 центральной втулки 6 и рабочая жидкость из напорного канала 2, через проточку 13 золотника 8 и радиальные окна 23 центральной втулки 6 начинает поступать в рабочий канал 4. По окончании операции, при снятии воздействия с толкателя 10, золотник 8 возвращается в исходное положение под действием усилия пружины 9 и давления жидкости рабочего канала 4.

Так как сливной канал 3 сообщен с пружинной полостью 30 гидрораспределителя, а в исходном положении золотника 8 и с рабочим каналом 4, то давление слива на равновесие золотника 8 не влияет.

При включении гидрораспределителя бандаж 26 проходит через радиальные окна 22 и не теряет контакт с охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки 6, так как линейный размер l2 бандажа 26 больше диаметра радиального окна 22 и обжимается с внешней стороны давлением рабочей жидкости напорного канала 2, что исключает возможность выхода из строя эластомерного кольца 27 и бандажа 26. При этом снижается и сила трения между бандажом 26 и охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки 6. При перемещении золотника 8 в крайнее нижнее положение комбинированное уплотнение 16 находится под воздействием слива системы, поэтому сила трения, возникающая между защитным экраном 24 и охватываемой поверхностью большей ступени 12 золотника 8, минимальная. Следовательно, для включения гидрораспределителя практически требуется преодолеть только усилие пружины 9.

Во включенном состоянии гидрораспределителя радиальные окна 19 золотника 8 расположены ниже комбинированного уплотнения 16, которое разобщает рабочий канал 4 и сливной канал 3, а комбинированное уплотнение 14 расположено ниже радиальных окон 22 центральной втулки 6, в результате чего напорный канал 2 сообщается с рабочим каналом 4.

По мере повышения рабочего давления увеличивается и деформация эластомерных колец 25 и 27, которые плотнее прижимают кольцевую оболочку защитного экрана 24 к охватываемой поверхности большей ступени 12 золотника 8 и бандаж 26 к охватывающей поверхности меньшей ступени 11 центральной втулки 6, вследствие чего возрастает сила трения, стремящаяся удержать золотник 8 в покое.

Так как золотник 8 и расточка центральной втулки 6 выполнены ступенчатыми, то во включенном состоянии гидрораспределителя золотник 8 не уравновешен. При возрастании давления жидкости в рабочем канале 4 возрастает и сила, стремящаяся совместно с пружиной 9 возвратить золотник 8 с толкателем 10 в исходное положение. Дополнительная сила, стремящаяся совместно с пружиной 9 возвратить золотник 8 с толкателем 10 в исходное положение, численно равна произведению разности площадей большей 12 и меньшей 11 ступеней золотника 8 на давление жидкости в рабочем канале 4. Сила трения, стремящаяся удержать золотник 8 в покое и дополнительная сила, стремящаяся возвратить золотник 8 с толкателем 10 в исходное положение, за счет разности площадей большей 12 и меньшей 11 золотника 8, равны между собой. Поэтому для удержания золотника 8 в крайнем нижнем положении требуется иметь усилие на толкателе 10, равное только усилию пружины 9, а следовательно, и усилие на рукоятку приводного механизма (на чертеже условно не показан) будет постоянным и незначительным, так как сила пружины 9 выбрана из расчета возврата золотника 8 и толкателя 10 в исходное положение в режиме отсутствия давления рабочей жидкости.

При возврате золотника 8 в исходное положение, при снятии воздействия на толкатель 10, радиальные окна 19 золотника 8 проходят через комбинированное уплотнение 16, а комбинированное уплотнение 14 проходит через радиальные окна 22 центральной втулки 6. При этом защитный экран 24 не теряет контакта с охватываемой поверхностью большей ступени 12 золотника 8, так как линейный размер l1 защитного экрана 24 больше диаметра радиального окна 19 и под действием давления жидкости рабочего канала 4 испытывает отжим со стороны радиальных окон 19, а бандаж 26 не теряет контакт с охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки 6 и обжимается с внешней стороны давлением жидкости напорного канала 2, как и при включении гидрораспределителя, что исключает возможность выхода из строя комбинированных уплотнений 14 и 15.

Формула изобретения

1. Гидрораспределитель шахтных механизированных крепей, содержащий корпус с напорным, сливным и рабочим каналами, расточку с пакетом втулок и размещенным в них подпружиненным золотником с толкателем и комбинированными эластичными уплотнениями для разобщения напорного и рабочего, рабочего и сливного каналов, отличающийся тем, что подпружиненный золотник и расточка центральной втулки выполнены ступенчатыми, подпружиненный золотник снабжен камерой, гидравлически сообщенной в исходном положении с рабочим и сливным каналами радиальными окнами и комбинированным эластичным уплотнением, разобщающим напорный и сливной каналы, комбинированные эластичные уплотнения установлены с возможностью постоянного контакта с охватываемой поверхностью большей ступени подпружиненного золотника и с охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки.

2. Гидрораспределитель по п.1, отличающийся тем, что разность площадей большей и меньшей ступеней подпружиненного золотника, умноженная на давление жидкости в рабочем канале, равна силе трения, возникающей между комбинированными эластичными уплотнениями и охватываемой поверхностью большей ступени подпружиненного золотника и охватывающей поверхностью меньшей ступени центральной втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.11.2005

Извещение опубликовано: 20.10.2006        БИ: 29/2006




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроавтоматике и может найти применение в различных отраслях машиностроительной гидравлики в качестве распределительного механизма, в частности, в прокатном производстве для гидравлического сбивания окалины

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидравлическим приводам, и предназначено для использования в гидрофицированных технологических линиях и подъемных механизмах, применяемых в промышленности, строительстве и на транспорте

Изобретение относится к объемному гидроприводу и может быть использовано для управления гидравлическими силовыми механизмами

Изобретение относится к общему машиностроению, а именно, к устройствам по распределению рабочей среды, и может быть использовано в системах управления машин и исполнительных механизмов различного назначения

Изобретение относится к машиностроению, в частности к объемным приводам мобильных строительных и дорожных машин, например кранов, экскаваторов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности может быть использовано в гидроприводах стреловых самоходных кранов и других грузоподъемных машин

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к пневматическим и гидравлическим клапанам для пневмо- или гидро- приводов высоковольтных и сверхвысоковольтных коммутационных аппаратов, например выключателей, короткозамыкателей, быстродействующих заземлителей и т.п

Изобретение относится к регулирующему устройству для гидравлической секции шагающей крепи, имеющему подсоединения для трубопровода для рабочей жидкости, обратного трубопровода и для потребителей рабочей жидкости и способному подключаться через многожильный шлангопровод к предвключенным распределительным клапанам устройства предварительной регулировки

Изобретение относится к области горного машиностроения и может быть использовано в гидравлических системах управления секциями шахтной крепи комплексов при выемке полезного ископаемого, а также применимо в системах управления различных по своей конструкции и назначению гидрофицированных передвижных механизированных комплексах где используются распорные гидростойки

Изобретение относится к угольному машиностроению и предназначено для использования в гидросистемах шахтных механизированных крепей

Изобретение относится к угольному машиностроению, к распределению высоконапорной рабочей жидкости и предназначено для использования в гидросистемах шахтных механизированных крепей

Изобретение относится к угольному машиностроению, в частности к распределению высоконапорной рабочей жидкости, и предназначено для использовании в гидросистемах шахтных механизированных крепей

Изобретение относится к устройствам для распределения рабочей жидкости в гидросистемах механизированных крепей

Наверх