Гидравлическая стойка

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для использования в шахтах, опасных по горным ударам. Задачей изобретения является повышение быстродействия золотника при горном ударе и увеличение доли энергии горного удара, передаваемой головкой штока золотнику, обеспечение надежного удержания золотника в открытом положении при аварийно высоком давлении жидкости в полости гидравлической стойки в результате горного удара. Быстродействие и увеличение доли энергии, передаваемой золотнику горным ударом, достигается установкой его в непосредственном контакте с головкой штока, надежное удержание золотника в открытом положении обеспечивается высоким давлением жидкости в полости гидравлической стойки при горном ударе. Гидравлическая стойка включает цилиндр, полый шток с поршнем на нижнем конце и головкой на верхнем, демпферное устройство, установленное между головкой и верхним торцом штока, запирающий полость гидравлической стойки элемент с пружиной и корпусом с каналами. Головка штока имеет отверстия для слива жидкости из полости гидравлической стойки. Запирающий полость гидравлической стойки элемент выполнен в виде золотника, корпус которого размещен в полости штока и жестко присоединен к его головке. Золотник имеет глухие продольные пазы на части своей цилиндрической поверхности, прижат пружиной к головке штока и размещен в полости корпуса золотника с образованием камеры высокого давления и камеры низкого давления. Последняя сообщена каналами в корпусе золотника через отверстия в головке штока с атмосферой, а камера высокого давления - другими каналами в корпусе золотника с полостью штока. 2 ил.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для использования в шахтах, опасных по горным ударам.

Известна гидравлическая стойка с защитой от динамических нагрузок по патенту РФ 2150005, кл E 21 D 15/44, опубл. в БИПМ 15, 2000, содержащая корпус с предохранительным клапаном, поршень, шток, в верхней части которого смонтировано аварийное устройство, включающее охватываемый и охватывающий элементы, соединенные с натягом и с возможностью относительного перемещения по их оси при горном ударе. Охватываемый элемент снабжен буртом, ограничивающим взаимное перемещение указанных элементов.

Недостатки известной гидравлической стойки состоят в следующем: ограниченное количество горных ударов на гидравлическую стойку, при которых обеспечивается ее аварийная защита вследствие ограниченной величины возможного относительного перемещения охватываемого и охватывающего элементов; необходимость постоянного контроля за величиной относительного сближения указанных элементов, чтобы исключить жесткое нагружение стойки очередным горным ударом.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является гидравлическая стойка (далее гидростойка) по авторскому свидетельству 819348, кл. Е 21 D 15/44, опубл. в б.и. 13, 1981, включающая цилиндр, полый шток с поршнем, в котором выполнена конусная полость для прохода жидкости, демпферное устройство и дросселирующий механизм, содержащий сливные отверстия. Гидростойка снабжена волноводом с коническим наконечником, размещенным в конусной полости поршня, и подпружиненным захватом, размещенным внутри поршня, при этом волновод установлен в полости штока с возможностью перемещения относительно штока, а сливные отверстия дросселирующего механизма выполнены в поршне и связаны с его конусной полостью.

Недостаток гидростойки по авт. св. 819438 состоит в том, что значительная часть энергии, переданная горным ударом головке штока и затем коническому наконечнику, рассеивается в виде энергии отраженных волн в контактах "головка - демпферное устройство" и "демпферное устройство - торец волновода", а также в той части волновода, где он переходит в конический наконечник (вследствие изменения сечения волновода). В связи с наличием указанных контактных пар и значительной длиной волновода по сравнению с длиной конического наконечника возрастает время прохождения ударной волны от головки штока к коническому наконечнику и снижается энергия ударного импульса, открывающего конический наконечник, что приводит к неполному его открытию на слив жидкости из гидростойки.

Недостаток состоит также в том, что конический наконечник открывается на слив жидкости из гидростойки на очень короткий промежуток времени, соответствующий времени прохождения по волноводу прямой ударной волны (скорость прохождения волны около 5000 м/с). При статической нагрузке на гидростойку конический наконечник закрыт постоянно действующим усилием сжатой пружины, установленной в полости поршня, и давлением жидкости в полости гидростойки. Единственной силой, способной открыть конический наконечник на слив жидкости из гидростойки, является кратковременно действующий ударный импульс в волноводе, генерируемый горным ударом: после прохождения импульса по волноводу конический наконечник упомянутыми выше силами закрывается, разобщая полость гидростойки с атмосферой. Учитывая, что время прохождения прямой ударной волны (импульса) в волноводе, а следовательно, и промежуток времени, в течение которого конический наконечник находится в открытом положении, меньше времени прохождения волны в штоке (в связи с большей длиной штока с поршнем по сравнению с длиной волновода и наличием демпферного устройства между головкой штока и верхним торцом штока) полость гидростойки оказывается нагруженной горным ударом при уже закрытом коническом наконечнике.

Кроме того, чтобы энергию горного удара передать волноводу, последний своим торцом должен плотно прилегать к демпферному устройству. В то же самое время, расположенный на другом конце волновода конический наконечник должен плотно прилегать к коническому седлу поршня, чтобы исключить утечку жидкости из гидравлической стойки в атмосферу. Одновременное плотное прилегание волновода к демпферному устройству и конического наконечника к седлу поршня невозможно: в одном из этих контактов будет зазор вследствие, например, изменения температуры волновода или штока, износа одной из контактных поверхностей демпферного устройства, волновода, конического наконечника или поршня. При наличии зазора между волноводом и демпферным устройством волновая энергия горного удара не может быть передана от демпферного устройства волноводу, а при зазоре между коническим наконечником волновода и коническим седлом в поршне не обеспечивается герметичность полости гидравлической стойки.

Техническими задачами, решаемыми предлагаемым изобретением, являются повышение быстродействия конического наконечника (в дальнейшем - золотника) при горном ударе на гидравлическую стойку и увеличение доли энергии горного удара, передаваемой головкой штока золотнику за счет установки золотника с непосредственным контактом с головкой штока, обеспечение надежного удержания золотника в открытом положении при аварийно высоком давлении жидкости в полости гидравлической стойки в результате горного удара за счет высокого давления жидкости в полости гидравлической стойки, обусловленного горным ударом.

Поставленные задачи решаются за счет того, что в гидравлической стойке, включающей цилиндр, полый шток с поршнем на нижнем конце и головкой на верхнем, демпферное устройство, установленное между головкой и верхним торцом штока, запирающий полость гидравлической стойки элемент с пружиной и корпусом с каналами, согласно техническому решению головка штока имеет отверстия для слива жидкости из полости гидравлической стойки, а запирающий полость гидравлической стойки элемент выполнен в виде золотника, корпус которого размещен в полости штока, жестко присоединен к его головке, при этом золотник имеет глухие продольные пазы на части своей цилиндрической поверхности, прижат пружиной к торцу головки штока и размещен в полости корпуса золотника с образованием камеры высокого давления и камеры низкого давления, причем последняя сообщена каналами в корпусе золотника через отверстия в головке штока с атмосферой, а камера высокого давления - другими каналами в корпусе золотника с полостью штока.

Повышение быстродействия и увеличение доли энергии, передаваемой золотнику горным ударом, достигается согласно предлагаемому изобретению за счет того, что золотник прижат пружиной непосредственно к головке штока. При этом, . по сравнению с прототипом, устраняются потери энергии и затраты времени на прохождение ударной волны по демпферному устройству, волноводу, а так же в указанных выше контактных парах. В предлагаемом решении золотник открывается на слив жидкости под действием ударного импульса и давления жидкости в полости штока (гидростойки), а не только ударного импульса, как в прототипе. В прототипе конический наконечник ("золотник") открывается на слив жидкости только в момент прохождения по нему ударной волны, в предлагаемом решении он открыт на слив до тех пор, пока давление жидкости после горного удара не снизится до заданного для гидравлической стойки статического давления.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показана гидравлическая стойка в продольном сечении с частичными обрывами; фиг 2 - сечение А-А на фиг.1.

Гидравлическая стойка включает цилиндр 1 (фиг.1), полый шток 2 с поршнем 3 на нижнем конце и головкой 4 на верхнем, демпферное устройство 5, установленное между головкой 4 и верхним торцом 6 штока 2, запирающий полость гидравлической стойки элемент в виде золотника 7 с пружиной 8, размещенные в корпусе 9 золотника 7. Корпус 9 золотника 7 жестко присоединен к головке 4. На части цилиндрической поверхности золотника 7 выполнены глухие продольные пазы 10, ограниченные торцами 17. Корпус 9 содержит каналы 11, 12 (фиг.2) и полость, разделенную золотником 7 на камеру 13 высокого давления, сообщенную каналами 12 с полостью 14 штока 2 и камеру 15 низкого давления, сообщенную каналами 11 и окном 16 в головке 4 с атмосферой. Золотник 7 прижат пружиной 8 к головке 4. При статической нагрузке на гидростойку торец 17 паза 10 расположен выше торца 18 корпуса 9 золотника 7.

Предлагаемая гидравлическая стойка (далее - стойка) работает следующим образом.

При статической нагрузке на стойку камера 13 высокого давления сообщена каналами 12 с полостью 14 штока 2 и находится под давлением жидкости. Золотник 7 удерживается в корпусе 9 в положении, обеспечивающем герметизацию стойки усилием пружины 8. При этом верхний торец золотника 7 прижат к головке 4. В случае горного удара по стойке ударный импульс от головки 4 передается золотнику 7, который отделяется от головки 4 и, сжимая пружину 8, смещается вниз, открывая торец 17 паза 10 золотника 7 относительно торца 18 корпуса 9. Жидкость из полости 14 штока 2 (из стойки) выбрасывается в атмосферу через каналы 12, камеру 13, пазы 10, камеру 15, каналы 11, отверстия 16. После прохождения ударного импульса по золотнику 7 он удерживается в открытом для слива жидкости положении давлением жидкости в стойке, возросшим в результате горного удара.

После падения давления жидкости в стойке в результате слива ее в атмосферу золотник 7 усилием пружины 8 возвращается в исходное положение, закрывая полость 14 штока 2.

Формула изобретения

Гидравлическая стойка, включающая цилиндр, полый шток с поршнем на нижнем конце и головкой на верхнем, демпферное устройство, установленное между головкой и верхним торцом штока, запирающий полость гидравлической стойки элемент с пружиной и корпусом с каналами, отличающаяся тем, что головка штока имеет отверстия для слива жидкости из полости гидравлической стойки, запирающий полость гидравлической стойки элемент выполнен в виде золотника, корпус которого размещен в полости штока и жестко присоединен к его головке, при этом золотник имеет глухие продольные пазы на части своей цилиндрической поверхности, прижат пружиной к головке штока и размещен в полости корпуса золотника с образованием камеры высокого давления и камеры низкого давления, причем последняя сообщена каналами в корпусе золотника через отверстия в головке штока с атмосферой, а камера высокого давления - другими каналами в корпусе золотника с полостью штока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2