RU2066764C1

RU2066764C1 - Hydraulic prop

Info

Publication number: RU2066764C1
Application number: RU93035226A
Authority: RU
Inventors: В.И. Клишин; Т.М. Кожекина
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: mining, powered supports for reacting to dynamic loads. SUBSTANCE: hydraulic prop includes movable and immovable members made in the form of cylinder 1 and hollow steam 2 and piston 3 installed in the cylinder so as to be moved axially. The hydraulic prop includes also spring-loaded support 5 with cavity 8. The cavity has through opening 9. Safety valve made in the form of locking member 11 and seat 12 is installed in cavity 8 and sealed. Axial openings 14 open to the cavity of hydraulic prop are originated in the locking member. Locking member is spring loaded and installed so as to interact with rest 15. When dynamic load is applied the prop comes down and results in opening the locking member using the rest with releasing needed amount of liquid into the atmosphere. EFFECT: high reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Техническое решение относится к горному делу, а именно к области создания шахтных гидравлических стоек, работающих в условиях динамического нагружения и может найти применение в горной промышленности при изготовлении механизированных крепей и их эксплуатации. The technical solution relates to mining, and in particular to the field of creating shaft hydraulic racks operating under dynamic loading conditions and can find application in the mining industry in the manufacture of powered roof supports and their operation.

Известные гидравлические стойки с предохранительными клапанами, установленными в стенку цилиндра, включающие седло и клапан с упругим запирающим элементом в виде пружины или газовой камеры (Хорин В.Н. Гидрофицированная крепь очистных выработок. М. "Недра", 1973 г. с. 206-212). Срабатывание такого клапана происходит в момент повышения в поршневой полости до определенного уровня (номинального рабочего сопротивления). Однако при работе механизированных крепей в условиях динамического нагружения (резкие осадки труднообрушающейся кровли, взрывная отбойка руды и т.п.) возникают пиковые давления в гидростойках и, как правило, их раздутие. Время действия таких нагрузок определяется сотыми долями секунды и известное техническое решение не обеспечивает эффективной работы гидростоек при ударном нагружении. Known hydraulic racks with safety valves installed in the cylinder wall, including a seat and a valve with an elastic locking element in the form of a spring or a gas chamber (Khorin V.N. Hydroficated support of treatment workings. M. "Nedra", 1973, p. 206- 212). The operation of such a valve occurs at the moment of increase in the piston cavity to a certain level (nominal working resistance). However, during the operation of powered roof supports under dynamic loading conditions (sharp precipitation of a hard-to-collapse roof, explosive breaking of ore, etc.), peak pressures arise in hydrostations and, as a rule, their inflation. The duration of such loads is determined in hundredths of a second, and the known technical solution does not provide the effective operation of hydroracks under shock loading.

Наиболее близким аналогом по технической сущности является гидростойка (см. Авторское свидетельство N 1789714, кл. Е 21 D 15/44, опубл. 23.01.93), состоящая из подвижного и неподвижного элементов, выполненных в виде цилиндра и установленного в нем полого штока с поршнем, образующих полость гидравлической стойки, сообщенную с предохранительным и аварийным клапанами и установленную на подвижном элементе, ограничивающую полость гидростойки, подпружиненную опору, предназначенную для управления аварийным клапаном, причем опора имеет полость со сквозным отверстием, в которую герметично установлен аварийный клапан с седлом, управляемый упором опоры, при этом аварийный клапан жестко соединен c упором. The closest analogue in technical essence is a hydraulic stand (see Copyright certificate N 1789714, class E 21 D 15/44, publ. 23.01.93), consisting of movable and fixed elements made in the form of a cylinder and a hollow rod installed in it with the piston forming the cavity of the hydraulic strut in communication with the safety and emergency valves and mounted on the movable element, limiting the cavity of the hydraulic stand, a spring-loaded support designed to control the emergency valve, and the support has a cavity with through a hole in which the emergency valve with a seat is sealed, controlled by the support stop, while the emergency valve is rigidly connected to the stop.

Это решение имеет существенные недостатки: жесткое соединение упора с клапаном затрудняет конструктивную регулировку узла клапан седло; при работе в статике между клапаном и седлом возникают высокие контактные усилия, превышающие допустимые контактные значения; жесткое соединение клапана с упором не обеспечивает его "гибкий прижим" к седлу после срабатывания устройства, т. к. происходит износ его контактирующей, что приводит к потере герметичности. This solution has significant drawbacks: the rigid connection of the stop with the valve complicates the structural adjustment of the valve seat assembly; when working in static between the valve and the seat, high contact forces occur, exceeding the permissible contact values; the rigid connection of the valve with the stop does not provide its "flexible clamp" to the seat after the device is triggered, since there is wear on its contact, which leads to a loss of tightness.

Задачей предполагаемого технического решения является обеспечение надежной герметизации гидравлической стойки до и после срабатывания аварийного клапана. The objective of the proposed technical solution is to ensure reliable sealing of the hydraulic rack before and after the emergency valve.

Авторами предложено в гидравлической стойке, состоящей из подвижного и неподвижного элементов, выполненных соответственно в виде цилиндра и установленными в нем полого штока с поршнем, образующих полость гидравлической стойки, сообщенную с предохранительным и аварийным клапанами и установленную на подвижном элементе, ограничивающую полость гидравлической стойки, подпружиненную опору, предназначенную для управления аварийным клапаном, причем опора имеет полость, в которую герметично установлен аварийный клапан выполнить в виде седла и подпружиненного запирающего элемента, в котором проточить осевое отверстие, сообщающее полость опоры с полостью гидростойки, причем клапан установить с возможностью взаимодействия упора с запирающим элементом для открытия последнего. Запирающий элемент можно подпружинить со стороны опоры, а упор установить на подвижном элементе. Во втором варианте исполнения запирающий элемент подпружинен со стороны подвижного элемента, а упор установлен на опоре. The authors proposed in a hydraulic rack, consisting of a movable and fixed elements, respectively made in the form of a cylinder and installed in it a hollow rod with a piston, forming a cavity of the hydraulic rack, connected with safety and emergency valves and mounted on a movable element, limiting the cavity of the hydraulic rack, spring-loaded a support designed to control the emergency valve, and the support has a cavity in which the emergency valve is hermetically mounted to form in the form of a saddle and a spring-loaded locking element, in which to drill an axial hole communicating the support cavity with the cavity of the hydraulic stand, the valve being installed to engage the stop with the locking element to open the latter. The locking element can be spring-loaded from the side of the support, and the emphasis can be mounted on the movable element. In the second embodiment, the locking element is spring-loaded on the side of the movable element, and the emphasis is mounted on the support.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществить более надежную герметизацию гидростойки до и после срабатывания. Это достигается тем, что герметизация аварийного клапана происходит независимо от раздвигающих усилий, возникающих в опоре и передающихся через упор, что обеспечивает уменьшение контактных давлений в клапанной паре до допустимых давлений герметизации и снижает ее износ до и после срабатывания. Предлагаемое решение позволит существенно упростить изготовление и сборку конструкции, а также ее регулировку. The proposed technical solution allows for more reliable sealing of the hydraulic stand before and after operation. This is achieved by the fact that the emergency valve is sealed independently of the shear forces arising in the support and transmitted through the stop, which ensures a reduction in contact pressures in the valve pair to allowable sealing pressures and reduces its wear before and after actuation. The proposed solution will significantly simplify the manufacture and assembly of the structure, as well as its adjustment.

На фиг. 1 изображена гидравлическая стойка, в которой запирающий элемент подпружинен со стороны опоры, а упор установлен на подвижном элементе. In FIG. 1 shows a hydraulic strut in which the locking element is spring-loaded from the side of the support, and the emphasis is mounted on the movable element.

На фиг. 2 изображена гидравлическая стойка, в которой запирающий элемент подпружинен со стороны подвижного элемента, а упор установлен на опоре. In FIG. 2 depicts a hydraulic strut in which the locking element is spring loaded on the side of the movable element, and the stop is mounted on a support.

Гидравлическая стойка состоит из подвижного и неподвижного элементов, выполненных соответственно в виде цилиндра 1 и полого штока 2 с поршнем 3, образующие полость гидравлической стойки 4. Полость гидростойки 4 ограничена опорой 5 установленной с уплотнителем 6 на подвижном элементе цилиндре 1. Возможна установка опоры на подвижном элементе полом штоке (на фиг. не показано). Опора подпружинена пружиной 7. The hydraulic strut consists of a movable and stationary elements, respectively made in the form of a cylinder 1 and a hollow rod 2 with a piston 3, forming the cavity of the hydraulic strut 4. The cavity of the hydraulic strut 4 is limited by the support 5 mounted with a seal 6 on the movable element of cylinder 1. It is possible to install the support on the movable element hollow stem (Fig. not shown). The support is spring-loaded 7.

В опоре выполнены полость 8 со сквозными отверстиями 9, куда герметично с уплотнителями 10 установлен аварийный клапан, выполненный в виде запирающего элемента 11 и седла 12. Пружина 13 установлена между запирающим элементом 11 и опорой 5 (фиг. 1) или между этим же элементом и подвижным элементом стойки цилиндром 1 (фиг. 2). Запирающий элемент 11 выполнен с осевым отверстием 14, через которое полость опоры 8 сообщена с полостью гидростойки 4. Упор 15 устанавливается на подвижном элементе цилиндре 1 (фиг. 1) или на опоре 5 (фиг. 2). In the support there is a cavity 8 with through holes 9, where an emergency valve is installed hermetically with gaskets 10, made in the form of a locking element 11 and a seat 12. A spring 13 is installed between the locking element 11 and the support 5 (Fig. 1) or between the same element and the movable element of the rack cylinder 1 (Fig. 2). The locking element 11 is made with an axial hole 14, through which the cavity of the support 8 communicates with the cavity of the hydraulic stand 4. The stop 15 is mounted on the movable element of the cylinder 1 (Fig. 1) or on the support 5 (Fig. 2).

В цилиндре установлен предохранительный клапан 16, сообщенный с полостью 4, обеспечивающий номинальное сопротивление гидростойки. In the cylinder, a safety valve 16 is connected, connected with the cavity 4, providing the nominal resistance of the hydraulic stand.

Величина усилия пружины 7 под опорой 5 должна обеспечить удержание опоры на уровне, не позволяющем открыться аварийному клапану, что определяется соотношением площади S₁ цилиндра и площади торцевой поверхности опоры S₂ при возможных соотношениях: S₁ > S₂; S₁ S₂; S₁ < S₂. Если S₁ < S₂; S₁ S₂, то величина усилия пружины равна весу опоры, если S₁ > S₂, то величина определиться произведением разности площадей S₁ и S₂ на величину давления настройки предохранительного клапана гидростойки 16. Герметичность аварийного клапана определяется усилием пружины и противодавлением на нескомпенсированную поверхность запирающего элемента, возникающим из-за разности торцевой поверхности клапана S₄ и площади седла S₃.The magnitude of the force of the spring 7 under the support 5 should ensure that the support is kept at a level that does not allow the emergency valve to open, which is determined by the ratio of the area S _{1 of the} cylinder and the area of the end surface of the support S ₂ at possible ratios: S ₁ > S ₂ ; S ₁ S ₂ ; S ₁ <S ₂ . If S ₁ <S ₂ ; S ₁ S ₂ , then the amount of spring force is equal to the weight of the support, if S ₁ > S ₂ , then the value is determined by the product of the difference of the areas S ₁ and S ₂ by the pressure setting of the safety valve of the hydraulic stand 16. The tightness of the emergency valve is determined by the force of the spring and the backpressure by uncompensated the surface of the locking element due to the difference between the end surface of the valve S ₄ and the area of the seat S ₃ .

Такое выполнение стойки позволяет использовать эффект инерции подвижного элемента (его зависание при ударе) для быстрой разгерметизации полости гидростойки. При этом опора играет роль управляющего элемента клапана и не влияет на его герметичность в статике, а при ударе обеспечиваемого насосной станцией, жидкость заполняет полость гидростойки (объем цилиндра 1, полого штока 2, поршня 3 и опоры 5) и поступает в полость опоры 8 через осевое отверстие 14 в запирающем элементе 11. В гидростойке возникает сила, действующим усилием на площадь S₂ опоры 5. Противодействующая ей сила, стремящаяся сдвинуть опору 5 относительно подвижного элемента меньше, чем сила закрытия, так как внутренняя площади цилиндра S₁. Полость 4 остается герметичной за счет уплотнителей 6, а также за счет уплотнителей 10 седла 12 и запирающего элемента 11. Клапанная пара герметична благодаря действию пружины 13 и силе противодавления, возникающей из-за разности площадей S₃ и S₄, прижимающих запирающий элемент к седлу.2 При статическом нагружении соотношение сил открытия и закрытия полости 4 сохраняется и стойка остается герметичной при любой степени раздвигания. При достижении в гидростойке давления, обеспечивающего номинальное сопротивление, например 40 МРа, происходит срабатывание предохранительного клапана. При динамическом нагружении с любого исходного давления в гидростойке опора 5, смещаясь в низ, открывает клапана. По фиг. 1 опора смешается вниз с седлом 12 (пунктирная линия). Упор 15 препятствует аналогичному перемещению запирающего элемента 11 и оставляет его неподвижным относительно опоры 5, в результате чего в клапанной паре образуется зазор, необходимый для выброса жидкости в атмосферу через сквозные отверстия 9 в опоре.This embodiment of the rack allows you to use the inertia effect of the movable element (its freezing upon impact) for quick depressurization of the cavity of the hydraulic rack. In this case, the support plays the role of a control element of the valve and does not affect its tightness in statics, and upon impact provided by the pumping station, the liquid fills the cavity of the hydraulic stand (volume of cylinder 1, hollow stem 2, piston 3 and support 5) and enters the cavity of support 8 through the axial hole 14 in the locking element 11. In the hydraulic stand, a force arises by acting on the area S _{2 of the} support 5. The force opposing it, tending to move the support 5 relative to the movable element is less than the closing force, since the internal area of the cylinder is S ₁ . The cavity 4 remains sealed due to the seals 6, as well as due to the seals 10 of the seat 12 and the locking element 11. The valve pair is sealed due to the action of the spring 13 and the back pressure force due to the difference in the areas S ₃ and S ₄ pressing the locking element to the seat .2 Under static loading, the ratio of the forces of opening and closing of the cavity 4 is maintained and the stand remains airtight at any degree of extension. When the pressure in the hydraulic rack reaches the nominal resistance, for example 40 MPa, the safety valve is activated. Under dynamic loading from any initial pressure in the hydraulic stand, support 5, shifting to the bottom, opens the valve. In FIG. 1 support mixes down with seat 12 (dashed line). The stop 15 prevents a similar movement of the locking element 11 and leaves it stationary relative to the support 5, as a result of which a gap is formed in the valve pair necessary for the liquid to be discharged into the atmosphere through the through holes 9 in the support.

По фиг. 2 опора 5 смешается вниз вместе с запирающим элементом 11, благодаря упору 15 (пунктирная линия). Седло 12 остается неподвижным относительно запирающего элемента клапана 11, что приводит к образованию зазора между ними и выбросу жидкости в атмосферу через отверстие 9 в опоре. In FIG. 2, the support 5 is mixed down together with the locking element 11, due to the stop 15 (dashed line). The seat 12 remains stationary relative to the locking element of the valve 11, which leads to the formation of a gap between them and the release of fluid into the atmosphere through the hole 9 in the support.

При ударе гидростойка как бы присев уходит от нагрузки. После мгновенного выброса жидкости в атмосферу цилиндр 1 отслеживает движение опоры 5 и занимает исходное положение, остаточным давлением и пружиной 7 аварийный клапан закрывается герметично, а гидростойка опять восстанавливает свою несущую способность. When struck, the hydraulic stand crouches, as it were, away from the load. After an instantaneous discharge of liquid into the atmosphere, cylinder 1 monitors the movement of the support 5 and takes its initial position, the emergency valve closes hermetically with residual pressure and spring 7, and the hydraulic stand restores its bearing capacity again.

Claims

1. Гидравлическая стойка, включающая подвижный и неподвижный элементы, выполненные соответственно в виде цилиндра и установленных в нем полого штока с поршнем, образующих полость гидравлической стойки, подпружиненную опору, сообщенную с предохранительным и аварийным клапанами, установленную на подвижном элементе, ограничивающую полость гидравлической стойки, предназначенную для управления аварийным клапаном, причем опора выполнена с полостью, в которой герметично установлен аварийный клапан с упором, отличающаяся тем, что в опоре имеются отверстия, а аварийный клапан выполнен в виде седла и подпружиненного запирающего элемента с осевым отверстием, сообщающим полость опоры с полостью гидростойки, причем клапан установлен с возможностью взаимодействия упора с запирающим элементом для открытия последнего. 1. Hydraulic stand, including movable and fixed elements, respectively made in the form of a cylinder and a hollow rod with a piston installed in it, forming a cavity of a hydraulic stand, a spring-loaded support, in communication with safety and emergency valves, mounted on a movable element, restricting the cavity of a hydraulic stand, designed to control the emergency valve, and the support is made with a cavity in which the emergency valve is sealed with a stop, characterized in that the support has openings are made, and the emergency valve is made in the form of a saddle and a spring-loaded locking element with an axial hole communicating the support cavity with the cavity of the hydraulic stand, the valve being installed so that the stop can interact with the locking element to open the latter.

2. Гидравлическая стойка по п.1, отличающаяся тем, что запирающий элемент подпружинен со стороны опоры, а упор установлен на подвижном элементе. 2. The hydraulic stand according to claim 1, characterized in that the locking element is spring-loaded from the side of the support, and the emphasis is mounted on a movable element.

3. Гидравлическая стойка по п.1, отличающаяся тем, что запирающий элемент подпружинен со стороны подвижного элемента, а упор установлен на опоре. 3. The hydraulic stand according to claim 1, characterized in that the locking element is spring-loaded from the side of the movable element, and the emphasis is mounted on a support.