Гидравлически переключаемый распределитель
Полезная модель относится к гидравлически управляемому распределителю и используется в подземных горных разработках для управления гидроцилиндрами механизированной крепи, установленной вдоль забоя лавы и служащей для поддержания крепи. Гидравлически переключаемый распределитель 1 содержит присоединение (Р) для высокого давления, присоединение (А) для потребителя, присоединение (Т) для сливной линии и присоединение (У) для управляющего давления для рабочей жидкости. Аксиально перемещаемый в посадочном отверстии опорной втулки 6 затвор 2, который на своей открытой торцевой стороне 10 связан с присоединением (А) для потребителя, имеет радиальный проход 11 и, упираясь своим уплотнительным конусом (В) в седло 7 со стороны опорной втулки 6, перекрывает присоединение (А) для потребителя от присоединения (Р) для высокого давления. Золотник 3 установлен в направляющей 4 с возможностью перемещения за счет нагружения управляющим давлением на присоединении для управляющего давления (У). С помощью золотника 3 присоединение (Т) для сливной линии в зависимости от положения золотника 3 может быть соединено с присоединением (А) для потребителя или перекрыто от присоединения (А) для потребителя и присоединения (Р) для высокого давления. Выполнение золотника 3 с возможностью свободного перемещения относительно затвора 2 из своего исходного положения в конечное положение, а также то, что при указанном перемещении золотник 3 сначала надежно отсекает присоединение (Т) для сливной линии от присоединения (А) для потребителя и присоединения (Р) для высокого давления, и лишь затем перемещение затвора 2 открывает гидравлическую связь между присоединением (Р) для высокого давления и присоединением (А) для потребителя, приводит к тому, что вся гидравлическая энергия рабочей жидкости используется без потерь. Благодаря тому, что направляющая 4 снабжена дросселирующим отверстием 15, через которое радиальный канал 14 взаимодействует с присоединением (У) для управляющего давления, причем осевое дросселирующее отверстие 15 изготовлено конической формы, расширенной частью обращенной к внутренней полости 9 направляющей 4, переход распределителя 1 из промежуточного положения в конечное положение происходит плавно. Изготовление седла 7 в виде единой кольцеобразной детали из пластика, плотно установленной между опорной втулкой 6 и направляющей 4 коаксиально затвору 2, а также изготовление опорной втулки 6 в виде единой детали и изготовление затвора 2 с одним радиальным проходом 11, упрощают конструкцию распределителя 1. В целом вышеуказанное улучшает работу гидравлически переключаемого распределителя 1 при одновременном упрощении его конструкции.
Полезная модель относится к гидравлически управляемому распределителю и может использоваться в подземных горных разработках для управления механизированной крепью, установленной вдоль забоя лавы и служащей для поддержания крепи. Гидравлически управляемый распределитель используется, в частности, для управления шагающими секциями крепи, чтобы выдвигать и вдвигать их гидроцилиндры. Такой распределитель имеет технологический цикл с частым повторением процессов переключения и подвержен воздействию рабочей жидкости, находящейся под высоким давлением.
Из патента RU 2305802, опубликованного 10.09.2007, известен гидравлически переключаемый распределитель для крепи в подземных горных разработках. Данный распределитель содержит присоединение для высокого давления, присоединение для потребителя, присоединение для сливной линии и присоединение для управляющего давления для рабочей жидкости. Затвор аксиально перемещается в посадочном отверстии опорной втулки, на своей открытой торцевой стороне связан с присоединением для потребителя, имеет два радиальных прохода и, упираясь своим уплотнительным конусом в седло со стороны опорной втулки, перекрывает присоединение для потребителя от присоединения для высокого давления. Золотник установлен в направляющей с возможностью перемещения за счет нагружения управляющим давлением на присоединении для управляющего давления. С помощью золотника присоединение для сливной линии в зависимости от положения золотника может быть соединено с присоединением для потребителя или перекрыто от присоединения для потребителя и присоединения для высокого давления. Золотник может свободно перемещаться относительно затвора из своего исходного положения лишь в промежуточное положение. В дальнейшем движение золотника ограничивает затвор. Затвор имеет два смещенных по оси радиальных прохода, и ввиду того, что движение золотника ограничено, один из радиальных проходов не заперт золотником в его промежуточном положении.
Недостаток данного распределителя заключается в том, что через незапертый радиальный проход рабочая жидкость течет от присоединения для высокого давления в присоединение для сливной линии, что приводит к падению давления и потере гидравлической мощности.
Другим недостатком указанного распределителя является то, что седло составлено из двух деталей со сложной конфигурацией, которые помещены внутри опорной втулки, изготовленной для этой цели также со сложной конфигурацией. Опорная втулка также состоит из двух деталей, стыкованных между собой, что при динамической знакопеременной нагрузке и воздействии подаваемой под напором и имеющей твердые включения рабочей жидкости чревато отказами в работе распределителя.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, - улучшение работы гидравлически переключаемого распределителя при упрощении его конструкции.
Поставленная задача решена тем, что гидравлически переключаемый распределитель, как и прототип, содержит присоединение для высокого давления, присоединение для потребителя, присоединение для сливной линии и присоединение для управляющего давления для рабочей жидкости. Аксиально перемещаемый в посадочном отверстии опорной втулки затвор, который на своей открытой торцевой стороне связан с присоединением для потребителя, имеет радиальный проход и, упираясь своим уплотнительным конусом в седло со стороны опорной втулки, перекрывает присоединение для потребителя от присоединения для высокого давления. Золотник установлен в направляющей с возможностью перемещения за счет нагружения управляющим давлением на присоединении для управляющего давления, с помощью золотника присоединение для сливной линии в зависимости от положения золотника может быть соединено с присоединением для потребителя или перекрыто от присоединения для потребителя и присоединения для высокого давления. В отличие от прототипа, золотник выполнен с возможностью свободного перемещения относительно затвора из своего исходного положения в конечное положение, при этом золотник в своем промежуточном положении запирает присоединение для сливной линии.
Решению задачи способствует и то, что золотник коаксиально установлен во внутренней полости направляющей, через осевое дросселирующее отверстие и радиальный канал взаимодействующей с присоединением для управляющего давления.
Предпочтительно осевое дросселирующее отверстие изготовить конической формы, расширенной частью обращенной к внутренней полости направляющей.
Поставленная задача решена и тем, что затвор имеет только один радиальный проход, выполненный в виде радиальной расточки и/или нескольких, предпочтительно четырех, радиальных расточек, расположенных равномерно по периферии.
Предпочтительно для решения задачи выполнить седло в виде единой кольцеобразной детали из пластика.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
фиг.1 - продольный разрез распределителя в закрытом положении;
фиг.2 - гидравлическая схема переключения распределителя в закрытом положении;
фиг.3 - продольный разрез распределителя в промежуточном положении;
фиг.4 - гидравлическая схема переключения распределителя в промежуточном положении;
фиг.5 - продольный разрез распределителя в открытом положении;
фиг.6 - гидравлическая схема переключения распределителя в открытом положении.
На фиг.1, фиг.3 и фиг.5 изображен гидравлически переключаемый распределитель 1, используемый, в частности, для крепи в подземных горных разработках. Распределитель 1 содержит присоединение (Р) для высокого давления, присоединение (А) для потребителя, которое связано с соответствующим гидроцилиндром, присоединение (Т) для сливной линии для текущей обратно рабочей жидкости и присоединение (У) для управляющего давления, по которому к распределителю 1 под напором подается управляющая рабочая жидкость для его срабатывания.
Распределитель 1 включает затвор 2, золотник 3, направляющую 4, запорную пружину 5, опорную втулку 6, седло 7 и стопорное кольцо 8.
Затвор 2 на своей открытой торцевой стороне 10 связан с присоединением (А) для потребителя и имеет возможность аксиального перемещения в посадочном отверстии опорной втулки 6. Затвор 2 изготовлен с одним радиальным проходом 11, выполненным в виде радиальной расточки и/или нескольких, предпочтительно четырех, радиальных расточек, расположенных равномерно по периферии. Затвор 2 имеет цилиндрическое окончание 12, противоположное открытой торцевой стороне 10, на которое надет кольцеобразный золотник 3. На торцевой стороне окончания 12 выполнена присоединительная резьба 13 для размещения демонтирующего инструмента. Затвор 2 на своей наружной стороне имеет уплотнительный конус (В).
Внутренняя периферия седла 7 на обращенной к уплотнительному конусу (В) стороне снабжена конической поверхностью (Д). Затвор 2, упираясь в седло 7 своим уплотнительным конусом (В) со стороны опорной втулки 6, перекрывает присоединение (А) для потребителя от присоединения (Р) для высокого давления. Стопорное кольцо 8 аксиально фиксирует затвор 2 в опорной втулке 6.
Золотник 3 коаксиально установлен в направляющей 4, а именно, в ее цилиндрической внутренней полости 9. Направляющая 4 имеет радиальный канал 14, открытый во внутреннюю полость 9 через осевое дросселирующее отверстие 15, причем дросселирующее отверстие 15 выполнено конической формы, расширенной частью обращенной к внутренней полости 9. Кольцеобразный золотник 3 имеет возможность свободного перемещения относительно затвора 2 из своего исходного положения в конечное положение. Хвостовик 16 золотника 3 скошен наружу.
Кольцеобразное седло 7, изготовленное для достижения высокого уплотняющего действия из высокопрочного пластика, выполнено в виде единой детали. Опорная втулка 6, седло 7 и направляющая 4 установлены аксиально, причем седло 7 плотно установлено между опорной втулкой 6 и направляющей 4. Внутренняя периферия седла 7 со стороны направляющей 4 изготовлена со скошенной внутрь конической поверхностью (Б), со стороны опорной втулки 6 - со скошенной внутрь конической поверхностью (Д).
Опорная втулка 6 имеет сквозные отверстия 17, взаимодействующие с присоединением (Р) для высокого давления. Направляющая 4, имеет сквозные отверстия 21, взаимодействующие с присоединением (Т) для сливной линии, и дросселирующее отверстие 15, через радиальный канал 14 взаимодействующее с присоединением (У) для управляющего давления. Размещенная в опорной втулке 6 запорная пружина 5 охватывает затвор 2.
На фиг.1 изображен распределитель 1 в исходном (закрытом) положении.
Запорная пружина 5 плотно прижимает конус (В) к конической поверхности (Д) седла 7, что герметично отсекает присоединение (Р) для высокого давления от присоединения (А) для потребителя. В то же время присоединение (Р) для высокого давления через сквозное отверстие 17 в опорной втулке 6 связано с внутренним пространством 18 опорной втулки 6, так что внутреннее пространство 18 заполнено затекающей от присоединения (Р) для высокого давления рабочей жидкостью, что вызывает дополнительное прижатие конуса (В) к конической поверхности (Д) седла 7. В результате затвор 2 надежно удерживается в своем запорном положении, и рабочая жидкость не может течь от присоединения (А) для потребителя к присоединению (Т) для сливной линии. При этом золотник 3 своим торцом, противоположным хвостовику 16, сопряжен с дном 19 внутренней полости 9.
Закрытое положение распределителя 1 показано на фиг.2 в виде гидравлической схемы переключения. Данный распределитель 1 представляет собой 3-линейный 2-позиционный распределитель. Присоединение (А) для потребителя связано с присоединением (Т) для сливной линии. Запорная пружина 5 показана символически.
На фиг.3 изображен распределитель 1 в промежуточном положении.
От присоединения (У) для управляющего давления подают рабочую жидкость, которая через радиальный канал 14 и дросселирующее отверстие 15 попадает во внутреннюю полость 9. Благодаря тому, что площадь поперечного сечения золотника 3 больше площади поперечного сечения закрытого торца 20 затвора 2, а также благодаря тому, что затвор 2 удерживается в своем запорном положении, управляющее давление оказывает на кольцевой торец золотника 3, противоположный хвостовику 16, плавное открывающее усилие. Кольцеобразный золотник 3 свободно перемещается по цилиндрическому окончанию 12. При указанном движении золотник 3 сначала запирает присоединение (Т) для сливной линии, что надежно отсекает присоединение (Т) для сливной линии от присоединения (А) для потребителя и присоединения (Р) для высокого давления, затем плотно упирается скошенным наружу передним концом хвостовика 16 в скошенную внутрь коническую поверхность (Б) седла 7. Хвостовик 16 золотника 3 частично перекрывает радиальный проход 11. Рабочая жидкость, продолжающая поступать от присоединения (Р) для высокого давления, образует дросселирующую гидравлическую связь между присоединением (Р) для высокого давления и присоединением (А) для потребителя.
Промежуточное положение распределителя 1 показано на фиг.4 в виде гидравлической схемы переключения.
На фиг.5 изображен распределитель 1 в конечном (открытом) положении.
Дальнейшее воздействие управляющего давления на закрытый торец 20 затвора 2 приводит к сжатию запорной пружины 5 и открывающему перемещению затвора 2. Радиальный проход 11 полностью открывает гидравлическую связь между присоединением (Р) для высокого давления и присоединением (А) для потребителя. При этом присоединение (Т) для сливной линии остается перекрытым от присоединения (А) для потребителя и присоединения (Р) для высокого давления.
Конечное положение распределителя 1 показано на фиг.6 в виде гидравлической схемы переключения.
Выполнение золотника 3 с возможностью свободного перемещения относительно затвора 2 из своего исходного положения в конечное положение, а также то, что при указанном перемещении золотник 3 сначала надежно отсекает присоединение (Т) для сливной линии от присоединения (А) для потребителя и присоединения (Р) для высокого давления, и лишь затем перемещение затвора 2 открывает гидравлическую связь между присоединением (Р) для высокого давления и присоединением (А) для потребителя, приводит к тому, что вся гидравлическая энергия рабочей жидкости используется без потерь.
Благодаря тому, что направляющая 4 снабжена дросселирующим отверстием 15, через которое радиальный канал 14 взаимодействует с присоединением (У) для управляющего давления, переход распределителя 1 из промежуточного положения в конечное положение происходит плавно.
Изготовление седла 7 в виде единой кольцеобразной детали из пластика, плотно установленной между опорной втулкой 6 и направляющей 4 коаксиально затвору 2, а также изготовление опорной втулки 6 в виде единой детали и изготовление затвора 2 с одним радиальным проходом 11, упрощают конструкцию распределителя 1.
В целом вышеуказанное улучшает работу гидравлически переключаемого распределителя 1 при одновременном упрощении его конструкции.
1. Гидравлически переключаемый распределитель 1, в частности, для крепи в подземных горных разработках, содержащий присоединение (P) для высокого давления, присоединение (A) для потребителя, присоединение (T) для сливной линии и присоединение (У) для управляющего давления для рабочей жидкости, аксиально перемещаемый в посадочном отверстии опорной втулки 6 затвор 2, который на своей открытой торцевой стороне 10 связан с присоединением (A) для потребителя, имеет радиальный проход 11 и, упираясь своим уплотнительным конусом (B) в седло 7 со стороны опорной втулки 6, перекрывает присоединение (A) для потребителя от присоединения (P) для высокого давления, а также установленный в направляющей 4 с возможностью перемещения за счет нагружения управляющим давлением на присоединении для управляющего давления (У) золотник 3, с помощью которого присоединение (T) для сливной линии в зависимости от положения золотника 3 может быть соединено с присоединением (A) для потребителя или перекрыто от присоединения (A) для потребителя и присоединения (P) для высокого давления, отличающийся тем, что золотник 3 выполнен с возможностью свободного перемещения относительно затвора 2 из своего исходного положения в конечное положение, при этом золотник 3 в своем промежуточном положении запирает присоединение (T) для сливной линии.
2. Гидравлически переключаемый распределитель 1 по п.1, отличающийся тем, что золотник 3 коаксиально установлен во внутренней полости 9 направляющей 4, причем внутренняя полость 9 через осевое дросселирующее отверстие 15 и радиальный канал 14 взаимодействует с присоединением (У) для управляющего давления.
3. Гидравлически переключаемый распределитель 1 по п.2, отличающийся тем, что осевое дросселирующее отверстие 15 изготовлено конической формы, расширенной частью обращенной к внутренней полости 9 направляющей 4.
4. Гидравлически переключаемый распределитель 1 по п.3, отличающийся тем, что затвор 2 имеет только один радиальный проход 11, выполненный в виде радиальной расточки и/или нескольких, предпочтительно четырех радиальных расточек, расположенных равномерно по периферии.
5. Гидравлически переключаемый распределитель 1 по п.4, отличающийся тем, что седло 7 выполнено в виде единой кольцеобразной детали из пластика.
