Предохранительный клапан для гидравлических стоек

 

Союз Советских

Социалистических

Республин

349l93

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Н ПАТЕНТУ

М, Кл. Е 21d 15/44

Заявлено 12Л.1968 (№ 1210506/22-3) Приоритет по пп. 1 — 4, 6 — 7 13ЛЛ967, № 48160, Франция, по пп. 5, 8 и 9 28.VI.1967 и 30 октября, № 48848 и 49269, Франция

Комитет ао делам

° зооретеиий и открытий ори Совете Миииотоов

СССР

Опубликовано 23.VII I.1972. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 16.XI.1972

УДК 622 284 54 334 9 (088.8) Автор изобретения

Иностранец жильбер Пиккард (Франция) Иностранная фирма

«Бенне Маррель А. 0.» (Франция) Заявитель

ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЪ|Й КЛАПАН

ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СТОЕК

Зависимый от патента ¹â€”

Изобретение QTIHocHтся к предохра нительным кла панам, применяемьпм в гидра влических стойках, шахтной крепи.

Известные предохранительные клапаны, каждый из которых вклю,чает корпус с каналами, уплотнение, прооку с проточкой, силовой элемент и запирающую пару, обладают теми недостатками, что их запирающие пары .не обеспечивают достаточной герметичности в .процессе эксплуатации.

Для повышения надежности уплотнения запирающая пара предложен ного клапана выполнена в вниде полой иглы и уплотнения, имеющего диаметральное Т-образное сечение и взаимодействующего с силовым элем енто м.

Улотнение может быть paicnoложено между за плечиками и цилиндрической «юбкой» пробки, ввинчен ной в корпус.

Силовой элеминт может состоять из гидравлического или газового амку мулятора.

Полую иглу следует выполнить с заглушен ным торцом, вблизи которо го распределены радиальные отверстия.

Конец полой иглы целесооюразно выпол- 25 нить открытым и в него доместить стержень ,пробки, окруженной внутренней поверхностью кольцевой полости уплотнения.

Конец полой иглы может быть закруглен и взаимодействует с гибким уплотнением.

Кольцевую выточку корпуса, в которой содержится газ, следует выполнить с боковым от верстием.

Уплотнение, имеющее диаметральное

Т-образное сечение, может взаимодействовать ,с профелированной опорой, состоящей из металлической детали с отверстиями, выполненной в виде цилиндрической «юбки», другая сторона которого имеет цилиндрическое

iòëóoëåHHå, переходящее в конусообразное.

Металлическая деталь торцом взаимодействует с пружиной и корпусом клапана, а «юбкой» через гибкое уплотнение— с поршнем.

На фиг. 1 изображен предлагаемый клапа|н, осевое сечение; на фиг. 2, 3 и 4 —,варианты выполнения герметического уплотнения и полой иглы; на фиг. 5 — вариант выполнения клапана; на фиг. б — гибкое уплотнение, удерживающееся жесткой опорной деталью, препятствующей всякому черезмерному его расширению; на фиг. 7 — перепускное устройство, используемое для накачивания казимеры тарированпя; на фиг. 8 — предохранитель ный,клапан для грунтов, способных вызвать внезапное обруше нне кровли; на фиг.

9 — то же, в условиях значительного, мгновенно возникшего, избыточного давления; на фиг. 10 — то же, но гер метн чное уплотнение расположено не на поршне, а в выемке кор349193

65 пуса; на фиг. 11 — то же, в условиях значительного, мгHGIBeííî возникшего, избыточнсго давления; на фиг. 12 — .вариант выполнения, 1<ла пана, в котором герметичность поршня обеапечи вается плоской поверхностью.

Жидкость, поступающая нз основной схемы стойки, под давлением, напра вляется в корпус 1 клапана по труоке 2. Эта трубка выходит во внутреннее пространство 8 продолжающей трубку полой иглы 4. Тороидальное уплотнение 5 обеспечивает герметичность соединения уширенного ocIHoIBB Hия б иглы ,с корпусом клoïBHa. Игла 4 пересекает поперечный канал 7, который окружает ее центральную часть, и выходит одним концом на боковую сторону, корпуса 1.

Игла 4 глухая, т. е. ее закругленный коленец

8 закупорен. Кроме того, близ этого конца она иiIЕет Один или неоколькО пЕ.?ЕСЕка1ощИХ ее стенку paIgtfazrf HBIP< отверстий 9.

Над закупоренным концом 8 иглы 4 устанавливается гибкое уплотнение 10, имеющее, форму футляра илп колпака. Это уплотнение ооразует поверхность зращения вокруг герметической оси иглы 4 H;fitеет Т-ооразное диаметральное сечение. На своей окруж ности уплотнение 10 образует цилиядрическую кольцевую губу 11, которая держится прижатой к внутренней стенке паза 12, сделанного внутри корпуса 1. Плоское днище этого паза ооразует за плечи к 18, на который опирается плоское д нище уплотнения 10. Кроме того, игла 4 пересекает корпус 1 в центре этого заплечика 18 на уровне отвер-тия 14, по OTIHOшению к внутренней стеаке которого она о бразует радиальный зазор 15.

В паз 12 можно в ставить цилиндрическую

«юбку» 16, жесгко соединенную с ввивче н ной пробкой 17, продолжением которой о|на является. Герметичность устройства обеспечивается тороидальным уплотнением 18.

Крайний за кругленный борт 19 «юбки» 1б опираемся на днище кольцевой полости, ооразуемой уплотнением 10 внутри гуоы 11.

Сквозь ввинченную пробку 17 проделана осевая поточка 20, к которой подключается гидравлический или газовый аккумулятор 21, или какоп-лиоо другой источник сжатого текучего тела.

Работает клапан следующим образом.

Когда внутреннее пространсгво расточки

20 наполнено сжатым упрупи веществом, например газОм жидкостью ичи иным Оолее или менее вязким телом.,: To давлЕн,пО пОДверже на,вся поверхность уIIIJIQTIHCIHия 10, которое тогда оказывается плот но прижатым к внешней стенке иглы 4. Улотнение 10 itoжет быть, в частности выполнено из резины, из пластмассы или из аналогичгного, достаточно гибко го материала. Под действием давления otHo заку1поривает отверстия 9.

Как только напор окружающих пород на неизображен ный домкрат начинает превышать расчетный, давление в трубке 2 и в полой игле 4 начинает по вышаться. Жид кость стре5

10 !

25 зо

60 мится радиально рàcøHð (Tь цеHòральпую часть уплотнения 10 If проло к:.ть cеое путь до pI О ocIHQBBHIIH, следуя внешней стенке иглы 4 до радиального зазора 15. Небольшой наблюдаемый расход утечки удаляегся по, аналу 7, а уплотнение 10 автоматическ.. возвращастся .в исходное положение под действием создавшегося в расточке 20 давления, как только давление ?кид<ос и в трубке 2 ста новится достаточно слабь1 !.

Чем сильнее уплотнение 10 нажимает на иглу, тем более повышается выпуcHHое давление. Это выпускное давление;?егул:.руется путем правильно установленного давления в растопке 20.

Уплот!нение 10 может быть о:<ружено:eB bI c oIK o H ц ил ин. ? и ч е око и г у о о Й 22 If B T B B;I р.но в паз, проделанный непосредстве: Но в корпусе 1. Верхушка улотне ния 10 в виде колпака будет окружена полостью 23, которая содержит любое, находящееся под давл:-.ием, текучее тело.

Работает клапан г.:.алогн::но работе, описан ной выше.

Глухая игла может быть заменена полой иглой, в свободный онец которой вставляют на правляю<ций стержень 24 закругленной пробки 25. Диаметр стерженя 24 зна чительно меньше внутреннего диаметра полой иглы 4.

С другой стороны уплопнение 10, покрьпвающее как колпак 2б, пробку 25 и конец полой иглы, образует в этом месте кольцевую полость 27, в,которой, при подня в прооку 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.

«Юбочка» 15 может быть жестко соединена с пробкой 28, наглухо вделанной в корпус 1 в момент монтажа. Между внешчей стенкой этой цилиндрической «юоки» 1б и внутренней стеггкой паза 12 образуется, кольцевая полость

29, в которой, в ча стно сти помещается губа

11 уплотнения 10. В нормальном положении эта губа 11 закупоривает небольшое бо1ко вое отверстие 80, выполненное в корпу?се 1 и сооощающееся с внешней средой посредством клапана наполнения. Последний содержит шарик 81, придержи ваемый пружиной 82 на ста ционар ном седле 88. Ввинченная пробка

84 пред почтительно смонтирована на корпу,се 1 в том месте, где трубка выходит наружу.

Если вывинтить пробку 84, к корпусу 1 можно подключить трубу ил и аккумулятор

21, для заполнения полости 29 и простра нства, скружаюпцего улотнение 10, любым сжатым текучим телом. Под напором текучего тела (наполнителя) шарик 82 приподнимается над седлом, и губа 1 отделяется от стенки паза 12, открывая от верстие 80, Как только отключает ся источнкк находящегося под да вленнем текучего тела, >шариск 81 а втоиатически захлопывается, и .губа

349193

11 закрывает отверстис. 80. Пробка 34 ввинчивается, и клапан .готов к ра боте.

Фиг. 6 и 7 изображают вариант выполнения клапана, имеющего целью,воспрепятствовать черезмерному расширению уплотнения.

Как и в предыдущвм при мвре, находящаяся под давлвнием жидкость, которая поступает из глав ной схемы стойки, подается во внутреннее пространство полой иглы 4. На конце иглы установлена за>кругленная подвижная пробка 25, снабженная стержнем 24. Все устройсгво покрыто гибким уплотнвн ивм, имеющим форму футляра или пальца перчатки.

Это улогнвние анабжено цилиндрической кольцевой губой 11, которая держи.вся прижатой к внугренней створке паза 12 корпуса 85 клапана. Пловкнй поперечный заллечин 18, образующий днище паза служит опорой уплотнению 10 вокруг полой иглы 4.

Уплопнвние 11 удерживается на месте посредствам закру глвнного борта 19 «юбки» 1б металличвской детали 86, которая помещается внутри корлуса 85.

Корпус 35 вы полнея в виде полой сплошной детали,,в которой паз 12 сообщается с внешней средой через входное отверстие с винтовой резьбой. В это отверстие вста вляется пробка 87, которая окружает полую иглу 4 и крепится к ее концу сварным швом

88. В та ких условиях опорным за плечиком

13 служит внутренняя крайняя сторона пробки 87. На противоположной стороне паз 12 снабжен вы полнвн ныи в корпусе 85 днищем, на котор ое опирается деталь 86. Эта деталь выполняется, полой с целью образования герметичной камеры 89 тарирова ния, сообщающейся продольными отверстиями 40 с полостью 41 с закругленным дниаце м, которая выходит в центр «юбки» 16. Эта полость покрывает уплотнение 10. Когда клапан находится в состоянии по коя, закругленная верхушка уплотнения 10 держится в некотором отдалении от та кже закруглен ного днища полости

41, и отверстия 40 выходят в образующийся та ким образом зазор. который сообщается с камерой тарнрования.

В нвшняя стенка «юбки» 16 окружена кольцевой полостью 29, которая используется для накачивания клапана через боковое отввр стие 80, установленное позади гибкой губы 11. Кольцевая, полость 29 сообщается с камерой 89 через отверстие 42, проделанное на боковой стороне детали 86.

Обрат ный то к утечки начинается в поперечном ка нале 7, продела ином в корпусе 35 и выходящим в кольцевую камеру 43, которая окружает ввинченную прою ку 37, В последней проделано диаметральное отверстие

44, соединяющее камеру 48 с узким зазором, образующимся между полой иглой 4 и окружающей ее,пробкой 87.

Работает следующим образом.

Для приведения клапана в рабочее положение газ под давлением подается в отвер!

О

65 стив 30. Губа 11 служ ит первпускным клапансм и временно приподнимается.

Таким образом, камера тарирования наполняется до установления в ней требуемого давления. При прекращении питания губа 1,1 воэвра щаегся и упруго закрывает отверстие 80.

Когда давление текучего тела внутрн полой иглы 4 превышает заданное, пробка 25 под нимается, и уплотнение 10 расширяется, что позволяет небольшому количеству жид кости выйти через оъвер стие 80, потом через канал 7.

В случае черезмерного избыточного давления закругленное днище полоспи 41 ограничивает величину ра с ширения и предотвращает разрыв уллотнвния 10.

Как и в предыдущих варнантах (см. фиг.

8 — 12) жидкость, поступающая из глав ной схвмы стойки, под да влвнием подается через трубку 2 во внутреннее пространство полой иглы 4.

На конце иглы устано влена за кругленная подвижная пробка 25, снабжеяная стержнем

24. Над всем этим устанавливается гибкое уплопнеиие 10, имеющее форму футляра или пальца перчатки. У плотнение снабжено цилин дричвской кольцевой губкой 11, которая держится прижатой и внутренней стенке паза

12 корпуса 85 клапа на.

«Юбка» 1б металлической детали удерживаегся на,масте уплотнения 10,внутри губы 11.

Деталь своебодно скользит в паузу 12 и ее держит прижатой к уплогнению 10 пружина сжатия 45, опирающаяся другим концом на днище корпуса 35.

Кроме того, полая игла 4 жестко соединена с поршнем 4б, также скользящим внутри цили ндричвского паза 12. Один конец поршня за канч ивается плоской по верхностью 47, на которую опирается уалотнвние 10, а другой конец снабжен наконечнином 48 неаколыко меньшего диаметра, с которым он соединяется кольцевым поперечны м заплвчиком 49.

Этот за плвчин опираемся на седло того же профиля, вы поливнное на конце стационарного на конечнина 50, который жвсгко совднняется с питательной трубкой 2, На конечннк вви нчиваегся в корпус 85 кла пана и образует внутреннюю расточку 51, в которой герметично скользит нако нечни к пор шня 46. Герметичность обеспечивается тороидальным уплотнением 52, расположенным в выемке нано нечника 48.

Игла 4 по мещвна во внутренней полости поршня 4б, с которым она образует узкий зазор. Ее герметичное крепление о бвс печивается с,варным шкивом 58.

Зазор 15 сообщаегся с радиальным отверстием 44, сделанным в поршне 4б, во круг которого в корпусе 85 образованна кольцевая камера 48. В последнюю выходит отверстие

44. От камеры 43 отходит поперечный канал 7 для обратной утечки.

Внутреннее простра нсгво полой иглы 4 не349193 посредственно и непрерывно сообщает|ся с подводящей трубкой 2.

С кользящая деталь 86 содерж ит не менее од ного оквоз ното отверстия 54 в овоем дн ище и одного отверстия 55 в «ю(бке» 16. Таким ь образом обеспечивается сво бо дное сообщение окружающей, пружину 45 |камеры 89 с полостя|ми, которые образуются между деталью

86 и различными ча стяии у1плотнения 10.

Поло сть 56 отделяется пибкой гу..бой 11 от 1о бокового отверстия, как и .в предыдущем примере, пред наз начен ного для на полнения клапана сжимаемы|м текучим телом.

Когда клал ага .находится в состояниями покоя, за плечик 49 поршня 46 отпирается на ста ционар ное седло. Уплотнение 10 обеопечивает гер метичность IIO отношению к жидкости, содержапцей ся во внутреннем про странстве 8 полой иглы 4.

Если окружающие поро ды опускаются о медленно, поршень 46 продолжает опираться на свое седло под сопряженным напором тарованной,пружинны 45 и га зовой подушки, тогда ка к уплотнен не 10 радиально отступает от окруженной и м иглы 4 и по з воляет такиьм образом жид кости просачиваться через зазор 15 и отверстие 44 до отводящего ее канала 7.

При внезааном обрушивании кровли вызванное этим сильное избыточное давление мгновенно отталкивает по направлению стрелки А все устройство, состоящее из поршня 46. уплотнения 10 и скользящей детали 86. Это движение происходит при одновременном сжатии пружины 45 и газовой поду.шки в камере

89. Заплечик 49 отводится от седла, а между подводящей трубкой и отводящим каналом 7 устанавливается прямое сообщение, что дает возможность сразу же удал ить большое количество жидкости. В большинстве случев такой 4о исключительный рабочий режим сопровождается порчей уплотнения 52, которое необходимо заменить.

На фиг. 10 и 11 изображен вариант выполнения клапана, в котором подвижный на- 45 конечник 48 поршня 46 выполнен с цилиндрической гладкой стенкой. Герметическое уплотнение 52 помещается в выемке, сделанной в стационарном наконечнике 50.

Работа производится аналогичным обра- 50 зом, т. е. при значительном избыточном давлении поршень 46 отталкивается по направлению стрелки А,:и подводящая трубка 2 сообщается с отводящим каналом 7. Уплотнение

52 заменяют после каждого внезапного оорушнвания кровли.

На фиг. 12 изображен возможный варианпг выполнения клапана, по которому поршен46 обеспечивает герметичность в inлоскости, на своем кольцевом седле. Подвижный наконе-ник 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

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 повышения надежности уплотнения, запирающая пара выполн=на 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 и. 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 него помещен стержень пробки, окруженный вйутренней поверх постыл 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. 349i оЗ

18 11 15 10

2 b 5 7 13 18 18 17

12 фиг 7

053 3 г5 4 241555 25 10 35

15 фиг. 3

Фиг 2

51 68 52 7 4 i >711 30 58 5Ф 12 фиг 8

10 38

2 7 11 12

i0

28

15 (-31

3 Q34

52 7 47

Фиг 5

Фиг Ф сои" 5

48 48

7 30

1b 41 25 38 фиг 5 фиг 12

Корректор В. Жолудева

Техред Л. Богданова

Редактор В. Смнрягина

Заказ 407jl622 Изд. № 1205 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по дедам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Тпп. Харьк. фин. пред. «Патент»

1 3 Ф 155 11 1b 8 10 20 фиг 1

43 13 Л 11 25 10 12 40

50 52 43 фиг 10

43 4Е

48

52 7 фиг 11