Клапан ограничения давления для гидравлической крепи - RU2013680C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к клапану ограничения давления, в частности для гидравлического крепления лавы при подземных горных работах и в туннелестроении.

Такого рода клапаны ограничения давления используются там, газе за счет возникающей внезапной перегрузки следует опасаться повреждения системы, в частности гидравлических стоек подземного гидравлического крепления лавы. Это крепление лавы применяется при подземных горных работах для поддержания открытым свободного объема, необходимого для подъема и спуска людей, вентиляции и транспортировки, причем по меньшей мере при проведении горных работ в Западной Германии имеется предписание о том, что эти системы должны быть защищены клапанами ограничения давления. Опасности возникают, в частности, за счет горных ударов, а также внезапных соединений кровли, в результате чего отдельные стойки или вся система перегружаются и при определенных обстоятельствах даже разрушаются, если невозможно в короткие сроки отвести гидравлическую жидкость. По выложенной заявке ФРГ N 3508986 известен клапан, имеющий закрытый крышкой корпус клапана, в котором расположена пружина клапана. Эта пружина нажимает на клапанную тарелку, опирающуюся на запорный клапан. На высоте клапанной тарелки предусмотрены проходные отверстия для отвода напорной среды таким образом, чтобы по возможности вся напорная среда выходила из проходных отверстий в атмосферу. Запорный орган имеет возможность перемещения в поршневом отверстии, причем необходимое уплотнение осуществляется через сидящее в канавке кольцо круглого сечения. Кольцо круглого сечения должно полностью
пересекаться радиальными отверстиями для того, чтобы обеспечить безупречную эксплуатацию клапана. Однако в известных клапанах ограничения давления, во-первых, отводится слишком малое количество, составляющее приблизительно от 60 до 70 л и, во-вторых, не происходит достаточно быстрого открытия, соответственно радиальные отверстия не могут в достаточной степени и достаточно быстро пересекать кольцо круглого сечения. В результате это кольцо имеет сравнительно малый срок службы. В известном клапане ограничения давления открытие клапана должно достигаться за счет мягкой пружины. Эта пружина оперта на регулировочный винт и установлена в цилиндрической расточке корпуса, на поверхности которой выполнены проходные каналы. Однако одной такой мягкой пружины недостаточно, даже если для нее выбраны правильные размеры и она правильно спроектирована, так как напорная среда не может выводиться достаточно быстро из зоны воздействия клапанной тарелки, и в связи с тем, что выбрызгиваемая напорная среда выбрызгивается в атмосфере и вызывает сильное загрязнение окружающей среды. Выброшенная напорная среда может приводить как к размягчению почвы пласта, так и представлять опасность для горняков. Кроме того, она должна заменяться после выбрызгивания для того, чтобы обеспечить дальнейшую эксплуатацию системы.

В основе изобретения лежит задача создания быстро и надежно открывающегося клапана ограничения давления, работающего без загрязнения окружающей среды.

Задача решается за счет того, что проходные каналы выполнены по всей длине поверхности расточки, а торец регулировочного винта со стороны пружины выполнен скошенным в форме буквы S, причем вершина угла скоса направлена к выпускному патрубку.

Муфтное присоединение или по меньшей мере выемка в регулировочном винте имеет больший, преимущественно вдвое больший диаметр по сравнению с отверстием во впускном патрубке. Тем самым обеспечивается то, что напорная жидкость быстро и надежно отводится через выпускной патрубок, причем в зоне следующего далее шлакопровода не возникает нежелательный обратный подпор.

Требующийся напор потока в зоне пружины достигается за счет того, что клапанная тарелка имеет больший диаметр, чем пружина. Клапанная тарелка выполнена с плотным контактом ее краев с внутренней стенкой корпуса. Тем самым напорная среда сразу же должна воздействовать при малейшем избыточном напоре в зоне впускного патрубка на клапанную тарелку и клапан в целом таким образом, чтобы обеспечивались безупречное пересечение радиальными отверстиями кольца круглого сечения и подъем клапанной тарелки. Край клапанной тарелки приходит в зону каналов и напорная среда в этом случае быстро отводится, причем клапанная тарелка остается в занятом однажды положении до тех пор, пока в зоне впускного патрубка имеется высокий напор.

Быстрое и раннее пересечение кольца круглого сечения в зоне поршневого отверстия может улучшаться за счет того, что диаметр радиальных отверстий в запорном органе клапана больше, чем толщина шнура уплотняющего кольца круглого сечения. При этом было установлено, что кольцо круглого сечения, имеющее меньшую толщину шнура, обеспечивает необходимое надежное уплотнение системы. За счет меньшей толщины шнура оно быстрее пересекается за счет того, что канавка, принимающая кольцо круглого сечения, продолжена, так что кольцо круглого сечения при соответствующем пересекании его радиальными отверстиями также еще перемещается в его положении, что способствует быстрому срабатыванию клапана.

Особенно благоприятная установка верхнего подключения может достигаться в том случае, если корпус клапана продолжен в направлении выпускного патрубка и оснащен муфтовым присоединением. Корпус клапана и муфтное присоединение образуют один узел, то есть как ввод, так и необходимые проходные отверстия выполнены в самой головке клапана. Тем самым исключаются неправильные присоединения, ослабление регулировочного винта не приводит к тому, что предохранение на выходе становится неэффективным.

Для предупреждения сблокирования пружины внутренняя стенка корпуса выполнена таким образом, что она при оставлении свободными каналом имеет упор или несколько упоров, ограничивающих путь перемещения клапанной тарелки и пружины клапана. От этого можно отказаться, если регулировочный винт введен снизу в корпус клапана и закреплен за счет нижнего края муфтового присоединения и когда в регулировочном винте предусмотрены в зоне края, имеющие полукруглую форму, и выполненные сквозными вспомогательные выемки. Тогда напорная среда после преодоления клапанной тарелки может протекать через каналы и отверстие корпуса в целом и выходить через выемку в регулировочном винте. При сблокировании пружины клапана напорная среда может выходить через вспомогательные выемки, так что не может возникать препятствий для вытекающей напорной среды. При этом вспомогательные выемки, предусмотренные в краевой зоне, имеют такие размеры, что достигают диаметра выемки, выполненной в центре регулировочного винта.

Изобретение отличается, в частности, тем, что создан работающий благоприятно для окружающей среды клапан ограничения давления, открывающийся быстро и надежно за счет того, что напорная среда вызывает в нем подъемное действие и затем ее надежно и быстро отводится. В результате за короткий промежуток времени может отводиться вся подводимая через подводящий трубопровод напорная среда в количестве до 400 л и тем самым даже при горных ударах крепь лавы не повреждается.

На фиг. 1 показан клапан ограничения давления с высокой производительностью отвода, частично продольный разрез, причем корпус клапана снабжен муфтовым присоединением; на фиг. 2 - конструкционный вариант регулировочного винта; на фиг. 3 - клапан ограничения давления, вид сверху; на фиг. 4 - зона дна клапана; на фиг. 5 - клапан с каналами, поперечный разрез.

На фиг. 1 показан клапан 1 ограничения давления, спроектированного на производительность 400 л/мин.

Корпус клапана 1 имеет на входной стороне 2 впускной патрубок 3, через который возможно быстрое соединение с подводящим трубопроводом. На выходной стороне 4 предусмотрен внутренний патрубок с муфтовым присоединением 5, через которое может быстро и надежно производиться обычное при подземных горных работах вставное присоединение шланга. Напорная среда подводится через впускной патрубок 3 с соответствующим проходным отверстием 6 к запорному органу 7, уплотненному кольцом 8 круглого сечения. Запорный орган 7 имеет одно глухое осевое отверстие 9 и несколько радиальных отверстий 10. Он соответственным образом нагружен и зафиксирован через сидящую на нем клапанную тарелку 11, в свою очередь нагруженную пружиной 12.

Пружина 12 расположена в цилиндрической расточке 13 корпуса 1 и опирается на противолежащей стороне на регулировочный винт 14, в котором предусмотрено граненое отверстие 15, служащее для отвода напорной среды и облегчения ее перемещения.

На фиг. 2 винт 14 зафиксирован головкой 16, которая ввинчена в корпус 1. Головка 16 имеет соответствующее отверстие, через которое напорная среда может поступать в зону муфтового присоединения 5. В верхней зоне предусмотрено уплотнительное кольцо 17, блокирующее напорную среду, проникающую через резьбу 18.

Сблокирование пружины 12 предупреждается с помощью упоров 19, выполненных в расточке 13 на внутренней стенке 20. Здесь же предусмотрены проходные каналы 21 и 22 для обеспечения отвода напорной среды по всей длине поверхности расточки 13. В винте 14 выполнены в форме полуокружностей сквозные вспомогательные выемки 23 для отвода среды.

Торец 24 винта 14 выполнен скошенным в форме наклонной буквы S.

На фиг. 4 радиальные отверстия 10 имеют больший диаметр, чем толщина шнура уплотняющего кольца круглого сечения 8. Это положение уплотненного клапана ограничения давления. Только тогда, когда радиальные отверстия 10 пересекли кольцо круглого сечения 8, напорная среда может поступать в зону клапанной тарелки 11. Поверхность ее дна 25 выполнена повышающей напор потока, усиливающей подъемное действие. В зоне края 26 предусмотрена скошенная поверхность 27 для направления напорной среды в сторону внутренней стенки корпуса 20.

Конструктивный элемент 28 имеет резьбу 29, выполненную в соответствии с резьбой, предусмотренной в дне 30 выемки. За счет этого возможно ввинчивание элемента 28 в дно 30 и точное позиционирование. Отверстие 31 является вспомогательным элементом, так как согласно фиг. 4 все дно 30 может ввинчиваться в расточку 13. Монтаж такого клапана ограничения давления является быстрым и простым.

Если напор в патрубке 3 повышается до величины, превышающей величину, заданную пружиной 12, то запорный орган 7 нагружается и перемещается в направлении расточки 13. Как только радиальные отверстия 10 в запорном органе 7 пересекут кольцо круглого сечения 8, напорная среда может поступать под клапанную тарелку 11, причем форма клапанной тарелки 11 такова, что напорная среда производит здесь дополнительное подъемное действие. Это обуславливает дальнейший ускоренный подъем запорного органа и пересечение кольца круглого сечения 8 отверстиями 10 так, что это кольцо лишь кратковременно дополнительно нагружено. Клапанная тарелка 11 поднимается против силы пружины 12 до тех пор, пока напорная среда не оказывается в состоянии свободно протекать под клапанной тарелкой 11 вверх по внутренней стенке 20, чему способствуют выполненные во внутренней стенке 20 каналы 21 и 22. Напорная среда течет через отверстие 15 в винте 14 в зону муфтного присоединения 5 и оттуда - в шлангопровод (на чертеже не показан). Если напор в патрубке 3 падает, то клапан ограничения давления быстро закрывается, при этом пружина 12 возвращает клапанную тарелку 11 и тем самым запорный орган 7 в их видимое на фиг. 1 положение. Клапан ограничения давления вновь закрыт, и напорная среда, отведенная через муфтовое присоединение 5, может возвращаться в циркуляционный контур.

Реферат

Использование: гидравлические системы крепления лавы при подземных горных работах и в туннелестроении. Сущность изобретения: в цилиндрической расточке корпуса клапана ограничения давления, где расположена нагружающая запорный орган пружина, по всей ее длине выполнены проходные каналы, причем торец регулировочного винта со стороны пружины выполнен скошенным в виде наклонной буквы S с вершиной угла скоса, направленной к выпускному патрубку. 1 з. п. ф - лы, 5 ил.

Формула