EA029398B1

EA029398B1 - Гидравлический клапан для гидравлически расширяемой опоры

Info

Publication number: EA029398B1
Application number: EA201290204A
Authority: EA
Inventors: Дэвид Чарльз Тайрер
Original assignee: Нсм Инновэйшнс (Пти) Лтд
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2018-03-30
Also published as: WO2011063433A3; CL2012001323A1; EA201290204A1; WO2011063433A2; ZA201203695B; ZA201008369B; CO6501133A2; EA201791638A1; PE20130031A1

Abstract

Изобретение обеспечивает индикаторный механизм для гидравлического клапана гидравлически увеличиваемого устройства, содержащий корпус, который имеет канал, через который обеспечена возможность порождения текучей среды от источника во внутреннюю часть устройства, и который выполнен с возможностью деформации, когда давление текучей среды от источника достигает предварительно установленного значения.

Description

изобретение относится к гидравлическому клапану с индикаторным элементом для гидравлически расширяемой опоры, обеспечивающей опору при выемке породы, где индикаторный элемент обеспечивает индикацию того, что обеспечена достаточная опора.

Гидравлически увеличиваемое устройство для обеспечения опоры при выемке породы содержит, например, устройство, такое как предварительно нагруженное или предварительно напряженное устройство (также известное как активатор), которое предварительно нагружает опору между висячим боком и подошвой выработки при горно-рудных работах, и гидравлически увеличиваемое крепление или арматуру (здесь и далее обозначенное как "гидравлически увеличиваемое устройство").

Зачастую случается, однако, что гидравлически увеличиваемое устройство оказывается увеличено недостаточно, что приводит к тому, что устройство не обеспечивает достаточную опору.

Известны механизмы, показывающие, что гидравлически увеличиваемое устройство было увеличено до предварительно установленного давления, для создания предварительно нагруженной позиционной или фрикционной опоры. Эти механизмы при их встраивании в гидравлический клапан устройства обычно в качестве индикатора имеют штырь или стержень, соосно расположенный в канале для текучей среды клапана. По достижении предварительно установленного давления штырь перемещается в осевом направлении наружу. Недостатком индикатора такой конструкции заключается в том, что штырь стремится блокировать канал для текучей среды.

Задачей настоящего изобретения является, по меньшей мере, частичное устранение вышеуказанных недостатков.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает гидравлический клапан для гидравлически расширяемой опоры, содержащий

соединительный элемент, выполненный с возможностью подсоединения наконечника наполнителя устройства инжектирования текучей среды в гидравлически расширяемую опору, которая имеет канал, проходящий между наконечником наполнителя и отверстием клапана, выполненным в стенке гидравлически расширяемой опоры, при этом канал имеет ступенчатую конструкцию, сформированную частями канала, имеющими различный диаметр, одна из которых является углубленной частью, и

индикаторный элемент, который имеет осевое отверстие, связывающее по текучей среде выходное отверстие наконечника наполнителя с отверстием,

причем индикаторный элемент выполнен с возможностью размещения в углубленной части канала, причем индикаторный элемент содержит деформируемую часть, которая деформируется или ломается, когда давление текучей среды в гидравлически расширяемой опоре достигает значения, при котором гидравлически расширяемая опора переходит из сложенного состояния в развернутое состояние, обеспечивая возможность вдавливания индикаторного элемента в углубленную часть.

Источник может быть наполнительным устройством. Наполнительное устройство может быть выполнено с возможностью соединения с соединительным элементом посредством канала, связанного с дополняющим каналом для текучей среды указанного устройства.

Соединительный элемент может иметь крепежный буртик для упрощения прикрепления наполнительного устройства к соединительному элементу.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения соединительный элемент может содержать деформируемую часть, которая обеспечивает возможность деформации соединительного элемента на ней или вокруг нее.

Деформируемая часть может являться круговой канавкой. Круговая канавка может быть образована во внешней стеночной поверхности соединительного элемента. В этом случае, когда давление текучей среды достигает предварительно установленного значения, канавка сжимается в осевом направлении, по меньшей мере, до частичного закрытия.

Канавка может содержать гелеобразный окрашенный индикаторный материал, который выполнен с возможностью его выдавливания из канавки при ее сжатии.

Альтернативно, круговая канавка может быть образована в лицевой стороне соединительного элемента по направлению к окружной грани лицевой стороны. Когда давление текучей среды достигает предварительно установленного значения, окружная секция лицевой стороны отламывается от соединительного элемента, или деформируется, или перемещается относительно соединительного элемента вокруг кольцевой канавки.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения соединительный элемент может содержать элемент с отверстием, который обладает дополняющими размерами для его размещения в углубленной части канала.

Элемент может содержать установочный компонент, предварительно назначенный для размещения и удерживания элемента с отверстием в углублении.

Предпочтительно перед любой деформацией соединительного элемента или элемента внешний конец элемента находится на одном уровне с концом соединительного элемента.

Внешний конец может представлять собой цветовой индикатор. Цвет индикатора может означать

- 1 029398

предварительно установленное давление, до которого может быть нагружено предварительно нагруженное устройство.

Элемент с отверстием может быть выполнен из упругодеформируемого материала, так что обеспечена возможность сжимания указанного элемента при достижении давлением текучей среды предварительно установленного уровня, с уходом его в углубленную часть.

Элемент с отверстием может содержать деформируемую часть, которая обеспечивает возможность деформации указанного элемента в нем или вокруг него.

Деформируемая часть может быть круговым пазом в боковой стенке указанного элемента, выполненного с возможностью, по меньшей мере, частичного закрытия, когда давление текучей среды в гидравлически расширяемой опоре достигает предварительно установленного значения, при котором гидравлически расширяемая опора переходит из сложенного состояния в развернутое состояние, с обеспечением осевого сжатия указанного элемента и его ухода в углубленную часть, во вдавленное положение.

Альтернативно, деформируемая часть может быть срезным выступом, проходящим от наружной поверхности индикаторного элемента, обращенным к каналу при контакте со ступенью ступенчатой конструкции канала и выполненным с возможностью отламывания от указанного индикаторного элемента при достижении давления текучей среды в гидравлически расширяемой опоре предварительного установленного значения, при котором гидравлически расширяемая опора переходит из сложенного состояния в разложенное состояние, с обеспечением ухода элемента в углубленную часть во вдавленное положение.

Механизм может содержать уплотнитель, расположенный между указанным индикаторным элементом и каналом для уплотнения пространства между индикаторным элементом и каналом от жидкости, вводимой из наконечника наполнителя, чтобы предотвратить выход текучей среды на внешнюю сторону элемента.

Вдавленное положение указанного элемента может поддерживаться заклиниванием указанного элемента внутри канавки.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение далее будет описано посредством примеров со ссылками на приложенные чертежи, на которых

на фиг. 1 показано продольное сечение наполнительного устройства, соединенного посредством клапана с предварительно нагруженным устройством;

на фиг. 2 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, соответствующего первому аспекту настоящего изобретения, показывающий элемент с отверстием до его вдавливания в корпус механизма;

на фиг. 3 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, показанного на фиг. 2, с элементом с отверстием, находящимся во вдавленном положении;

на фиг. 4 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, соответствующего второму аспекту настоящего изобретения, показывающий элемент с отверстием до его вдавливания в корпус механизма;

на фиг. 5 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, показанного на фиг. 4, с элементом с отверстием, находящимся во вдавленном положении;

на фиг. 6 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, соответствующего третьему аспекту настоящего изобретения, показывающий элемент с отверстием до его вдавливания в корпус механизма;

на фиг. 7 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, показанного на фиг. 6, с элементом с отверстием, находящимся во вдавленном положении;

на фиг. 8 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, соответствующего четвертому аспекту настоящего изобретения, показывающий элемент с отверстием до его вдавливания в корпус механизма;

на фиг. 9 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, показанного на фиг. 6, с элементом с отверстием, находящимся во вдавленном положении;

на фиг. 10 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, соответствующего пятому аспекту настоящего изобретения, показывающий лицевую сторону, выполненную с канавкой, соединительного элемента;

на фиг. 11 показан вид сбоку сечения соединительного элемента, показанного на фиг. 10, показывающий внешнюю часть лицевой стороны, отделенную от соединительного элемента;

на фиг. 12 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, соответствующего шестому аспекту настоящего изобретения, показывающий крепежный буртик, выполненный с круговой канавкой, соединительного элемента;

на фиг. 13 показан вид сбоку сечения крепежного буртика, выполненного с канавкой, показанного на фиг. 12, во вдавленном положении; и

на фиг. 14 показан вид сбоку сечения индикаторного механизма, показанного на фиг. 2, показывающий индикаторное устройство, расположенное внутри элемента с отверстием.

Описание предпочтительных вариантов реализации

На фиг. 1 показан наконечник 10 наполнительного устройства, который подает текучую среду в предварительно нагруженное устройство 12 (показано частичное поперечное сечение) и который при- 2 029398

креплен к устройству в месте гидравлического клапана 14.

Предварительно нагруженное устройство 12 может являться любым предварительно нагруженным устройством традиционной конструкции. Устройство имеет корпус 16, выполненный из ковкого стального металла, такого как подходящая мягкая сталь, и выполненный с возможностью расширения или увеличения в осевом направлении связанной с ним шахтной опоры (не показана) при вхождении текучей среды, такой как вода, под давлением.

Вода входит во внутреннюю часть 34 устройства 12 через клапан 14.

Гидравлический клапан 14 имеет внешний соединительный элемент 18 с крепежным буртиком 21, который обеспечивает подрезанную поверхность, с которой может взаимодействовать сцепная конструкция 24 наконечника 10 наполнителя при зажимном соединении наконечника с клапаном. Соединительный элемент размещен поверх отверстия 20 клапана, выполненного в стенке 16 устройства 12. На противоположной стороне отверстия расположен уплотнитель клапана. Уплотнитель 22 клапана может являться любым традиционным уплотнителем.

Соединительный элемент имеет канал 32 для текучей среды, через который вода проходит из наконечника 10 наполнителя через отверстие 20 во внутреннюю часть 34 устройства. Давление воды вызывает отвод кромки 35 уплотнителя клапана от седла клапана, где кромка граничит с внутренней поверхностью стенки 16, позволяя тем самым воде пройти во внутреннюю часть 34. Отток воды предотвращается за счет поджатия уплотнителя клапана по направлению к седлу 36 клапана посредством клапанной пружины 38.

Выпускное устройство 26 разгрузки наконечника 10 наполнителя смещается относительно лицевой стороны 28 соединительного элемента под действием пружины 30, которое передается лицевой части 28, также дополнительная сила действует на буртик 21 со стороны конструкции 24.

Вышеописанные материалы не являются новыми и были описаны только для обозначения контекста настоящего изобретения.

На фиг. 2 показан индикаторный механизм 40, соответствующий первому варианту реализации настоящего изобретения, который содержит соединительный элемент 18 со ступенчатым круговым углублением 41, выполненным в лицевой стороне 28 соединительного элемента, в котором расположен индикаторный элемент 42. Соответствующий размер кругового углубления выбран так, то индикаторный элемент плотно прилегает к его границам.

В этом варианте реализации индикаторный элемент 42 выполнен из подходящего пластикового материала.

Элемент 42 имеет центрально расположенное осевое отверстие 44, которое совмещено по меньшей мере с частью канала 32 для текучей среды для создания непрерывного канала, через который вода может проходить из наполнительного устройства во внутреннюю часть 34. Элемент, кроме того, содержит установочный выступ 46, который обеспечивает плотное размещение элемента в углублении и который на внешней лицевой стороне представляет собой лицевую сторону 48.

Также выполнен срезной выступ 50, размещенный на расстоянии и внутрь от установочного выступа 46. Выступ 50 упирается в ступеньку 52 кругового углубления 40 для удержания лицевой стороны 48 элемента, по существу, на одном уровне с лицевой стороной 28 соединительного элемента.

Кроме того, элемент 42 содержит установочный компонент 68, который размещает и удерживает элемент внутри углубления, предотвращая его выпадение из углубления при наклоне или толчке устройства в одну из сторон. В этом конкретном варианте реализации компонент 68 является парой острых выступов, отходящих от срезного выступа 50. Острые выступы могут быть поджаты по направлению к внутренней стенке углубления посредством пружины 69.

Лицевая сторона 48 элемента может быть окрашена для обозначения определенной пороговой нагрузки конкретного индикаторного механизма.

Сила может быть приложена к лицевой части 48 элемента ведущим концом выпускного устройства 26 (см. фиг. 1). Эта сила возрастает пропорционально давлению текучей среды, необходимому для поддержания потока воды в предварительно нагруженное устройство 12 по мере его увеличения.

Когда сила, действующая на лицевую сторону элемента, достигает определенного уровня, эквивалентного предварительно установленному предварительно нагруженному давлению устройства 12, срезной выступ 50 согласно его конструкции отламывается вдоль сочленения между выступом и элементом 42, отсоединяясь тем самым от элемента. Когда отсутствует поддержка элемента срезным выступом 50 и когда лицевая сторона 48 элемента находится на одном уровне с лицевой стороной 28 соединительного элемента, элемент вдавливается внутрь внутренней частью 54 элемента, ведущей в канал 32 (см. фиг. 3). Элемент поддерживается во вдавленном состоянии заклиниванием корпуса указанного элемента внутри канала. Пластиковый материал, из которого указанный элемент выполнен, упруго деформируется и способствует заклиниванию.

Чтобы способствовать заклиниванию, внутренняя часть 54 может быть выполнена слегка суженой внутрь.

В этом вдавленном положении (показано на фиг. 3) индикаторный элемент 24 является визуальным индикатором того, что внутри предварительно нагруженного устройства 12 достигнуто предварительно

- 3 029398

установленное давление или нагрузка, поскольку давление, приложенное к лицевой стороне 48 элемента, по существу, эквивалентно давлению внутри предварительно нагруженного устройства.

Механизм 40 содержит уплотнитель 70, расположенный в седле 72 клапана, образованном между внутренней стенкой углубления 41 и кольцевой канавкой 74 во внешней поверхности внутренней части 54. Уплотнитель предотвращает вытекание текучей среды за внешнюю поверхность элемента 42.

На фиг. 4 и 5 показан второй вариант реализации настоящего изобретения. В описании этого и дальнейших вариантов реализации использованы позиционные номера элементов первого варианта реализации для обозначения схожих элементов конструкции этого и следующих вариантов реализации.

В этом варианте реализации индикаторный механизм 40В на индикаторном элементе 42 имеет срезной выступ 50, который перекрывает лицевую сторону 28 соединительного элемента и упирается в нее (см. фиг. 4). В этой конфигурации лицевая сторона 48 элемента не находится на одном уровне с лицевой стороной 28 соединительного элемента.

Когда достигнуто предварительно установленное давление, приложенное к лицевой части 48 элемента, срезной выступ сдвигом отрезается от элемента 42 (см. фиг. 5), позволяя оставшейся части элемента пройти в круговое углубление 32 во вдавленное положение и сохранить это положение благодаря заклиниванию.

Индикаторный элемент 42 во вдавленном положении является визуальным индикатором того, что предварительно установленное давление внутри предварительно нагруженного устройства 12 достигнуто.

Опять же внутренняя часть 54 элемента может быть выполнена суженой внутрь с целью облегчения осуществления заклинивания внутри углубления для удержания в нем элемента.

На фиг. 6 и 7 показан третий вариант реализации настоящего изобретения. В этом варианте реализации индикаторный механизм 40С содержит индикаторный элемент 42, который выполнен из упругодеформируемого материала. Индикаторный элемент имеет круговой паз 56 во внешней поверхности элемента, который делит элемент на внешнюю часть 58 и внутреннюю часть 60, соединенные перемычкой 62. Внутренняя часть расположена на основании 52 кругового углубления 41.

Когда давление, приложенное к лицевой стороне 48 элемента, достигает предварительно установленного значения, перемычка, являющаяся слабым местом конструкции, оказывается постоянно согнутой и сжатой, чтобы вызвать закрытие кругового паза 56, перемещая внешнюю часть внутрь по направлению к внутренней части 58.

Осевое сжатие элемента во вдавленном положение является визуальной индикацией того, что предварительно установленное давление достигнуто.

На фиг. 8 и 9 показан четвертый вариант реализации настоящего изобретения. В этом варианте реализации индикаторный механизм 40Ό имеет элемент 42, выполненный из жесткого пористого материала, который при сжатии постоянно остается в сжатом состоянии, поскольку воздух, содержащийся в пустотах 64, выходит из них, обеспечивая сжатие пустот (см. фиг. 9).

Материал может быть выбран исходя из конкретной нагрузки. Посредством изменения композиционных параметров материала, из которого выполнен элемент 42, элемент может быть выполнен для сопротивления определенным предварительно установленным сжимающим силам.

В этом варианте реализации, как только давление, приложенное к лицевой стороне 48 элемента, достигает предварительно установленного значения, индикаторный элемент 42 оказывается постоянно сжат (см. фиг. 9) и уходит во вдавленное положение в круговое углубление.

На фиг. 10 и 11 показан пятый вариант реализации настоящего изобретения. В этом варианте реализации соединительный элемент 18 не имеет индикаторного механизма 42, расположенного в углублении 41. Вместо этого индикаторный механизм является периферийной секцией 68 на лицевой стороне, которая радиальным образом отделяется от нее посредством круговой канавки 68, образованной в лицевой стороне 28, и которая подрезается подрезанной поверхностью крепежного буртика 21.

Окружная секция отделяется от корпуса, когда давление, действующее на лицевую сторону 28, достигает предварительно установленного значения.

На фиг. 12 и 13 показан шестой вариант реализации настоящего изобретения. В этом варианте реализации индикаторный механизм 42 является окружным каналом 70, образованным во внешней поверхности крепежного буртика, который закрывается, когда на лицевую поверхность 28 действует предварительно заданное давление, чтобы обеспечить визуальную индикацию достижения этого давления.

На фиг. 14 показано индикаторное устройство 76, которое является предварительно нагруженным индикатором вспомогательным индикаторному элементу 42 и которое описано со ссылкой на индикаторный механизм 40, соответствующий первой реализации настоящего изобретения.

Индикаторное устройство является трубкообразной структурой, расположенной внутри рукава 44 элемента. Устройство на внутреннем конце имеет подошву 78, упирающуюся в основание канала 32 для текучей среды для поддержания устройства 76 в необходимом положении. Индикаторное устройство может быть выполнено из окрашенного материала, контрастирующего с соединительным элементом 18.

Когда давление, приложенное к лицевой части 48 элемента, достигает предварительно установленного значения, новый выступ уходит от элемента, позволяя элементу 42 пройти внутрь во вдавленное

- 4 029398

положение (см. фиг. 3, на которой показан элемент 82 во вдавленном положении). Во вдавленном положении элемент 42 делает видимым существенную часть длины устройства 76, являющуюся визуальной индикацией достижения предварительно установленного предварительно нагруженного давления.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Гидравлический клапан (14) для гидравлически расширяемой опоры (12), содержащий соединительный элемент (18), выполненный с возможностью подсоединения наконечника (10) наполнителя устройства инжектирования текучей среды в гидравлически расширяемую опору (12), которая имеет канал (32), проходящий между наконечником (10) наполнителя и отверстием (20) клапана, выполненным в стенке (16) гидравлически расширяемой опоры (12), при этом канал (32) имеет ступенчатую конструкцию, сформированную частями канала, имеющими различный диаметр, одна из которых является углубленной частью (41), и

индикаторный элемент (42), который имеет осевое отверстие (44), связывающее по текучей среде выходное отверстие наконечника (10) наполнителя с отверстием (20),

причем индикаторный элемент (42) выполнен с возможностью размещения в углубленной части (41) канала (32),

причем индикаторный элемент (42) содержит деформируемую часть (50, 56), которая деформируется или ломается, когда давление текучей среды в гидравлически расширяемой опоре (12) достигает значения, при котором гидравлически расширяемая опора (12) переходит из сложенного состояния в развернутое состояние, обеспечивая возможность вдавливания индикаторного элемента (42) в углубленную часть (41).
2. Гидравлический клапан (14) по п.1, в котором деформируемая часть является круговым пазом (56) на внешней поверхности индикаторного элемента (42), обращенным к каналу (32), вокруг которого сжат индикаторный элемент (42), когда давление текучей среды в гидравлически расширяемой опоре (12) достигает значения, при котором гидравлически расширяемая опора (12) переходит из сложенного состояния в развернутое состояние, обеспечивая возможность осевого вдавливания индикаторного элемента (42) в углубленную часть (41).
3. Гидравлический клапан (14) по п.1, в котором деформируемая часть является срезным выступом (50), проходящим от наружной поверхности индикаторного элемента (42), обращенным к каналу (32) при контакте со ступенью ступенчатой конструкции канала (32) и выполненным с возможностью отламывания от индикаторного элемента (42), когда давление текучей среды в гидравлически расширяемой опоре (12) достигает значения, при котором гидравлически расширяемая опора (12) переходит из сложенного состояния в разложенное состояние, обеспечивая возможность вдавливания индикаторного элемента (42) в углубленную часть (41).
4. Гидравлический клапан (14) по любому из пп.1-3, который содержит уплотнитель (70), расположенный между индикаторным элементом (42) и каналом (32) для уплотнения пространства между индикаторным элементом (42) и каналом (32) от жидкости, вводимой из наконечника (10) наполнителя.