PL167210B1 - Hydrauliczny stojak obudowy górniczej - Google Patents

Abstract

1. Hydrauliczny stojak obudowy górniczej stosowanej zwłaszcza w pokładach tąpiących, składający się ze spodnika oraz rdzennika z tłokiem, znamienny tym, że w spodniku (4) ma tłok składający się z właściwego tłoka (1), zewnętrznego tłoka (2) oraz grzybka (3) zaworu, przy czym właściwy tłok (1)jest przymocowany na stale do rdzennika (10) a zewnętrzny tłok (2) jest osadzony przesuwnie na właściwym tłoku (1) oraz w spodniku (4), a tłoki te (1 i 2) mają w osi stojaka otwór, w którym jest umieszczony grzybek (3) zaworu tak, że trzon grzybka (3) jest zamocowany w otworze właściwego tłoka (1), a łeb grzybka (3) poprzez przylgnię zaworu w dolnej części zewnętrznego tłoka (2) ustala dolne położenie zewnętrznego tłoka (2), który ma we wnętrzu kalibrowane kanały (5) łączące podtłokową przestrzeń (6) stojaka z odciążającą komorą (7) utworzoną we wnętrzu zewnętrznego tłoka (2) pomiędzy czołowymi powierzchniami tłoków (1) i (2), z których czołowa powierzchnia właściwego tłoka (1) ustala górne położenie zewnętrznego tłoka (2), a ponadto grzybek (3) zaworu ma rozwidlony promieniowo kanał (9) łączący podtłokową komorę (6) ze spływem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny stojak obudowy górniczej stosowany do pracy w pokładach zagrożonych tąpaniami.

Podczas tąpań, w wyniku dynamicznego zadziałania nacisku górotworu stojaki hydrauliczne obudowy górniczej są narażone na gwałtownie narastające przeciążenia, które znacznie przewyższają ich wytrzymałość. Przeciążenia te powodują uszkodzenia stojaków przeważnie w stopniu uniemożliwiającym ich naprawę. Ponadto zjawisku tąpania często towarzyszą drgania górotworu powodujące obciążenie stojaków hydraulicznych zmienną siłą, co niekorzystnie wpływa na współpracę tych stojaków z zabezpieczanym stropem wyrobiska.

Znane są różne rozwiązania konstrukcyjne przystosowujące stojaki obudów górniczych do pochłaniania energii pochodzącej od obciążeń dynamicznych wywołanych tąpaniami. Zwiększenie odporności hydraulicznych stojaków na tąpanie i drganie górotworu uzyskuje się przez nadanie im zwiększonej podatności elastycznej. Wyposaża się więc hydrauliczne stojaki w różnego rodzaju zawory przelewowe, amortyzatory przeponowe i gazowe lub zewnętrzne amortyzatory sprężynowe i gumowe. Znane rozwiązania nie zawsze jednak zadziałają na czas. Często zdaża się, że otwarcie zaworu przelewowego czy zadziałanie innych urządzeń jest opóźnione w stosunku do szybko narastającego ciśnienia w stojaku przez co ulega on uszkodzeniu.

Hydrauliczny stojak obudowy górniczej według wynalazku ma tłok składający się z tłoka właściwego, zamocowanego na stałe do rdzennika stojaka oraz tłoka zewnętrznego osadzonego przesuwnie na tłoku właściwym i z grzybka zaworu. Tłoki te mają przelotowy otwór, w którym jest usytuowany grzybek zaworu. Trzon grzybka jest zamocowany w otworze tłoka właściwego a łeb

167 210 grzybka poprzez przylgnię zaworu w dolnej części tłoka zewnętrznego zamyka wlot otworu. Pomiędzy czołowymi powierzchniami tłoków znajduje się komora odciążająca, która jest połączona z komorą podtłokową stojaka poprzez kalibrowane kanały znajdujące się w tłoku zewnętrznym. Tłok zewnętrzny w stanie swobodnym może przesuwać się poosiowo nasuwając się na tłok właściwy. Skok tenjest ograniczony z jednej strony powierzchnią czołową tłoka właściwego, a z drugiej strony łbem grzybka zaworu. Grzybek zaworu ma wewnątrz wydrążony rozwidlony promieniowo kanał, który łączy komorę podtłokową ze spływem.

Podczas normalnej pracy stojaka tłok zewnętrzny jest stale dociskany poprzez przylgnię zaworu do łba grzybka siłą powodującą zamknięcie zaworu. Ponieważ ciśnienie panujące w komorze podtłokowej i komorze odciążającej jest jednakowe siła domykająca zawór jest zależna od wielkości pól powierzchni współpracujących ze sobą części tłoka. Zawór spełnia warunek szczelności gdy pole powierzchni przestrzeni podtłokowej pomniejszone o pole powierzchni przestrzeni wewnętrznej tłoka zewnętrznego jest mniejsze od pola powierzchni łba grzybka zaworu pomniejszonego o pole powierzchni trzonu grzybka zaworu. Wyraża się to nierównością:

(A²-B²) <

(C2-D2) gdzie:

A - to średnica przestrzeni podtłokowej stojaka

B - to średnica przestrzeni wewnętrznej tłoka zewnętrznego

C - to średnica łba grzybka zaworu

D - to średnica trzonu grzybka zaworu.

Przedmiot wynalazku ukazano w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój wzdłużny stojaka.

Stojak hydrauliczny składa się ze spodnika 4 i rdzennika 10 zakończonego tłokiem specjalnej konstrukcji. Tłok ten składa się z właściwego tłoka 1, zewnętrznego tłoka 2 i grzybka 3 zaworu. Właściwy tłok 1 jest przymocowany na stałe do rdzennika 10 i ma na zewnętrznej powierzchni cylindrycznej pakiet uszczelnień współpracujących z powierzchnią wewnętrzną zewnętrznego tłoka 2, osadzonego na tłoku 1. Zewnętrzny tłok 2 ma na zewnętrznej powierzchni cylindrycznej pakiet typowych uszczelnień współpracujących z gładzią spodnika 4. Tłoki 1 i 2 mają w osi stojaka otwór, w którym tkwi grzybek 3 zaworu. Zewnętrzny tłok 2 ma w dolnej części przylgnię zaworu, a wewnątrz tłoka 2 są wykonane kalibrowane kanały 5, które łączą podtłokową przestrzeń 6 stojaka z odciążającą komorą 7 znajdującą się pomiędzy czołowymi powierzchniami tłoków 1 i 2. Grzybek 3 zaworu jest wkręcony do właściwego' tłoka 1, a łeb grzybka poprzez pakiet uszczelnień 8 styka się z przylgnią zaworu w zewnętrznym tłoku 2. Wewnątrz grzybka 3 znajduje się rozwidlony promieniowo odprowadzający kanał 9. W stanie swobodnymi tłok 2 może przesuwać się poosiowo nasuwając się na właściwy tłok 1. Skok 'ten jest ograniczony z jednej ' strony łbem grzybka 3, a z drugiej strony powierzchnią czołową właściwego tłoka 1. Aby tak skonstruowany zawór był szczelny pole powierzchni podtłokowej przestrzeni 6 pomniejszone o pole powierzchni przestrzeni wewnętrznej zewnętrznego tłoka 2 musi być mniejsze od pola powierzchni łba grzybka 3 zaworu pomniejszonego o pole powierzchni trzonu grzybka 3, co wyraża się nierównością:

π	(a2-b2) <μπ_
4	|4

(C2-D2) gdzie:

A - to średnica podtłokowej przestrzeni 6 B - to średnica przestrzeni wewnętrznej zewnętrznego tłoka 2 C - to średnica łba grzybka 3 zaworu

D - to średnica trzonu grzybka 3 zaworu

Podczas normalnej pracy z ciśnieniem statycznym zawór upustowy jest stale zamknięty.

167 210

Ciśnienie robocze z podtłokowej przestrzeni 6 jest doprowadzane kalibrowanymi kanałami 5 do odciążającej komory 7 utworzonej we wnętrzu zewnętrznego tłoka 2. Stosunek sił działających na zewnętrzny tłok 2 wynikający z doboru wielkości powierzchni podtłokowej przestrzeni 6, wewnętrznej przestrzeni zewnętrznego tłoka 2 oraz łba i trzonu grzybka 3 zaworu powoduje domykanie zaworu. Statyczny przyrost lub spadek ciśnienia wpływa jedynie na wielkość siły domykającej, to znaczy proprcjonalnie im wyższe ciśnienie pod tłokiem stojaka tym większa jest siła domykająca zawór. Sytuację tę przedstawia lewa część przekroju stojaka. Podczas tąpnięcia wyładowująca się gwałtownie energia od stropu nadaje przyspieszenie rdzennikowi 10. Ponieważ rdzennik 10, właściwy tłok 1 i grzybek 3 zaworu stanowią sztywną całość, to wspólnie wykonują gwałtowny ruch w dół.

Natomiast zewnętrzny tłok 2 oraz ciecz znajdują się w podtłokowej przestrzeni 6 swą masą bezwładności dążą do pozostania w miejscu. Przekazanie energii przyspieszenia od właściwego tłoka 1 do zewnętrznego tłoka 2 i dalej do cieczy w podtłokowej przestrzeni 6 może nastąpić jedynie poprzez warstwę cieczy znajdującej się w odciążającej komorze 7. Przeciwnie skierowane siły tąpnięcia i bezwładności powodują zsuw tłoków a ciecz w komorze 7 zostaje sprężona i częściowo przepychana kalibrowanymi kanałami 5 do podtłokowej przestrzeni 6. Równocześnie uchyla się zawór upustowy i następuje wypływ cieczy z podtłokowej przestrzeni 6 poprzez rozwidlony kanał 9 do atmosfery. Sytuację tę ukazano na rysunku, na prawej części przekroju stojaka.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Hydrauliczny stojak obudowy górniczej stosowanej zwłaszcza w pokładach tąpiących, składający się ze spodnika oraz rdzennika z tłokiem, zmamiemmy tym, że w spodniku (4) ma tłok składający się z właściwego tłoka (1), zewnętrznego tłoka (2) oraz grzybka (3) zaworu, przy czym właściwy tłok (1) jest przymocowany na stale do rdzennika (10) a zewnętrzny tłok (2) jest osadzony przesuwnie na właściwym tłoku (1) oraz w spodniku (4), a tłoki te (1 i · 2) mają w osi stojaka otwór, w którym jest umieszczony grzybek (3) zaworu tak, że trzon grzybka (3) jest zamocowany w otworze właściwego tłoka (1), a łeb grzybka (3) poprzez przylgnię zaworu w dolnej części zewnętrznego tłoka (2) ustala dolne położenie zewnętrznego tłoka (2), który ma we wnętrzu kalibrowane kanały (5) łączące podtłokową przestrzeń (6) stojaka z odciążającą komorą (7) utworzoną we wnętrzu zewnętrznego tłoka (2) pomiędzy czołowymi powierzchniami tłoków (1) i (2), z których czołowa powierzchnia właściwego tłoka (1) ustala górne położenie zewnętrznego tłoka (2), a ponadto grzybek (3) zaworu ma rozwidlony promieniowo kanał (9) łączący podtłokową komorę (6) ze spływem.

2. Hydrauliczny stojak według zastrz. 1, zrnamiemmy tym, że pole powierzchni podtłokowej przestrzeni (6) pomniejszone o pole powierzchni wewnętrznej przestrzeni zewnętrznego tłoka (2) jest mniejsze od pola powierzchni łba grzybka (3) zaworu pomniejszonego o pole powierzchni trzonu grzybka (3), co wyraża się wzorem:

(A²-B²) <

(C²-D²) gdzie A jest średnicą podtłokowej przestrzeni (6), B jest średnicą przestrzeni wewnętrznej zewnętrznego tłoka (2), C to średnica łba a D to średnica trzonu grzybka (3), zaworu.