Opublikowano: 10.X.1968 55814 KI. 5 c, 15/44 MKP E 21 d UKD AS/tk Twórca wynalazku: Erwin Blenkle Wlasciciel patentu: Bochumer Eisenhutte Heintzmann & Co, Bochum (Niemiecka Republika Federalna) Hydrauliczny stojak górniczy Przedmiotem wynalazku jest hydrauliczny sto¬ jak górniczy, skladajacy sie z dwóch rurowych czesci, zewnetrznej i wewnetrznej, przy czym ta ostatnia wsunieta jest szczelnie w czesc zewnetrz¬ na i jest wzgledem takowej teleskopowo prze¬ suwna.Wewnetrzne komory obu - wymienionych czesci lacza sie ze soba, tworzac jedna wspólna komore nadcisnieniowa, wypelniona plynem hydraulicz¬ nym i wyposazona w co najmniej po jednym za¬ worze napelniajacym, rabowniczym i nadcisnienio- wym. Tego rodzaju hydrauliczne stojaki górnicze maja te zalete, ze cisnienie cieczy panujace w ko¬ morze cisnieniowej oddzialywuje bezposrednio na wewnetrzna strone plyty glowicowej lub stopowej stojaka, opierajacej sie odpowiednio o strop lub spag chodnika górniczego tak, ze równiez i w przypadku gdy strop i spag sa zbiezne, sily wy¬ wierane na konce stojaka zostaja przeniesione bezposrednio na ciecz cisnieniowa. Dzieki powyz¬ szemu, w tego rodzaju stojakach zarówno czesc wewnetrzna jak i zewnetrzna sa w przewazajacej mierze wolne od sil wzdluznych i w zasadzie pra¬ cuja tylko na rozerwanie pod dzialaniem panu¬ jacego wewnatrz nadcisnienia.Istotne wlasciwosci hydraulicznego stojaka gór¬ niczego osiaga sie w jego eksploatacji dzieki za¬ stosowaniu zaworów, podporzadkowanych komorze cisnieniowej. W celu uzyskania charakterystycz¬ nych wlasciwosci konieczne jest, aby zawory pod- 2 porzadkowane komorze cisnieniowej stojaka dzia¬ laly z mozliwie duza niezawodnoscia oraz elimino¬ waly zewnetrzne wplywy, oddzialywujace nieko¬ rzystnie na ich funkcjonowanie i na sposób ich 5 pracy. Z uwagi na to, ze przy zastosowaniu za¬ worów hydraulicznych w stojakach górniczych istotna jest odpornosc najbardziej czulych czesci stojaka na mechaniczne ich naprezenie, zanieczysz¬ czania i na korozje, przeto zawory te umieszcza io sie wewnatrz stojaka lub w tym miejscu, w któ¬ rym mozliwa jest najdalej idaca ich ochrona przed zanieczyszczeniami przez pyl skalny i weglowy, przed dostepem agresywnych wód i przed uszko¬ dzeniem ich przez naprezenia udarowe. 15 Praktyka wykazala, ze wymagania te moga byc najlepiej spelnione wówczas, jezeli zawory zostana umieszczone w mozliwie malej odleglosci od gór¬ nego konca stojaka, na przyklad w/lub bezpo¬ srednio pod jego glowica, poniewaz czesc stojaka 20 zwrócona w kierunku spagu narazona jest w szczególnie duzym stopniu na niebezpieczenstwo korozji, zanieczyszczenia i na dzialanie mechanicz¬ nych naprezen, zwlaszcza w obudowie górniczej o zmechanizowanym wydobyciu wegla oraz z pod- 2_ sadzka miotana lub dmuchana, a takze tam, gdzie wystepuje doplyw wody. Dalszym wzgledem prze¬ mawiajacym za umiejscowieniem zaworów w gór¬ nej (w odniesieniu do stojaka w stanie osadzo¬ nym) partii stojaka, wzglednie po prostu w glo- so wicy stojaka lub tez pod glowica, jest umozliwie- 5591455914 nie odpowietrzania komory nadcisnieniowej po je¬ go osadzeniu. Zadania te moga spelniac tylko te zawory podporzadkowane komorze cisnieniowej, które polozone sa w najwyzej polozonym miejscu komory cisnieniowej.W przypadku wiec stojaków, których cale wne¬ trze stanowi komore nadcisnieniowa, przynajmniej zawór odpowietrzajacy musi byc umieszczony w glowicy, albo tuz pod glowica. Poniewaz zas od pewnego czasu panuje z róznych wzgledów ogólna tendencja do tego, by wszystkie wspóldzialajace z komora nadcisnieniowa zawory byly zarówno pod wzgledem ich rozmieszczenia przestrzennego jak i jako uklad konstrukcyjny, zgrupowane w mo¬ zliwie jak najbardziej zwarta calosc — panuje wiec praktyka, by nie tylko zawór odpowietrzajacy, lecz takze i wszystkie inne wspóldzialajace z ko¬ mora nadcisnieniowa zawory umieszczac w gór¬ nym koncu stojaka.Jezeli nie przewiduje sie mozliwosci odpowie¬ trzania komory cisnieniowej stojaka po jego osa¬ dzeniu, to w czasie osadzania stojaka moze two¬ rzyc sie w najwyzszym miejscu komory cisnienio¬ wej poduszka powietrzna, trudna do usuniecia po osadzeniu stojaka. Powoduje to wskutek spreze¬ nia powietrza duza gietkosc stojaka oraz uniemoz¬ liwia kontrole jego obciazenia.W przypadku osadzenia wszystkich zaworów podporzadkowanych komorze cisnieniowej w glo¬ wicy lub bezposrednio pod nia, zawory te spel¬ niaja swoja role dobrze tylko wówczas, jezeli sto¬ jaki te maja dlugosc od 1 do 1,8 m. Jezeli stojaki te maja wieksza dlugosc, to przy takim osadzeniu zaworów powstaja duze trudnosci. Przy zastosowa¬ niu na przyklad stojaków o dlugosci wiekszej niz 2 m zawory osadzone w glowicy stojaka lub bez¬ posrednio pod nia sa bardzo trudno dostepne.Wskutek tego uruchomienie, kontrola i nadzór za¬ worów po osadzeniu stojaków sa szczególnie utrudnione. Jezeli nastepuje montaz lub demon¬ taz zaworów, to wówczas w stojakach hydraulicz¬ nych o tak zwanym systemie otwartym konieczne jest po ich osadzeniu usuniecie cieczy cisnieniowej za pomoca zaworu napelniajacego, co oczywiscie napotyka na powazne trudnosci, poniewaz zawór ten znajduje sie na wysokosci 2,5 do 3 m albo na jeszcze wiekszej wysokosci. Oprócz tego, urucho¬ mienie zaworu rabowniczego umieszczonego na ta¬ kiej wysokosci jest bardzo niedogodne.Czasochlonny i pracochlonny jest równiez nad¬ zór nad zaworami, zwlaszcza w stojakach o dluz¬ szej trwalosci, poniewaz zawory te osadzone sa na duzej wysokosci i konieczne jest stosowanie róznych srodków pomocniczych, umozliwiajacych ich konserwacje, na przyklad drabin.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogod¬ nosci i wad, wystepujacych w przypadku zastoso¬ wania w dluzszych stemplach zaworów, osadzo¬ nych w glowicy stojaka lub bezposrednio pod ta glowica.Cel ten zostal osiagniety wedlug wynalazku wskutek tego, ze w dlugich stojakach na przyklad o dlugosci od 2,5 do 3,5 m zawór napelniajacy i zawór rabowniczy zostal osadzony oddzielnie niz zawór nadcisnieniowy w srodkowej czesci komory 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 cisnieniowej, a zawór nadcisnieniowy zostal umiesz¬ czony w najwyzej polozonym miejscu komory cis¬ nieniowej, zwlaszcza w glowicy. Ma to te zalete, ze zawory te sa latwe do uruchomienia, poniewaz sa one latwo dostepne zwlaszcza w stojakach hy¬ draulicznych o dlugosci na przyklad od 2,5 do 3,5 m oraz nie wymagaja stosowania drabin. Wskutek tego jest takze mozliwe zainstalowanie zaworu napelniajacego w dlugich stojakach oraz polacze¬ nie go z przewodem do cieczy cisnieniowej lub uruchomienie, w czasie eksploatacji stojaka, zawo¬ ru rabowniczego.Oprócz tego, ulatwiona jest znacznie kontrola zaworów uruchamianych recznie, co wplywa ko¬ rzystnie na bezpieczenstwo pracy i wlasciwe funk¬ cjonowanie calego stojaka. Wskutek tego, ze za¬ wór napelniajacy i zawór rabowniczy umieszczone sa w srodkowej czesci komory cisnieniowej, za¬ wory te sa osadzone nad spagiem V takiej odleg¬ losci, ze sa one w wystarczajacej mierze ochro¬ nione przed zanieczyszczeniem, korozja i mecha¬ nicznymi naprezeniami. Jest to równiez istotne dla zaworu nadcisnieniowego, umieszczonego w naj¬ wyzej polozonym miejscu komory cisnieniowej, zwlaszcza w glowicy.W stojakach o duzej dlugosci na przyklad wie¬ cej niz 2 m tego rodzaju zawór nadcisnieniowy nie jest mozliwy do osiagniecia bez specjalnych srodków pomocniczych, na przyklad drabin lub tym podobnych urzadzen. Nie jest to jednak istot¬ ne, poniewaz zawór nadcisnieniowy nie musi byc zarówno przy osadzaniu, jak i w czasie eksploata¬ cji stojaka dostepny od spagu wskutek tego, ze nie wymaga on recznego uruchomienia oraz kon¬ troli i konserwacji w czasie pracy. Osadzenie za¬ woru nadcisnieniowego w najwyzej polozonym miejscu komory cisnieniowej, znajdujacej sie w po¬ blizu tej komory, na przyklad w glowicy lub u jej dolu, ma te zalete, ze zawór nadcisnieniowy umoz¬ liwia odpowietrzenie komory cisnieniowej oraz wyklucza mozliwosc powstania poduszki powietrz¬ nej. Wskutek tego, zawór nadcisnieniowy sluzy jednoczesnie jako zawór odpowietrzajacy komore cisnieniowa.W rozwiazaniu konstrukcyjnym wedlug wyna¬ lazku zewnetrzna czesc stojaka posiada w porów¬ naniu z wewnetrzna jego czescia znacznie wiek¬ sza dlugosc, przy czym zawór napelniajacy i za¬ wór rabowniczy umieszczone sa razem w srodko¬ wej czesci zewnetrznej. Tak skonstruowany stojak hydrauliczny ma wskutek duzej jego dlugosci rów¬ niez wzglednie duzy przekrój poprzeczny, przy czym na przyklad przy dlugosci od 3 do 4 m, sto¬ jak ten ma duza wytrzymalosc na wyboczenie.Przy szczególnie dlugich stojakach takie umiesz¬ czenie zaworu napelniajacego i zaworu rabowni¬ czego pozwala na latwe i wygodne dosiegniecie tych zaworów ze spagu bez dodatkowych srodków pomocniczych oraz umozliwia dostateczna ochro¬ ne tych zaworów przed ich zanieczyszczeniem, ko¬ rozja i przed dzialaniem mechanicznych naprezen.W stojakach o mniejszej dlugosci jest takze mozliwe wykonanie wewnetrznej czesci stojaka o znacznie mniejszej dlugosci niz dlugosc jego cze¬ sci zewnetrznej. Pozwala to równiez na dogodne55914 umieszczenie tych zaworów w wewnetrznej czesci stojaka na jej srodku. Z uwagi na to, ze tego ro¬ dzaju stojaki maja mniejsza wytrzymalosc na wy- boczenie, przeto w przypadku stosowania takich stojaków o szczególnie duzej dlugosci nie stosuje sie chetnie tego rodzaju rozwiazania.. Korzystne okazalo sie przy rozwiazaniu konstruk¬ cyjnym wedlug wynalazku umieszczenie zaworu napelniajacego i zaworu rabowniczego we wspól¬ nej obudowie, osadzonej pomiedzy dwoma dlugi¬ mi odcinkami, na przyklad zewnetrznej czesci sto¬ jaka. Wskutek tego, uzyskuje sie prosta konstruk¬ cje stojaka i latwy jego montaz, co obniza znacz¬ nie koszty jego wykonania.Dalsza zaleta stojaka wedlug wynalazku polega na tym, ze obudowa obejmujaca zawór napelnia¬ jacy i zawór rabowniczy ma otwór cisnieniowy laczacy oba odcinki czesci stojaka. Wskutek tego, osiaga sie z jednej strony, przez umieszczona w srodkowej czesci stojaka obudowe, obejmujaca za¬ wór napelniajacy i zawór rabowniczy, nieszkodli¬ we cisnieniowe polaczenie pomiedzy obu czesciami stojaka, a z drugiej strony uzyskuje sie mozliwosc umieszczenia wylotowych otworów zaworów osa¬ dzonych w obudowie, w otworze cisnieniowym w wybraniu lub w tym podobnym elemencie.W przypadkach, kiedy hydrauliczny stojak gór¬ niczy wedlug wynalazku wyposazony jest w umiesz¬ czony nie tylko na wewnetrznej, lecz takze na ze-- wnetrznej czesci stojaka, sprezynujacy element po¬ wrotny, rozciagajacy sie na calej dlugosci stojaka i przechodzacy przez jego tlok, to zgodnie z dalsza cecha wynalazku obudowa obejmujaca zawór na¬ pelniajacy i zawór rabowniczy ma wspólosiowy do osi stojaka otwór, przez który przeprowadzony jest sprezynujacy element powrotny. Obudowa moze tu sluzyc równiez jako podpora do zamocowania sprezynujacego elementu powrotnego. Przez zasto¬ sowanie tego elementu, umozliwiajacego skrócenie dlugosci stojaka uzyskuje sie stale napelnienie ko¬ mory cisnieniowej ciecza cisnieniowa, oraz elimi¬ nuje sie tworzenie poduszek powietrznych we¬ wnatrz komory cisnieniowej.Tego rodzaju poduszki powietrzne sa bardzo nie¬ dogodne, poniewaz stojaki uzyskuja wskutek spre¬ zania powietrza zróznicowana wytrzymalosc na wyboczenie w zaleznosci od ilosci powietrza za¬ mknietego w cylindrze cisnieniowym, a ponadto wahania temperatury w wyrobisku oddzialywuja niekorzystnie w duzym stopniu na cisnienie, panu¬ jace w cylindrze cisnieniowym lub na podpornosc stojaka. Dalsza zaleta polega na tym, ze w stoja¬ kach nie bedacych w eksploatacji, wewnetrzna czesc stojaka wsuwana jest stale w zewnetrzna jego czesc. Ulatwia to znacznie transport. Wsku¬ tek tego, ze obudowa sluzy jednoczesnie jako pod¬ pora do zamocowania na niej sprezynujacego ele¬ mentu powrotnego, przeto dlugosc tego elementu moze byc niewielka.Wynalazek wyjasniony jest blizej na przykla¬ dach rozwiazania, uwidocznionych na zalaczonym rysunku schematycznym; na którym fig. 1 przed¬ stawia hydrauliczny stojak górniczy w przekroju podluznym, a fig. 2 — odmiane tego stojaka w przekroju podluznym.Stojak uwidoczniony na fig. 1 i 2 ma dlugosc na przyklad od 2,5 do 3,5 m przy rozciagnietych jego czesciach. Stojak ten sklada sie z czesci ze¬ wnetrznej 1 i z czesci wewnetrznej Z. Obie cze- s sci 1 i 2 stojaka maja postac znanych rur, przy czym zewnetrzna jego czesc 1 ma wewnetrzna po¬ wierzchnie gladko obrobiona. Wewnatrz zewnetrz¬ nej czesci 1 stojaka prowadzony jest przesuwnie i szczelnie tlok 3, polaczony z wewnetrznym kon- 10 cem wewnetrznej czesci 2 stojaka. Tlok 3 wykona¬ ny jest na calym swym przekroju poprzecznym z elastycznego, odksztalcalnego tworzywa, na przy¬ klad z podobnego do kauczuku tworzywa sztucz¬ nego o malej gestosci, o duzej odpornosci na scie- 15 ranie i na dzialanie kwasów i lugów, na przyklad z poliuretanowego tworzywa sztucznego.Tlok 3 stojaka posiada od góry przedluzenie w postaci czopa 3a, wtloczonego na stale w dolny (wewnetrzny) koniec wewnetrznej czesci 2 stojaka. 20 To polaczenie wciskowe moze byc ponadto wzmoc¬ nione przy pomocy warstewki kleju naniesionej na walcowa powierzchnie czopa 3a przed jego wtloczeniem i zapewniajaca dodatkowe spojenie tej powierzchni z wewnetrzna powierzchnia wy- 25 mienionej czesci 2 stojaka. Tlok 3 ma równiez wspólosiowy otwór 4, laczacy ze soba cisnieniowo komory cisnieniowe 5 lub 6 zewnetrznej czesci 1 stojaka lub wewnetrznej jego czesci 2. W otworze wlotowym 4, zwróconym w kierunku komory cis- 30 nieniowej 6 wewnetrznej czesci 2 stojaka, jest umieszczona na zewnetrznej plaszczyznie plaszczo¬ wej tego otworu stozkowa tuleja napinajaca 7, do¬ ciskajaca czopowa nasade 3a do wewnetrznej scianki wewnetrznej czesci 2 stojaka. 35 Tlok 3 wyposazony jest w wystep uszczelniaja¬ cy 8 dociskany szczelnie do wewnetrznej scianki zewnetrznej czesci 1 stojaka za pomoca pierscie¬ nia napinajacego 10, nakreconego na nasade 9 tloka 3. Pierscien napinajacy 10 wykonany jest 40 z tworzywa sztucznego, na przyklad z poliuretanu, poliamidu, polichlorku winylu lub podobnego ma¬ terialu. Pierscien ten moze miec nieuwidocznione na rysunku wybrania lub otwory, przez które mo¬ ze przeplywac do wystepu uszczelniajacego 8 sro- 45 dek cisnieniowy znajdujacy sie w komorze cis¬ nieniowej 5. Wskutek tego, wystep uszczelniaja¬ cy 8 dociskany jest przez pierscien napinajacy 16 i przez cisnienie srodka znajdujacego sie w komo¬ rach cisnieniowych 5 i 6 do wewnetrznej scianki 50 zewnetrznej czesci 1 stojaka.Z zewnetrzna czescia 1 stojaka polaczona jest szczelnie na przyklad przez spawanie stopy 11.Glowica 12 jest natomiast polaczona odejmowal¬ nie z wewnetrzna jego czescia 2 za pomoca lacz- 55 nika 13. Na wewnetrznym koncu zewnetrznej cze¬ sci. 1 stojaka umieszczona jest nasada prowadzaca lub tuleja 14, umozliwiajaca prowadzenie we¬ wnetrznej czesci 2 stojaka i ograniczajaca jedno¬ czesnie rozsuwanie obu jego czesci 1 i 2. 60 Jak wynika z fig. 1, dlugosc S zewnetrznej cze¬ sci 1 stojaka jest wieksza niz dlugosc V wewnetrz¬ nej jego czesci 1, przy czym laczna dlugosc L sto¬ jaka hydraulicznego, przedstawionego na fig* 1 wynosi w stanie rozciagnietym obu jego czesci 1 65 i 2 okolo 2 do 4 mm.55914 8 Zawór napelniajacy 15 i zawór rabowniczy 16 umieszczone w obudowie 17 pomiedzy dwoma ru¬ rowymi odcinkami la lub Ib zewnetrznej czesci 1 stojaka, oddzielone sa od zaworu nadcisnieniowe- go 18, umieszczonego w glowicy 12, na takiej wy¬ sokosci K od stopy 11 stojaka, ze po osadzeniu stojaka sa one latwo dostepne od spagu. Wyso¬ kosc K wynosi na przykladzie rozwiazania uwi¬ docznionym na fig. 1 okolo 0,7 do 1,5 m. Obudo¬ wa 17 polaczona jest z odcinkami la i Ib ze¬ wnetrznej czesci 1 stojaka przez jej zespawanie.Zawór nadcisnieniowy 18 polaczony jest w spo¬ sób umozliwiajacy przeplyw cieczy pod cisnieniem, za posrednictwem kanalów 18a i 18b, z komora cisnieniowa 6 wewnetrznej czesci 6 stojaka i slu¬ zy jednoczesnie jako zawór odpowietrzajacy.Sprezynujacy element powrotny 19 wykonany w postaci metalowej sprezyny srubowej sprzezony jest z jednej strony z wewnetrzna czescia 2 sto¬ jaka za pomoca polaczonego trwale z glowica 20 stojaka elementu przytrzymujacego 20, a z dru¬ giej strony polaczony jest z zewnetrzna czescia 1 stojaka za pomoca przylegajacego do obudowy 17 elementu przytrzymujacego 21, zwróconego w kie- runttr stopy 11 zewnetrznej czesci 1 stojaka. Spre¬ zynujacy elehient powrotny 19 przechodzi przez otwór 4 tloka 3 oraz przez wybranie lub otwór 17a obudowy 17. Element ten umozliwia przy od¬ ciazeniu komór cisnieniowych 5 i 6 wzajemne przesuwanie czesci 1 i 2 stojaka. Oprócz tego sprezynujacy element powrotny 19 uniemozliwia przedostawanie sie powietrza do komór cisnienio¬ wych 5 i 6, poniewaz pecherze powietrza groma¬ dzace sie w górnej czesci komory cisnieniowej 6 wypychane sa za pomoca zaworu nadcisnienio- wego 18 wskutek skrócenia czesci 1 i 2 stojaka przez dzialajaca sile powrotna elementu sprezy¬ nujacego powietrznego 19.Zawory 15 i 16 sa tak umieszczone w stojakach o duzej dlugosci L, ze moga byc kontrolowane i konserwowane bez uzycia jakichkolwiek srod¬ ków pomocniczych, jak drabiny i tym podobne przedmioty.Hydrauliczny stojak górniczy przedstawiony na fig. 2 ma w zasadzie podobna konstrukcje jak stojak uwidoczniony na fig. 1, przy czym dlugosc L czesci 1 i 2 w stanie rozciagnietym wynosi po¬ dobnie jak w przykladzie uwidocznionym na fig. 1, od 2 do 4 m, a dlugosc V wewnetrznej czesci 2 stojaka jest znacznie wieksza niz dlugosc S ze¬ wnetrznej jego czesci 1.Zawór napelniajacy 15 i zawór rabowniczy 16 sia równiez umieszczone oddzielnie niz zawór nad¬ cisnieniowy 18, jednakze sa one osadzone w obu¬ dowie 17, umieszczonej pomiedzy dwoma odcinka¬ mi 2a i 2b wewnetrznej czesci 2 stojaka.Obudowa 17 jest takze polaczona szczelnie, przez jej przyspawanie, z odcinkami 2a i 2b wewnetrz¬ nej czesci 2 stojaka. Wysokosc K mierzona od sto¬ py stojaka jest tak dobrana, ze zawory 15 i 16 przy maksymalnym rozciagu czesci 1 i 2 stojaka, to jest przy dlugosci L, sa latwo dostepne ze spa¬ gu. Wysokosc K wynosi okolo 1 do 1,7 m.Takze zawór nadcisnieniowy 18 sluzy w przykla¬ dzie wykonania przedstawionym na fig. 2 jako za¬ wór odpowietrzajacy.Sprezynujacy element powrotny 19 jest polaczo- 5 ny z jednej strony z glowica za pomoca elementu przytrzymujacego 20, a z drugiej strony ze stopa zewnetrznej czesci stojaka za pomoca elementu przytrzymujacego 21. Obudowa 17 ma otwór lub wybranie 17a, tak ze sprezynujacy element po- 10 wrotny 19 przechodzi luzno przez obudowe 17 . i przez tlok 3.W przeciwienstwie do przykladu rozwiazania, przedstawionego na fig. 2, jest takze mozliwe po¬ laczenie elementu sprezynujacego z jednej strony 15 ze stopa 11 stojaka a z drugiej strony, podobnie jak w przykladzie rozwiazania uwidocznionym na fig. 1, ze strona czolowa obudowy 17, zwrócona w kierunku komory cisnieniowej 6 za pomoca ele¬ mentu sprzeglowego. 20 Jest równiez mozliwe szczelne lub odejmowalne polaczenie stopy i/lub nasuwy prowadzacej lub tulei osadzonej na wewnetrznym koncu zewnetrz¬ nej czesci stojaka z zewnetrzna czescia 1 za po¬ moca lacznika, wykonanego z drutu. 25 Jest oczywiste, ze zamiast sprezynujacego ele¬ mentu powrotnego wykonanego w postaci sprezy¬ ny srubowej, element powrotny moze miec postac elastycznej tasmy. 30 PL