КЛАПАН АВАРИЙНЫЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ

КЛАПАН АВАРИЙНЫЙ НРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ
Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к предохранительным клапанам плунжерного типа, предназначенным для защиты полостей гидростоек и гидроцилиндров механизированных крепей при статических и динамических нагрузках со стороны вмещающих пород.
Известен предохранительный клапан, включающий корпус с расточкой, седло с центральным и радиальными каналами и наружной цилиндрической поверхностью, указатель высокого давления с кольцевым уплотнением и внутренней цилиндрической расточкой, который поджат пружиной и гайкой, сообщенные с расточками корпуса и указателя высокого давления, каналы подвода и слива. Клапан снабжен пластмассовой втулкой, установленной с натягом между расточкой корпуса и наружной цилиндрической поверхностью седла, установленного во внутренней цилиндрической расточке указателя высокого давления с возможностью их взаимного перемещения. (А.с. СССР №1492071, Е21 D23/16, 1989).
Известный клапан имеет достаточный ресурс работы и высокую степень герметичности при работе на малых расходах.
Недостатком данного клапана является ограниченная возможность повышения пропускной способности клапана из-за невозможности увеличения диаметра седла, так как это приведет к недопустимому увеличению пружины. По этой же причине давление клапана ограничено 40-50 МПа.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является предохранительный клапан, включающий корпус с центральным и радиальными каналами и наружными цилиндрическими поверхностями переменного диаметра, каждая из которых соединена с полостями гидростоек или гидроцилиндров, клапан
снабжен подвижной втулкой и осевым отверстием переменного диаметра, внутри подвижной втулки размещены пакеты уплотнений, которые изолируют полость, образованную цилиндрическими поверхностями корпуса и втулки, от атмосферы, защитный кожух, фиксаторы (Патент на полезную модель РФ 33160, Е 21 D 23/16, опубл. 2003).
Известный клапан, принятый за прототип, имеет достаточный ресурс работы и высокую степень герметичности.
Недостатками данного клапана являются:
-ограниченная возможность повышения пропускной способности из-за невозможности увеличения количества радиальных отверстий и их диаметра без увеличения диаметров корпуса, втулки и пружины;
-большая зависимость перепада давления открытия и закрытия клапана от жесткости пружины.
Предлагаемое техническое решение решает задачу увеличения пропускной способности и быстродействия клапана аварийного предохранительного, устанавливаемого в полостях гидростоек и гидроцилиндров механизированной крепи при пиковых нагрузках, возникающих при динамическом нагружении со стороны вмещающих пород.
Для достижения указанного технического результата в клапане аварийном предохранительном, содержащем корпус с центральным и радиальными каналами, цилиндрические поверхности корпуса выполнены переменного диаметра и соединены с центральным каналом, соединенным с полостями гидростоек или гидроцилиндров, подвижную втулку с осевым отверстием переменного диаметра и размещенными в ней пакетами уплотнителей, изолирующими полость, образованную цилиндрическими поверхностями корпуса и втулки, от атмосферы, втулка перемещается вдоль оси относительно корпуса, защитный кожух, фиксаторы. Корпус клапана имеет цилиндрическую поверхность, не соединенную с центральным каналом и выполненную большим диаметром, чем цилиндрические поверхности, соединенные с центральным каналом несколькими рядами радиальных отверстий, при этом
втулка выполнена с радиальными каналами различной площади сечения, которые соединяют полость, образованную цилиндрической поверхностью корпуса, не соединенную с центральным каналом и осевым отверстием втулки большего диаметра с полостью, образованной защитным кожухом и регулировочным штуцером, выполненным с отверстиями, соединенными с атмосферой и установленными на корпусе. Упругий элемент размещен между подвижной втулкой и защитным кожухом, на котором закреплен фиксатор, ограничивающий перемещение защитного кожуха и регулировочного штуцера. На корпусе закреплен упор, ограничивающий осевое перемещение втулки. Упор с регулировочной втулкой и гайкой устанавливают в герметичную полость, образованную присоединительным штуцером и защитным кожухом, выполненным с каналом, обеспечивающим отвод рабочей жидкости.
Клапан аварийный предохранительный иллюстрируется чертежом.
Клапан аварийный предохранительный состоит из корпуса 1, с центральным каналом 2, радиальными каналами 3, 4, 5 и 6 , цилиндрическими поверхностями 7,8 и 9корпуса подвижной втулки 10, с цилиндрическими поверхностями 11, 12, 13 и радиальными каналами 14, 15, полости 16, образованной цилиндрическими поверхностями 7, 8 корпуса и цилиндрическими поверхностями 11, 12 втулки, полости 17, образованной цилиндрическими поверхностями 8, 9 корпуса и цилиндрическими поверхностями 12, 13 втулки, полости 18, образованной защитным кожзгком 19 и регулировочным штуцером 20 с отверстиями 21, соединенными с атмосферой, упругого элемента 22, фиксатора 23, упора 24, стопорного кольца 25, пакетов уплотнений 26, 27. Для герметизации клапана корпус снабжен уплотнительным элементом 28.
Клапан аварийный предохранительный работает следующим образом.
Клапан устанавливается в защищаемую полость гидростойки или гидроцилиндра (на чертеже не показано).
При возникновении избыточного давления в защищаемых полостях гидростойки или гидроцилиндра рабочая жидкость через центральный канал 2 и радиальные каналы 6 попадает в полость 16. За счет разницы площадей переменных диаметров корпуса 1 и втулки 10 последняя под действием осевой силы будет сжимать упругий элемент 22 до тех пор, пока пакет уплотнеНИЙ27 пройдет радиальные каналы 3, при этом рабочая жидкость через центральный канал 2, радиальные каналы 3 попадет в полость 17, из которой она через радиальные каналы 15 и отверстия 21 вытекает в атмосферу.
В этом случае, если расходы рабочей жидкости через радиальные каналы 3 и 15 будут равны, движение втулки 10 влево будет осуществляться под действием давления, возникающего в полости 16, а при неравенстве расходов, движение втулки 10 влево будет осуществляться под действием давлений, возникающих в полостях 16 и 17.
Разность расходов через радиальные каналы 3 и 15 обуславливается различным количеством радиальных каналов или различной площадью их сечений, при чем количество или площадь радиальных каналов 15 должно быть больше, чем радиальных каналов 3.
Равенство расходов через радиальные каналы 3 и 15 возникает при условии частичного открытия радиальных каналов 3 пакетом уплотнений 27.
При монотонном нагружении гидростоек и гидроцилиндров ограничение роста давления осуществляется расходом через радиальные каналы 3 и 15.
При достижении номинального давления настройки клапана и номинального расхода рабочей жидкости через клапан расходы через радиальные каналы 3 и 15 выравниваются, при этом движение втулки вправо прекратится. При снижении давления в защищаемой полости ниже установленного уровня втулка 10 под действием упругого элемента 22 вернется в исходное положение.
При динамической нагрузке на гидростойку или гидроцилиндр давление в защищаемых полостях резко повысится и для его ограничения площади сечения радиальных каналов 3 и 15 будет недостаточно. Тогда под действием давления, возникающего в полости 17,обусловленным разницей расходов через радиальные каналы 3 и 15, втулка 10 сместится вправо до соприкосновения с упором 24, при этом центральный канал 2 через радиальные каналы 3, 4, 5 будет соединен с полостью 17, которая в свою очередь через каналы 14, 15 и кольцевую щель, образующуюся между корпусом 1 и торцем втулки 10 при ее соприкосновении с упором 24, будет соединен с полостью 18, а она через радиальные каналы соединится с атмосферой.
Расход через клапан аварийный предохранительный при динамическом нагружении определяется суммой сечений радиальных каналов 3, 4 и 5.
После снижения давления в защищаемых полостях гидростойки или гидроцилиндра втулка 10 под действием упругого элемента 22 займет крайнее левое положение. При этом пакет уплотнений 27 изолирует канал 2 от атмосферы.
Регулировка давления настройки клапана аварийного осуществляется относительным перемещением регулировочного штуцера 20 и защитного кожуха 19.