ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СТОЙКА ШАХТНОЙ КРЕПИ

Предлагаемое техническое решение относится к области горного дела, а именно, к креплению выработанного пространства.
Известны предохранительные клапаны с двойным расходом, предохраняющие от разрушения гидростойки крепи (а.с. СССР №390281, кл. E21d 15/51, опубл. 11.07.1973, бюл. №30).
Известные клапаны имеют широкий разброс давления срабатывания и большое время запаздывания срабатывания. Это приводит к недопустимым пиковым давлениям в стойке при значительных скоростях и величинах опускания кровли и сопровождается остаточными бочкообразными деформациями рабочего цилиндра, в результате которых стойка теряет герметичность и становится неработоспособной.
Известна также гидравлическая стойка шахтной крепи, включающая силовой гидроцилиндр, шток, внутренняя полость которого выполнена в виде газогидравлического аккумулятора (патент ПНР №78238, кл. 5 с 15/51).
В этой стойке поршневая полость соединена с внутренней полостью штока, в которой помещен газогидравлический аккумулятор. Такое техническое решение позволяет снизить пиковые нагрузки на стойку в случае резкой осадки кровли за период времени до срабатывания предохранительного клапана.
Однако, известная гидравлическая стойка обладает повышенной упругой податливостью при возрастании нагрузки, благодаря свойству газа легко сжиматься, что сопровождается повышенными смещениями кровли и может привести, в свою очередь, к резким осадкам.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по технической сущности является "Гидравлическая стойка шахтной крепи" по
авторскому свидетельству СССР №735785 (МПК E21D 15/44, опубл. 25.05.1980, бюл. №19), которая принята за прототип. Гидравлическая стойка шахтной крепи (далее гидростойка) включает в себя рабочий цилиндр, шток, поршень, разделяющий внутренний объем рабочего цилиндра на штоковую и поршневую полости, клапанный блок с предохранительным клапаном, дополнительную камеру, внутренняя полость которой охватывает наружную поверхность рабочего цилиндра и соединена с поршневой полостью рабочего цилиндра и подклапанной полостью предохранительного клапана клапанного блока.
В указанной гидростойке при внезапном увеличении нагрузки на нее в период времени, когда предохранительный клапан клапанного блока еще не успевает сработать, давление сжимаемой жидкости передается как на внутреннюю, так и на наружную поверхности рабочего цилиндра. Усилия, действующие от сжатия жидкости на наружную и внутреннюю поверхности рабочего цилиндра, частично уравновешиваются, а результирующая от этих сил во много раз меньше каждой из них, взятой в отдельности, и направлена к оси рабочего цилиндра. При длительных действиях увеличенных нагрузок открывается предохранительный клапан и часть жидкости сбрасывается в сливную магистраль, понижая давление рабочей жидкости в поршневой полости рабочего цилиндра и дополнительной камере.
Однако известная гидростойка обладает существенным недостатком, а именно, повышенной упругой податливостью. Этот недостаток обусловлен тем, что после монтажа гидростойки при заполнении ее рабочей жидкостью (подача жидкости в поршневую полость рабочего цилиндра) воздух, находящийся в поршневой полости и в дополнительной камере, будет сжиматься, перемещаясь вверх, образуя воздушную подушку. При сокращении гидростойки (подача жидкости в штоковую полость рабочего цилиндра) ее выдвижная часть опускается, вытесняя жидкость из поршневой полости через дополнительную камеру в сливную магистраль. После того,
как нижняя граница воздушной подушки в поршневой полости рабочего цилиндра достигнет уровня отверстия, соединяющего поршневую полость с дополнительной камерой, воздух будет вытесняться в полость дополнительной камеры, дополнительно увеличивая в ней объем воздушной подушки. Таким образом, после монтажа гидростойки и заполнения ее рабочей жидкостью, даже при полном сокращении стойки, внутренняя полость дополнительной камеры неизбежно оказывается заполненной воздухом (полностью или частично) и в дальнейшем выполняет роль газогидравлического аккумулятора, что существенно увеличивает упругую податливость гидростойки, обуславливает повышенные смещения кровли и может явиться причиной возникновения резких осадок кровли.
Задачей заявляемого технического решения является снижение упругой податливости гидростойки за счет ликвидации воздушной подушки в рабочей полости гидростойки и полного заполнения рабочей жидкостью поршневой полости рабочего цилиндра и дополнительной камеры.
Технический результат - снижение упругой податливости гидростойки.
Указанный технический результат достигается тем, что гидравлическая стойка шахтной крепи, включающая рабочий цилиндр, шток, поршень, разделяющий внутренний объем рабочего цилиндра на штоковую и поршневую полости, клапанный блок с предохранительным клапаном, дополнительную камеру, внутренняя полость которой охватывает наружную поверхность рабочего цилиндра и соединена с поршневой полостью рабочего цилиндра и подклапанной полостью предохранительного клапана клапанного блока, дополнительно содержит сквозной канал и герметизирующий элемент, при этом сквозной канал расположен в стенке дополнительной камеры, соединяет атмосферу и наивысшую точку внутренней полости дополнительной камеры в рабочем положении
гидростойки и при работе гидростойки перекрыт герметизирующим элементом.
Полезная модель поясняется чертежом, где изображена предлагаемая гидравлическая стойка шахтной крепи в разрезе.
Гидравлическая стойка шахтной крепи содержит рабочий цилиндр 1, шток 2, поршень 3, разделяющий внутренний объем рабочего цилиндра на штоковую 4 и поршневую 5 полости, клапанный блок 6 с предохранительным 7 и обратным разгрузочным 8 клапанами, дополнительную камеру 9 постоянного объема, охватывающую наружную поверхность рабочего цилиндра 1 и образованную, стенками 10, 11 и 12. Дополнительная камера 9 соединена каналом 13 с поршневой полостью 5 рабочего цилиндра 1 и каналом 14 с подклапанной полостью предохранительного клапана 7 клапанного блока 6. В стенке дополнительной камеры 9 имеется сквозной канал 15, закрытый герметизирующим элементом, выполненным в виде пробки 16 с уплотнением 17. Сквозной канал 15 соединен с наивысшей точкой внутренней полости дополнительной камеры 9 при рабочем положении гидростойки.
Гидравлическая стойка шахтной крепи (далее гидростойка) работает следующим образом.
После монтажа гидростойки, ее полностью сокращают, подавая рабочую жидкость в штоковую полость 4 рабочего цилиндра 1 для удаления из нее воздуха. Затем открывают герметизирующий элемент (пробку 14 с уплотнением 15), соединяя дополнительную камеру 9 с атмосферой через сквозной канал 15, и подают рабочую жидкость в дополнительную камеру 9 для удаления из нее воздуха. Для полного удаления воздуха из дополнительной камеры 9 сквозной канал 15 соединен с наивысшей точкой внутренней полости дополнительной камеры 9 при рабочем положении гидростойки. После полного удаления воздуха из дополнительной камеры 9
сквозной канал 15 закрывают герметизирующим элементом (пробкой 16 с уплотнением 17) и распирают гидростойку, подавая рабочую жидкость в ее поршневую полость 5 рабочего цилиндра 1. Гидростойка готова к работе. При этом поршневая полость 5 и соединенная с ней дополнительная камера 9 оказываются заполненными только рабочей жидкостью без воздушных подушек. В процессе эксплуатации при образовании воздушных подушек в поршневой полости 5 или в дополнительной камере 9 (попадание воздуха из напорной магистрали или выделение растворенного воздуха из рабочей жидкости) их удаляют так же, как и при заполнении гидростойки рабочей жидкостью после монтажа.
Заявляемое техническое решение позволяет снизить упругую податливость гидростойки за счет ликвидации воздушной подушки в рабочей полости гидростойки и полного заполнения рабочей жидкостью поршневой полости рабочего цилиндра и дополнительной камеры.