Гидравлически переключаемый распределитель
Распределитель предназначен для управления крепью в подземных горных разработках. Распределитель содержит затвор, соединенные с ним уплотнительные средства и золотник, причем присоединение для сливной линии может быть закрыто золотником, а после открывания уплотнительных средств может быть создана гидравлическая связь между присоединением для высокого давления и присоединением для потребителя. При приложении управляющего давления золотник может перемещаться из исходного положения через промежуточное положение в конечное положение, причем в зависимости от положения гидравлическая связь между присоединением для потребителя и присоединением для сливной линии открыта или закрыта. Затвор имеет второй радиальный проход, смещенный в направлении торцевой стороны по отношению к первому радиальному проходу, причем первый радиальный проход выполнен с возможностью перекрытия золотником по достижении им промежуточного положения. Между затвором и его направляющей может быть выполнено место дросселирования. Технический результат - повышение надежности. 18 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к гидравлически переключаемому распределителю, в частности для крепи в подземных горных разработках, содержащему присоединение для высокого давления, присоединение для потребителя, присоединение для сливной линии и присоединение для управляющего давления для гидравлической жидкости, аксиально перемещаемый в посадочном отверстии опоры седла затвор, в частности в виде полого поршня, который на своей открытой торцевой стороне связан с присоединением для потребителя, имеет радиальный проход и, упираясь в уплотнительное седло со стороны опоры седла, перекрывает присоединение для потребителя от присоединения для высокого давления, а также перемещаемый в направляющей за счет нагружения управляющим давлением на присоединении для управляющего давления золотник, с помощью которого присоединение для сливной линии в зависимости от положения золотника может быть соединено с присоединением для потребителя или перекрыто от присоединения для потребителя и присоединения для высокого давления.
В подземных горных разработках используются описанные выше распределители, гидравлически управляемые управляющим давлением и самопроизвольно запирающиеся в функции самозапирания при падении управляющего давления, в частности для управления гидравлическими шагающими секциями крепи, чтобы выдвигать и вдвигать их гидроцилиндры. Шагающие секции крепи установлены вдоль забоя лавы, и по мере продвижения очистных работ в лаве их при вдвинутых опорных стойках продвигают, что обусловливает частое повторение процессов переключения. Кроме того, прикладываемые опорные усилия в лаве требуют очень высокого давления жидкости, так что распределители, в целом, очень подвержены высоким знакопеременным нагрузкам давлением, а уплотнительные седла - высоким нагрузкам.
Из DE 19708741 А1 известен соответствующий родовому понятию 3-линейный 2-позиционный распределитель, который даже при высоких давлениях и часто возникающих знакопеременных нагрузках давлением имеет длительный срок службы и высокую точность переключения. Поскольку этот распределитель, однако, работает с положительным перекрытием, при переключении могут возникать пики давления до 1000 бар, что приводит к нежелательно жесткому переключению. Далее, известный распределитель требует высокого управляющего давления около 230 бар, из-за чего износ на стороне золотника также нежелательно высок.
Из DE 10047073 С1 известен гидравлически переключаемый распределитель, который работает по принципу отрицательного перекрытия. Соответственно открывание и закрывание этого распределителя обеспечены без жестких процессов переключения при значительно уменьшенном износе, поскольку при закрывании слива распределителя одновременно мягко открывается приток, благодаря чему можно, в основном, избежать скачков давления. У этого распределителя приток от присоединения для высокого давления рассчитан так, что гидравлическая жидкость при открывании распределителя попадает сначала через место дросселирования к присоединению для потребителя, что вызывает такой недостаток, как замедленная характеристика срабатывания распределителя. Золотник жестко соединен с затвором и полностью запирает присоединение для сливной линии только в открытом состоянии распределителя. В закрытом состоянии распределителя, т.е. при закрытом присоединении для высокого давления, гидравлическая связь между присоединением для потребителя и ведущим к баку присоединением для сливной линии полностью открыта через радиальные отверстия в затворе.
В основе изобретения лежит задача создания гидравлически переключаемого распределителя, отличающегося щадящим материал принципом работы и быстрой характеристикой срабатывания.
Согласно изобретению эта задача решается посредством гидравлически переключаемого распределителя с признаками п.1 формулы. Предпочтительные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах. Поставленная задача решается согласно изобретению за счет того, что затвор имеет в направлении торцевой стороны смещенный относительно первого радиального прохода второй радиальный проход и что первый радиальный проход выполнен с возможностью запирания золотником по достижении золотником промежуточного положения между исходным и конечным положениями. Поскольку распределитель согласно изобретению имеет расположенные со смещением по отношению друг к другу радиальные проходы, один из которых выполнен с возможностью запирания золотником при нагружении управляющим давлением или запирается при приложении управляющего давления, можно достичь значительно лучшей характеристики срабатывания распределителя.
В предпочтительном выполнении затвор установлен с возможностью перемещения между обоими радиальными проходами в направляющей скольжения с образованием дросселирующего зазора, причем предпочтительно второй радиальный проход в зависимости от положения затвора лежит напротив направляющей скольжения или со стороны высокого давления направляющей скольжения. По достижении золотником своего промежуточного положения и в зависимости от того, прилегает ли затвор к уплотнительному седлу или приподнят от него, дросселирующий зазор обеспечивает дросселированную гидравлическую связь между присоединением для потребителя и присоединением для сливной линии или дросселированную гидравлическую связь между присоединением для высокого давления и присоединением для сливной линии. Только в открытом состоянии распределителя, т.е. когда золотник и затвор находятся в конечных положениях, гидравлическая связь между присоединением для высокого давления и присоединением для потребителя полностью открыта через второй радиальный проход, в то время как золотник запирает тогда также присоединение для сливной линии, так что, следовательно, больше не возникает утечки от присоединения для высокого давления к присоединению для сливной линии. Так и так по мере перемещения затвора в открытое положение распределителя возрастают длина щели щелевого уплотнения и, тем самым, уплотняющее действие щелевого уплотнения.
Выполнение согласно изобретению второго радиального прохода в затворе обеспечивает то, что в промежуточном положении золотника, т.е. при запертом первом радиальном проходе, сохраняется дросселирующее действие между присоединением для потребителя и присоединением для сливной линии за счет того, что гидравлическая жидкость протекает при этом через второй проход и небольшую щель между обращенной к затвору поверхностью направляющей скольжения и наружной стенкой затвора. Далее, надежная характеристика переключения распределителя в его открытое положение при предотвращении нежелательных потерь потока от присоединения для высокого давления назад к присоединению для сливной линии достигается за счет того, что при полностью отведенном затворе, т.е. когда гидравлическая жидкость при полной величине высокого давления протекает от присоединения для высокого давления через второй радиальный проход к присоединению для потребителя, присоединение для сливной линии заперто золотником в его конечном положении.
В процессе переключения распределителя, следовательно, сначала, еще в закрытом положении распределителя, т.е. при закрытом уплотнительном седле, золотник перемещается в промежуточное положение, что вызывает дросселированную гидравлическую связь между присоединением для потребителя и присоединением для сливной линии. Предпочтительно при этом то, что гидравлическая жидкость не втягивается присоединением для высокого давления, так что в закрытом положении распределителя достигаются более мягкое вдвигание соответствующей стойки и, тем самым, щадящий материал принцип работы распределителя. Более мягкое вдвигание стойки положительно сказывается далее, в целом, на сроке службы соответствующей шагающей секции крепи. Эта функция распределителя согласно изобретению дает также то преимущество, что, при необходимости, можно отказаться от дополнительного внешнего дросселя, что приводит к экономии расходов и уменьшению необходимого пространства для распределителя. В промежуточном положении золотника при приподнятом конусе присоединение для сливной линии еще не заперто, однако гидравлическая связь между присоединением для высокого давления и присоединением для сливной линии дросселировано через щелевое уплотнение. Одновременно затвор, по существу, открывает проход между присоединением для высокого давления и присоединением для потребителя. Этим можно с успехом избежать нежелательных пиков давления при управлении распределителем, поскольку в этом положении золотника возможные пики давления вследствие дросселирования между присоединением для высокого давления и присоединением для сливной линии могут быть ослаблены или компенсированы. За счет, по существу, свободного протекания гидравлической жидкости от присоединения для высокого давления к присоединению для потребителя при управлении распределителем, т.е. при приподнятии конуса от уплотнительного кольца, можно далее достичь предпочтительно более быстрой характеристики срабатывания распределителя, что заметно повышает эксплуатационную надежность при использовании в подземных горных разработках.
Особенно предпочтительно, если золотник выполнен с возможностью свободного перемещения относительно затвора из своего исходного положения в промежуточное положение. При этом золотник в простой форме выполнения может перемещаться относительно затвора аксиально, в результате чего известным образом может быть реализовано перемещение золотника посредством приложенного к его торцевой поверхности управляющего давления гидравлической жидкости. В качестве альтернативы этому золотник можно было бы сделать перемещаемым также с возможностью вращения относительно затвора, так что он при соответственно приложенном управляющем давлении вращается из своего исходного положения в промежуточное положение и при этом перекрывает или запирает первый радиальный проход затвора. Золотник может при этом в промежуточном и конечном положениях герметично перекрывать полностью или за исключением дросселирующей щели первый радиальный проход.
Предпочтительно при дальнейшем открывании распределителя золотник, связанный с затвором, перемещается в свое конечное положение. Для этого золотник на своей обращенной к присоединению для управляющего давления торцевой стороне может иметь загиб, который по достижении промежуточного положения упирается в заплечик затвора и, тем самым, за счет геометрического замыкания при продолжающемся управлении распределителем принуждает золотник и затвор к совместному перемещению. Иначе говоря, связь золотника с затвором происходит посредством геометрического замыкания между загибом золотника и заплечиком затвора. Благодаря возможности свободного перемещения золотника вплоть до его промежуточного положения, в котором первый радиальный проход запирается золотником, как сказано выше, достигается предпочтительно дросселирование между присоединением для потребителя и присоединением для сливной линии без открывания при этом присоединения для высокого давления за счет приподнятия конуса.
Уплотнительные средства для запирания уплотнительного седла с надежным уплотняющим действием между затвором и опорой седла могут состоять предпочтительно из конуса на затворе и уплотнительного кольца, которое расположено на опоре седла и имеет коническую поверхность в качестве уплотняющего седла. При закрытых уплотнительных средствах конус прилегает к уплотнительному кольцу, а при открытых уплотнительных средствах приподнят от него.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения уплотнительное кольцо фиксировано в опоре седла удерживающим кольцом. Далее, затвор может проходить в опоре седла вдоль удерживающего кольца между присоединением для высокого давления и присоединением для сливной линии. Допуски между затвором и удерживающим кольцом выбраны при этом предпочтительно так, что между этими конструктивными элементами устанавливается небольшой зазор или образуется небольшая щель.
В технологическом отношении особенно благоприятно, если затвор имеет на своей наружной боковой стороне кольцо с конической поверхностью, на нижней стороне которого расположен конус, поскольку за счет этого затвор может быть изготовлен в виде точеной детали или отливки. Предпочтительно кольцо с конической поверхностью расположено со стороны высокого давления обоих радиальных проходов, благодаря чему при приподнятии конуса от уплотнительного кольца гидравлическая жидкость через открытое, тем самым, присоединение для высокого давления попадает непосредственно во второй радиальный проход затвора, а через него - к присоединению для потребителя. В то же время во избежание скачков давления гидравлическая жидкость через упомянутое выше место дросселирования может протекать между удерживающим кольцом и наружной стенкой затвора.
Золотник может иметь хвостовик, который частично охватывает затвор на его расположенном со стороны бака нижнем участке и в промежуточном и конечном положениях золотника перекрывает и тем самым запирает первый радиальный проход. Надежное запирание присоединения для сливной линии может быть обеспечено предпочтительно за счет того, что в конечном положении золотника передний, предпочтительно внешний, конец хвостовика золотника плотно прилегает к расположенному в опоре седла элементу уплотнительного седла. При этом соответствующая переднему концу хвостовика золотника, предпочтительно внутренняя, поверхность прилегания элемента уплотнительного седла может быть выполнена конической, что обеспечивает очень надежное уплотняющее действие в этом месте. Интеграция удерживающего кольца и элемента уплотнительного седла, при которой обе эти детали выполнены за одно целое в виде узла, обеспечивает простую конструкцию и сокращение расходов.
Опора седла может иметь ступенчатое гнездо, в котором с геометрическим замыканием могут быть зажаты уплотнительное и удерживающее кольца. Таким образом, при изготовлении распределителя можно простым образом позиционировать оба кольцевых элемента, причем они, кроме того, хорошо защищены от внешних нагрузок. Преимущественно удерживающее кольцо охватывает при этом уплотнительное кольцо с геометрическим замыканием на обращенной от уплотнительной поверхности конуса стороне скошенной внутрь кольцевой оправкой, за счет чего уплотнительное кольцо очень надежно позиционировано в своем положении. Для высокой безопасности переключения уплотнительное кольцо может быть изготовлено предпочтительно из высокопрочного пластика. В случае изготовленного, например, из стали конуса между этими конструктивными элементами успешно создается компенсация допусков, что вызывает одновременно хорошую герметизацию. Как и конус, удерживающее кольцо также может быть изготовлено преимущественно из стали.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения названные отдельные детали распределителя стянуты с силовым замыканием в его корпусе посредством резьбового затвора. При этом резьбовой затвор запирает относительно внешней среды посадочное отверстие опоры седла. Стяжное усилие резьбового затвора предотвращает ослабление отдельных деталей при возникновении знакопеременных нагрузок давления. Ступенчатое гнездо опоры седла выполнено при этом так, что стяжное усилие стяжного винта не оказывает воздействия на восприимчивое к сжимающим усилиям пластиковое уплотнительное кольцо. Чрезмерного нагружения или даже повреждения уплотнительного кольца можно этим избежать, благодаря чему повышаются эксплуатационная надежность и срок службы распределителя.
Надежное закрытое положение распределителя, в котором конус плотно прижат к уплотнительному кольцу, достигается предпочтительно за счет расположенной в опоре седла запорной пружины, которая взаимодействует с затвором, например с верхней стороной кольца с конической поверхностью, и, тем самым, притягивает конус к уплотнительному кольцу в функции самозапирания. Также золотник может быть натяжен в своем исходном положении посредством натяжного устройства; возврат золотника из его промежуточного положения в исходное положение осуществляется, однако, предпочтительно с управлением давлением.
Первый радиальный проход и/или второй радиальный проход может в виде радиальной расточки вести в осевую расточку в затворе в виде полого поршня и/или радиальные проходы могут иметь несколько, предпочтительно четыре, радиальных расточек, расположенных со смещением по периферии по отношению друг к другу. Радиальные расточки могут быть изготовлены простым образом и рентабельно, причем при нескольких радиальных расточках для каждого прохода достигаются большие проходные сечения. Возможны, однако, и другие выполнения затвора, обеспечивающие радиальный проход от его наружной стенки к его внутреннему пространству.
Предпочтительно затвор аксиально фиксирован в опоре седла пружинным стопорным кольцом и снабжен присоединительной резьбой и т.п. для демонтирующего инструмента. Распределитель может быть тогда в виде узла (патрона) демонтирован из своего корпуса за счет того, что демонтирующий инструмент навинчивают на затвор или закрепляют иным подходящим образом, а затем тянут за него с помощью демонтирующего инструмента. При этом расположенное на затворе пружинное стопорное кольцо прилегает к опоре седла, а заплечик затвора - к загибу затвора, в результате чего возможно совместное извлечение из корпуса основных компонентов распределителя в виде патрона.
Изобретение и его предпочтительные подробности в одном примере его осуществления более подробно поясняются ниже со ссылкой на чертежи, на которых:
- фиг.1: продольный разрез закрытого положения распределителя согласно изобретению;
- фиг.2: гидравлическая схема переключения распределителя согласно изобретению в положении по фиг.1;
- фиг.3: продольный разрез распределителя согласно изобретению в промежуточном положении;
- фиг.4: гидравлическая схема переключения распределителя согласно изобретению в положении по фиг.3;
- фиг.5: продольный разрез открытого положения распределителя согласно изобретению;
- фиг.6: гидравлическая схема переключения распределителя согласно изобретению в положении по фиг.5.
На фиг.1 изображен распределитель 10 в закрытом положении. Гидравлически переключаемый распределитель служит, например, для управления гидроцилиндрами (не показаны) гидравлических шагающих секций крепи в подземных горных разработках, например у крепи лавы. Распределитель выполнен в виде патрона, который вставлен в посадочное отверстие корпуса (не показан) и фиксирован в нем посредством резьбового затвора. Корпус с его посадочным отверстием, соответствующими сквозными отверстиями, граничащими с соответствующими присоединениями распределителя, и резьбовой затвор могут быть выполнены известным специалисту образом, как это раскрыто, например, в документе DE 19708741 А1, на который для дальнейшего пояснения в этом отношении дана ссылка. В корпусе (не показан) предусмотрены присоединение Р для высокого давления и присоединение А для потребителя, которое связано с соответствующим гидроцилиндром. Далее корпус содержит присоединение R для сливной линии для текущей обратно гидравлической жидкости и присоединение ST для управляющего давления, по которому к распределителю подается управляющая напорная жидкость для его срабатывания.
Распределитель 10 состоит, по существу, из опоры 11 седла с установленным в нем с возможностью осевого перемещения затвором 12 и золотником 13, установленным с возможностью продольного перемещения в направляющей 14. Затвор 12 и золотник 13 выполнены предпочтительно в форме полого цилиндра. Золотник 13 выполнен при этом так, что он чашеобразно охватывает часть расположенного со стороны бака участка затвора 12.
Затвор 12 снабжен конусом 15, который предусмотрен на нижней стороне кольца 16 с конической поверхностью, расположенного на наружной боковой стороне затвора 12. В опоре 11 седла размещена запорная пружина 17, охватывающая затвор 12. Запорная пружина 17 в показанном здесь закрытом положении распределителя 10 давит на верхнюю сторону кольца 16 с конической поверхностью и, тем самым, плотно прижимает конус 15 к конической поверхности уплотнительного кольца 18. Опора 11 седла имеет ступенчатый посадочный участок 19, на котором уплотнительное кольцо 18 вместе с удерживающим кольцом 20 зажаты с геометрическим замыканием. Для достижения высокого уплотняющего действия с соответствующей компенсацией допусков уплотнительное кольцо 18 состоит предпочтительно из высокопрочного пластика, причем удерживающее кольцо 20 изготовлено предпочтительно из стали.
Как видно, далее, на фиг.1, удерживающее кольцо 20 охватывает уплотнительное кольцо 18 на стороне, обращенной от уплотнительной поверхности уплотнительного кольца 18, посредством скошенной внутрь кольцевой оправки 22 с геометрическим замыканием, в результате чего уплотнительное кольцо 18 очень надежно позиционировано в опоре 11 седла. Кроме того, посадочный участок 19 опоры 11 седла выполнен во взаимодействии со стальным удерживающим кольцом 20 так, что стяжное усилие, оказываемое резьбовым затвором (не показан) через направляющую 14 золотника, не воздействует на пластиковое уплотнительное кольцо 18.
На обращенном от конуса 15 на фиг.1 верхнем конце затвора 12 последний посредством штокового уплотнения, состоящего из кольца 23 круглого сечения и опорного кольца 24, герметизирован от направляющего кольца 25, которое размещено на обращенной к присоединению А для потребителя торцевой стороне опоры 11 седла и охватывает открытую торцевую сторону 26 затвора 12. В соответствии с присоединением А для потребителя в направляющем кольце 25 выполнено отверстие 27. Запорная пружина 17 упирается вверх на нижнюю сторону направляющего кольца 25, чтобы, соответственно, нагрузить давлением кольцо 16 с конической поверхностью и прижать конус 15 к уплотнительному кольцу 18.
Затвор 12 в форме полого цилиндра имеет первый 29 и второй 28 радиальные проходы, выполненные предпочтительно в виде радиальных расточек или радиальных проемов в боковой поверхности затвора. Вторая радиальная расточка 28 выполнена при этом в боковой поверхности затвора так, что в закрытом положении распределителя 10 она лежит против выполненной на внутренней боковой поверхности удерживающего кольца 20 направляющей 20А для затвора, следовательно, лежит всем своим сечением на одной высоте с удерживающим кольцом 20 и в самой значительной степени заперта им. При избыточной поворачиваемости распределителя и соответствующем смещении затвора 12 (на фиг.1 вверх) вторая радиальная расточка 28 всегда остается расположенной со стороны высокого давления. Как хорошо видно на фиг.1, затвор 12 в опоре 11 седла вдоль обращенной к затвору 12 поверхности удерживающего кольца 20 проходит между присоединением Р для высокого давления и присоединением R для сливной линии разгерметизированно, т.е. без уплотнительных колец и т.п. Однако расстояние или допуск между наружной стенкой затвора 12 и обращенной к затвору 12 направляющей поверхностью 20А удерживающего кольца 20 выбрано так, что в этом месте образуется узкая щель в качестве щелевого уплотнения, через которую гидравлическая жидкость может протекать с дросселированием. Как в показанном на фиг.1 закрытом положении распределителя, так и при последующем смещении затвора 12 эта щель в качестве места дросселирования сохраняется, правда, перекрытие наружной стенки 12А между обоими радиальными проходами 29, 28 и направляющей поверхностью 20А возрастает со смещением затвора 12, как показывает, в частности, конечное положение затвора 12 на фиг.5, так что из-за большей длины щели усиливается также уплотняющее действие щелевого уплотнения. Ниже эта щель между наружной стенкой 12А затвора 12 и поверхностью 20А удерживающего кольца 20 называется коротко местом дросселирования. Первая радиальная расточка 29 затвора 12 выполнена со стороны бака второй радиальной расточки 28, причем она расположена соосно с присоединением R для сливной линии. Направляющая 14 для золотника имеет сквозные отверстия 30, взаимодействующие с присоединением R для сливной линии. Таким же образом опора 11 седла имеет сквозные отверстия 31, взаимодействующие с присоединением Р для высокого давления.
В показанном на фиг.1 закрытом положении распределителя 10 присоединение А для потребителя связано с присоединением R для сливной линии, по существу, через открытую первую радиальную расточку 29 выполненного в виде полого поршня затвора 12, так что гидравлическая жидкость может без потерь течь обратно от золотника через это соединение в бак. В то же время присоединение Р для высокого давления через сквозное отверстие 31 связано с внутренним пространством 32 опоры 11 седла, так что внутреннее пространство 32 заполнено затекающей от присоединения Р для высокого давления гидравлической жидкостью, а затвор 12 нагружен давлением в присоединении Р. Помимо уже названного натяжения за счет запорной пружины 17 это вызывает дополнительно прижатие конуса 15 к уплотнительному кольцу 18, так что затвор 12 очень надежно удерживается в своем запорном положении и, соответственно, гидравлическая жидкость не может течь от присоединения Р для высокого давления к присоединению А для потребителя или к присоединению R для сливной линии.
Гидравлическое закрытое положение распределителя 10 показано на фиг.2 в виде соответствующей схемы переключения. В описанной выше форме выполнения распределитель представляет собой 3-линейный 2-позиционный распределитель, причем в описанном закрытом положении существует гидравлическая связь между присоединением А для потребителя и присоединением R для сливной линии. Запорная пружина 17, показанная при этом символически, притягивает затвор 12 или конус 15 к уплотнительному кольцу 18.
На фиг.3 распределитель 10 показан в промежуточном состоянии, в котором золотник 13 переместился из своего исходного положения в промежуточное положение. Для этого от присоединения ST для управляющего давления подают гидравлическую жидкость, которая оказывает на кольцевую торцевую поверхность 33 золотника управляющее давление и открывающее усилие. Поскольку золотник 13, исходя из своего исходного положения, установлен с возможностью осевого перемещения внутри направляющей 14, при приложении управляющего давления золотник 13 перемещается в направлении затвора 12 (на фиг.3 вверх), пока загиб 34, выполненный вместе с кольцевой торцевой поверхностью 33, не упрется в заплечик 35 затвора 12, выполненный в нижней части расположенного со стороны бака участка затвора 12. Когда загиб 34 золотника 13 упрется в заплечик 35 затвора, это и будет промежуточным положением золотника. При этом гидравлическая жидкость действует также на торцевую поверхность 38 затвора со стороны дна, однако величина управляющего давления в начале движения переключения распределителя 10 в сочетании с соответствующими соотношениями поверхностей вызывает направленное вверх усилие, которое меньше запорного усилия, оказываемого запорной пружиной 17 и жидкостью под высоким давлением со стороны напора на затвор 12. Следовательно, при выбранном здесь управляющем давлении для перемещения золотника (еще) не происходит перемещения затвора 12.
Золотник 13 имеет в своей передней, обращенной к затвору 12, части хвостовик 36, который при перемещении золотника 13 в его промежуточное положение перекрывает и, тем самым, запирает первую радиальную расточку 29. Допуски между передним концом хвостовика 36 и примыкающей ко второй радиальной расточке 28 частью затвора выбраны в отношении достаточного уплотняющего действия соответственно. В результате гидравлическая связь между присоединением А для потребителя и присоединением R для сливной линии прервана через первую радиальную расточку 29, так что текущая обратно от золотника гидравлическая жидкость не может больше свободно или, во всяком случае, через место дросселирования между первым радиальным проходом 29 и золотником 13 попасть через первую радиальную расточку 29 обратно в бак. Золотник 13 может также полностью герметизировать первый проход 29. Гидравлическая жидкость тогда вынуждена проникать через открытую вторую радиальную расточку 29, лежащую аксиально со смещением в направлении отрытого торцевого конца 26 затвора 12, а вслед за этим через выполненное там единственное или дополнительное место дросселирования. Как видно далее на фиг.3, внутри направляющей 14 для золотника 13 в его промежуточном положении над хвостовиком 36 образован кольцевой зазор 37. Текущая обратно от золотника гидравлическая жидкость, проникшая через вторую радиальную расточку 28 и место дросселирования, может далее течь через кольцевой зазор 37 и сквозное отверстие 30 обратно в бак или к присоединению R для сливной линии. За счет этого обеспечивается плавное вдвигание или возврат золотника с вышеназванными преимуществами.
Управляющее давление, приложенное от присоединения ST к золотнику 13, выбрано так, что сначала из своего исходного положения в промежуточное положение движется только золотник 13 без открывания одновременно также затвора 12. Затвор 12 остается, следовательно, сначала в своем положении запирания, в котором конус 15 прилегает к уплотнительному кольцу 18 и блокирует протекание гидравлической жидкости от присоединения Р для высокого давления ко второй радиальной расточке 28. За счет отдельного перемещения золотника 13 из его исходного положения в промежуточное положение можно, следовательно, дросселировать протекание гидравлической жидкости от присоединения А для потребителя к присоединению R для сливной линии, не затрагивая при этом гидравлической жидкости от стороны Р высокого давления. Благодаря этому только за счет распределителя можно реализовать плавный возврат или вдвигание золотника без дополнительных внешних дросселей. На фиг.4 изображена гидравлическая схема переключения распределителя 10 в промежуточное положение на фиг.3. Описанное дросселирующее действие между присоединением А для потребителя и присоединением R для сливной линии обозначено символически.
Переключение распределителя и перемещение затвора 12 из состояния запирания в состояние отпирания происходят при максимальном управляющем давлении, после того как золотник 13 переместился в свое промежуточное положение и уже уперся в затвор. Подаваемая от присоединения ST для управляющего давления гидравлическая жидкость нагружает одновременно кольцевую торцевую поверхность 33 золотника 13 и торцевую поверхность 38 затвора 12 со стороны дна, причем результирующая общая поверхность больше, чем нагруженная управляющим давлением в начале движения переключения кольцевая торцевая поверхность 33 золотника.
Усилие, приложенное имеющимся на общей поверхности 33, 38 управляющим давлением, достаточно велико для преодоления встречного усилия натяжения, действующего на затвор 12. Вследствие геометрического замыкания между загибом 34 и заплечиком 35 золотник 13 движется вместе с затвором 12 на чертеже дальше вверх. При этом перемещении затвора 12 конус 15 приподнимается от уплотнительного кольца 18, так что гидравлическая жидкость может течь от присоединения Р для высокого давления через сквозное отверстие 31, вторую радиальную расточку 28 и затвор 12 в форме полого цилиндра к присоединению А для потребителя. Хвостовик 36 золотника по-прежнему запирает первую радиальную расточку 29 и препятствует, тем самым, стеканию гидравлической жидкости через первую радиальную расточку 29 обратно в бак.
После приподнятия конуса 15 от уплотнительного кольца 18 между этими обоими конструктивными элементами непосредственно образуется большой зазор, так что проход между присоединением Р для высокого давления и второй радиальной расточкой 28, по существу, открыт и мимо может течь большое количество гидравлической жидкости. Это обеспечивает быструю характеристику срабатывания распределителя при открывании. Поскольку при приподнятии конуса 15 или кольца 16 с конической поверхностью от уплотнительного кольца 18 гидравлическая жидкость попадает к нижней стороне кольца 16, происходит выравнивание давления, вследствие чего дальнейшее открывание затвора 12 происходит резко и быстро. В то же время при приподнятии конуса 15 можно избежать также скачков давления, поскольку затекающая гидравлическая жидкость может проникать также вниз к месту дросселирования и в дальнейшем течь через еще не запертый кольцевой зазор 37 и сквозное отверстие 30 обратно в бак. Пластиковое уплотнительное кольцо 18 герметизировано от опоры 11 седла посредством вложенного между ней и уплотнительным кольцом 18 кольца 21 круглого сечения, которое эффективно препятствует возникновению за пластиковым уплотнительным кольцом 18 давления от гидравлической жидкости, подаваемой от присоединения Р для высокого давления.
Из чертежа видно, что золотник 13 имеет диаметр, соответствующий диаметру опоры 11 седла. Точно так же, по меньшей мере, приблизительно одинаковы диаметр хвостовика 36 золотника и эффективный диаметр отверстия конуса 15. Благодаря этому согласованию соответствующих диаметров достигается выравнивание давления, в результате чего для открывания распределителя 10 требуется лишь сравнительно небольшое управляющее давление, которое должно преодолеть, по существу, только запирающее усилие запорной пружины 17. В результате достигается очень надежная характеристика переключения распределителя 10.
На фиг.5 распределитель 10 изображен в своем открытом положении. Расположение второго прохода 28 и его расстояние от первого прохода 29 выбраны так, что связь между сквозным отверстием 31 и второй радиальной расточкой 28 полностью освобождена и, тем самым, не возникает никаких потерь потока между присоединением Р для высокого давления и присоединением А для потребителя. Как видно далее на фиг.5, в открытом положении распределителя 10 золотник 13 попадает в свое конечное положение. При этом передний конец хвостовика 36 золотника плотно упирается в соответствующий ему, выполненный коническим участок удерживающего кольца 20, так что в направлении места дросселирования закрыт кольцевой зазор 37 и, тем самым, закрыто присоединение R для сливной линии. Удерживающее кольцо 20 служит, таким образом, одновременно элементом уплотнительного седла для переднего конца хвостовика золотника. За счет указанного выполненного коническим участка удерживающего кольца 20 достигается высокое уплотняющее действие между удерживающим кольцом и хвостовиком золотника. Кроме того, присоединение R для сливной линии закрыто золотником 13 таким образом, что наружная стенка хвостовика 36 золотника перекрывает взаимодействующее с присоединением R для сливной линии сквозное отверстие 30. Допуски между парами материалов выбраны при этом соответствующими для достижения желаемого уплотняющего действия. Из-за закрытого присоединения R для сливной линии при полностью открытом распределителе через место дросселирования не могут возникнуть утечки подаваемой от присоединения Р для высокого давления гидравлической жидкости, причем и так длина зазора между прилегающими друг к другу поверхностями 12А, 20А минимизирует утечки. В результате гидравлическая жидкость может за счет этого без потерь течь от присоединения Р для высокого давления к присоединению А для потребителя. Открытое положение распределителя 10 показано на фиг.6 в виде соответствующей схемы переключения.
Для обеспечения требуемого уплотняющего действия между подвижными по отношению друг к другу конструктивными элементами распределителя предусмотрены различные штоковые уплотнения, состоящие из кольца 23 круглого сечения и опорного кольца 24. Помимо уже описанного выше места уплотнения между направляющим кольцом 25 и затвором 12 эти штоковые уплотнения предусмотрены далее между внутренней стенкой хвостовика 36 золотника и затвором 12, между наружной стенкой хвостовика 36 золотника и внутренней стенкой направляющей 14 золотника, а также между соответствующими наружными стенками направляющего кольца 25, опорой 11 седла или направляющей 14 золотника и посадочным отверстием (не показано) корпуса распределителя.
Распределитель согласно изобретению может быть извлечен из корпуса в виде патрона, представляющего собой узел из всех его основных компонентов. Для этого затвор 12 имеет на своей торцевой поверхности 38 со стороны дна присоединительную резьбу 39, в которую для извлечения патрона может быть ввинчен демонтирующий инструмент (не показан). Далее, на верхнем конце затвора 12 расположено пружинное стопорное кольцо 40, которое при вытягивании затвора 12 (на фиг.5 вниз) прилегает к заплечику 41 направляющего кольца 25. Таким образом, патрон может быть целиком извлечен из посадочного отверстия корпуса посредством ввинченного демонтирующего инструмента.
Изобретение не ограничено изображенным и описанным вариантом его осуществления, а возможно множество изменений и дополнений, не выходящих за рамки изобретения. «Разгерметизированное перемещение» между затвором и удерживающим кольцом следует понимать в общем смысле так, что с ним возможен дросселированный перелив гидравлической жидкости из внутреннего пространства 32 при приподнятом кольце 16 с конической поверхностью в кольцевой зазор 37. В качестве альтернативы описанному выше выполнению могут быть предусмотрены также подходящие переливные каналы или расточки, причем при незакрытом присоединении R для сливной линии возникает желаемое дросселирующее действие. Другое или альтернативное место дросселирования может быть предусмотрено также между передним концом хвостовика золотника и первым радиальным проходом, так что он в промежуточном положении золотника лишь приблизительно полностью закрыт или герметизирован. В остальном распределитель согласно изобретению может быть использован также для других задач гидравлического переключения.
1. Гидравлически переключаемый распределитель (10), в частности, для крепи в подземных горных разработках, содержащий присоединение (Р) для высокого давления, присоединение (А) для потребителя, присоединение (R) для сливной линии и присоединение (ST) для управляющего давления для гидравлической жидкости, аксиально перемещаемый в посадочном отверстии опоры (11) седла затвор (12), который на своей открытой торцевой стороне (26) связан с присоединением (А) для потребителя, имеет радиальный проход (29) и, упираясь в уплотнительное седло со стороны опоры (11) седла, перекрывает присоединение (А) для потребителя от присоединения (Р) для высокого давления, а также установленный в направляющей (14) с возможностью перемещения за счет нагружения управляющим давлением на присоединении для управляющего давления золотник (13), с помощью которого присоединение (R) для сливной линии в зависимости от положения золотника может быть соединено с присоединением для потребителя или перекрыто от присоединения (А) для потребителя и присоединения (Р) для высокого давления, отличающийся тем, что затвор имеет в направлении торцевой стороны смещенный относительно первого радиального прохода (29) второй радиальный проход (28), при этом первый радиальный проход (29) выполнен с возможностью запирания золотником (13) по достижении золотником (13) промежуточного положения между исходным и конечным положениями.
2. Распределитель по п.1, отличающийся тем, что затвор установлен с возможностью перемещения между обоими радиальными проходами (28; 29) в направляющей (20А) скольжения с образованием дросселирующего зазора, причем предпочтительно второй радиальный проход (28) в зависимости от положения затвора лежит напротив направляющей (20А) скольжения или со стороны высокого давления направляющей (20А) скольжения.
3. Распределитель по п.2, отличающийся тем, что дросселирующий зазор, когда золотник (13) находится в промежуточном положении, при прилегании затвора (12) к уплотнительному седлу создает дросселированную гидравлическую связь между присоединением (А) для потребителя и присоединением (R) для сливной линии, а при открытом уплотнительном седле - дросселированную гидравлическую связь между присоединением (Р) для высокого давления и присоединением (R) для сливной линии.
4. Распределитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что в исходном положении золотника (13) присоединение (А) для потребителя связано через первый радиальный проход (29) с присоединением (R) для сливной линии, при этом в своем конечном положении золотник запирает присоединение (R) для сливной линии, причем второй радиальный проход (28) полностью открывает гидравлическую связь между присоединением (Р) для высокого давления и присоединением (А) для потребителя.
5. Распределитель по п.2, отличающийся тем, что золотник (13) выполнен с возможностью свободного перемещения относительно затвора из своего исходного положения в промежуточное положение и, будучи связан с затвором (12), перемещается из промежуточного положения в конечное положение.
6. Распределитель по п.5, отличающийся тем, что золотник (13) имеет на своей обращенной к присоединению (ST) для управляющего давления стороне загиб (34), который в промежуточном положении золотника (13) прилегает к заплечику (35) затвора (12).
7. Распределитель по п.2, отличающийся тем, что затвор (12) снабжен конусом (15), а на опоре (11) седла расположено уплотнительное кольцо (18), снабженное конической поверхностью для уплотнительного седла, причем предпочтительно уплотнительное кольцо (18) фиксировано в опоре (11) седла удерживающим кольцом (20), внутренняя боковая поверхность которого образует направляющую скольжения (20А) для затвора.
8. Распределитель по п.7, отличающийся тем, что затвор (12) содержит на своей наружной боковой стороне кольцо (16) с конической поверхностью, на нижней стороне которого расположен конус (15), причем кольцо (16) с конической поверхностью расположено со стороны высокого давления второго радиального прохода (28).
9. Распределитель по п.2, отличающийся тем, что золотник (13) содержит хвостовик (36), который в промежуточном и конечном положениях золотника (13) герметично полностью или за исключением дросселирующего зазора перекрывает первый радиальный проход (29).
10. Распределитель по п.9, отличающийся тем, что в опоре (11) седла расположен элемент уплотнительного седла, в который в конечном положении золотника (13) плотно упирается передний конец его хвостовика (36).
11. Распределитель по п.10, отличающийся тем, что удерживающее кольцо (20) и элемент уплотнительного седла выполнены за одно целое и/или опора (11) седла имеет ступенчатый посадочный участок (19), на котором уплотнительное (18) и удерживающее (20) кольца зажаты с геометрическим замыканием.
12. Распределитель по п.11, отличающийся тем, что удерживающее кольцо (20) охватывает уплотнительное кольцо (18) с геометрическим замыканием на обращенной от уплотнительной поверхности стороне посредством скошенной внутрь кольцевой оправки (22).
13. Распределитель по п.7, отличающийся тем, что уплотнительное кольцо (18) изготовлено из пластика.
14. Распределитель по п.7 или 13, отличающийся тем, что удерживающее кольцо (20) изготовлено из стали.
15. Распределитель по п.1, отличающийся тем, что отдельные детали распределителя стянуты в его корпусе с силовым замыканием посредством резьбового затвора, который замыкает посадочное отверстие относительно окружающей среды.
16. Распределитель по п.7, отличающийся тем, что расположенная в опоре (11) седла запорная пружина (17) взаимодействует с затвором (12) так, что конус (15) прижат к уплотнительному кольцу (18).
17. Распределитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый радиальный проход (29) и/или второй радиальный проход (28) выполнен в виде радиальной расточки и/или радиальные проходы (28, 29) состоят из нескольких, предпочтительно четырех, радиальных расточек, расположенных по периферии со смещением по отношению друг к другу.
18. Распределитель по п.7, отличающийся тем, что затвор (12) аксиально фиксирован в опоре (11) седла пружинным стопорным кольцом (40).
19. Распределитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что затвор (12) имеет на своей закрытой стороне, противоположной открытой торцевой стороне (26), присоединительную резьбу (39) для размещения демонтирующего инструмента.
