Стыковое соединение функциональных частей гидравлических или пневматических силовых устройств
Изобретение относится к области горного дела, в частности к стыковым соединениям функциональных частей гидравлических или пневматических силовых устройств, например гидравлических стоек и цилиндров для подземных горных разработок. Технический результат - сокращение времени на монтаж между функциональными частями, исключение негативного влияния на структуру материалов и обеспечение герметизации стыковой щели между функциональными частями. Стыковое соединение для функциональных частей гидривлических или пневматических силовых устройств с имеющей участок внешней стенки первой частью и имеющей участок внутренней стенки второй частью, которые сочленяются перекрывающимися участками стенок и соединяются друг с другом. При этом оба участка стенок содержат по углублению, которые в соединенном положении образуют полость, которая заполняется пластифицированной за счет нагрева текучей литейной массой из полимерного материала, которая после ее отверждения или застывания выдерживает нагружение срезащим усилием, по меньшей мере, 20 Н/мм2 и образует соединение обеих частей с геометрическим замыканием, выполненное с возможностью разъединения при нагреве и пластификации полимерного материала. Причем одна из частей содержит отверстие для залива или впрыска литейной массы, которое через литейный канал оканчивается в соответствующем углублении. Причем углубления имеют возрастающие к участкам стенок участки дна, которые расположены под прямым углом друг к другу, и при этом угол наклона более длинного участка дна к участку стенки составляет от 25° до 35°. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к способу стыкового соединения функциональных частей гидравлических или пневматических силовых устройств, в частности рабочих цилиндров, например стоек для подземных горных разработок, с имеющей участок внешней стенки первой частью и имеющей участок внутренней стенки второй частью, которые сочленяются перекрывающимися участками стенок и соединяются в этой области друг с другом. Изобретение касается далее также стыкового соединения для соответствующих функциональных частей, которое содержит первую часть с участком внешней стенки и вторую часть с участком внутренней стенки, которые могут сочленяться перекрывающимися участками стенок и соединяться друг с другом.
В особенности в подземных горных разработках требуется множество гидравлически приводимых рудничных стоек или стоек крепи, чтобы держать доступными произведенные горные подземные выработки, например лаву или штрек. Далее гидравлические силовые цилиндры находят применение также при передвижке добычных устройств и т.п. Стойки крепи или рудничные стойки могут быть выполнены как простой силовой цилиндр или как телескопический многосекционный силовой цилиндр, в то время как гидравлические передвижные цилиндры выполняются в большинстве случаев как действующие в двух направлениях гидравлические силовые цилиндры, создающие подъемную силу в направлении вытягивания и втягивания. Каждый силовой цилиндр содержит при этом, по меньшей мере, одну полость внутри цилиндра, а также один поршень с поршневым штоком, в качестве аксиально подвижного тела, которые соответственно состоят, по меньшей мере, из двух частей, которые должны герметично соединяться друг с другом и должны также выдерживать в соединенном состыкованном состоянии высокие гидравлические давления в несколько сотен бар.
Телескопические рудничные стойки известны, например, из DE-AS 1207317, DE 10045680 A1 или DE 4323462. Каждая ступень цилиндра содержит цилиндрическую трубу как первую функциональную часть и крышку головки цилиндра как вторую функциональную часть, которые герметично соединены друг с другом с помощью пружинных стопорных колец, сварным или резьбовым соединением. Сварка имеет то преимущество, что в местах соединения не может появляться негерметичность. Однако недостатком при сварке является то, что структура использованных для цилиндров труб и структура крышек головки цилиндра, связующих колец или оснований может ухудшаться или разрушаться при сваривании. Чтобы можно было использовать для цилиндров холоднотянутые трубы, в DE 4323462 C2 предлагалось скреплять участки стенок цилиндров с соответствующими основаниями или крышками цилиндров обводными проволоками, которые вбиваются в соединительный паз. Другие стыковые соединения между функциональными частями гидравлических или пневматических силовых устройств состоят из сопряженных друг с другом резьб, шплинтов, зажимных втулок и т.п. Герметизация стыковой или разделительной щели между связанными друг с другом частями происходит посредством статических уплотнений.
Задача изобретения состоит в разработке стыкового соединения функциональных частей гидравлических или пневматических силовых устройств и способа стыкового соединения для этих функциональных частей, чтобы обеспечить короткое время монтажа между функциональными частями, не влиять негативно на структуру использованных для функциональных частей материалов и одновременно обеспечить герметизацию стыковой щели между функциональными частями.
Эти и другие задачи решаются в соответствии с заявленным изобретением согласно пункту 1 формулы изобретения.
Стыковое соединение согласно изобретению отличается тем, что оба участка стенок имеют по углублению, которые в соединенном положении образуют полость, которая заполнена текучей литейной массой из полимерного материала, которая, после ее отверждения или застывания соединяет обе части друг с другом с геометрическим замыканием. У стыкового соединения согласно изобретению углубления в состоящих преимущественно из металла функциональных частях заполнены литейной массой, затвердевшей до твердого фиксирующего тела, и это входящее с геометрическим замыканием в углубления тело предотвращает относительные смещения между обеими функциональными частями. Одновременно затвердевшая в полости литейная масса принимает на себя герметизацию стыковой щели между участками стенок обеих функциональных частей, так что больше не нужны уплотняющие средства, подобные локтиту, которые применялись при компоновке функциональных частей силовых цилиндров до сих пор и производят чрезмерное загрязнение окружающей среды. Время, требующееся для производства стыкового соединения, очень короткое и зависит от продолжительности впрыскивания полимерного материала и времени его отверждения. В целом стыковым соединением согласно изобретению можно значительно уменьшить время монтажа для частей.
В предпочтительном варианте осуществления соответствующая одна из функциональных частей имеет отверстие для впрыска или заливки литейной массы, которое через внутренний литейный канал оканчивается в соответствующем углублении. Этот литейный канал в самом простом случае может представлять собой просверленное отверстие. Преимущественно оба участка стенок имеют несколько углублений. Таким образом, в области перекрытия обеих функциональных частей возникает несколько, в случае необходимости совершенно раздельных друг от друга образованных полостей, в которых соответственно затвердевает фиксирующее тело, вследствие чего повышается воспринимаемое стыковым соединением усилие. Это требуется, в частности, у гидравлических силовых цилиндров, которые образуют предпочтительную область применения изобретения и предназначены для рабочего давления в несколько сотен бар. Целесообразным образом углубления представляют собой окружные выемки, желобки, пазы и т.п. Они могут быть ориентированы, в частности, поперечно разделительному зазору между функциональными частями. Особенно благоприятно, если выемки, желобки, пазы и т.п. имеют возрастающие к участку стенки участки дна, причем преимущественно участки дна наклонены под прямым углом друг к другу и/или угол наклона более длинных участков дна к участкам стенки составляет от 25° до 35°, в частности примерно 30°. При угле наклона более длинного участка дна углубления примерно 30° неожиданно получилось оптимальное значение удерживающей силы стыкового соединения, произведенного согласно изобретению с помощью залитого полимерного материала. С другой стороны, воспринимаемая стыковым соединением удерживающая сила линейно увеличивается с увеличением количества желобков, пазов или выемок и с эффективным поперечным сечением в направлении действия основной нагрузки, параллельном разделительному зазору.
Целесообразным образом в участке стенки, по меньшей мере, одной из частей предусмотрен проходящий поперечно всем углублениям распределительный канал, причем литейный канал преимущественно оканчивается в распределительном канале. Это выгодно тем, что участки стенок обеих функциональных частей могут вставляться друг в друга без того, чтобы для оптимального распределения впрыскиваемого текучего полимерного материала требовалась определенная позиция между обеими функциональными частями. Одновременно застывший или затвердевший в распределительном канале полимерный материал образует дополнительный, предотвращающий поворот элемент между соединенными друг с другом частями и может отпадать нужда в таких отдельных предотвращающих от поворота средствах как потайные винты или шплинты.
В частности, предпочтительно, когда выемки, желобки, пазы и т.п. расположены в участках стенок обеих частей таким образом, что литейная масса затвердевает или отверждается в виде колец со сравнительно небольшими поперечными сечениями, преимущественно прямоугольными поперечными сечениями. Кольца могут тогда образовываться в углублениях или в полостях таким образом, что главная диагональ поперечных сечений затвердевших колец совпадает с направлением действия основной нагрузки разделительной силы между функциональными частями, вызванной силами сжатия и растяжения. При этом особенно выгодно, если смежные углубления отделены друг от друга промежуточным участком, причем в соединенном положении промежуточные участки участков стенок первой и второй части расположены непосредственно друг над другом. Это улучшает, в частности, также уплотнительное действие стыкового соединения согласно изобретению, так как граничащие друг с другом промежуточные участки соответственно образуют герметичную щель, к обеим сторонам которой примыкает затвердевшее тело из полимерного материала и принимает на себя уплотнительную функцию.
Стыковое соединение согласно изобретению дополнительно выгодно тем, что при определенных функциональных частях одновременно с образованием стыкового соединения может также из литейной массы отливаться направляющая манжета или т.п., для аксиально подвижного внутри данной функциональной части тела или для самой этой части, в то время как углубление участка стенки этой функциональной части через подводящий канал оканчивается в кольцевом пространстве. Подразумевается, что при этом в случае необходимости по обе стороны кольцевого пространства должны располагаться подходящие уплотнения, например двухлепестковыми манжетам или съемниками, которые, с одной стороны, предотвращают выпуск литейной массы из кольцевого пространства, а с другой стороны, после затвердевания литейной массы в направляющую манжету принимают на себя уплотнение камеры нагнетания внутри цилиндра и т.п. Система уплотнения для направляющей манжеты может также заливаться одновременно с направляющей манжетой или перед ней.
Чтобы иметь возможность производить стыковое соединение в короткое время, особенно выгодно, если литейная масса - это формуемая литьем под давлением масса. Для предпочтительной реализации способа и стыкового соединения в гидравлических силовых устройствах, например стойкам крепи, гидроцилиндрам и передвижным цилиндрам, выбирается целесообразным образом литейная масса из полимерного материала, который в затвердевшем или отвержденном состоянии выдерживает нагружение срезающим усилием, по меньшей мере, 20 Н/мм2, преимущественно, по меньшей мере, 45 Н/мм2. Литейная масса может быть термопластом, в частности полиамидом (PA) или полифенилен-эфиром (PPE), или политерефталатом (PTP), в частности полибутилентерефталатом (PBT), или поливинилиденфторидом (PVDF). Особенно выгодно, если литейная масса - это усиленная волокном литейная масса, в частности усиленная стекловолокном литейная масса, содержащая, к примеру, около 30% стекловолокна.
Для осуществления стыкового соединения применяется способ, который характеризуется этапами расположения частей с перекрывающимися участками стенок с образованием полости посредством углубления, предусмотренных в обоих участках стенок, и заполнения полости текучей в нагретом или пластифицированном состоянии литейной массой из полимерного материала, которая в отвержденном или застывшем состоянии соединяет обе части друг с другом с геометрическим замыканием. Введенный в полость между участками стенок функциональных частей полимерный материал, как только он отверждается или застывает, предотвращает за счет геометрического замыкания относительные перемещения между функциональными частями, так как он проникает в предусмотренные в обоих участках стенок углубления, полностью их заполняет и затвердевает в полости до почти жесткого тела, стабильного по форме. Температуры пластификации для литейных масс полимерного материала лежат около 300°C, что существенно ниже температуры плавления металлов, так что воздействие на строение структуры функциональных частей, состоящих из металлов, не может осуществляться. Вместе с тем, особенно предпочтительно, что функциональные части, в частности цилиндры, могут состоять из холоднотянутых труб и уже перед производством стыкового соединения на все функциональные части, например, могут наноситься покрытия. Также не существует опасности коробления состоящих из металла функциональных частей, как это может иметь место при соединении частей сваркой. Одновременно полезно то, что неточности производства в перекрывающихся участках стенок почти полностью устраняются залитым полимерным материалом при учете степени усадки полимерного материала примерно от 0,2% до 1%.
В предпочтительном варианте осуществления способа в качестве литейной массы применяется литьевой материал, который впрыскивается в полость, в частности, под высоким давлением. Давление при впрыске может составлять, например, 200 бар, чтобы заполнять всю полость, несмотря на сравнительно длинный литейный канал, полностью и за короткое время. Преимущественно перед заполнением или впрыском литейной массы, по меньшей мере, участки стенок функциональных частей, образующих область перекрытия, подогреваются, например, посредством индуктивного нагрева. Кроме того, выгодно, что у определенных функциональных частей с геометрическим замыканием, на внутренней стороне одной из функциональных частей или для самой части на ее внешней стороне, одновременно может образовываться направляющая манжета или т.п. для аксиально подвижного тела, например стержня поршня или внутреннего цилиндра, и/или также может образовываться система уплотнения для направляющей манжеты. Тогда при монтаже и при соединении функциональных частей может выпадать дополнительный этап монтажа направляющих лент для аксиально подвижной части, в частности штока поршня или внутреннего цилиндра одной ступени цилиндров многоступенчатого силового цилиндра.
Стыковое соединение и способ его осуществления могут предпочтительно применяться, если функциональные части образуют цилиндр рабочего цилиндра и одна из частей состоит из цилиндрического трубчатого участка, а другая часть - из крышки цилиндра. Крышка цилиндра может быть снабжена при этом цельной присоединительной проушиной, в то время как цилиндрическая труба может особенно выгодно состоять из холоднотянутой трубы. Посредством использования холоднотянутых труб как исходного материала можно достигать экономии материальных затрат в цилиндрах до 50% по сравнению с горячекатаными трубами. Способ и стыковое соединение могут предпочтительно использоваться, если функциональные части образуют ступень цилиндра многоступенчатой гидравлической рудничной стойки, или если первая часть состоит из цилиндра рабочего цилиндра, а вторая часть состоит из центрально пропускающего поршневой шток запорного кольца для камеры нагнетания цилиндра. При таком запорном кольце далее особенно благоприятно, когда одновременно со стыковым соединением также отливается и направляющая манжета. Поршень гидравлического силового цилиндра образует следующую область применения для способа и стыкового соединения, причем тогда первая часть может состоять из поршневого штока, а вторая часть - из круглого в поперечном сечении поршневого кольца.
Кроме того, стыковое соединение согласно изобретению обеспечивает преимущество простого и быстрого технического обслуживания, приведения в исправное состояние и восстановления стыкового соединения, функциональных частей и/или использованных уплотнений и т.п., посредством того, что участки стенок соединенных друг с другом частей и стыковое соединение нагреваются определенным способом, к примеру, индуктивным нагревом, в температурном диапазоне от температуры пластификации использованного полимерного материала, до примерно 300°C, чтобы разъединять стыковое соединение и функциональные части при пластифицированном и соответственно размягченном полимерном материале. Затем может быть удален полимерный материал, оставшийся в углублениях, распределительном канале и литьевом канале, к примеру, посредством чистки или выгорания, и после обновленного вставления друг в друга участков стенок частей может производиться новое стыковое соединение методом литья под давлением.
Дальнейшие преимущества и варианты изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и последующего описания различных возможностей применения стыкового соединения в показанных на чертежах гидроцилиндрах и стойках крепи для подземных горных разработок. На фиг.1-6 показано:
Фиг.1. Продольное сечение гидроцилиндра, содержащего в целом три стыковых соединения согласно изобретению: в корпусе цилиндра, в запорном кольце цилиндрического пространства и между поршнем и поршневым штоком;
Фиг.2. Схематический вид участка II на фиг.1;
Фиг.3. Схематический вид участка III на фиг.1;
Фиг.4. Схематический вид в разрезе участка IV на фиг.2 с полостью между поршневым кольцом и поршневым штоком;
Фиг.5. Схематический вид вдоль V-V на фиг.4;
Фиг.6. Схематическое сечение телескопической стойки крепи, части которой с помощью стыкового соединения согласно изобретению соединены друг с другом.
Обозначенный на фиг.1 в целом позицией 1 гидроцилиндр может использоваться, например, как передвижной цилиндр в шагающей крепи, чтобы продвигать транспортер и соответственно добычной агрегат в направлении фронта очистных работ, а затем подтягивать присоединенный каркас крепи за счет втягивания активируемого в обоих направлениях гидроцилиндра. Гидроцилиндр 1 содержит внешнюю цилиндрическую трубу 2, левый на фиг.1 конец которой посредством первого, обозначенного в целом позицией 10 соответствующего изобретению стыкового соединения из затвердевшего полимерного литейного материала жестко и одновременно герметично соединен с крышкой 3 цилиндра. В крышке 3 цилиндра цельновыполненная соединительная проушина 4 для шарнирного присоединения цилиндра 1 к контрфорсу, например кронштейну подшипника. Во внутреннее пространство 5 гидроцилиндра 1 установлен с возможностью перемещения поршень 6, который состоит из поршневого штока 7 и кольцеобразного тела 8 поршня, которые жестко и герметично соединены друг с другом вторым соответствующим изобретению стыковым соединением 30 из затвердевшего полимерного литейного материала. В переднем, правом на фиг.1 конце гидроцилиндра 1 проведен поршневой шток 7 внутри запорного кольца 11, которое запирает камеру 5 нагнетания в этом конце цилиндра и жестко и герметично соединено с внутренней стенкой внешней цилиндрической трубы 2 посредством третьего соответствующего изобретению стыкового соединения 50 из затвердевшего полимерного литейного материала. Тело 8 поршня 6 может нагружаться с обеих сторон рабочим давлением, причем для выдвигания поршневого штока 7 рабочая жидкость через отверстие 12 поступает в левую рабочую полость, а для втягивания цилиндра рабочая полость 5 с обратной стороны тела 8 поршня, как представлено, через отверстие 13 нагружается рабочей жидкостью. Рабочее давление рабочей жидкости в соответствующей рабочей полости может достигать при этом нескольких сотен бар, как это известно и необходимо для соответствующих, используемых в горных разработках гидроцилиндров.
В гидроцилиндре 1 изобретение представлено, в частности, стыковыми соединениями 10, 30 и 50, обозначенными на фиг.1 в виде зачерненных участков, причем они на фиг.2-5 не представлены. На этих фигурах можно заметить только полости, в которые проникает пластифицированная, текучая литейная масса из подходящего полимерного материала. Далее это объясняется с помощью фиг.2-5.
Фиг.2 показывает в деталях стыковое соединение 10 между внешней цилиндрической трубой 2 и крышкой 3 цилиндра, а также стыковое соединение 30 между концом поршневого стержня 7 и телом 8 поршня. Состоящая из холоднотянутой металлической трубы внешняя цилиндрическая труба 2 имеет с торцевой стороны бурт с кольцеобразной надставкой 14, участок 14' внешней стенки которой снабжен здесь в целом шестью аксиальными расположенными рядом друг с другом, концентрическими желобками 16 в виде углублений. Участок 14' надставки 14 в показанном соединенном положении перекрывается цельной надставкой 15 на крышке 3 цилиндра, на внутренней стенке 15' которой здесь также образован ряд из шести желобков 17. Надставки 14, 15 с участками стенок 14', 15' стенок могут вдвигаться друг в друга с незначительным люфтом (посадка с зазором или переходная посадка), а желобки 16, 17 состоят из наклоненных друг к другу под прямым углом участков дна, которые при вдвинутых друг в друга надставках создают полости с прямоугольным поперечным сечением, в которые подходящий полимерный материал, например усиленный 30% стекловолокна полиамид (не показан) в пластифицированном, текучем состоянии, может впрыскиваться с высоким давлением через отверстие 18 для впрыска в надставке 15 крышки 3 цилиндра, чтобы образовать стыковое соединение 10. Распределение расплавленного полимерного материала по отдельным полостям или соответственно желобкам с прямоугольным поперечным сечением происходит через представленный схематически непосредственно под отверстием 18 для впрыска и связанный с ним через литейный канал 26 распределительный канал 19, который проходит в аксиальном направлении по всей ширине снабженных желобками 16, 17 областей участков 14', 15' стенок. Концы 20, 21 надставок 14, 15 каждый раз наталкиваются на бурт цилиндра 2 и соответственно крышки 3 цилиндра, чтобы в осевом направлении с обеих сторон замыкать полости и удерживать под высоким давлением, к примеру, 300 бар, и при температуре около 300°C впрыскнутую литейную массу из полимерного материала в полостях. После застывания или соответственно отверждения полимерного материала крышка 3 цилиндра и цилиндр 2 будут соединены друг с другом с геометрическим замыканием за счет заполнивших углубления 16, 17 затвердевших колец (фиг.1) из полимерного материала, причем кольца одновременно способствуют герметизации разделительного промежутка между обеими частями 2, 3. Полимерный материал выбирается преимущественно таким образом, что в затвердевшем состоянии он может воспринимать растягивающие нагрузки около 50 Н/мм2. Подходящие материалы, например полиамид STANYL® или полибутилентерефталат ARNITE® фирмы DSM соответственно усилены 30% стекловолокна. При количестве колец шесть или больше и их расположении таким образом, что отдельные кольца нагружаются усилиями сжатия между частями 2, 3 вдоль своей самой широкой диагонали, стыковое соединение 10 может подвергаться гидравлическим давлениям более 300 бар в рабочей полости, без того, чтобы части 2, 3 разъединялись друг с другом или образовывалась негерметичность между ними.
Фиг.2, 4 и 5 показывают в качестве другого примера осуществления стыковое соединение 30 для жесткого и герметичного крепления тела 8 поршня на конце поршневого штока 7. Кольцеобразное тело 8 поршня, которое своей внешней стенкой 9 может герметично скользить вдоль внутренней стенки цилиндра 2 (фиг.2), чтобы образовывать камеры нагнетания по обеим сторонам тела 8 поршня, снабжено на своей кольцеобразной внутренней стенке 35, как хорошо видно из фиг.4, здесь шестью желобообразными углублениями 37, каждое из которых имеет наклоненные друг к другу под прямым углом участки 38, 39 дна. В показанном монтажном положении, в котором поршневой шток 7 и тело 8 поршня соединены друг с другом, желобообразные углубления 37 в теле 8 поршня расположены напротив углублений 36, которые образованы на внешней стенке 34 поршневого штока 7 и имеют также наклоненные друг к другу под прямым углом участки 40, 41 дна. Внешний диаметр на участке 34 стенки поршневого штока 7 при посадке с зазором или переходной посадке меньше, чем внутренний диаметр на участке 35 внутренней стенки тела 8 поршня, так что тело 8 поршня и поршневой шток 7 могут вставляться друг в друга. Между участками 40, 41 дна смежных желобков 36 образованы цилиндрические промежуточные участки 42, а между участками 38, 39 дна смежных желобков 37 образованы цилиндрические промежуточные участки 43, составляющие несколько миллиметров аксиальной длины, которые в монтажном положении расположены непосредственно друг над другом и которые полностью или почти полностью разделяют образованные соответствующими углублениями 36, 37 полости друг от друга. Угол α наклона соответствующего более длинного участка 38 или 41 дна углублений 37, 36 составляет относительно участков 35 или соответственно 34 стенки примерно 30°, а угол β наклона более коротких участков 39 или 40 дна к перпендикуляру к участкам стенок 34, 35 соответственно 60°. Осевая длина цилиндрических промежуточных участков 42, 43 значительно короче, чем осевая длина углублений 36, 37, и может составлять, например, около 4 мм. Для впрыска полимерного материала в торцевой стороне поршневого штока 7 предусмотрено отверстие 43 для впрыска (фиг.2), которое через два состоящих из отверстий литейных канала 46 и 47 оканчивается в распределительном канале 49, который проходит в аксиальном направлении поршневого штока 7 через все углубления 36. Таким образом, как показано стрелками V на фиг.4 и 5, текучий полимерный материал может распределяться через распределительный канал 49 по отдельным полостям и полностью заполнять полости или соответственно углубления 36, 37 в обеих соединяемых друг с другом функциональных частях 7, 8. Полимерный материал затвердевает в углублениях 35, 37 в виде заполняющих их колец, которые соединяют с геометрическим замыканием обе части 7, 8 и одновременно полностью герметизируют разделительный промежуток между участками 34 и 35 стенок.
Фиг.3 показывает третий пример осуществления стыкового соединения 50 согласно изобретению для соединения цилиндра 2 с запорным кольцом 11, которое одновременно с помощью направляющей манжеты 70 (фиг.1) образует на его внутренней стороне направляющую для поршневого штока 7. Стыковое соединение 50 состоит здесь в целом из восьми последовательно расположенных в аксиальном направлении углублений 56 и соответственно 57 на цилиндрическом участке внутренней стенки 55 цилиндра 2 и соответственно на цилиндрическом участке 54 внешней стенки запорного кольца 11, причем геометрия углублений 56, 57 соответствует геометрии углублений в предыдущих примерах осуществления. Полимерный материал, с помощью которого производится геометрическое замыкание в стыковом соединении 50, может вводиться через отверстие 58 для впрыска и литейный канал 66 в цилиндре 2, а также через распределительный канал 59, который расположен здесь на участке 54 внешней стенки запорного кольца 11, в отдельные углубления или желобки 56, 57. Позиционирование распределительного канала 59 происходит преимущественно таким образом, что литейный канал 66 оканчивается непосредственно в распределительном канале 59, чтобы достичь оптимального распределения и ввода полимерного материала в полость и все углубления 56, 57. В примере осуществления на фиг.3 впрыскиваемым полимерным материалом одновременно образуется направляющая манжета 70 (фиг.1) для поршневого штока 7. Для этого на внутренней стенке запорного кольца 11 выполнена кольцевая полость 71, в которой оканчивается исходящий от дна распределительный канал 59 и преимущественно состоящий из отверстия подводящий канал 72. Кольцевая полость 71 ограничивается с обеих сторон установочными областями 73 и соответственно 74 для уплотнительных элементов, которые предотвращают боковое просачивание полимерного материала из кольцевой полости 71, по меньшей мере, при заливке кольцевой полости 71. Соответствующие уплотнения могут после затвердевания полимерного материала в кольцевой полости 71 удаляться к направляющей манжете 70 (фиг.1) для поршневого штока 7, и уплотнение между поршневым штоком 7 и запорным кольцом 11 затем осуществляется исключительно за счет щелевого уплотнения между поршневым штоком 7 и направляющей манжетой 70, или в одном или обоих промежуточных областях 73, 74 располагаются подходящие уплотнения или съемники, которые обеспечивают уплотнения при длительной эксплуатации гидроцилиндра 1. Заливка стыкового соединения 50 с одновременным образованием направляющей манжеты 70 происходит преимущественно при уже вставленном поршневом штоке 7. По внешнему периметру он может частично покрываться смазкой и т.п., чтобы предотвращать налипание впрыскиваемого полимерного материала на поршневой шток 7.
Для производства соответствующего стыкового соединения 10, 30, 50 и соответственно направляющей манжеты 70 используется подходящий жидкотекучий или текучий в пластифицированном состоянии полимерный материал, в частности подходящий, формуемый литьем под давлением материал, например усиленный стекловолокном полиамид или усиленный стекловолокном полибутилентерефталат, которые имеют необходимую механическую прочность после затвердевания. Полимерный материал пластифицируется при температурах до примерно 300°С и затем впрыскивается в текучем состоянии через соответствующие отверстия 18, 48 или 58 для впрыска в предусмотренные согласно изобретению полости, которые охватывают задние по отношению к разделительному промежутку сечения в обеих соединяемых друг с другом частях. Полный объем данных полостей известен, и литейная масса дозированно впрыскивается под высоким давлением - более 200 бар. В силу относительно длинных и тонких проточных каналов процесс впрыскивания может требовать определенного периода времени, так что перед впрыском полимерного материала предпочтительно подогревать соединяемые друг с другом части из металла, например поршневой шток 7 и тело 8 поршня или крышку 3 цилиндра и цилиндр 2, до температуры 100°С или выше. Как только впрыскиваемая полимерная масса затвердела, части могут эксплуатироваться. В целом, время монтажа незначительно и он может проводиться полностью автоматизировано.
Фиг.6 показывает на другом примере осуществления как с помощью стыкового соединения, согласно изобретению могут соединяться функциональные части телескопической гидравлической стойки 100, которая может вступать в действие, например, как рудничная стойка или стойка крепи для подпирания кровли в подземных горных разработках. В показанном примере осуществления отдельные элементы стойки 100 крепи соединяются друг с другом в целом пятью соответствующими изобретению стыковыми соединениями 110, 120, 130, 140 и 150, причем все стыковые соединения, как показано выше, состоят из впрыскнутого полимерного материала, который впрыскивается в полость между соединяемыми частями, заполняет ее полностью и затвердевает, чтобы соединять части друг с другом с геометрическим замыканием и одновременно герметизировать разделительные промежутки. Стыковое соединение 110 соединяет крышку 103 цилиндра с внешним цилиндром 102 первой ступени цилиндров. Стыковое соединение 120 соединяет крышку 104 цилиндра с цилиндрической трубой 105 второй ступени цилиндров. Цилиндрическая труба 105 установлена с возможностью перемещения в запорном кольце 111, которое закреплено посредством стыкового соединения 130 из залитой пластмассы во внутреннем объеме внешнего цилиндра 102. Одновременно крышка 104 цилиндра образует головку поршня для второй ступени. Внутри цилиндра 105 расположен аксиально подвижный поршневой шток 107, у которого на левом согласно фиг.6 конце с помощью другого стыкового соединения 140, согласно изобретению закреплено здесь относительно тонкостенное поршневое кольцо 108. Одновременно поршневой шток 107 установлен во втором запорном кольце 112, которое закреплено посредством пятого стыкового соединения 150 на внутренней стенке цилиндра 105. Все части могут соединяться друг с другом в течение очень короткого времени и геометрия полостей для стыковых соединений 110, 120, 130, 140 и 150 соответствует предыдущим примерам осуществления.
Для специалиста из предыдущего описания очевиден ряд модификаций, которые должны подпадать под объем защиты зависимых подпунктов формулы изобретения. Количество углублений или соответственно желобков в перекрывающихся друг с другом участков стенок соединяемых частей соотносится со свойствами используемого полимерного материала. Чем выше его предел прочности при растяжении в отвержденном состоянии, тем меньше нужно желобков. Минимальное количество, например, шесть желобков, тем не менее, предоставляет преимущества как относительно достигающейся прочности стыкового соединения, так и относительно эффекта уплотнения между частями. Геометрия желобков или углублений и геометрия возникающего в конце процесса затвердевания тела из полимерного материала может варьироваться, и для специалиста понятно, что обработка, в частности, температура пластификации, температура впрыскивания, температура предварительного разогрева частей и давление впрыскивания используемого материала, а также геометрия и объемы соответствующей полости могут согласовываться. Обе соединяемые части могут дополнительно иметь согласованные между собой резьбовые участки, с помощью которых они образуют резьбовое соединение на первом этапе монтажа друг с другом, прежде чем пластмасса заливается в полость. Для демонтажа частей стыковое соединение нужно только пластифицировать посредством достаточного нагрева перекрывающихся участков стенок. После удаления из углублений всех полимерных материалов части могут быть снова соединены.
Описание изобретения осуществлено со ссылками на цилиндрические части гидроцилиндра. Тем не менее, изобретение может использоваться также для пневматических цилиндров или для других соединяемых друг с другом частей, в особенности если при соединении этих частей должна одновременно достигаться герметизация разделительного промежутка.
1. Стыковое соединение для функциональных частей гидравлических или пневматических силовых устройств с имеющей участок внешней стенки первой частью и имеющей участок внутренней стенки второй частью, которые имеют возможность сочленения перекрывающимися участками стенок и соединения друг с другом, отличающееся тем, что оба участка стенок имеют, по меньшей мере, по одному углублению, которые в положении соединения соответственно образуют полость, которая заполняется пластифицированной за счет нагрева текучей литейной массой из полимерного материала, которая после своего отверждения или застывания выдерживает нагружение срезающим усилием, по меньшей мере, 20 н/мм2 и образует соединение обеих частей с геометрическим замыканием, выполненное с возможностью разъединения при нагреве и пластификации полимерного материала, причем одна из частей содержит отверстие для залива или впрыска литейной массы, которое через литейный канал оканчивается в соответствующем углублении, причем углубления имеют возрастающие к участкам стенок участки дна, которые расположены под прямым углом друг к другу, и при этом угол наклона более длинного участка дна к участку стенки составляет от 25 до 35°.
2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что угол наклона более длинного участка дна к участку стенки составляет примерно 30°.
3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что углубления ориентированы поперечно разделительному промежутку между частями.
4. Стыковое соединение для функциональных частей гидравлических или пневматических силовых устройств с имеющей участок внешней стенки первой частью и имеющей участок внутренней стенки второй частью, которые имеют возможность сочленения перекрывающимися участками стенок и соединения друг с другом, отличающееся тем, что оба участка стенок имеют, по меньшей мере, по одному углублению, которые в положении соединения соответственно образуют полость, которая заполняется пластифицированной за счет нагрева текучей литейной массой из полимерного материала, которая после своего отверждения или застывания выдерживает нагружение срезающим усилием, по меньшей мере, 20 н/мм2 и образует соединение обеих частей с геометрическим замыканием, выполненное с возможностью разъединения при нагреве и пластификации полимерного материала, причем одна из частей содержит отверстие для залива или впрыска литейной массы, которое через литейный канал оканчивается в соответствующем углублении, причем смежные углубления в участках стенок отделены друг от друга промежуточным участком, причем в монтажном положении промежуточные участки участков стенок первой и второй частей расположены непосредственно друг над другом.
5. Стыковое соединение для функциональных частей гидравлических или пневматических силовых устройств с имеющей участок внешней стенки первой частью и имеющей участок внутренней стенки второй частью, которые имеют возможность сочленения перекрывающимися участками стенок и соединения друг с другом, отличающееся тем, что оба участка стенок имеют, по меньшей мере, по одному углублению, которые в положении соединения соответственно образуют полость, которая заполняется пластифицированной за счет нагрева текучей литейной массой из полимерного материала, которая после своего отверждения или застывания выдерживает нагружение срезающим усилием, по меньшей мере, 20 н/мм2 и образует соединение обеих частей с геометрическим замыканием, выполненное с возможностью разъединения при нагреве и пластификации полимерного материала, причем одна из частей содержит отверстие для залива или впрыска литейной массы, которое через литейный канал оканчивается в соответствующем углублении, причем углубление участка стенки одной из частей оканчивается в подводящем канале к кольцевой полости, в которой из литейной массы может отливаться направляющая манжета для аксиально подвижного внутри этой части тела или для самой части.
6. Соединение по любому из пп.1, 4 или 5, отличающееся тем, что литейная масса из полимерного материала выдерживает в отвержденном или застывшем состоянии нагружение срезающим усилием, по меньшей мере, 45 н/мм2.
7. Соединение по любому из пп.1, 4 или 5, отличающееся тем, что литейная масса - это термопласт, в частности, полиамид или полифениленэфир, или политерефталат, в частности, полибутилентерефталат, или поливинилиденфторид.
8. Соединение по любому из пп.1, 4 или 5, отличающееся тем, что литейная масса - это усиленная волокном литейная масса, в частности, усиленная стекловолокном литейная масса.
9. Соединение по любому из пп.1, 4 или 5, отличающееся тем, что силовые устройства представляют собой силовые устройства стоек для подземных горных разработок.
