PL B1. Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH, Dachau, DE , DE, BUP 12/08. MARTIN REUTER, Dachau, DE

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. E21D 23/16 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie do rozpierania stojaków podwyższonym ciśnieniem (30) Pierwszeństwo: , DE, (73) Uprawniony z patentu: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH, Dachau, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 12/08 (72) Twórca(y) wynalazku: MARTIN REUTER, Dachau, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/12 (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jan Niewieczerzał

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do rozpierania stojaków podwyższonym ciśnieniem. Znane są w eksploatacji podziemnej tego rodzaju urządzenia, które służą do zwiększania podporności stojaków obudowy ścianowej. Większa siła podparcia pożądana jest w wielu urządzeniach ścianowych, gdyż poprawia to skuteczność działania obudowy. Zadaniem obudowy jest podtrzymywanie górotworu i zwłaszcza stropu w miejscu urabiania, żeby nie doszło do jego zawalenia. Przeznaczone są do tego urządzenia hydrauliczne zaprojektowanie na ciśnienie układu od około 300 do 350 bar. W przypadku stojaków obudowy ścianowej górna granica tego ciśnienia wynosi od 420 do 480 bar. Jeżeli nie przewiduje się żadnych specjalnych urządzeń, to górotwór dlatego należy podpierać do osiągnięcia górnej granicy ciśnienia, aż do momentu gdy tarcza może stawiać maksymalny opór. Znany jest sposób podwyższenia ciśnienie za pomocą dwóch przewodów zasilających o różnym poziomie ciśnienia, na przykład 320 bar i 420 bar. W takim układzie wysokie ciśnienie musi być doprowadzane przewodem giętkim o dużej średnicy (DN20), a ponadto potrzeba szeregu dodatkowych zaworów sterujących, które są podłączone do układu wysokiego ciśnienia zasilanego drugim ciśnieniem. Znane jest ponadto wytwarzanie wysokiego ciśnienia dopiero na stojaku obudowy ścianowej poprzez podwyższający ciśnienie tłok przełożeniowy. Ponieważ różne stojaki potrzebują różnej objętości dla uzyskania wysokiego ciśnienia, więc trzeba zastosować duży tłok przełożeniowy albo musi być wykonanych kilka suwów pompowania. Znane są też ze stanu techniki służące do tego celu tłoki przełożeniowe sterowane zaworami sterującymi suwakowymi, co jest związane ze stosunkowo dużymi nakładami. Celem wynalazku jest dostarczenie urządzenia do rozpierania stojaków podwyższonym ciśnieniem, które to urządzenie może być tanio wytwarzane dzięki jego nadzwyczaj prostej konstrukcji. Urządzenie do rozpierania stojaków podwyższonym ciśnieniem, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera wejście i wyjście, umieszczony między wejściem i wyjściem cylinder tłokowy, który ma na stronie wejściowej komorę pierścieniową z większą powierzchnią i na stronie wyjściowej komorę pierścieniową z mniejszą powierzchnią, i którego tłok roboczy jest wstępnie naprężony sprężyną w kierunku wejścia, a także ma umieszczony między cylindrem tłokowym i wyjściem zawór zwrotny, który blokuje przepływ w kierunku wejścia, oraz zawiera obejściowy zawór zwrotny między obiema komorami pierścieniowymi, który blokuje przepływ w kierunku wejścia. Korzystnie, obejściowy zawór zwrotny jest umieszczony w tłoku roboczym cylindra tłokowego. Korzystnie, sprężyna jest gazową sprężyną naciskową. Korzystnie, urządzenie jest umieszczone w kadłubie ukształtowanym jako przyłączany kołnierzowo zespół konstrukcyjny. Korzystnie, wyjście jest połączone z czujnikiem ciśnienia. Korzystnie, wejście i wyjście są połączone z w szczególności odblokowywanym zaworem zwrotnym eksploatowanego pod ziemią stojaka, który to zawór blokuje przepływ w kierunku wejścia. Cel wynalazku został osiągnięty przez to, że urządzenie posiada wejście i wyjście, między którymi znajduje się cylinder tłokowy, który posiada naciskany sprężyną w kierunku wejścia tłok roboczy mający po stronie wejściowej komorę pierścieniową z większą powierzchnią i po stronie wyjściowej komorę pierścieniową z mniejszą powierzchnią. Aby znajdujący się w cylindrze tłok roboczy mógł wykonać suw pompowania, przewidziano między tymi dwiema komorami pierścieniowymi obejściowy zawór zwrotny, który blokuje przepływ w kierunku wejścia. Ponadto między cylindrem tłokowym i wyjściem jest umieszczony zawór zwrotny, który także blokuje przepływ w kierunku wejścia, żeby odsprzęgnąć cylinder tłokowy po stronie wyjściowej. Za pomocą urządzenia według wynalazku można zwiększyć w prosty sposób podporność stojaka obudowy ścianowej zasilając ciśnieniem głównym komorę pierścieniową po stronie wejściowej. W efekcie w obrębie komory pierścieniowej o mniejszej powierzchni po stronie wyjściowej powstaje odpowiednio wyższe ciśnienie i tłok roboczy cylindra tłokowego wypiera czynnik roboczy w kierunku wyjścia, żeby zwiększyć ciśnienie główne stojaka. Gdy przy końcu suwu tłoka następuje odłączenie ciśnienia głównego, to znaczy połączenie przewodu tłocznego z odpływem, spada ciśnienie w cylindrze tłokowym, ponieważ zawór zwrotny odsprzęga ten cylinder po stronie wyjściowej. Następnie sprężyna naciska tłok roboczy cylindra tłokowego w kierunku wejścia, przy czym płyn pod ciśnieniem odpływa z komory pierścieniowej po stronie wejściowej przez obejściowy zawór zwrotny do komory pierścieniowej po stronie wyjściowej.

3 PL B1 3 Urządzenie według wynalazku ma nadzwyczaj prostą budowę i składa się wyłącznie z cylindra tłokowego z obciążonym sprężyną tłokiem roboczym oraz obejściowego zaworu zwrotnego i zaworu zwrotnego. Dzięki temu można zrezygnować z kosztownych suwakowych zaworów sterujących lub innych zaworowych układów sterujących, co pozwala zminimalizować koszty wytwarzania. Podczas rozpierania stojaka podwyższonym ciśnieniem przy użyciu urządzenia opisanego powyżej rodzaju zasila się ciśnieniem głównym w odstępie czasowym zawór zwrotny stojaka, wyłącznie wskutek czego cylinder tłokowy ponownie wykonuje suw pompowania. Inaczej mówiąc, cylinder tłokowy może być uruchamiany kilkakrotnie wyłącznie dzięki temu, że stojakowy zawór nastawczy jest zasilany ciśnieniem głównym w odstępie czasowym, przy czym nie są potrzebne dalsze zawory względnie nie muszą być one wysterowane przez elektrohydrauliczny układ sterujący. W pierwszej korzystnej postaci wykonania obejściowy zawór zwrotny jest umieszczony w tłoku roboczym cylindra tłokowego, dzięki czemu uzyskuje się bardzo zwartą konstrukcję. Sprężyna może być zwykłą sprężyną spiralną, lecz może być również ukształtowana jako gazowa sprężyna naciskowa, co pozwala ukształtować nadzwyczaj zwarte urządzenie. W następnej korzystnej postaci wykonania urządzenie może być umieszczone w kadłubie, który ma postać przyłączanego kołnierzowo zespołu konstrukcyjnego. Stwarza to możliwość dodatkowego wyposażenia w zawory stojakowe. W dalszej korzystnej postaci wykonania wyjście urządzenia może być połączone z czujnikiem ciśnienia, który jest dołączony do elektrohydraulicznego układu sterującego, który steruje obudową ścianową. W ten sposób można łatwo określić, jakie ciśnienie główne istnieje na wyjściu urządzenia. Korzystnie jest, gdy urządzenie jest dołączone do zaworu stojakowego tak, że wejście i wyjście urządzenia jest połączone z w szczególności odblokowywanym zaworem zwrotnym, który blokuje przepływ w kierunku wejścia. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przykładową postać wykonania urządzenia do rozpierania stojaków podwyższonym ciśnieniem. W ukazanym przykładzie widać w sumie dwa urządzenia, przy czym jedno jest przewidziane dla lewego a drugie dla prawego stojaka. Oba te urządzenia mają identyczną budowę, wobec czego dla uproszczenia opisano dalej tylko urządzenie dla lewego stojaka. Na rysunku ukazany jest stojak 10 obudowy ścianowej z przyłączem 12 po stronie tłoka do rozpierania stojaka i z przyłączem 14 po stronie pierścienia do rabowania stojaka. Wysterowanie stojaka odbywa się przez zawór stojakowy 16, który w swoim wnętrzu ma odblokowywany zawór zwrotny 18. Ten odblokowywany zawór zwrotny 18 blokuje przepływ w kierunku wejścia 20 zaworu stojakowego 16, który jest zasilany ciśnieniem głównym przez kurek odcinający 22 stojaka 10 z elektrohydraulicznego układu sterującego. Wyjście 24 zaworu stojakowego 16 jest dołączone po stronie tłoka do przyłącza 12 stojaka 10 i jest połączony z odblokowywanym zaworem zwrotnym 18, który blokuje przepływ w kierunku wejścia 20. Do przyłącza 24 zaworu stojakowego po stronie wyjściowej jest podłączony dodatkowo zawór nadciśnieniowy 26. Odblokowywany zawór zwrotny 18 jest połączony poprzez kanał 28 sterowania z przyłączem 14 stojaka 10 od strony pierścienia, przy czym przyłącze to jest połączone przewodem 30 z elektrohydraulicznym układem sterującym, za pomocą którego przyłącze 14 od strony rury może być zasilane płynem pod ciśnieniem celem rabowania stojaka. Jak widać na rysunku, zawór stojakowy 16 jest umieszczony w zaworowym kadłubie 32, z którym jest połączony kołnierzowo następny kadłub 34, gdzie znajduje się zgodne z wynalazkiem urządzenie do rozpierania stojaków podwyższonym ciśnieniem. Urządzenie to posiada wejście 40, które jest połączone przepływowo z wejściem 20 zaworu stojakowego 16 oraz wyjście 42, które jest połączone przepływowo z wyjściem 24 zaworu stojakowego 16. Między wejściem 40 i wyjściem 42 jest umieszczony cylinder tłokowy 44, który posiada po stronie wejściowej komorę pierścieniową 46 z większą powierzchnią i po stronie wyjściowej komorą pierścieniową 48 z mniejszą powierzchnią, czyli chodzi tu o przełożeniowy cylinder tłokowy. Tłok roboczy 50 cylindra tłokowego 44 jest wstępnie naprężony za pomocą sprężyny 52 w kierunku wejścia 40. Między tymi dwiema komorami pierścieniowymi 46 i 48 jest przewidziany obejściowy zawór zwrotny 54, który jest umieszczony w tłoku roboczym 50 i blokuje przepływ w kierunku wejścia 40. W przedstawionym przykładzie wykonania sprężyna 52 ma postać gazowej sprężyny naciskowej. Między cylindrem tłokowym 44 i wyjściem 42 urządzenia jest umieszczony następny zawór zwrotny 56, który blokuje przepływ w kierunku wejścia 40. Wreszcie, do wyjścia 42 urządzenia jest podłączony czujnik ciśnienia 60, który jest połączony z elektrohydraulicznym układem sterującym.

4 4 PL B1 Poniżej opisano sposób działania wyżej opisanego urządzenia: Celem rozpierania stojaka 10 elektrohydrauliczny układ sterujący podaje na wejście 20 zaworu stojakowego 16 ciśnienie główne o wielkości na przykład około 320 bar, tak że stojak 10 jest rozpierany. Gdy czujnik ciśnienia 60 nie rejestruje już istotnego wzrostu ciśnienia, następuje przerwanie tego procesu, to znaczy wejście 22 zaworu stojakowego 16 zostaje połączone z odpływem. W efekcie zamyka się zawór zwrotny 18 zaworu stojakowego 16 oraz zawór zwrotny 56 urządzenia. W wyniku spadku ciśnienia w komorze pierścieniowej 46 sprężyna 52 naciska na tłok roboczy 50 w kierunku wejścia, przy czym płyn pod ciśnieniem płynie zaworem obejściowym 54 w kierunku komory pierścieniowej 48 z mniejszą powierzchnią. Trwa to tak długo, aż tłok roboczy 50 osiągnie swoje dolne położenie. Gdy następnie ponownie wystąpi ciśnienie główne na wejściu 20 względnie 40, zawór zwrotny 18 nie otwiera się, lecz tłok roboczy 50 przesuwa się w kierunku wyjścia 42 i następuje suw pompowania. Gdy znów zostanie przerwany wzrost ciśnienia, zanim osiągnie ono wymaganą wielkość, to przebieg ten może być powtórzony. Z powyższego opisu wynika, że w zgodnym z wynalazkiem sposobie rozpierania stojaka podwyższonym ciśnieniem cylinder tłokowy jest uruchamiany w najprostszy sposób przez to, że stojakowy zawór nastawczy 18 jest zasilany ciśnieniem głównym w odstępie czasowym. Dzięki temu nie muszą być przewidziane żadne dalsze zawory ani układy sterowania elektrycznego. Zupełnie wystarczy to, że stojakowy zawór nastawczy w odstępach czasu jest zasilany ciśnieniem głównym i znów odciążany, tak że tłok roboczy cylindra tłokowego może wykonać pełny suw pompowania. W celu rabowania stojaka 10 podaje się ciśnienie do przewodu 30, co powoduje odblokowanie zaworu zwrotnego 18 i płyn pod ciśnieniem może odpływać z powrotem z komory tłokowej stojaka 10. Wysterowanie prawego na rysunku stojaka wygląda identycznie jak opisano wyżej, wobec czego nie będzie tu jeszcze raz opisywane. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do rozpierania stojaków podwyższonym ciśnieniem, znamienne tym, że zawiera wejście (40) i wyjście (42), umieszczony między wejściem (40) i wyjściem (42) cylinder tłokowy (44), który ma na stronie wejściowej komorę pierścieniową (46) z większą powierzchnią i na stronie wyjściowej komorę pierścieniową (48) z mniejszą powierzchnią, i którego tłok roboczy (50) jest wstępnie naprężony sprężyną (52) w kierunku wejścia (40), a także ma umieszczony między cylindrem tłokowym (44) i wyjściem (42) zawór zwrotny, który blokuje przepływ w kierunku wejścia (40), oraz zawiera obejściowy zawór zwrotny między obiema komorami pierścieniowymi (4 6, 48), który blokuje przepływ w kierunku wejścia (40). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że obejściowy zawór zwrotny (54) jest umieszczony w tłoku roboczym (50) cylindra tłokowego. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że sprężyna (52) jest gazową sprężyną naciskową. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest ono umieszczone w kadłubie (34) ukształtowanym jako przyłączany kołnierzowo zespół konstrukcyjny. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wyjście jest połączone z czujnikiem ciśnienia (60). 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wejście (40) i wyjście (42) są połączone z w szczególności odblokowywanym zaworem zwrotnym (18) eksploatowanego pod ziemią stojaka (10), który to zawór blokuje przepływ w kierunku wejścia (20, 40).

5 PL B1 5 Wykaz odnośników 10 stojak 12 przyłącze po stronie tłoka 14 przyłącze po stronie rury 16 zawór stojakowy 18 odblokowywany zawór zwrotny 20 wejście 22 kurek odcinający 24 wyjście 26 zawór nadciśnieniowy 28 kanał sterowania 30 przewód 32 kadłub 34 kadłub 40 wejście 42 wyjście 44 cylinder tłokowy 46 komora pierścieniowa z większą powierzchnią 48 komora pierścieniowa z mniejszą powierzchnią 50 tłok roboczy 52 sprężyna 54 obejściowy zawór zwrotny 56 zawór zwrotny 60 czujnik ciśnienia

6 6 PL B1 Rysunek Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)