專利名稱：單體液壓支柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦用支護(hù)設(shè)備，尤其是一種外注式雙伸縮單體液壓支柱。
背景技術(shù)：
煤礦采掘工作面支護(hù)設(shè)備是礦山必不可少的設(shè)備之一。目前煤礦中使用的支護(hù)設(shè)備有木支柱、單體金屬磨擦支柱、單體液壓支柱及雙伸縮單體液壓支柱等，由于木支柱浪費大量木材，且其無恒增阻降距，所以很少使用了；單體金屬摩擦支柱因其初撐力小而且不均勻，恒增阻降距也無法保證；單體液壓支柱是繼單體金屬摩擦支柱之后發(fā)展的新一代產(chǎn)品，已經(jīng)推廣應(yīng)用了二十余年了，單體液壓支柱有內(nèi)注式和外注式兩種，如由煤炭工業(yè)出版社1993年出版的《采掘機械》和由中國礦業(yè)大學(xué)發(fā)明的專利號為97107063.6的“單體液壓支柱”專利，該專利為外柱式單體液壓支柱，它靠工作面預(yù)設(shè)的乳化液站輸出的壓力液進(jìn)行初撐，在頂板來壓和卸載時，通過其上的三用閥使乳化液泄出，支柱下降，重復(fù)工作時再用乳化液站的壓力液進(jìn)行初撐，依次循環(huán)。德國的雙伸縮單體液壓支柱是在外注式的單體液壓支柱基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種外注式雙伸縮單體液壓支柱，如由煤炭工業(yè)出版社1993年出版的《煤礦支護(hù)手冊》，其中的TS型雙伸縮單體液壓支柱(第957頁)和DH型雙活柱支柱(第959頁)都是雙伸縮單體液壓支柱，它也是用三用閥控制支柱的工作循環(huán)過程。由于目前的單體液壓支柱均在活柱上焊接一個三用閥的閥座，且該閥座是焊接在受力的活柱上(如TS型)或油缸上(如DH型)，影響了活柱的強度；又由于其油缸內(nèi)表面是單體液壓支柱的高壓密封面，其生產(chǎn)成本較高；而煤礦井下水質(zhì)較差，所配制的乳化液質(zhì)量一般不能保證，造成油缸腐蝕比較嚴(yán)重，易使支柱報廢。每年支柱的報廢量達(dá)三十萬根，造成極大的浪費。我國煤礦數(shù)量眾多，目前比較普遍使用單體液壓支柱，據(jù)不完全統(tǒng)計，單體液壓支柱的需要量每年已超過100萬根以上，因此，對單體液壓支護(hù)設(shè)備的改進(jìn)和充實發(fā)展新的產(chǎn)品具有重要的意義。
三、技術(shù)內(nèi)容1.發(fā)明目的本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而設(shè)計一種能確保支柱支撐強度高、穩(wěn)定性好、的活柱強度、工作行程長、容易加工、使用壽命長的單體液壓支柱；且其工作介質(zhì)使用廉價的井下水而不用乳化液，因而不污染環(huán)境和水源。
2.技術(shù)方案本發(fā)明的任務(wù)是以如下方式來實施的一種單體液壓支柱，它包括頂蓋、油缸、復(fù)位彈簧及三用閥；它還包括油缸內(nèi)裝有缸柱和活柱，活柱上頂部裝有頂蓋，油缸下端部外圓裝有底座，復(fù)位彈簧裝在活柱腔體內(nèi)，其上下端分別與頂蓋的掛環(huán)和底座的彈簧掛環(huán)相連接，油缸的上端連接有手把體，缸柱上端連接有柱套；所述的活柱是一根長管，其外圓的上端有溝槽，中下部位有軸肩，下端部有圓環(huán)形凸臺，位于凸臺上方的圓周上有多個徑向通孔，活柱上部通過O形密封圈、擋圈及連接鋼絲與頂蓋內(nèi)壁密封連接固定，其下端外壁的圓環(huán)形凸臺與缸柱的內(nèi)壁為滑動配合，其外表面與柱套的上段內(nèi)壁間通過防塵圈、y形密封圈及擋圈形成滑動密封；柱套是一段內(nèi)壁為階梯孔的短圓管，在其上下階梯孔上均有環(huán)形溝槽；缸柱是一根長管，其結(jié)構(gòu)與活柱相同，其上端外表面通過O形密封圈、擋圈及連接鋼絲與柱套下段內(nèi)壁密封連接固定，其下端環(huán)形凸臺外圓與油缸的內(nèi)壁間為滑動配合；所述的手把體是由一段短圓管外壁與一段較小的圓管的外壁相互垂直連接，并在小圓管的外壁上連接一個手把構(gòu)成，在短圓管和小圓管的交叉處有一個或若干個徑向通孔，連通兩管內(nèi)腔及油缸內(nèi)腔，并連通三用閥，三用閥裝在手把體的小圓管中，其短圓管內(nèi)壁是個階梯孔，上階梯及下階梯孔中均有環(huán)形溝槽，其上段內(nèi)壁通過防塵圈、y形密封圈及擋圈與缸柱的外表面形成滑動密封配合，其下段內(nèi)壁通過O形密封圈、擋圈及連接鋼絲與油缸上端外表面形成密封連接固定，油缸的下端外表面通過O形密封圈、擋圈及連接鋼絲與底座密封連接固定；這樣就形成了由活柱、頂蓋、柱套、缸柱、油缸、手把體、底座及三用閥所包圍形成的一個可變的密封腔體，當(dāng)變動腔體體積時可實現(xiàn)單體液壓支柱的雙伸縮工作。所述的底座是由底座體和彈簧掛環(huán)組成的，底座體是由一個底部為圓盤及其上沿外圓周凸起一段短圓管構(gòu)成，其短圓管內(nèi)壁上有多條環(huán)形溝槽，在最上面的環(huán)形溝槽壁上有一個矩形通孔，圓盤內(nèi)底中心凹進(jìn)一個球缺空間，彈簧掛環(huán)是包括圓頭鉚釘和墊圈，圓頭鉚釘尾部有徑向通圓孔，將鉚釘頭部裝入圓盤上的球缺空間中，使套裝在鉚釘上的墊圈外緣與圓盤內(nèi)平面焊接固定，焊后鉚釘可轉(zhuǎn)動。所述的頂蓋是由頂蓋座的方形板下方連接一短圓管和其上面四個角上各凸出一個圓臺形狀的爪子構(gòu)成，其上裝有球形支座，銷釘，墊圈，方形板下面密封焊接有一個口朝上的扣碗，扣碗1-4外下底部中心焊有一個掛環(huán)。一種單體液壓支柱，它包括頂蓋、油缸、復(fù)位彈簧及三用閥，它還包括油缸內(nèi)裝有活柱，活柱上頂部裝有頂蓋，油缸下端部外圓面裝有底座，復(fù)位彈簧裝在活柱腔體內(nèi)，其上下端分別與頂蓋的掛環(huán)和底座上的彈簧掛環(huán)相連接；活柱上部通過O形密封圈、擋圈及連接鋼絲與頂蓋內(nèi)壁密封連接固定，其下端外壁的圓環(huán)形凸臺與油缸內(nèi)壁間為滑動配合，使活柱能在油缸內(nèi)沿軸向滑動；手把體內(nèi)壁上端與活柱外表面間通過防塵圈、y形密封圈及擋圈形成滑動密封配合，其內(nèi)壁下端通過O形密封圈、擋圈及連接鋼絲與油缸上端外表面為密封連接固定，三用閥裝在手把體上，形成了由活柱、頂蓋、油缸、手把體、底座及三用閥所包圍形成的一個可變的密封腔體，改變其腔體體積時可實現(xiàn)單體液壓支柱的單伸縮工作。
3.技術(shù)效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較有如下優(yōu)點該支柱的三用閥是安裝在手把體上，既保證了活柱的強度，也減輕了支柱的重量，當(dāng)活柱進(jìn)行伸縮時它不隨之升降，這樣工人操作起來既方便又安全，更減輕了工人的勞動強度；手把設(shè)在裝有三用閥的手把體的小圓柱管的外側(cè)，以保證工人在使用時不損壞三用閥；它無需在活柱內(nèi)壁上焊接連接彈簧的掛鉤，以免影響活柱在生產(chǎn)加工過程中因焊接而變形，從而保證了活柱的加工精度，也降低了生產(chǎn)成本；它的底座是外包安裝在油缸下端的外側(cè)，這樣就避免了油缸在內(nèi)腔壓力大的情況下出現(xiàn)喇叭口，造成密封不緊而泄液，甚至變形太大而失效；本支柱使用的工作介質(zhì)是廉價的煤礦井下水，避免了過去因使用乳化液所造成的地下水的污染，保證了礦區(qū)生活飲用水的質(zhì)量和人們的身體健康；該支柱從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)后，只增加相同結(jié)構(gòu)的柱套、缸柱及其附件即可變成多級伸縮的單體液壓支柱，這樣就增加了其工作行程，且穩(wěn)定性好。
四

圖1是本發(fā)明的外形圖。
圖2是本發(fā)明外形圖的剖視圖。
圖3是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明實施例4單體液壓支柱結(jié)構(gòu)圖。
五具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1及圖2所示，它是由頂蓋1、活柱2、柱套3、缸柱4、手把體5、油缸6、復(fù)位彈簧7、三用閥27、底座8及密封圈、擋圈、防塵圈和連接鋼絲等組成。其中頂蓋1是個組合件，它包括頂蓋座是由一方形板1-1下方連接一段短圓管構(gòu)成，其上面四個角上各凸出一個圓臺形狀的爪子，上面中央有個球缺形凹槽，凹槽中裝有球形支座1-2，球缺形凹槽及球形支座中央均有軸向通孔，孔中裝入銷釘1-3，然后在銷釘1-3的尾部裝入墊圈并焊牢，使銷釘1-3可在孔中活動，方板的下面中心位置密封焊接有一個口朝上的扣碗1-4，在扣碗的下底中心部位焊接有一個用鋼筋或鋼絲彎成的掛環(huán)1-5，在短圓管內(nèi)壁有多個環(huán)形溝槽，在最下面的環(huán)形溝槽壁上有一個矩形通孔，以便于用連接鋼絲11將頂蓋與活柱2連接，將掛環(huán)焊接在頂蓋上，避免了焊在活體上形成其內(nèi)壁變形，這樣也就延長了其使用壽命；活柱2是一根圓管，其上部外壁有環(huán)形溝槽，其外壁中下段有軸肩和底部有環(huán)形凸臺，在其下部管壁上的環(huán)形凸臺上方有多個徑向通圓孔，環(huán)形凸臺的外圓表面與缸柱4的內(nèi)表面間為滑動配合，使活柱2可在缸柱4內(nèi)腔沿軸向相對滑動，活柱2與頂蓋1通過O形密封圈9、擋圈10和連接鋼絲11密封連接固定；柱套3是一段內(nèi)壁為階梯孔的短圓管，其上下段階梯孔內(nèi)壁各有多個環(huán)形溝槽，上段通過防塵圈12、y形密封圈13及擋圈14與活柱2的外表面形成滑動密封配合，下段通過O形密封圈15、擋圈16及連接鋼絲17與缸柱4上端外圓密封連接固定；缸柱4與活柱2結(jié)構(gòu)相同，缸柱4下端的環(huán)形凸臺外圓與油缸6內(nèi)壁間為滑動配合，缸柱4可在油缸6內(nèi)沿軸向上下滑動；手把體5是一個由一段短圓管一側(cè)的外壁與一段小圓管的外壁相互垂直連接，并在小圓管的外壁連接一個手把構(gòu)成的，在短圓管和小圓管交叉處有1個或多個徑向通圓孔，使兩管及油缸內(nèi)腔相通，并與三用閥相通，小圓管內(nèi)壁為階梯孔，供安裝三用閥之用，短圓管內(nèi)壁為階梯通孔，其上下階梯孔壁上各有多個環(huán)形溝槽，其上段通過防塵圈18、y形密封圈19及擋圈20與缸柱4外圓表面間形成滑動密封，其下段通過O形密封圈21、擋圈22及連接鋼絲23與油缸6上端形成密封連接固定；油缸6是一根長管，其上下端外壁上均有環(huán)形溝槽，其下端通過連接鋼絲24、O形密封圈25及擋圈26與底座8內(nèi)壁密封連接固定；復(fù)位彈簧7是一個兩端帶掛鉤的圓柱拉伸彈簧，其上端掛鉤掛在頂蓋1的掛環(huán)1-5上，其下端掛在底座8的彈簧掛環(huán)上；底座8是由底座體和彈簧掛環(huán)組成，底座體是一個底部為圓盤其上面沿外圓周凸起一段短圓管構(gòu)成，圓盤內(nèi)底中心部位凹進(jìn)一個球缺形空間，圓盤外底部為圓弧形，其短圓管的結(jié)構(gòu)與頂蓋上方形板1-1連接的短圓管結(jié)構(gòu)相同，彈簧掛環(huán)是圓形墊圈和圓頭鉚釘組成，鉚釘尾部有一個徑向通圓孔，也可將鉚釘尾部錘扁并鉆孔，將鉚釘頭部裝入圓盤內(nèi)底中心的球缺空間中，使套裝在鉚釘上的墊圈外緣與圓盤內(nèi)底平面焊接固定，焊后鉚釘可以轉(zhuǎn)動，便于鉚釘孔與復(fù)位彈簧7下部掛鉤連接。底座與油缸這種連接的改進(jìn)使油缸底部不會形成喇叭口而變形，甚至報廢。這樣由頂蓋1、活柱2、柱套3、缸柱4、手把體5、油缸6、復(fù)位彈簧7、底座8及三用閥27所圍成可變的腔體空間，構(gòu)成雙伸縮單體液壓支柱。它通過三用閥向支柱內(nèi)注液，液體通過手把體的通孔進(jìn)入油缸6與缸柱4形成的環(huán)形腔體，并從缸柱4下端的徑向孔進(jìn)入活柱2與缸體4形成的環(huán)形腔體，再從活柱2下端的徑向孔進(jìn)入活柱體內(nèi)腔，這樣隨著液體的注入，達(dá)到一定壓力時，活柱2和頂蓋1上升，升至一定高度時又帶動缸柱4和柱套3向上升起，支柱支撐；支柱降柱時，在復(fù)位彈簧作用下，液體通過活柱2及缸柱4下端的徑向通孔排至缸柱4和油缸6間的環(huán)形腔體內(nèi)，再從手把體5上的通孔通過其上的三用閥使液體泄出，液體每注入和泄出一次，支柱便支撐和降柱一次，這樣支柱便完成一個工作循環(huán)；它形成的雙伸縮單體液壓支柱，增大了支柱的工作行程，更適用于較厚煤層工作面的需要。
如圖3及圖4所示，在本雙伸縮單體液壓支柱的基礎(chǔ)上，增加柱套3-1或3-2、缸柱4-1或4-2及其附件，這樣即可構(gòu)成三伸縮或四伸縮的單體液壓支柱。其中柱套3-1或3-2與柱套3，缸柱4-1或4-2與圖2中的缸柱4結(jié)構(gòu)完全相同，手把體5-1或5-2與手把體5結(jié)構(gòu)相同，底座8-1或8-2與底座8結(jié)構(gòu)相同，其附件防塵圈、y形密封圈、擋圈、O形密封圈、擋圈及連接鋼絲和圖2中的防塵圈12、y形密封圈13、擋圈14、O形密封圈15、擋圈16及連接鋼絲17的結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)相同，同理根據(jù)圖2所示的雙伸縮單體液壓支柱，可通過增加或減少柱套和缸柱及其附件的套數(shù)可以形成以下規(guī)律N＝x+1，其中N為伸縮式單體液壓支柱級數(shù)，x為柱套和缸柱及其附件的套數(shù)(x＝0，1，2，3，4……n)。如圖5所示，當(dāng)柱套3和缸柱4及其附件的套數(shù)x＝0時，則N＝1，其余結(jié)構(gòu)與圖2的相對應(yīng)零件結(jié)構(gòu)相同，這樣即可構(gòu)成單伸縮的單體液壓支柱。當(dāng)x＝1時，N＝2，故為雙伸縮單體液壓支柱，如圖1和圖2所示；當(dāng)x＝2時，N＝3，故為三伸縮單體液壓支柱，如圖3所示；當(dāng)x＝3時，N＝4，故為四伸縮單體液壓支柱，如圖4所示。
本支柱的全部零件都經(jīng)特殊的氮化處理，以增加其防腐性能及耐磨性。其工作介質(zhì)是采用井下水作介質(zhì)，防止污染，既廉價又環(huán)保。
本支柱的活柱2和缸柱4及油缸6也可用玻璃鋼制成，它既減輕了支柱的重量，也提高了支柱的防腐性能。
權(quán)利要求
1.一種單體液壓支柱，它包括頂蓋(1)、油缸(6)、復(fù)位彈簧(7)及三用閥(27)；其特征在于它還包括油缸(6)內(nèi)裝有缸柱(4)和活柱(2)，活柱(2)上頂部裝有頂蓋(1)，油缸(6)下端部外圓裝有底座(8)，復(fù)位彈簧(7)裝在活柱(2)腔體內(nèi)，其上下端分別與頂蓋(1)的掛環(huán)和底座(8)的彈簧掛環(huán)相連接，油缸(6)的上端連接有手把體(5)，缸柱(4)上端連接有柱套(3)；所述的活柱(2)是一根長管，其外圓的上端有溝槽，中下部位有軸肩，下端部有圓環(huán)形凸臺，位于凸臺上方的圓周上有多個徑向通孔，活柱(2)上部通過O形密封圈(9)、擋圈(10)及連接鋼絲(11)與頂蓋(1)內(nèi)壁密封連接固定，其下端外壁的圓環(huán)形凸臺與缸柱(4)的內(nèi)壁為滑動配合，其外表面與柱套(3)的上段內(nèi)壁間通過防塵圈(12)、y形密封圈(13)及擋圈(14)形成滑動密封；柱套(3)是一段內(nèi)壁為階梯孔的短圓管，在其上下階梯上均有環(huán)形溝槽；缸柱(4)是一根長管，其結(jié)構(gòu)與活柱(2)相同，其上端外表面通過O形密封圈(15)、擋圈(16)及連接鋼絲(17)與柱套(3)下段內(nèi)壁密封連接固定，其下端環(huán)形凸臺外圓與油缸(6)的內(nèi)壁間為滑動配合；所述的手把體(5)是由一段短圓管外壁與一段較小的圓管的外壁相互垂直連接，并在小圓管的外壁上連接一個手把構(gòu)成，在短圓管和小圓管的交叉處有一個或若干個徑向通孔，連通兩管內(nèi)腔及油缸(6)內(nèi)腔，并連通三用閥(27)，三用閥(27)裝在手把體(5)的小圓管中，其短圓管內(nèi)壁是個階梯孔，上階梯及下階梯孔中均有環(huán)形溝槽，其上段內(nèi)壁通過防塵圈(18)、y形密封圈(19)及擋圈(20)與缸柱(4)的外表面形成滑動密封配合，其下段內(nèi)壁通過O形密封圈(21)、擋圈(22)及連接鋼絲(23)與油缸(6)上端外表面形成密封連接固定，油缸(6)的下端外表面通過O形密封圈(25)、擋圈(26)及連接鋼絲(24)與底座(8)密封連接固定；這樣就形成了由活柱、頂蓋、柱套、缸柱、油缸、手把體、底座及三用閥所包圍形成的一個可變的密封腔體，當(dāng)變動腔體體積時可實現(xiàn)單體液壓支柱的雙伸縮工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體液壓支柱，其特征在于所述的底座(8)是由底座體和彈簧掛環(huán)組成的，底座體是由一個底部為圓盤及其上沿外圓周凸起一段短圓管構(gòu)成，其短圓管內(nèi)壁上有多條環(huán)形溝槽，在最上面的環(huán)形溝槽壁上有一個矩形通孔，圓盤內(nèi)底中心凹進(jìn)一個球缺空間，彈簧掛環(huán)是包括圓頭鉚釘和墊圈，圓頭鉚釘尾部有徑向通圓孔，將鉚釘頭部裝入圓盤上的球缺空間中，使套裝在鉚釘上的墊圈外緣與圓盤內(nèi)平面焊接固定，焊后鉚釘可轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體液壓支柱，其特征在于所述的頂蓋(1)是由頂蓋座的方形板(1-1)下方連接一短圓管和其上面四個角上各凸出一個圓臺形狀的爪子構(gòu)成，其上裝有球形支座，銷釘，墊圈，方形板下面密封焊接有一個口朝上的扣碗，扣碗1-4外下底部中心焊有一個掛環(huán)(1-5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體液壓支柱，其特征在于所述的頂蓋(1)、活柱(2)、柱套(3)、缸柱(4)、手把體(5)、油缸(6)及底座(8)的表面均進(jìn)行了防腐和耐磨的氮化處理。
5.一種單體液壓支柱，它包括頂蓋(1)、油缸(6)、復(fù)位彈簧(7)及三用閥(27)，其特征在于它還包括油缸(6)內(nèi)裝有活柱(2)，活柱(2)上頂部裝有頂蓋(1)，油缸(6)下端部外圓面裝有底座(8)，復(fù)位彈簧(7)裝在活柱(2)腔體內(nèi)，其上下端分別與頂蓋(1)的掛環(huán)和底座(8)上的彈簧掛環(huán)相連接；活柱(2)上部通過O形密封圈(9)、擋圈(10)及連接鋼絲(11)與頂蓋內(nèi)壁密封連接固定，其下端外壁的圓環(huán)形凸臺與油缸(6)內(nèi)壁間為滑動配合，使活柱能在油缸內(nèi)沿軸向滑動；手把體(5)內(nèi)壁上端與活柱(2)外表面間通過防塵圈(18)、y形密封圈(19)及擋圈(20)形成滑動密封配合，其內(nèi)壁下端通過O形密封圈(21)、擋圈(22)及連接鋼絲(23)與油缸(6)上端外表面為密封連接固定，三用閥裝在手把體(5)上，形成了由活柱、頂蓋、油缸、手把體、底座及三用閥所包圍形成的一個可變的密封腔體，改變其腔體體積時可實現(xiàn)單體液壓支柱的單伸縮工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體液壓支柱，其特征在于所述的活柱(2)、缸柱(4)、及油缸(6)也可使用玻璃鋼制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單體液壓支柱，其特征在于所述的活柱(2)和油缸(6)也可使用玻璃鋼制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單體液壓支柱。它由頂蓋，活柱，柱套，缸柱，手把體，三用閥，油缸，底座，復(fù)位彈簧及密封件，彈簧鋼絲等組成；由頂蓋，活柱，柱套，缸柱，手把體，油缸，底座及三用閥所包圍成一個可變的腔體，注入腔體內(nèi)的工作介質(zhì)通過活柱的內(nèi)腔橫斷面積直接作用在頂蓋上，腔體變大，支柱升高，反之，在復(fù)位彈簧的作用下，支柱降低；三用閥安裝在手把體上，不隨支柱的伸縮而改變高度；它的工作介質(zhì)使用井下水，既降低了使用成本，也避免了因使用乳化液所造成的地下水的污染。它的結(jié)構(gòu)工藝簡單可行，行程大，壽命長，重量輕，穩(wěn)定性好，承載能力大，成本低，維護(hù)維修費用低，使用方便，安全，環(huán)保，可靠。
文檔編號E21D15/00GK1514109SQ02160388
公開日2004年7月21日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者李炳文, 趙繼云, 王啟廣, 李洪濤 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)