一種單體液壓支柱水壓三用閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單體液壓支柱水壓三用閥，屬于單體液壓支柱控制閥【技術領域】。本發(fā)明包括左閥筒、右閥筒、單向閥部分、安全閥部分；所述單向閥部分包括錐閥芯，所述安全閥部分包括安全閥針；所述所述錐閥芯和安全閥針上加工有呈均勻分布的微米級的微小凹坑或溝槽，所述錐閥芯為二級節(jié)流結構，所述錐閥芯中心上開有高壓引流通孔，所述單向閥部分還包括單向閥閥座，所述安全閥部分還包括安全閥閥座、六角導向套；所述單向閥閥座、安全閥針、安全閥閥座、六角導向套的材料均采用Cr-Ni系鑄鋼ZG0Cr18Ni9，同時對其表面工程陶瓷進行熱噴涂處理。本發(fā)明可以利用水作為介質，既抗污染、抗磨損，又能有效解決氣蝕、降低振動和噪聲；且安全環(huán)保、適應性強。
【專利說明】一種單體液壓支柱水壓三用閥
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及單體液壓支柱控制閥【技術領域】，具體涉及一種單體液壓支柱水壓三用閥。
【背景技術】
[0002]單體液壓支柱是一種新環(huán)保型的支護裝備，因其初撐力大且均勻，能實現(xiàn)支柱的恒增阻降距的優(yōu)點，在煤礦工業(yè)中取得了廣泛的應用，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國單體液壓支柱的年需求量已經(jīng)超過120萬根，是世界上使用單體液壓支柱最多的國家。
[0003]傳統(tǒng)液壓介質以液壓油為主，但是由于液壓油的不可再生性、污染環(huán)境、易燃燒等缺點，促使人們積極尋找液壓油的替代工作介質。傳統(tǒng)的煤礦單體液壓支柱三用閥以乳化液作為工作介質，乳化液是由乳化油和水按一定比例混合而成，根據(jù)具體情況選擇不同乳化油的型號以及混合的比例，乳化液容易促使細菌、霉菌繁殖，而導致乳化液中的有效成分產(chǎn)生化學分解而變味、變質，乳化液的直接排放也嚴重污染環(huán)境，使用乳化劑成本較高。
[0004]水具有動態(tài)性能好、干凈衛(wèi)生、安全性好等優(yōu)點，這使得水壓傳動技術因為生產(chǎn)成本低、使用費用低、應用范圍廣而具有極大的市場潛力，水壓技術目前已廣泛用于食品、造紙、紡織、采礦、醫(yī)療器械、消防、冶金、原子能動力廠、海洋開發(fā)等工業(yè)應用領域。但水的理化缺點是粘度低、潤滑性差、導電性強、汽化壓力高、易產(chǎn)生氣蝕破壞。目前還沒有可靠成熟的水壓單體液壓支柱產(chǎn)品問世，現(xiàn)有煤礦用單體液壓支柱產(chǎn)品都是針對工作介質為乳化液而設計生產(chǎn)，不能有效解決由于工作介質的變化而產(chǎn)生的磨損、污染、使用壽命短等問題。
[0005]在中國專利申請公開的申請?zhí)?200820187435.1的專利中公開了一種單體支柱放液回收復用裝置，單體柱體上安裝有三用閥，三用閥的卸載閥口處通過連接接頭連接有導液彎管，導液彎管的另一端通過膠管接頭連接有膠管，膠管的另一端與乳化液箱的上部連通，乳化液箱的上端帶有箱蓋。乳化液箱內固定連接有沉淀隔板、磁過濾棒和過濾網(wǎng)；乳化液箱的底部安裝有吸液頭，吸液頭通過膠管與乳化液泵連接，乳化液泵與電動機連接；乳化液泵的出液口通過膠管與注液槍連接。該技術方案在一定程度上緩解了乳化液污染的問題，但沒有從根本上解決使用乳化液帶來的磨損，使用壽命短等問題；由于增加了回收裝置，使用也不方便，也增加了成本。
[0006]在中國專利申請公開的申請?zhí)?201020526687.X的專利中公開了一種礦用單體液壓支柱，它主要包括頂蓋、三用閥、活柱頭、活柱筒、缸體、活塞、底座，在活柱筒內表面襯有塑料管，塑料管頂端有加工成型的凸緣，凸緣處于活柱頭與活柱筒連接處，活柱頭壓緊凸緣形成密封，塑料管下端與活塞連接處有經(jīng)擴徑成型的與活柱筒內壁圓環(huán)形凹槽相應的密封槽，該技術方案能采用水作為工作介質，對環(huán)境沒有污染；但是該技術方案沒有解決利用水作為介質而帶來的氣蝕、振動、和噪聲的問題。
[0007]在中國專利申請公開的申請?zhí)?201220459995.4的專利中公開了一種礦用防腐單體液壓支柱，屬于礦用機械領域，結構上由:油缸組件、活柱組件、三用閥、活塞、密封圈、頂蓋、底座、手把體、閥座、復位彈簧等部件，活塞、活柱組件設置于油缸組件的內部，且活塞安裝在活柱組件的下部，油缸組件、活柱組件通過手把體和鑄件組裝固定，閥座焊接于活柱組件上，閥座內設置有三用閥，手把體與頂蓋中間的活柱組件外固定一套筒，油缸組件內部、活柱組件均采用不銹鋼復合而成的合金鋼管；該技術方案在一定程度上可以提高耐磨性，但是不可避免零部件表面摩擦，也不能容納因為邊界潤滑或干摩擦產(chǎn)生的磨屑。

【發(fā)明內容】

[0008]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種可以利用水作為介質，既抗污染、抗磨損，又能有效解決氣蝕、降低振動和噪聲的單體液壓支柱水壓三用閥。
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明提供的方案為:
[0010]一種單體液壓支柱水壓三用閥，包括左閥筒、右閥筒、單向閥部分、安全閥部分；所述單向閥部分包括錐閥芯，所述安全閥部分包括安全閥針；所述錐閥芯和安全閥針的外表面上分別加工有若干微米級凹槽。
[0011]優(yōu)選的，所述凹槽呈均勻分布。
[0012]優(yōu)選的，所述凹槽為微小凹坑或溝槽。微小凹坑或溝槽可以作為潤滑油的微儲存池或磨屑的儲屑槽，為邊界潤滑提供潤滑或為剛啟動的摩擦表面提供潤滑，容納因為邊界潤滑或干摩擦產(chǎn)生的磨屑，從而減少磨損，延長使用壽命，使純水三用閥具有高耐磨性和抗污染性。
[0013]優(yōu)選的，所述微小凹坑為圓柱形。
[0014]優(yōu)選的，所述錐閥芯為二級節(jié)流結構，與單向閥閥座之間形成兩個串聯(lián)的可變節(jié)流口，工作時單向閥上的壓降由兩個節(jié)流口承擔，從而提高了水壓三用閥的工作壓力。
[0015]優(yōu)選的，所述錐閥芯上開有通孔。
[0016]優(yōu)選的，所述通孔開在錐閥芯中心上，利用高壓引流束影響主流束，可以有效抑制氣蝕、降低振動和噪聲。
[0017]優(yōu)選的，所述單向閥部分還包括單向閥閥座，所述安全閥部分還包括安全閥閥座、六角導向套；所述單向閥閥座、安全閥針、安全閥閥座、六角導向套的材料均采用Cr-Ni系鑄鋼 ZGOCr 18Ni9。
[0018]優(yōu)選的，所述單向閥閥座、安全閥針、安全閥閥座、六角導向套表面工程陶瓷進行熱噴涂處理，可以提高其抗氣蝕性能。
[0019]優(yōu)選的，所述左、右閥筒的材料為40Cr，強度可以提高一倍。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0021]1、提供了一種新型的抗污染抗磨損環(huán)保型煤礦單體液壓支柱水壓三用閥的結構，相比于傳統(tǒng)的三用閥，具有安全環(huán)保、價格低廉和適應性強等優(yōu)點；
[0022]2、通過對三用閥錐閥芯和安全閥針的表面微造型結構設計，提供了一種新型的閥芯結構，具有抗污染、抗磨損等優(yōu)點；
[0023]3、針對水介質的特殊性，采用新結構、新材料，有效解決了單體液壓支柱水壓三用閥存在的氣蝕、振動、噪聲等問題，提高了三用閥的整體性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的剖視圖；[0025]圖2為本發(fā)明的圓柱形微小凹坑微造型錐閥芯的局部放大示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的微小溝槽微造型錐閥芯的局部放大示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的圓柱形微小凹坑微造型安全閥針的結構示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的微小溝槽形微造型安全閥針的結構示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明的錐閥芯裝配時的放大示意圖；
[0030]圖7為本發(fā)明的安全閥閥座、安全閥針、安全閥墊裝配時的放大示意圖。
[0031]圖中:1、左閥筒，2、注液閥體，3、限位套，4、單向閥閥座，5、壓緊螺套，6、錐閥芯，7、單向閥彈簧，8、卸載閥墊，9、卸載閥彈簧，10、連接螺桿，11、安全閥閥套，12、安全閥閥座，13、安全閥閥座密封圈，14、安全閥閥套密封圈，15、安全閥針，16、安全閥墊，17、閥筒密封圈，18、六角導向套，19、鋼球，20、彈簧座，21、安全閥彈簧，22、調壓螺絲，23、右閥筒，24、進液口，25、通孔，26、閥芯孔，27、中間孔，28、徑向孔，29、出液口，30、軸向孔，31、中心孔，32、卸液口。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0033]結合圖1、圖2、圖5、圖6、圖7，實施例1:本發(fā)明的一種單體液壓支柱水壓三用閥，包括左閥筒1、右閥筒23，閥筒密封圈17，左閥筒I右側通過螺紋連接的方式與右閥筒23左側連接，左閥筒I和右閥筒23外部分別設有閥筒密封圈17，左閥筒I和右閥筒23內依次設有單向閥部分、卸載閥部分、安全閥部分，單向閥部分右側設有卸載閥部分，卸載閥部分右側設有安全閥部分。
[0034]單向閥部分包括注液閥體2、限位套3、單向閥閥座4、壓緊螺套5、錐閥芯6和單向閥彈簧7，注液閥體2內設有限位套3，限位套3右側設有單向閥閥座4，單向閥閥座4右側設有錐閥芯6，錐閥芯6右側設有單向閥彈簧7，壓緊螺套5位于錐閥芯6的外部，壓緊螺套5通過螺紋連接的方式與注液閥體2連接。
[0035]卸載閥部分包括卸載閥墊8、卸載閥彈簧9和連接螺桿10，連接螺桿10左側通過螺紋連接的方式與注液閥體2右側連接，卸載閥墊8安裝在連接螺桿10與注液閥體2的交接處，卸載閥彈簧9位于連接螺桿10的外部。
[0036]安全閥部分包括安全閥閥套11、安全閥閥座12、安全閥閥座密封圈13、安全閥閥套密封圈14、安全閥針15、安全閥墊16、六角導向套18、鋼球19、彈簧座20、安全閥彈簧21、調壓螺絲22，安全閥閥套11左側通過螺紋連接的方式與連接螺桿10右側連接，安全閥閥套11外部設有安全閥閥套密封圈14，安全閥閥套11內設有安全閥閥座12，安全閥閥座12外部設有安全閥閥座密封圈13，安全閥閥座12右側設有安全閥針15，安全閥針15右側設有安全閥墊16，安全閥墊16右側設有六角導向套18，六角導向套18右側設有鋼球，鋼球右側設有彈簧座20，彈簧座20外部設有安全閥彈簧21，安全閥彈簧21右側設有調壓螺絲22，調壓螺絲22通過螺紋連接的方式與安全閥閥套11內部連接。
[0037]所述單向閥閥芯采用異形結構的錐閥芯6，可使水流更加流暢，減輕氣蝕和振動噪聲，延長使用壽命；錐閥芯6為二級節(jié)流結構，與單向閥閥座4之間形成兩個串聯(lián)的可變節(jié)流口，工作時單向閥上的壓降由兩個節(jié)流口承擔，從而提高了水壓三用閥的工作壓力?’另外，錐閥芯6中心上開有高壓引流通孔25，利用高壓引流束影響主流束，可以有效抑制氣蝕、降低振動和噪聲。
[0038]單向閥錐閥芯6和安全閥針15的外表面上分別加工有若干呈均勻分布的微米級凹槽，單向閥錐閥芯6外表面的凹槽為圓柱形微小凹坑，安全閥針15外表面的凹槽為微小溝槽；微小凹坑或溝槽可以作為潤滑油的微儲存池或磨屑的儲屑槽，為邊界潤滑提供潤滑或為剛啟動的摩擦表面提供潤滑，容納因為邊界潤滑或干摩擦產(chǎn)生的磨屑，從而減少磨損，延長使用壽命，使水壓三用閥具有高耐磨性和抗污染性。
[0039]注液閥體2進液口 24直徑為6mm。
[0040]安全閥閥座12中心孔31直徑為2mm。
[0041]左閥筒I和右閥筒23采用40Cr作為其材料，強度可以提高一倍。
[0042]單向閥閥座4、安全閥針15、安全閥閥座12、六角導向套18的材料均采用Cr-Ni系鑄鋼ZG0Crl8Ni9，同時對其表面工程陶瓷進行熱噴涂處理，可以提高其抗氣蝕性能。
[0043]結合圖1、圖3、圖4、圖6、圖7，實施例2:—種單體液壓支柱水壓三用閥，包括左閥筒1、右閥筒23，閥筒密封圈17，左閥筒I右側通過螺紋連接的方式與右閥筒23左側連接，左閥筒I和右閥筒23外部分別設有閥筒密封圈17，左閥筒I和右閥筒23內依次設有單向閥部分、卸載閥部分、安全閥部分，單向閥部分右側設有卸載閥部分，卸載閥部分右側設有安全閥部分。
[0044]單向閥部分包括注液閥體2、限位套3、單向閥閥座4、壓緊螺套5、錐閥芯6和單向閥彈簧7，注液閥體2內設有限位套3，限位套3右側設有單向閥閥座4，單向閥閥座4右側設有錐閥芯6，錐閥芯6右側設有單向閥彈簧7，壓緊螺套5位于錐閥芯6的外部，壓緊螺套5通過螺紋連接的方式與注液閥體2連接。
[0045]卸載閥部分包括卸載閥墊8、卸載閥彈簧9和連接螺桿10，連接螺桿10左側通過螺紋連接的方式與注液閥體2右側連接，卸載閥墊8安裝在連接螺桿10與注液閥體2的交接處，卸載閥彈簧9位于連接螺桿10的外部。
[0046]安全閥部分包括安全閥閥套11、安全閥閥座12、安全閥閥座密封圈13、安全閥閥套密封圈14、安全閥針15、安全閥墊16、六角導向套18、鋼球19、彈簧座20、安全閥彈簧21、調壓螺絲22，安全閥閥套11左側通過螺紋連接的方式與連接螺桿10右側連接，安全閥閥套11外部設有安全閥閥套密封圈14，安全閥閥套11內設有安全閥閥座12，安全閥閥座12外部設有安全閥閥座密封圈13，安全閥閥座12右側設有安全閥針15，安全閥針15右側設有安全閥墊16，安全閥墊16右側設有六角導向套18，六角導向套18右側設有鋼球，鋼球右側設有彈簧座20，彈簧座20外部設有安全閥彈簧21，安全閥彈簧21右側設有調壓螺絲22，調壓螺絲22通過螺紋連接的方式與安全閥閥套11內部連接。
[0047]所述單向閥閥芯采用異形結構的錐閥芯6，可使水流更加流暢，減輕氣蝕和振動噪聲，延長使用壽命；錐閥芯6為二級節(jié)流結構，與單向閥閥座4之間形成兩個串聯(lián)的可變節(jié)流口，工作時單向閥上的壓降由兩個節(jié)流口承擔，從而提高了水壓三用閥的工作壓力?’另外，錐閥芯6中心上開有高壓引流通孔25，利用高壓引流束影響主流束，可以有效抑制氣蝕、降低振動和噪聲。
[0048]單向閥錐閥芯6和安全閥針15的外表面上分別加工有若干呈均勻分布的微米級凹槽，安全閥針15外表面的凹槽為圓柱形微小凹坑，單向閥錐閥芯6外表面的凹槽為微小溝槽；微小凹坑或溝槽可以作為潤滑油的微儲存池或磨屑的儲屑槽，為邊界潤滑提供潤滑或為剛啟動的摩擦表面提供潤滑，容納因為邊界潤滑或干摩擦產(chǎn)生的磨屑，從而減少磨損，延長使用壽命，使水壓三用閥具有高耐磨性和抗污染性。
[0049]注液閥體2進液口 24直徑為6mm。
[0050]安全閥閥座12中心孔31直徑為2mm。
[0051]左閥筒I和右閥筒23采用40Cr作為其材料，強度可以提高一倍。
[0052]單向閥閥座4、安全閥針15、安全閥閥座12、六角導向套18的材料均采用Cr-Ni系鑄鋼ZG0Crl8Ni9，同時對其表面工程陶瓷進行熱噴涂處理，可以提高其抗氣蝕性能。
[0053]三用閥是外注式單體液壓支柱的心臟部分，可以對單體液壓支柱的進液進行控制，其工作穩(wěn)定性直接影響單體液壓支柱的運行狀況，三用閥在升柱時起注液作用，單向閥部分工作，在支柱壓力升高超過額定工作壓力，安全閥部分工作，達到保護支柱的目的。三用閥的工作過程就是支柱的一個動作循環(huán)，把注水槍套在左閥筒I上，由泵站來的高壓液體由左閥筒I進入閥體2內，當工作液壓力大于單向閥彈簧7的預緊力時，單向閥錐閥芯6被推動，閥口打開，工作液通過單向閥錐閥芯6上的閥芯孔26進入右閥腔，并通過連接螺桿10的中間孔27進入閥筒與連接螺桿10之間的閥體腔中，并很快由出液口 29進入支柱腔內完成支柱的升柱過程即單向閥的作用。由于單體液壓支柱腔隨著工作液不斷進入其壓力也不斷增大，當單體液壓支柱升至頂板，承受一定壓力后，會穩(wěn)定在一定高度，此時閥體腔的壓力也不斷增大，當閥腔內的壓力大于安全閥彈簧21的預緊力時，液壓力通過出液口 29、連接螺桿10中部的徑向孔28、軸向孔30和安全閥閥座中心孔31，安全閥針15就會把六角導向套18推開，工作液就進入右閥筒23，經(jīng)過閥體右端的卸液口 32排出閥體，實現(xiàn)了安全閥的作用一支柱的安全保護。隨后切斷泵站電源，注液腔不再工作，單向閥錐閥芯6在單向閥彈簧7的作用下回到原位，液體不能回流，使支柱得到一個相對穩(wěn)定的壓力，在這循環(huán)的過程中錐閥芯6要和單向閥閥座4、壓緊螺套5及單向閥彈簧7接觸碰撞，相互磨損，同樣，安全閥針15也會和安全閥閥座12、安全閥墊16及六角導向套18接觸碰撞，同時，在工作過程中，水介質潤滑性不夠，并且也會對錐閥芯6、單向閥閥座4安全閥針15等零部件產(chǎn)生腐蝕，水介質里面的雜質也會對這些零部件產(chǎn)生磨損。通過本發(fā)明的呈均勻分布微小凹坑或溝槽的設計既可以提供潤滑油，也可以作為磨屑的儲屑槽，為邊界潤滑提供潤滑或為剛啟動的摩擦表面提供潤滑，容納因為邊界潤滑或干摩擦產(chǎn)生的磨屑，從而減少磨損，延長使用壽命，使水壓三用閥具有高耐磨性和抗污染性。
[0054]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種單體液壓支柱水壓三用閥，包括左閥筒、右閥筒、單向閥部分、安全閥部分；所述單向閥部分包括錐閥芯，所述安全閥部分包括安全閥針；其特征在于:所述錐閥芯和安全閥針的外表面上分別加工有若干微米級凹槽。
2.根據(jù)權利要求1所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述凹槽呈均勻分布。
3.根據(jù)權利要求1或2所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述凹槽為微小凹坑或溝槽。
4.根據(jù)權利要求3所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述微小凹坑為圓柱形。
5.根據(jù)權利要求1所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述錐閥芯為二級節(jié)流結構。
6.根據(jù)權利要求1或5所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述錐閥芯上開有通孔。
7.根據(jù)權利要求6所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述通孔開在錐閥芯中心上。
8.根據(jù)權利要求1所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述單向閥部分還包括單向閥閥座，所述安全閥部分還包括安全閥閥座、六角導向套；所述單向閥閥座、安全閥針、安全閥閥座、六角導向套的材料均采用Cr-Ni系鑄鋼ZG0Crl8Ni9。
9.根據(jù)權利要求8所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述單向閥閥座、安全閥針、安全閥閥座、六角導向套表面工程陶瓷進行熱噴涂處理。
10.根據(jù)權利要求1所述單體液壓支柱水壓三用閥，其特征在于:所述左、右閥筒的材料為40Cr。
【文檔編號】E21D15/51GK103615270SQ201310627272
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】王傳禮, 鄧海順, 潘廣香, 張輝, 許亞峰, 馬思宇, 王開松 申請人:安徽理工大學