單體液壓支柱大流量水壓三用閥的制作方法
【專利摘要】一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，涉及液壓支柱【技術(shù)領(lǐng)域】，由左閥筒、右閥筒、單向閥、卸載閥、安全閥和連接螺桿組成。其中：安全閥由閥座、閥芯、閥套、彈簧座、安全閥彈簧、調(diào)壓螺母以及安裝在閥座內(nèi)部的消振環(huán)組成，閥芯通過圓柱副安裝在閥座內(nèi)部，閥座通過圓柱副安裝在閥套內(nèi)部，閥套通過圓柱副安裝在右閥筒內(nèi)部。閥芯為由一個(gè)小圓柱段和一個(gè)大圓柱段組成的二級(jí)同心滑閥結(jié)構(gòu)；小圓柱段和大圓柱段的外表面上均設(shè)有微造型結(jié)構(gòu)；小圓柱段還開有一排一級(jí)徑向溢流孔和一排二級(jí)徑向溢流孔；大圓柱段還開有數(shù)個(gè)關(guān)于軸線對(duì)稱分布的軸向阻尼孔。本發(fā)明可有效解決水壓三用閥中安全閥的潤(rùn)滑、氣蝕、磨損等問題，具有流量大、抗沖擊性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】單體液壓支柱大流量水壓三用閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液壓支柱【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥。
【背景技術(shù)】
[0002]單體液壓支柱廣泛應(yīng)用于煤礦普采、高檔普采工作面支護(hù)，綜采端部支護(hù)及其他臨時(shí)性支護(hù)中。傳統(tǒng)的單體液壓支柱及其三用閥均使用乳化液為工作介質(zhì)，每年乳化液消耗量在6000t以上，且全部的乳化液都噴入采空區(qū)，最終流入江河湖和地下水體中，對(duì)水體造成嚴(yán)重污染；與采用乳化液相比，純水液壓傳動(dòng)以水為工作介質(zhì)具有安全環(huán)保、價(jià)格低廉、存儲(chǔ)方便、使用成本低和適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)越性。同時(shí)純水粘度低、潤(rùn)滑性差、導(dǎo)電性強(qiáng)，容易造成閥類零件的腐蝕、磨損等問題，此外純水的氣化壓力比油類氣化壓力高，因此在純水閥類元件的節(jié)流口處易形成局部真空而產(chǎn)生大量氣穴，氣穴進(jìn)入高壓區(qū)受壓而潰滅，會(huì)產(chǎn)生局部沖擊和瞬時(shí)高溫，從而導(dǎo)致元件性能降低，產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲以及拉絲侵蝕、沖蝕、沖擊等，縮短元件使用壽命。因此要減小或消除上述現(xiàn)象，除了從材料的選擇上進(jìn)行考慮之外，還應(yīng)從水壓元件及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)著手。
[0003]三用閥是單體液壓支柱的核心部件，單體液壓支柱通過三用閥控制液壓支柱的升柱、初撐、承載溢流和卸載回柱過程。而三用閥又由單向閥、安全閥和卸載閥組成，其中的安全閥的性能決定了單體液壓支柱的支撐效果與安全性能，是三用閥中的關(guān)鍵閥。鑒于單體液壓支柱的工作環(huán)境，在頂板急速下沉?xí)r，特別是頂板受到強(qiáng)烈沖擊時(shí)三用閥要具有較強(qiáng)的抗沖擊性能，且能以大流量快速溢流卸荷，實(shí)現(xiàn)壓力快速調(diào)整，減小壓力波動(dòng)，使液壓支柱快速回縮以適應(yīng)頂板大位移快速下沉的需求。如果三用閥的瞬間流量過小，將會(huì)造成單體液壓支柱腔內(nèi)壓力瞬間急劇上升，壓力波動(dòng)大，使單體液壓支柱出現(xiàn)脹缸、串油等故障，嚴(yán)重時(shí)將威脅周邊工作人員的人身安全。因此三用閥必須具有較大的流量以及較強(qiáng)的抗沖擊性能，以適應(yīng)頂板快速大位移下沉的需求。
[0004]水壓三用閥就是使用純水為工作介質(zhì)的三用閥。
[0005]微造型技術(shù)是在摩擦副表面加工出規(guī)律分布的微觀形貌，以改善摩擦、磨損、潤(rùn)滑性能，改變閥內(nèi)流場(chǎng)，減少氣蝕破壞。并使閥芯具有儲(chǔ)存微小固體顆粒的能力，微造型技術(shù)是表面工程【技術(shù)領(lǐng)域】里改善摩擦副表面摩擦磨損特性的技術(shù)手段，在機(jī)械密封、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、推力軸承等領(lǐng)域已有成功應(yīng)用。
[0006]為了解決單體液壓支柱水壓三用閥的潤(rùn)滑、氣蝕、磨損、沖擊等問題，本發(fā)明的第一發(fā)明人提出的中國(guó)專利公布號(hào)CN103615270A的專利公開了一種單體液壓支柱水壓三用閥。該水壓三用閥單向閥的錐閥芯設(shè)有有微型凹坑或溝槽的微造型，可以借助微造型具有附加動(dòng)壓力的特點(diǎn)，以及能儲(chǔ)存金屬和粉塵顆粒的特性，來提高水壓三用閥單向閥錐閥芯的摩擦副性能，改善內(nèi)部流場(chǎng)，減少氣蝕破壞；錐閥芯還采用了二級(jí)節(jié)流結(jié)構(gòu)及高壓引流結(jié)構(gòu)，有效解決了水壓三用閥單向閥的氣蝕、沖擊等問題；此外在水壓三用閥安全閥閥針的圓柱面上也采用了微造型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)穩(wěn)定安全閥閥針具有一定的作用。但該專利中水壓三用閥安全閥的閥芯采用閥針結(jié)構(gòu)，因而水壓三用閥的最大流量受到限制，且微造型結(jié)構(gòu)沒有設(shè)置在安全閥的閥芯的密封帶部位，大大減小了微造型動(dòng)壓潤(rùn)滑的效果。
[0007]本發(fā)明涉及的一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，不但解決了水壓三用閥安全閥的潤(rùn)滑、氣蝕、磨損、沖擊等問題，還有效解決了水壓三用閥的大流量問題，并使水壓三用閥的抗沖擊性能大大提聞，閥芯運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性進(jìn)一步加強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，在解決水壓三用閥安全閥的潤(rùn)滑、氣蝕、磨損、沖擊等問題的同時(shí)，還具有較大的流量和較強(qiáng)的抗沖擊性能。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0009]一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，包括左閥筒、右閥筒、單向閥、卸載閥、安全閥和連接螺桿，左閥筒和右閥筒間通過螺紋連接，單向閥、卸載閥和安全閥依次安裝在左閥筒和右閥筒的內(nèi)部，單向閥和安全閥之間通過連接螺桿連接，卸載閥安裝在單向閥和安全閥之間。
[0010]所述單向閥由注液閥體、限位套、單向閥閥座、壓緊螺套、鋼球和單向閥彈簧組成。注液閥體與連接螺桿間通過螺紋連接，在注液閥體和連接螺桿之間，依次裝有限位套、單向閥閥座、壓緊螺套、鋼球和單向閥彈簧。這種直通式螺紋連接結(jié)構(gòu)使單向閥的結(jié)構(gòu)更加緊湊；根據(jù)“硬接觸，軟密封”設(shè)計(jì)原理，單向閥閥座材質(zhì)采用高強(qiáng)度橡膠，以增加鋼球與單向閥閥座的密封性能，實(shí)現(xiàn)零泄漏密封；單向閥彈簧為錐形彈簧，可有效防止鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)，增加單向閥開啟的穩(wěn)定性；且球面密封還具有反應(yīng)靈敏，抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0011]所述安全閥由閥座、閥芯、閥套、彈簧座、安全閥彈簧和調(diào)壓螺母組成。所述其特征在于:所述閥套通過圓柱副安裝在右閥筒內(nèi)部，閥套與連接螺桿間通過螺紋連接，閥芯通過圓柱副安裝在閥座內(nèi)部，閥座通過圓柱副安裝在閥套內(nèi)部，調(diào)壓螺母通過螺紋安裝在閥套端部，彈簧座與閥芯間通過球副連接，安全閥彈簧的兩端分別緊壓在彈簧座和調(diào)壓螺母上。
[0012]所述閥芯為由一個(gè)小圓柱段和一個(gè)大圓柱段組成的二級(jí)同心滑閥結(jié)構(gòu)。小圓柱段和大圓柱段分別與閥座內(nèi)部的小圓柱孔和大圓柱孔構(gòu)成圓柱副，因此二級(jí)同心滑閥結(jié)構(gòu)能夠增加閥芯的穩(wěn)定性，防止閥芯出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。
[0013]所述安全閥還包括安裝在閥座內(nèi)部的消振環(huán)。消振環(huán)采用高強(qiáng)度橡膠制成，安裝在閥座內(nèi)部的凹槽中，當(dāng)閥芯的大圓柱段的端面在液壓力作用下運(yùn)動(dòng)至消振環(huán)部位與消振環(huán)接觸時(shí)，橡膠材質(zhì)的消振環(huán)能有效吸收閥芯的運(yùn)動(dòng)及振動(dòng)能量，起到消聲吸振的作用。
[0014]所述的閥芯的小圓柱段開有一排一級(jí)徑向溢流孔和一排二級(jí)徑向溢流孔。在頂板強(qiáng)烈沖擊作用下，單體液壓支柱腔內(nèi)壓力瞬間上升，作用于閥芯上的液壓力大于安全閥彈簧預(yù)壓力時(shí)，閥芯外移迫使一級(jí)徑向溢流孔迅速開啟，開始大流量溢流，減小壓力波動(dòng)，使液壓支柱快速回縮，實(shí)現(xiàn)壓力的快速調(diào)整；但當(dāng)沖擊非常強(qiáng)烈，以致一級(jí)徑向溢流孔完全開啟后仍然不能有效控制壓力時(shí)，閥芯繼續(xù)外移，二級(jí)徑向溢流孔將開啟，溢流流量進(jìn)一步增力口，單體液壓支柱腔內(nèi)壓力將迅速降低。采用一級(jí)徑向溢流孔和二級(jí)徑向溢流孔相結(jié)合的溢流方式，能有效限制單體液壓支柱腔內(nèi)壓力的最大值，從而避免因壓力過高而對(duì)單體液壓支柱及其水壓三用閥造成破壞，具有較強(qiáng)的抗沖擊性能。
[0015]所述閥芯的大圓柱段開有數(shù)個(gè)關(guān)于軸線對(duì)稱分布的軸向阻尼孔。軸向阻尼孔一方面將閥芯與閥座之間形成的空腔與連接螺桿內(nèi)部的空腔連通，避免閥芯與閥座間形成密封容積而阻礙閥芯運(yùn)動(dòng)；另一方面在靜止?fàn)顟B(tài)下，軸向阻尼孔兩端的壓力相等，但當(dāng)閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥芯與閥座間空腔的壓力發(fā)生變化，軸向阻尼孔的液阻起到微小阻尼的作用，可提高閥芯運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
[0016]所述閥芯的小圓柱段和大圓柱段的外表面上均設(shè)有微造型結(jié)構(gòu)。所述的微造型結(jié)構(gòu)為利用表面織構(gòu)技術(shù)加工出的按一定規(guī)則分布的微坑或微溝槽。因而可以借助微造型的微坑或微溝槽儲(chǔ)存進(jìn)入閥芯密封帶的金屬及粉塵顆粒，從而提高閥芯摩擦副的抗污染、抗磨損性能；同時(shí)微造型的微坑或微溝槽還能存儲(chǔ)液體介質(zhì)，液體介質(zhì)能很好改善密封帶的潤(rùn)滑效果；此外微造型的動(dòng)壓潤(rùn)滑機(jī)理能有效改善密封帶的內(nèi)部流場(chǎng)，減少氣蝕破壞，提高閥芯運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
[0017]所述的閥芯采用馬氏體不銹鋼材料，所述的閥座的金屬基體表面采用金屬表面噴涂陶瓷技術(shù)處理，以提高閥芯和閥座的抗腐蝕及抗磨損性能。
[0018]所述的卸載閥的主體由卸載閥墊和卸載彈簧組成，卸載閥墊安裝在注液閥體底部，為了能夠精簡(jiǎn)水壓三用閥的零部件，使水壓三用閥的結(jié)構(gòu)更加緊湊，卸載彈簧一端緊壓在左閥筒內(nèi)部的環(huán)狀凸臺(tái)的端面上，卸載彈簧另一端緊壓在安全閥的閥套上，由于安全閥的閥套與連接螺桿間通過螺紋連接，注液閥體與連接螺桿間也通過螺紋連接，因此卸載彈簧的彈力依次通過安全閥的閥套、連接螺桿、注液閥體作用在卸載閥墊上，迫使卸載閥墊緊緊壓在左閥筒內(nèi)部的環(huán)狀凸臺(tái)的另一端面上，從而構(gòu)成卸載閥的密封。由于左閥筒內(nèi)部的環(huán)狀凸臺(tái)為金屬材質(zhì)，為了增加密封的可靠性，根據(jù)“硬接觸，軟密封”設(shè)計(jì)原理，卸載閥墊的材質(zhì)為高強(qiáng)度橡膠。
[0019]本發(fā)明的有益效果是，提供了一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，安全閥閥芯的密封帶采用表面織構(gòu)技術(shù)處理，加工出微造型能有效解決水壓三用閥安全閥的潤(rùn)滑、氣蝕、磨損、沖擊等問題；本發(fā)明還采用兩級(jí)同心滑閥結(jié)構(gòu)，具有流量大、閥芯運(yùn)動(dòng)無卡死的特點(diǎn)；此外本發(fā)明采用還采用一級(jí)徑向溢流孔和二級(jí)徑向溢流孔相結(jié)合，并且在閥芯上開有軸向阻尼孔，在閥座內(nèi)增設(shè)了消振環(huán)，在有效增加閥芯運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還能有效限制單體液壓支柱腔內(nèi)的最大壓力值，防止壓力過高造成單體液壓支柱及其零部件的損壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的安全閥局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為安全閥的閥芯加工有微坑微造型時(shí)的閥芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為安全閥的閥芯加工有微溝槽微造型時(shí)的閥芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中:1.左閥筒；2.右閥筒；3.單向閥；4.卸載閥；5.安全閥；6.連接螺桿；7.0形密封圈I ;8.0形密封圈II ;9.0形密封圈III;11.環(huán)狀凸臺(tái)；21.卸載孔；31.注液閥體；32.限位套；33.單向閥閥座；34.壓緊螺套；35.鋼球；36.單向閥彈簧；41.卸載閥墊；42.卸載彈簧；51.閥座；52.閥芯；53.閥套；54.彈簧座；55.安全閥彈簧；56.調(diào)壓螺母；521.小圓柱段；522.大圓柱段；523.—級(jí)徑向溢流孔；524.二級(jí)徑向溢流孔；525.軸向阻尼孔；526.微坑；527.微溝槽。【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0026]如圖1所示，一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，包括左閥筒1、右閥筒2、單向閥3、卸載閥4、安全閥5和連接螺桿6，左閥筒I和右閥筒2間通過螺紋連接，單向閥3、卸載閥4和安全閥5依次安裝在左閥筒I和右閥筒2的內(nèi)部，單向閥3和安全閥5之間通過連接螺桿6連接，卸載閥4安裝在單向閥3和安全閥5之間。
[0027]如圖1所示，所述單向閥3由注液閥體31、限位套32、單向閥閥座33、壓緊螺套34、鋼球35和單向閥彈簧36組成。注液閥體31與連接螺桿6間通過螺紋連接，在注液閥體31和連接螺桿6之間，依次裝有限位套32、單向閥閥座33、壓緊螺套34、鋼球35和單向閥彈簧36。這種直通式螺紋連接結(jié)構(gòu)使單向閥3的結(jié)構(gòu)更加緊湊；根據(jù)“硬接觸，軟密封”設(shè)計(jì)原理，單向閥閥座33材質(zhì)采用高強(qiáng)度橡膠，以增加鋼球35與單向閥閥座33的密封性能，實(shí)現(xiàn)零泄漏密封；單向閥彈簧36為錐形彈簧，可有效防止鋼球35轉(zhuǎn)動(dòng)，增加單向閥3開啟的穩(wěn)定性；且球面密封還具有反應(yīng)靈敏，抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0028]如圖1和圖2所示，所述安全閥5由閥座51、閥芯52、閥套53、彈簧座54、安全閥彈簧55和調(diào)壓螺母56組成。所述其特征在于:所述閥套53通過圓柱副安裝在右閥筒2內(nèi)部，閥套53與連接螺桿6間通過螺紋連接，閥芯52通過圓柱副安裝在閥座51內(nèi)部，閥座51通過圓柱副安裝在閥套53內(nèi)部，調(diào)壓螺母56通過螺紋安裝在閥套53端部，彈簧座54與閥芯52間通過球副連接，安全閥彈簧55的兩端分別緊壓在彈簧座54和調(diào)壓螺母56上。
[0029]所述閥芯52為由一個(gè)小圓柱段521和一個(gè)大圓柱段522組成的二級(jí)同心滑閥結(jié)構(gòu)。小圓柱段521和大圓柱段522分別與閥座51內(nèi)部的小圓柱孔和大圓柱孔構(gòu)成圓柱副，因此二級(jí)同心滑閥結(jié)構(gòu)能夠增加閥芯52的穩(wěn)定性，防止閥芯52出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。
[0030]所述安全閥5還包括安裝在閥座51內(nèi)部的消振環(huán)57。消振環(huán)57采用高強(qiáng)度橡膠制成，安裝在閥座51內(nèi)部的凹槽中，當(dāng)閥芯52的大圓柱段522的端面在液壓力作用下運(yùn)動(dòng)至消振環(huán)57部位與消振環(huán)57接觸時(shí)，橡膠材質(zhì)的消振環(huán)57能有效吸收閥芯52的運(yùn)動(dòng)及振動(dòng)能量，起到消聲吸振的作用。
[0031]所述的閥芯52的小圓柱段521開有一排一級(jí)徑向溢流孔523和一排二級(jí)徑向溢流孔524。在頂板強(qiáng)烈沖擊作用下，單體液壓支柱腔內(nèi)壓力瞬間上升，作用于閥芯52上的液壓力大于安全閥彈簧55預(yù)壓力時(shí)，閥芯52外移迫使一級(jí)徑向溢流孔523迅速開啟，開始大流量溢流，減小壓力波動(dòng)，使液壓支柱快速回縮，實(shí)現(xiàn)壓力的快速調(diào)整；但當(dāng)沖擊非常強(qiáng)烈，以致一級(jí)徑向溢流孔523完全開啟后仍然不能有效控制壓力時(shí)，閥芯52繼續(xù)外移，二級(jí)徑向溢流孔524將開啟，溢流流量進(jìn)一步增加，單體液壓支柱腔內(nèi)壓力將迅速降低。采用一級(jí)徑向溢流孔523和二級(jí)徑向溢流孔524相結(jié)合的溢流方式，能有效限制單體液壓支柱腔內(nèi)壓力的最大值，從而避免因壓力過高而對(duì)單體液壓支柱及且水壓三用閥造成破壞，具有較強(qiáng)的抗沖擊性能。
[0032]所述閥芯52的大圓柱段522開有數(shù)個(gè)關(guān)于軸線對(duì)稱分布的軸向阻尼孔525。軸向阻尼孔525 —方面將閥芯52與閥座51之間形成的空腔與連接螺桿6內(nèi)部的空腔連通，避免閥芯52與閥座51間形成密封容積而阻礙閥芯52運(yùn)動(dòng)；另一方面在靜止?fàn)顟B(tài)下，軸向阻尼孔525兩端的壓力相等，但當(dāng)閥芯52運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥芯52與閥座51間空腔的壓力發(fā)生變化，軸向阻尼孔525的液阻起到微小阻尼的作用，可提高閥芯52運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
[0033]如圖3和圖4所示，所述閥芯52的小圓柱段521和大圓柱段522的外表面上均設(shè)有微造型結(jié)構(gòu)。所述的微造型結(jié)構(gòu)為利用表面織構(gòu)技術(shù)加工出的按一定規(guī)則分布的微坑526或微溝槽527。因而可以借助微造型的微坑526或微溝槽527儲(chǔ)存進(jìn)入閥芯52密封帶的金屬及粉塵顆粒，從而提高閥芯52摩擦副的抗污染、抗磨損性能；同時(shí)微造型的微坑526或微溝槽527還能存儲(chǔ)液體介質(zhì)，液體介質(zhì)能很好改善密封帶的潤(rùn)滑效果；此外微造型的動(dòng)壓潤(rùn)滑機(jī)理能有效改善密封帶的內(nèi)部流場(chǎng)，減少氣蝕破壞，提高閥芯52運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
[0034]所述的閥芯52米用馬氏體不銹鋼材料,所述的閥座51的金屬基體表面米用金屬表面噴涂陶瓷技術(shù)處理，以提高閥芯52和閥座51的抗腐蝕及抗磨損性能。
[0035]如圖1所示，所述的卸載閥4的主體由卸載閥墊41和卸載彈簧42組成，卸載閥墊41安裝在注液閥體31底部，為了能夠精簡(jiǎn)水壓三用閥的零部件，使水壓三用閥的結(jié)構(gòu)更加緊湊，卸載彈簧41 一端緊壓在左閥筒I內(nèi)部的環(huán)狀凸臺(tái)11的端面上，卸載彈簧41另一端緊壓在安全閥5的閥套53上，由于安全閥5的閥套53與連接螺桿6間通過螺紋連接，注液閥體31與連接螺桿6間也通過螺紋連接，因此卸載彈簧42的彈力依次通過安全閥5的閥套53、連接螺桿6、注液閥體31作用在卸載閥墊41上，迫使卸載閥墊41緊緊壓在左閥筒I內(nèi)部的環(huán)狀凸臺(tái)11的另一端面上，從而構(gòu)成卸載閥4的密封。由于左閥筒I內(nèi)部的環(huán)狀凸臺(tái)11為金屬材質(zhì)，為了增加密封的可靠性，根據(jù)“硬接觸，軟密封”設(shè)計(jì)原理，卸載閥墊41的材質(zhì)為高強(qiáng)度橡膠。
[0036]如圖1和圖2所示，水壓三用閥左閥筒I和右閥筒2與單體液壓支柱間通過O形密封圈I 7密封，安全閥閥座51和閥套53間通過O形密封圈II 8密封，閥芯52與閥座51間通過O形密封圈III 9進(jìn)一步密封。
[0037]水壓三用閥是單體液壓支柱的核心部件，單體液壓支柱通過水壓三用閥控制液壓支柱的升柱、初撐、承載溢流和卸載回柱過程，其工作過程如下:
[0038]升柱、初撐階段:先將單體液壓支柱的注液槍插入水壓三用閥的注液閥體31上，掛好鎖緊套，板動(dòng)注液槍扳手，迫使頂桿軸向移動(dòng)，頂起鋼球35打開單向閥3，來自泵站的高壓液體便通過單向閥3及連接螺桿6內(nèi)部的通孔，注入水壓三用閥內(nèi)部，并通過左閥筒I側(cè)壁上的通孔進(jìn)入單體液壓支柱內(nèi)部，使液壓支柱迅速升起，當(dāng)液壓支柱接觸頂梁后，頂板對(duì)液壓支柱產(chǎn)生一定阻力，液壓支柱停止上升，單體液壓支柱內(nèi)壓力急劇上升，最終單體液壓支柱腔內(nèi)壓力等于泵站壓力，并獲得一定的初撐力，此時(shí)取下注液槍，單向閥3關(guān)閉，完成升柱、初撐過程。
[0039]承載溢流階段:在支護(hù)過程中頂板會(huì)對(duì)單體液壓支柱施加一緩慢增加的靜載荷或急劇增加的沖擊載荷和周期載荷，當(dāng)載荷值超過單體液壓支柱的工作阻力時(shí)，腔內(nèi)工作介質(zhì)作用于閥芯52上的液壓力大于安全閥彈簧55的預(yù)緊力，將迫使閥芯52外移，并壓縮安全閥彈簧55，而閥芯52與閥座51間形成的空腔內(nèi)的工作介質(zhì)通過軸向阻尼孔525流出，當(dāng)閥芯52外移至一級(jí)徑向溢流孔523臨界開啟時(shí)，腔內(nèi)工作壓力達(dá)到水壓三用閥的額定工作壓力，若腔內(nèi)壓力進(jìn)一步提高，將迫使一級(jí)徑向溢流孔523迅速開啟，開始大流量溢流，減小壓力波動(dòng)，使液壓支柱快速回縮，液壓力降低，一級(jí)徑向溢流孔523關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)壓力的快速調(diào)整；如果沖擊非常強(qiáng)烈，以致一級(jí)徑向溢流孔523完全開啟后，作用于閥芯52上的液壓力仍然比安全閥彈簧55的彈力大時(shí)，閥芯52將繼續(xù)外移，二級(jí)徑向溢流孔524將開啟，同時(shí)安全閥彈簧55彈力進(jìn)一步增加，溢流流量進(jìn)一步增加，液壓支柱進(jìn)一步回縮，單體液壓支柱腔內(nèi)壓力將迅速降低，當(dāng)作用于閥芯52上的液壓力將小于安全閥彈簧55的彈力時(shí)，閥芯52回移，依次關(guān)閉二級(jí)徑向溢流孔524和一級(jí)徑向溢流孔523，從而保證腔內(nèi)壓力始終在安全閥額定工作壓力附近波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)恒阻支撐。
[0040]卸載回柱階段:單體液壓支柱回收時(shí)，通過卸載手把插入右閥筒2的卸載孔21中，板動(dòng)卸載手把，產(chǎn)生一沿水壓三用閥軸向的力，作用于閥套53端部，通過閥套53壓縮卸載彈簧42，此時(shí)與閥套53通過螺紋連接的連接螺桿6外移、卸載閥墊41與左閥筒I的內(nèi)部環(huán)狀凸臺(tái)11間的密封帶被打開，卸載閥4開啟，單體液壓支柱腔內(nèi)工作介質(zhì)經(jīng)過左閥筒I噴入采空區(qū)，液壓支柱在自重和復(fù)位彈簧作用下快速回縮，待液壓支柱完全回縮后，關(guān)閉卸載閥4，完成卸載回柱過程。
[0041]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的基本原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，包括左閥筒(I)、右閥筒(2)、單向閥(3)、卸載閥(4)、安全閥(5)和連接螺桿(6)，左閥筒⑴和右閥筒(2)間通過螺紋連接，單向閥(3)、卸載閥(4)和安全閥(5)依次安裝在左閥筒⑴和右閥筒(2)的內(nèi)部，單向閥(3)和安全閥(5)之間通過連接螺桿(6)連接，卸載閥⑷安裝在單向閥(3)和安全閥(5)之間，所述安全閥(5)包括閥座(51)、閥芯(52)、閥套(53)、彈簧座(54)、安全閥彈簧(55)和調(diào)壓螺母(56)，所述其特征在于: 所述閥套(53)通過圓柱副安裝在右閥筒(2)內(nèi)部，閥套(53)與連接螺桿(6)間通過螺紋連接，閥芯(52)通過圓柱副安裝在閥座(51)內(nèi)部，閥座(51)通過圓柱副安裝在閥套(53)內(nèi)部，調(diào)壓螺母(56)通過螺紋安裝在閥套(53)端部，彈簧座(54)與閥芯(52)間通過球副連接，安全閥彈簧(55)的兩端分別緊壓在彈簧座(54)和調(diào)壓螺母(56)上； 所述安全閥(5)還包括安裝在閥座(51)內(nèi)部的消振環(huán)(57)； 所述閥芯(52)為由一個(gè)小圓柱段(521)和一個(gè)大圓柱段(522)組成的二級(jí)同心滑閥結(jié)構(gòu)； 所述的閥芯(52)的小圓柱段(521)開有一排一級(jí)徑向溢流孔(523)和一排二級(jí)徑向溢流孔(524)； 所述閥芯(52)的大圓柱段(522)開有數(shù)個(gè)關(guān)于軸線對(duì)稱分布的軸向阻尼孔(525)； 所述閥芯(52)的小圓柱段(521)和大圓柱段(522)的外表面上均設(shè)有微造型結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，其特征在于:所述的微造型結(jié)構(gòu)為利用表面織構(gòu)技術(shù)加工出的按一定規(guī)則分布的微坑(526)或微溝槽(527)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，其特征在于:所述的閥芯(52)采用馬氏體不銹鋼材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單體液壓支柱大流量水壓三用閥，其特征在于:所述的閥座(51)的金屬基體表面采用金屬表面噴涂陶瓷技術(shù)處理。
【文檔編號(hào)】E21D15/51GK103835734SQ201410131184
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】王傳禮, 何濤, 鄧海順 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)