專利名稱：液壓支柱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采礦業(yè)，更具體地涉及在動力加載條件下用機械化坑架或單個液壓支柱管理頂板的地下技術。
目前，成套機械化采礦業(yè)中已廣泛運用了機械化坑架，它帶有液壓支柱形式的受力構件。然而，正如世界上煤礦開采經(jīng)驗所證明的那樣，隨著礦山作業(yè)的深掘，由于礦石沖擊或其它動力加載而使礦石壓力變大的情況明顯增加。在這種情況下成批地使用機械化設備不能完全保證采礦工作的安全性和效率，當出現(xiàn)短暫的、卻能將坑架額定阻力提高1.5～2倍的高峰壓力時，由于液壓支柱或其元件受損，使在采煤工作面出現(xiàn)動力現(xiàn)象引起的嚴重后果。這也是大力尋找用于動力加載條件下的液壓支柱保護裝置的原因。在大多數(shù)用于此目的的液壓支柱里，除了安全閥以外，還引入了補充的應急閥。
已知的液壓支柱，包括液壓缸，帶軸的支架，軸上裝有彈簧活塞，它在活塞與支架間形成輔助內(nèi)腔，還包括安全閥和補充引進的應急閥，它以與活塞相互作用截頭錐體形式，固定在軸上，活塞中有通孔，使輔助內(nèi)腔與活塞內(nèi)腔相通，這時，限制了輔助內(nèi)腔的容量的支架的端面，使活塞與應急閥的面積差增大。支架軸與通道相連，可將活塞內(nèi)腔與空氣接通(蘇聯(lián)專利，A，1204732)。
該液壓支柱的缺點是可靠性低，這是由于受沖擊時活塞的重量和它與液壓缸的摩擦力不足以將活塞架空，而且，由于對零件同軸性提出的剛性要求，底表面要大，因此在該種結構難于保障應急閥的密封性。此外，由于面積比例變化，使得力的平衡發(fā)生變化，在受沖擊和打開應急閥時，結構的穩(wěn)定性失去，從而因無法關閉應急閥使液壓支柱受損。事實上，當打開的應急閥處于靜態(tài)時，可保持力的比例(依靠面積之差)，此力基本上由軸和應急閥參數(shù)確定。然而在封閉的液壓缸容積內(nèi)無法使輔助內(nèi)腔大于液壓缸的面積，因此，應急閥的面積應大于軸面積。受沖擊時打開應急閥時，液體在壓力的作用下流入閥門與活塞之間的閥門外腔里，從而在活塞與應急閥之間產(chǎn)生附加的力，在以后妨礙了應急閥的打開。使用液壓支柱時，直接在地下調(diào)整和拆卸應急閥是困難的，于是必須將整個結構全部拆卸，搬運到地面進行調(diào)節(jié)。
與本申請技術實質(zhì)和效果最接近的是帶應急閥以防止礦石沖擊的液壓支柱(西德專利，C，2149451)。該液壓支柱包括做成可動件和固定件的活塞對，帶有液壓缸，里面有空心活塞桿和活塞，它們構成液壓支柱的內(nèi)腔。除了帶有不大出口截面的釋放過剩壓力的安全閥外，內(nèi)腔里還有帶大的通道截面的應急閥，它裝在可動件，即活塞桿上。液壓支柱內(nèi)腔里充滿工作介質(zhì)，并與閥相連。乳化液被用作工作介質(zhì)。
活塞桿上還安有可動彈簧支架，它的作用力能提高液壓支柱的額定阻力，支架帶有連桿，連桿離應急閥不遠。據(jù)介紹，靜態(tài)加載時，該液壓支柱內(nèi)腔里的剩余壓力會通過安全閥排出，而當受沖擊，作用力將液壓支柱的額定阻力提高時，彈簧支架移動，靠連桿打開應急閥，從而防止了液壓支柱受損。
該液壓柱的缺點是支架下的彈簧作用力能提高安全閥規(guī)定的液壓支柱調(diào)節(jié)負載，此負載為幾十至幾百噸。當然，在這種負載下彈簧會很快失去彈性，受沖擊時會受損。這樣，對整個液壓支柱的工作可靠性會產(chǎn)生不良影響。此外，為了保證打開應急閥，彈簧支架應移動至連桿和應急閥之間的空隙內(nèi)，而在支架位移時會導致液壓支柱內(nèi)腔里形成不容許的壓力沖量。
本發(fā)明的任務是提供一種液壓支柱，它具有防止礦石沖擊裝置的結構，這種裝置在采礦工作面靜態(tài)和動態(tài)加載狀況下可保證有效地工作。
解決本發(fā)明的措施是提供一種液壓支柱，其包括做成可動件和固定件的活塞對，帶有液壓缸及裝有可軸向移動的空心活塞桿和活塞，它們構成液壓柱內(nèi)腔，里面充滿工作介質(zhì)，并與安全閥和應急閥相通?？蓜蛹嫌袕椈芍Ъ埽糜诳刂茟遍y。根據(jù)本發(fā)明，這個支架安在應急閥的一個接頭上，限定液壓支柱內(nèi)腔在推開狀態(tài)下的密封。同時，與工作介質(zhì)接觸的接頭端部支架面積實際上等于活塞面積。
可在液壓支柱可動件上設置凸塊以保證接頭與密封件的力的相互作用。
在受液壓支柱任何通常壓力的沖擊下，這種液壓支柱可保證迅速有效地操作，而不需要安全閥的調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的實質(zhì)是液壓支柱有三個基本的相對運動部件可動件，固定件和可動彈簧支架。
液壓支柱帶彈簧支架，支架安裝在限定液壓柱內(nèi)腔的應急閥的一個接頭上，在構件和可動件之間可形成空隙，沒有有力的彈簧也能經(jīng)常保持空隙，為此要運用工作介質(zhì)的壓力，以提高液壓支柱在靜態(tài)和動態(tài)加載狀態(tài)下的工作可靠性和有效性，以及暫時的穩(wěn)定性(元件的疲勞不降低接頭的推力)。這樣，當接頭被推動時，液壓支柱內(nèi)腔靠可動件上的凸塊密封。這樣就能支撐和調(diào)整接頭，保證可動件上力的相互作用?？蓜蛹系耐箟K與接頭的接觸正好構成應急閥的密封對。接頭下面、可保證液壓支柱內(nèi)腔密封性的彈簧作用力數(shù)值取決于活塞面積S1與同工作介質(zhì)相接觸的接頭端部支架面積S2之比，這兩個面積實質(zhì)上是相等的，即為以下比例S1＞S2;S1＝S2;S1＜S2。同時，如果活塞面積小于或等于接頭端部的支架面積，那么彈簧的作用力值應保證接頭對凸塊的預應力，作用力值由接頭本身的重量確定。如果活塞面積大于接頭端部的支架面積，那么彈簧的作用力值等于面積之差乘以液壓支柱安全閥的調(diào)節(jié)壓力。
這種液壓支柱可利用可動件(受沖擊時會架空)的慣性作用以使液壓支柱內(nèi)腔迅速失去密封性，而在已知的應急閥中，可動封閉件的慣性會阻止開啟。而且對本發(fā)明，受沖擊時保護裝置的移動會使它與凸塊之間出現(xiàn)安全間隙，以保證將大量的液體排入空氣中。
因此，與已知的液壓支柱相比，本液壓支柱具有實質(zhì)上的優(yōu)越性。研究表明，對于本裝置，受沖擊時臨界的壓力的驟增降低至2/3-1/2，從而避免了結構受損。
下面通過附圖及具體實施例來說明本發(fā)明，附圖中

圖1示出本發(fā)明帶有與活塞桿相連的防止礦石沖擊的裝置的液壓支柱。
圖2示出處于動態(tài)中的液壓支柱。
圖3示出本發(fā)明帶有固定在液壓缸中防止礦石沖擊的裝置的液壓支柱。
圖4、5示出了帶有其它防止礦石沖擊的變形裝置的液壓支柱。
液壓支柱(圖1-3)包括做成活動件和固定件的活塞對，包括液壓缸1，里面裝有可軸向移動的空心活塞桿2和活塞3，它們構成液壓柱內(nèi)腔4，里面充滿工作介質(zhì)，如乳化液，并與保證液壓支柱額定阻力的安全閥5相通。液壓支柱還包括防礦石沖擊的裝置，即安裝在一個接頭6上的支架和應急閥。在活塞對的活動件上有凸塊7，可保證同所述的接頭6之間力的相互作用，并且，當接頭6被推開時，它能起保證液壓支柱內(nèi)腔4的密封的作用。接頭6有彈簧8，它能保證相對于凸塊7的密封。
活動件可以是帶活塞3(圖1，2)的空心活塞桿2，或者液壓缸Ⅰ(圖3)。接頭6能設置成可相對于可動件沿接頭6和凸塊7之間產(chǎn)生的沖擊路線作軸向移動。通道9可使液壓支柱內(nèi)腔4與空氣相通(圖2)。接頭6與工作介質(zhì)接觸，位于它端部的支架面積S2實際上等于活塞3的面積S1。
液壓支柱按以下方式工作當液壓支柱內(nèi)的工作介質(zhì)形成初始推力時(此推力由泵站提供)，液體充滿液壓支柱的內(nèi)腔4，并流到接頭6下面(圖1-3)。液壓支柱內(nèi)產(chǎn)生一種力，此力與有推力的彈簧8一起共同作用于接頭6的面積S2，使接頭6壓緊在凸塊7上，從而密封了液壓支柱內(nèi)腔4。此力的反作用力，推動相對于可動件(帶活塞3的活塞桿2，或液壓缸1)的接頭6，反作用力小于密封力，所以與工作介質(zhì)接觸的接頭端部的支架面積實際上等于活塞3的面積。
靜載時，打開和關閉內(nèi)腔4的力的比值不變，液壓支柱在任何推開程度下也始終是密封的。當液壓支柱內(nèi)獲得了保證額定阻力的壓力，例如40MPa時，安全閥5即起作用。
當由液壓支柱的任何起始壓力進行動力加載時，接頭6迅速獲得與加載沖擊速度相等的速度，并相對于固定在活動件上的凸塊7向下移動，同時，活動件由于質(zhì)量較大，來不及迅速獲得瞬時速度，因此滯后于接頭6的移動而架空。這時，密封性破壞，乳化液很快通過管道9從液壓支柱的內(nèi)腔4排入空氣中(圖2，虛線反映了接頭6的移動)，從而防止了工作介質(zhì)的壓力產(chǎn)生破壞性沖擊。
沖擊時，液壓柱就像“加播”一樣，不需安全閥5起作用就可脫離載荷，液體迅速排入空氣后，帶凸塊的活動件就跟上了防護裝置的運動，并以剩余壓力和彈簧重新封閉內(nèi)腔4，液壓支柱又完全恢復了它的承壓能力。
可以用帶變形接頭6和凸塊7的液壓支柱的結構其它方案。
圖4示出了實現(xiàn)本發(fā)明的一種方案，它包括接頭6，接頭與凸塊7間力的相互作用通過固定在接頭上的軸10進行，軸10里有孔11，它使內(nèi)腔4與空氣相通，凸塊里有通孔12。
圖5示出了接頭6與凸塊7之間力的相互作用，這種相互作用是通過固定在凸塊上的軸13進行的。
在液壓支柱的這種結構中，工作介質(zhì)通過通孔12流到接頭6的端面下。這就允許在有大活塞面積的液壓支柱中形成有有限的工作介質(zhì)排出量的防護裝置。圖4，5所列的液壓支柱實施例的結構元件和工作情況與上述說明相同。
在本發(fā)明的基礎上可進一步改進和制造出各種液壓支柱的結構和改型，它們可用于已知的地下采礦工藝流程圖中機械化坑架的采礦設備，或用于要求保證地下回采工作面有安全工作區(qū)的地方。
本發(fā)明的結構的特點是能在靜態(tài)和動力加載時都有穩(wěn)定的工作條件并且能有效地起作用。這樣由于提高了設備的可靠性及節(jié)約了與消除動力加載所起的壞作用，采煤工作面停頓和更換設備相聯(lián)系所需的費用，從而提高了礦產(chǎn)的開產(chǎn)量和礦工的勞動生產(chǎn)率。
權利要求
1.液壓支柱，包括做成活動件和固定件的活塞對，它帶有液壓缸(1)，里面裝有可軸向移動的空心活塞桿(2)和活塞(3)，它們構成液壓支柱內(nèi)腔(4)，腔內(nèi)充滿工作介質(zhì)并與安全閥(5)和應急閥相通，活動件上裝有彈簧支架，用于控制應急閥，其特點在于上述支架安在故障閥的一個接頭(6)上，限制在移動狀態(tài)中可密封的液壓支柱內(nèi)腔，同時，與工作介質(zhì)接觸的接頭(6)端部支架面積實際上等于活塞(3)面積。
2.根據(jù)權利要求1的液壓支柱，其特征在于活動件上設有凸塊(7)，可保證它與接頭(6)之間力的相互作用及保證它的密封。
全文摘要
帶有保護裝置(6)的液壓支柱，支架和應急閥安裝在一接頭上。保護裝置(6)可限制液壓支柱內(nèi)腔(4)，并在移動狀態(tài)中將它密封。與工作介質(zhì)接觸的保護裝置(6)端部支架面積(S2)接近可在液壓支柱內(nèi)腔(4)里移動的活塞(3)面積(S1)。
文檔編號E21D15/44GK1053470SQ9010024
公開日1991年7月31日 申請日期1990年1月16日 優(yōu)先權日1990年1月16日
發(fā)明者維克多·阿·施爾巴可夫, 弗拉基米爾·伊·科利欣, 包里斯·阿·伏羅沃夫, 包里斯·康·米里耶夫, 弗拉基米爾·阿·帕爾南茨基, 斯坦尼斯拉夫·維·比可夫, 根那迪·瓦·帕特魯謝夫 申請人:全蘇科學院西伯利亞礦業(yè)分院