專利名稱：1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架安全閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煤礦采煤機(jī)械的液壓支架控制用閥，它是保護(hù)液壓支架安 全的關(guān)鍵部件，故稱之為安全閥。具體涉及一種工作液壓為30-52Mpa，工作流 量為1200L/min，工作液體為乳化液的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液 壓支架安全閥，代號(hào)PGK12型。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外煤礦液壓支架，正在向大高度(4-5M支架)發(fā)展，以前分兩次 開(kāi)采的煤層；現(xiàn)在一次開(kāi)采，因此液壓支架必須向大噸位，大缸徑發(fā)展，所以 需用大流量安全閥，而且要求提高壽命，最好有抗污染特性。
現(xiàn)有技術(shù)中，國(guó)內(nèi)外煤礦液壓支架常用的大流量安全閥，工作流量大于100L
/min的完全是柱塞式安全閥，例如我國(guó)陜西神東煤礦引進(jìn)美國(guó)JOY型4.5M 支架，使用的500L/min安全閥，它是雙級(jí)柱塞閥(見(jiàn)附圖9);大同煤礦5M 支架，引用德國(guó)DAMS型1000 L/min大流量安全閥，它有四排卸流孔，均為 雙級(jí)柱塞閥(見(jiàn)附圖10);目前國(guó)內(nèi)流量為100L/min，型號(hào)為ZHYF流量為 32L/min，目前國(guó)內(nèi)仿制的300-400L / min的安全閥(見(jiàn)附圖ll),它們的結(jié) 構(gòu)均為柱塞式安全閥。
柱塞式安全閥雖然閥芯的卸流孔采用了不銹鋼3cr13，可承受高壓力、大流 量、高流速的液流沖刷。柱塞式安全閥的工作壓力為30-50Mpa，卸流液的沖刷 流速約為90-230M/S。柱塞式安全閥的缺點(diǎn)(1)因其使用的密封件是用橡膠
"0"形圈的密封，屬于單級(jí)密封，卸流時(shí)閥芯的卸流孔必須通過(guò)"0"形密封 圈，通過(guò)的結(jié)構(gòu)是卸流孔的外圈必須擠壓通過(guò)"O"形圈的內(nèi)徑，由于擠壓，容 易磨損"O"形圈的內(nèi)圓，產(chǎn)生泄漏，液流中若有煤?；蛏傲Ｍㄟ^(guò)"0"形密封 圈，即會(huì)拉傷表面，密封就會(huì)滲漏；(2)當(dāng)柱塞閥在開(kāi)啟時(shí)，溢流孔必須通過(guò)"0"形密封圈，才能溢流卸載，因此，上升距離長(zhǎng)，閥在關(guān)閉時(shí)，下降同等距 離才能關(guān)閉。所以閥的開(kāi)啟、關(guān)閉靈敏性較差。(3)柱塞閥的閥芯外圓與閥體(相 配)的內(nèi)孔，加工光潔度與精度極高，加工難度大，檢修也困難。
另外，現(xiàn)有的平面式安全閥雖然密封性能好，但也存在開(kāi)啟、關(guān)閉靈敏度 較差等缺點(diǎn)，平面橡膠密封最怕高壓力，大流量的沖刷，所以國(guó)內(nèi)外研制大流
量平面式安全閥研制不成。國(guó)內(nèi)煤礦支架現(xiàn)用的，大于10L/min的安全閥均為
柱塞式安全閥。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中平面安全閥用于高壓力、大流量煤礦液壓 支架安全閥存在的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種外供液、內(nèi)卸流，開(kāi)啟、關(guān)閉靈敏度 高、密封性好的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架安全閥，代號(hào)PGK12型。
本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)1200升平面型、高壽命、抗污染煤 礦液壓支架安全閥，包括進(jìn)液閥座、閥體、閥芯、組合密封件、外套、彈性部 件，其特征在于進(jìn)液閥座與閥體用螺紋連接，進(jìn)液閥座的連接板上設(shè)有供液孔， 組合密封件為尼纖組合密封件，尼纖組合密封件安裝在進(jìn)液閥座右端的密封槽 內(nèi)并用螺釘壓住，閥芯內(nèi)設(shè)有卸流孔，在閥芯的右端面壁上又設(shè)有卸流孔，尼 纖組合密封件與閥芯的左端面上的高度相異的4個(gè)環(huán)形平面和兩個(gè)圓柱形面構(gòu) 成凹形多級(jí)密封副。卸載的液體經(jīng)過(guò)進(jìn)液閥座的孔流過(guò)閥芯的孔。凹形多級(jí)密 封副的外環(huán)形平面21為開(kāi)啟靈敏度高的結(jié)構(gòu)。凹形多級(jí)密封副的內(nèi)環(huán)形平面24 為關(guān)閉靈敏度高的結(jié)構(gòu)。
尼纖組合密封件由聚氨酯橡膠中填充鋼網(wǎng)和尼龍纖維構(gòu)成。 進(jìn)液閥座右端的密封槽內(nèi)壁上設(shè)有密封件受壓變形的退讓槽。 進(jìn)液閥座右端退讓槽處設(shè)有進(jìn)液孔，這是液壓自動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)。 進(jìn)液閥座右端面上設(shè)有溝槽，是增加開(kāi)啟的靈敏度。本實(shí)用新型1、提供了一種減少50倍沖刷力的"外供液內(nèi)卸流"的結(jié)構(gòu)， 解決了平面橡膠密封件用于高壓力、大流量煤礦液壓支架安全閥的問(wèn)題。
2、 研制出凹形六級(jí)密封副與尼纖橡膠相組合的密封件，為平面型安全閥達(dá) 到了高壽命。
3、 在閥座上研制出液壓自動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)，其功能可消除平面密封的溢流膠，
又提高平面型安全闊的壽命。
4、 在平面密封副上研制出嵌藏煤粒或砂粒的溝槽，因此平面型安全閥有抗 污染的特性。
5、 在平面密封副上，設(shè)有開(kāi)啟、關(guān)閉靈敏性高的結(jié)構(gòu)。在閥座的定位面上， 設(shè)有溝槽，它是提高安全閥在開(kāi)啟時(shí)的靈敏性。
本實(shí)用新型是用"液壓的沖刷力與沖刷速度的平方成正比"的新理論來(lái)指 導(dǎo)(外供液、內(nèi)卸流)平面型安全閥各個(gè)另件的設(shè)計(jì)，因此本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，可 以減小4-7倍的沖刷速度，對(duì)平面橡膠密封件就可減小16—49倍的沖刷力。
本實(shí)用新型1200升安全閥平面橡膠密封件承受的沖刷力與200升安全閥平 面橡膠密封件承受的沖刷力基本相等，200升安全閥平面橡膠密封件按 MT419-1995標(biāo)準(zhǔn)作壽命試驗(yàn)，已經(jīng)試驗(yàn)好，所以1200升平面型、高壽命、抗 污染煤礦液壓支架安全閥肯定研制成功。
本實(shí)用新型的尼纖組合密封件由聚氨酯橡膠中充填鋼網(wǎng)和尼龍纖維壓制而 成，本密封件采用尼龍纖維做填充材料，因尼龍纖維的抗拉強(qiáng)度^35kg/mm2，， 因此尼纖組合密封件的抗拉強(qiáng)度比聚氨酯橡膠大一倍，可達(dá)lOOMPa。
本實(shí)用新型所述的進(jìn)液閥座右端的密封槽內(nèi)壁上設(shè)有受壓變形退讓槽，安 全閥在關(guān)閉時(shí)，閥芯壓向橡膠密封件，橡膠密封件受壓變形，退讓到受壓變形 退讓槽之中，退讓槽的空間大于橡膠變形量，這可保證橡膠密封件受壓時(shí)，不 超過(guò)耐壓強(qiáng)度，這是保持橡膠的回彈性能優(yōu)良，實(shí)際就是保持密封件的高壽命。
在閥座的退讓槽上，鉆有通液孔，在安全閥受壓工作時(shí)，高壓液體壓向橡膠組合密封件，橡膠起到液壓自動(dòng)密封的功能，保持密封件的高壽命。
本實(shí)用新型的凹形多級(jí)密封副的外環(huán)形平面為開(kāi)啟靈敏度高的結(jié)構(gòu)；內(nèi)環(huán) 形平面為關(guān)閉靈敏度高的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 主要與德國(guó)DAMS型1000L/min雙級(jí)柱塞閥對(duì)比，
(2) 還要與美國(guó)JOY型500 L/min雙級(jí)柱塞閥對(duì)比，
(3) 以及與國(guó)內(nèi)煤礦現(xiàn)有各種安全閥對(duì)比
1、 高壽命(1)柱塞閥均為單級(jí)密封，本平面閥設(shè)有六級(jí)密封，因此壽命 高出一倍。(2)本平面閥創(chuàng)新一種高強(qiáng)度尼纖組合密封件，又設(shè)有專門的受壓、 變形、退讓的結(jié)構(gòu)，既增強(qiáng)了密封性，又延長(zhǎng)密封件的壽命。(3)另又特設(shè)有 液壓自動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)，既增加了密封性又延長(zhǎng)了密封件的壽命
2、 抗污染，本實(shí)用新型在閥芯上研制出凹形溝槽，它有嵌藏煤粒與砂粒的 功能，因此平面型安全閥有抗污染的特性。
3、 開(kāi)啟、關(guān)閉的靈敏度高，柱塞閥開(kāi)啟、關(guān)閉必須經(jīng)過(guò)1.2mm的高度，本 實(shí)用新型設(shè)有專門開(kāi)啟結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)0.3mm就可開(kāi)啟，又設(shè)有專門關(guān)閉的結(jié)構(gòu)， 安全閥在關(guān)閉時(shí)，高于工作壓力時(shí)，就開(kāi)始關(guān)閉，關(guān)嚴(yán)時(shí)，略低于工作壓力。 故本實(shí)用新型的開(kāi)啟、關(guān)閉靈敏度高。
4、 本實(shí)用新型與國(guó)外1000L/min雙級(jí)柱塞閥相比，加工的精度等級(jí)低，與 國(guó)外500L/min柱塞閥相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度低，造價(jià)成本均低20%。
5、 經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，本產(chǎn)品可以派生IOOO升、500升、300升、200升 大流量、平面型、高壽命、抗污染的安全閥，可為柱塞閥更新?lián)Q代。
6、 本實(shí)用新型技術(shù)可用于煤礦液壓支架的液控單向閥、操縱閥、電液閥等 有關(guān)液壓閥上使用。本實(shí)用新型技術(shù)還可用于油壓系統(tǒng)的有關(guān)閥類使用。

圖1為1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架安全閥關(guān)閉狀態(tài)圖。圖2為1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架安全閥開(kāi)啟狀態(tài)圖。 圖3是本實(shí)用新型密封件5的剖面圖。 圖4是本實(shí)用新型閥芯3端面上的凹形溝槽的放大視圖。 圖5是本實(shí)用新型密封件5，安裝在進(jìn)液閥座1內(nèi)，用螺釘4固定的剖面圖， 包括液壓自動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)30、 31。 圖6進(jìn)液閥座1的剖面圖
圖7為圖6的A向視圖，定位端面上設(shè)有專門溝槽32，開(kāi)啟靈敏性好。
圖8閥體2的剖面圖 '
圖9美國(guó)JOY型4.5M支架相關(guān)示圖
圖10德國(guó)DAMS型1000 L / min大流量安全閥相關(guān)示圖
圖11國(guó)內(nèi)仿制的300-400L / min的安全閥相關(guān)示圖
圖中l(wèi)-進(jìn)液閥座，2-閥體，3-閥芯，4-密封件固定螺釘，5-尼纖組合密封 件，6-彈簧座，7-外簧，8-內(nèi)簧，9-外套，10-調(diào)壓螺栓，ll-防彎限位桿；12、 13、 14- "O"密封圈，15-鋼球，16-供液孔，17-連接板，18-閥體上的卸流孔， 19-閥芯中的卸流孔，20-閥芯側(cè)壁上的卸流孔，21-環(huán)形平面，22-環(huán)形平面，23-環(huán)形平面，24-環(huán)形平面，25-外圓柱形密封面，26-內(nèi)圓柱形密封面，27-鋼網(wǎng)， 28-波形尼龍纖維，29-聚氨酯橡膠，30-受壓變形退讓槽，31-自動(dòng)液壓密封的進(jìn) 液孔，32-開(kāi)啟靈敏性好的溝槽具體實(shí)施方式
根據(jù)附圖對(duì)實(shí)施例做進(jìn)一步的描述，本實(shí)施例是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的， 而不是對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制。
本實(shí)施例是一種用于保護(hù)煤礦液壓支架的必須關(guān)鍵部件故稱安全閥，外形 尺寸、直徑約為4)62X272mm。由進(jìn)液閥座1、閥體2、閥芯3、尼纖組合密封 件5等構(gòu)成，進(jìn)液閥座1連接閥體2，進(jìn)液閥座1的連接板17上設(shè)有16個(gè)供液 孔16，由聚氨酯橡膠29中充填鋼網(wǎng)27和波形尼龍纖維28壓制而成的尼纖組合密封件5安裝在進(jìn)液閥座1右端的密封槽內(nèi)，用固定螺釘4固定，尼纖組合密 封件5與閥芯3左端面上的不同高度的4個(gè)環(huán)形平面21、 22、 23、 24、兩個(gè)圓 柱形密封面25、 26構(gòu)成凹形多級(jí)密封副。安全閥在關(guān)閉時(shí)(即調(diào)緊工作壓力時(shí)) 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)壓螺栓10，調(diào)緊的壓力，壓向裝在防彎限位桿外的外簧7與內(nèi)簧8，彈 簧座6與鋼球15承受彈簧的壓力壓向閥芯3，閥芯3的左端面壓向尼纖組合密 封件5的右端面，構(gòu)成多級(jí)密封副，4個(gè)環(huán)形平面21、 22、 23、 24和兩個(gè)圓柱 形密封面25、 26構(gòu)成凹形多級(jí)密封副。12、 13、 14為"O"密封件。當(dāng)安全閥 在開(kāi)啟時(shí)，如圖2所示，高壓液體PH從進(jìn)液閥座1的供液孔16中經(jīng)過(guò)閥芯3 的左端面向閥芯中的卸流孔19和閥芯壁上的卸流孔20中流出卸壓,如圖中的低 壓液體Po。
進(jìn)液閥座1右端的密封槽內(nèi)壁上設(shè)有受壓變形退讓槽30，當(dāng)安全閥在關(guān)閉 時(shí)，閥芯3壓向尼纖組合密封件5，密封件受壓變形，退讓到受壓變形退讓槽 30之中，保證橡膠密封件受壓時(shí)，不超過(guò)耐壓強(qiáng)度。
凹形多級(jí)密封副的外環(huán)形平面21為開(kāi)啟靈敏度高的結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)形平面24 為關(guān)閉靈敏度高的結(jié)構(gòu)。如閥芯圖4所示的21平面比22平面高出0.18mm，當(dāng) 安全閥在開(kāi)啟時(shí)，壓力升高2Mpa時(shí)，閥芯上升0.3mm即安全閥開(kāi)啟0.3mm， 高壓液體PH流向平面21，因此閥芯受壓面積增大，彈簧壓向閥芯的壓力不變， 所以，需要開(kāi)啟的液壓減小，故開(kāi)啟靈敏度高；如閥芯圖4所示的24平面比22 高出0.14mm,當(dāng)安全閥在關(guān)閉時(shí)，平面22首先壓入尼纖組合密封件5，彈簧壓 向密封件的壓力不變，但尼纖組合密封件5承受壓力的總面積減去平面24的面 積，因此受壓面積減小，故壓強(qiáng)增大，提高了關(guān)閉壓力，故也提高了關(guān)閉靈敏 度。安全閥在工作時(shí)，高壓的液體經(jīng)過(guò)進(jìn)液孔31與退讓溝槽30壓向組合密封 件，密封件壓向閥芯溝槽，因此增強(qiáng)密封性。進(jìn)液閥座1右端面上設(shè)有溝槽32， 是增加開(kāi)啟靈敏性的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1、一種1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架安全閥，包括進(jìn)液閥座(1)、閥體(2)、閥芯(3)、組合密封件、外套(9)、彈性部件，其特征在于進(jìn)液閥座(1)與閥體(2)用螺紋連接，進(jìn)液閥座(1)的連接板(17)上設(shè)有供液孔(16)，組合密封件為尼纖組合密封件(5)，尼纖組合密封件(5)安裝在進(jìn)液閥座(1)右端的密封槽內(nèi)并用螺釘(4)壓住，閥芯(3)內(nèi)設(shè)有卸流孔(19)，在閥芯(3)的右端面壁上又設(shè)有卸流孔(20)，尼纖組合密封件(5)與閥芯(3)的左端面上的高度相異的4個(gè)環(huán)形平面(21)、(22)、(23)、(24)和兩個(gè)圓柱形面(25)、(26)構(gòu)成凹形多級(jí)密封副。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架 安全閥，其特征在于所述的尼纖組合密封件(5)由聚氨酯橡膠(29)中填充鋼 網(wǎng)(27)和尼龍纖維(28)構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架 安全閥，其特征在于所述的進(jìn)液閥座(1)右端的密封槽內(nèi)壁上設(shè)有密封件受壓 變形的退讓槽(30)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架 安全閥，其特征在于所述的進(jìn)液閥座(1)右端退讓槽(30)處設(shè)有進(jìn)液孔(31)， 此為組成液壓自動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架 安全閥，其特征在于凹形多級(jí)密封副的外環(huán)形平面(21)比平面(22)高0.18mm， 為開(kāi)啟靈敏度高的結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架 安全閥，其特征在于凹形多級(jí)密封副的環(huán)形平面(24)比平面(22)高0.14mm， 為關(guān)閉靈敏度高的結(jié)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架 安全閥，其特征在于所述的進(jìn)液閥座(1)右端面上設(shè)有溝槽(32)，是增加開(kāi) 啟靈敏性的結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型1200升平面型、高壽命、抗污染煤礦液壓支架安全閥，代號(hào)PGK12型，外形尺寸Φ62×272，流量1200L/min，液壓30～52MPa，屬于保護(hù)煤礦液壓支架安全的必須部件?，F(xiàn)有的大于100升安全閥的結(jié)構(gòu)，包括美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)均為柱塞式安全閥。本實(shí)用新型用平面橡膠密封結(jié)構(gòu)研制成1200升高壽命、抗污染安全閥，其特征1.“外供液、內(nèi)卸流”的結(jié)構(gòu)，其對(duì)平面橡膠密封件可減小50倍沖刷力。2.高壽命1)六級(jí)密封副比柱塞式安全閥單級(jí)密封壽命高1倍。2)尼龍纖維與橡膠組合的密封件，拉強(qiáng)達(dá)100MPa。3)密封副有液壓自動(dòng)退讓、液壓自動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)。3.凹形密封副，可嵌藏煤粒、砂粒、有抗污染的功能。4.有開(kāi)啟、關(guān)閉的靈敏度高的結(jié)構(gòu)。相比國(guó)外的雙機(jī)柱塞閥，加工精度等級(jí)低，與國(guó)外500L/min柱塞閥相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度低，造價(jià)成本均低20％。
文檔編號(hào)F16K17/00GK201141305SQ200720102959
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者胡其廉 申請(qǐng)人:胡其廉