CN100582434C - 悬移顶梁液压支架用液控单向阀 - Google Patents

Abstract

一种悬移顶梁液压支架用液控单向阀，阀体两端设有上下端盖，侧壁上依次开有支撑注液孔、排液孔和提缸注液孔，阀内组件包括由注液阀体、钢球等构成的内置单向阀，内置单向阀、平面密封面与阀芯上的密封组件，将整个阀腔分隔成上、中、下三个腔，内置单向阀位于上内腔至中内腔通道上，平面密封面设在支柱圆形腔和中内腔至排液孔的通道上。由于将该阀的支撑注液和回液通道分开设计，使得现有支架支柱与本阀配套使用后，支柱圆形腔中的压力液能避开操纵阀直接畅通无阻地排回泵站油箱，提缸速度快、移架效率高，尤其适用于大行程、大缸径支柱支架。

Description

悬移顶梁液压支架用液控单向阀

技术领域

本发明属于一种煤矿支护设备用阀部件，尤其是涉及一种悬移顶梁液压支架用液控单向阀。

背景技术

液控单向阀(俗称液控单向锁)是一种装配在煤矿井下悬移顶梁液压支架支柱上部，用于控制工作液进出支柱圆形腔和环形腔，使支柱循环完成支撑、承载和卸载提缸工作阶段，从而实现悬移支架支护采煤工作面顶板、向前推进的控制部件，每根支柱配备一只液控单向阀。现有液控单向阀的结构如图1所示，它主要由阀体2a及阀内组件构成，阀体2a中空形成一个轴向通孔，轴向通孔两端分别设有上端盖1a、下端盖10a，阀体2a侧面开有支撑注液孔6a、提缸注液孔8a。轴向通孔中设有一衬套14a，衬套14a的内孔与支撑注液孔6a内端口相通，衬套14a的上部设有阀座5a，阀座5a与阀芯4a由于弹簧19a的作用形成一个密封面15a，密封面15a上方形成一个上内腔18a，上内腔18a的环壁底部设有一通向支柱圆形腔的径向通孔16a。衬套14a下方与顶杆套7a之间形成中内腔20a，一可伸缩顶杆12a前端伸入中内腔20a内，与阀芯4a下端面相抵，另一端与顶杆套7a内壁相抵。顶杆套7a与下端盖10a之间形成下内腔9a。提缸注液孔8a与下内腔9a相通，上、中、下内腔互不相通，且下内腔9a的环壁上设有一通向支柱环形腔的径向通孔11a。

工作时，从泵站输出的压力液，由管道经操纵阀、支撑注液孔6a进入阀的中内腔20a，顶开密封面15a后进入上内腔18a，然后，经上内腔18a的径向通孔16a送至支柱圆形腔，使支柱油缸下降。落缸完成后，支柱顶紧采煤工作面顶底板，关闭操纵阀实现支柱初撑。支柱支撑采煤工作面一个阶段后需提缸时，反向操作操纵阀，压力液从提缸注液孔8a进入，一方面，压力液经下内腔9a、下内腔环壁径向通孔11a到达支柱环形腔内，使支柱油缸承受上升的力，另一方面，压力液推动顶杆套7a和顶杆12a上升，顶开密封面15a，使上内腔18a及支柱圆形腔中的压力液卸载；由于环形腔液压的作用，油缸上升使支柱圆形腔的液体不断从阀上内腔18a、阀座5a与阀芯4a形成的密封面15a、中内腔20a、支撑注液孔6a，经管路和操纵阀回到泵站油箱，从而完成提缸任务。如此循环实现支撑、承载和卸载提缸目的。

现有液控单向阀在实际使用中存在如下问题：操控性差：提缸时，支柱圆形腔中储存的大量的压力液需从原路返回，即：依次要经过上内腔18a、被顶杆12a顶开的密封面15a、中内腔20a、支撑注液孔6a、操纵阀和管路才能回到泵站油箱，而操纵阀由于结构原因，回液通道很小，排液阻力很大，因而存在回液不畅问题，导致提缸速度慢、耗时长(现场感觉提缸相当困难，提升800mm的行程需时约40-60秒，环形腔需不断高压供液)、移架效率低，严重制约了采煤工作面采煤进度的提高。另外，提缸后容易出现落缸现象：由于阀的结构原因造成阀的抗负压能力差，支架油缸重力产生的负压会使支柱重新补液，使支柱油缸下降，造成移架困难，时常会出现需要重新提缸的情况。再则，易产生误动作：在操作其它支柱、千斤顶时，排液管中带有0.8MPa以上的压力液易通过液控单向阀内的单向阀进入已提缸的支柱，使支柱油缸下降。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述不足，本发明旨在提供一种具有新型结构的悬移顶梁液压支架用液控单向阀，现有悬移顶梁液压支架配套该阀后，提缸时支柱圆形腔中的压力液能够快速通畅地返回泵站油箱，使悬移支架具有提缸速度快、移架效率高的优点。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：这种悬移顶梁液压支架用液控单向阀，包括阀体及阀内组件，阀体中空形成一个轴向通孔，轴向通孔两端分别设有上端盖、下端盖，阀内组件位于两个端盖之间；阀体侧壁上开有支撑注液孔、提缸注液孔，在阀体底壁上设有分别通向支柱圆形腔和环形腔的径向通孔；阀内组件包括复位弹簧、密封组件和阀芯，支撑注液孔与上内腔直接相通；中内腔与支柱圆形腔相通；提缸注液孔与下内腔、支柱环形腔直接相通，其特征是：阀内组件还包括由注液阀体、钢球、压紧螺套、锥形弹簧和限位套构成的内置单向阀，锥形弹簧两端分别与钢球和阀芯孔底相顶；注液阀体底端环面与阀体内腔上一凸台环面构成平面密封面；内置单向阀、平面密封面与阀芯外圆槽中的密封组件，将阀的轴向通孔分隔成上内腔、中内腔和下内腔，内置单向阀位于上内腔至中内腔通道上；阀体侧壁上，支撑注液孔和提缸注液孔之间还设有一排液孔，平面密封面设在支柱圆形腔和中内腔至排液孔的通道上。

具体实施时，阀芯上端部与注液阀体内壁螺纹联接。

具体实施时，复位弹簧设置在上端盖的下部，其两端分别与注液阀体和上端盖的下端面相抵。

具体实施时，阀体左右侧壁上分别设有对称的两个支撑注液孔、两个排液孔和两个提缸注液孔。如两根支柱无需串联，则可把阀设计成单侧三个孔，或安装阀时把一侧孔用堵头堵上即可。

有益效果：本发明通过改变原来支柱压力液在提缸时，需从支柱圆形腔、密封面、支撑注液孔、操纵阀原路回到泵站油箱的结构，增设回液管路后，使支柱圆形腔中的压力液能避开操纵阀直接畅通无阻地排回油箱，缩短回液时间，有利于快速提缸，使提缸时间缩短为原来的三分之一左右，从而提高了悬移支架的移架效率。另外，通过用钢球替代原结构的大阀芯，相对增加了弹簧对钢球的作用力，提高了单向阀的抗负压能力(即提高单向阀的开启压力)，实测结果可大于2.5MPa(泵站压力为20-31MPa，不会影响注液)，从而杜绝了支柱落缸现象；再则，经测定，现有***由于排液通畅，因此回液压力均小于1.5MPa，因此，本支柱不会产生误动作。最后，由于***运行时排液顺畅，使整个***处于低压运行状态，从而有利于延长支架密封件使用寿命和提高可靠性；由于提缸速度快，本产品特别适合用于大行程和大缸径支柱支架。本阀具有结构合理，密封性能好、承载能力稳定、使用安全可靠、寿命长等特点，因此，具有特别广泛的实用价值。

为进一步理解本发明，下面结合附图通过实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1为现有技术产品的剖视结构示意图。

图2为本发明一个实施例的剖视结构示意图。

具体实施方式

图1中序号分别表示：上端盖1a，阀体2a，导向套3a，阀芯4a，阀座5a，支撑注液孔6a，顶杆套7a，提缸注液孔8a，下内腔9a，下端盖10a，环形腔径向通孔11a，顶杆12a，复位弹簧13a，衬套14a，密封面15a，圆形腔径向通孔16a，压力表孔17a，上内腔18a，弹簧19a，中内腔20a，连接螺孔21a。

图2中序号分别表示：上端盖1，阀体2，注液阀体3，阀座4，支撑注液孔5，压紧螺套6，锥形弹簧7，排液孔8，阀芯9，提缸注液孔10，下端盖11，环形腔径向通孔12，下内腔13，密封组件14，圆形腔径向通孔15，中内腔16，平面密封面17，密封垫18，密封组件19，限位套20，上内腔21，联结螺孔22，复位弹簧23，钢球24。

参见图2：阀体2外形为一长方体，其中空形成一个轴向通孔，通孔两端分别设置上端盖1、下端盖11。上端盖1、下端盖11密封旋置在轴向通孔的两端。上端盖1的下端面与复位弹簧23上部相抵，复位弹簧23的下部与注液阀体3上部相抵。

注液阀体3呈中空圆筒状，顶部开有进液孔，注液阀体3与钢球24、压紧螺套6、锥形弹簧7、限位套20构成内置单向阀。注液阀体3的底端环面与阀体2内腔上一凸台环面构成平面密封面17；内置单向阀、平面密封面17与阀芯9外圆槽中的密封组件14，将阀体2的轴向通孔分隔成上内腔21、中内腔16和下内腔13，内置单向阀位于上内腔21至中内腔16的通道上；阀体2侧壁上，支撑注液孔5和提缸注液孔10之间还设有一排液孔8，平面密封面17设在支柱圆形腔和中内腔16至排液孔8的通道上。内置单向阀的密封面主要用于控制支撑注液孔5通道的压力液进入，钢球24实际上起阀芯作用，在锥形弹簧7的顶推下，只允许支撑压力液的进入，而阻断回液，以确保中内腔16和支柱圆形腔的高压密封。

注液阀体3的外圆槽内设有密封组件19，设置该密封组件19的目在于分隔支撑注液和回液通道。

注液阀体3下端环面经密封垫18与轴向通孔壁上的凸台环面形成一个平面密封面17，该平面密封面17主要用于支柱圆形腔的高压密封、提缸时支柱压力液的卸载以及作为提缸时支柱圆形腔内液体的排液通道，从打开后的该密封面出来的压力液流经排液孔8后，由管道直接送回泵站油箱(现有技术是经操纵阀后再送回油箱)。

与注液阀体3下端相对应，在阀体2的轴向通孔下方设有阀芯9。阀芯9的形状为两个直径不同的圆柱体构成，上部小直径圆柱体中空形成注液通道，通道下端口与圆形腔径向通孔15相通。阀芯9的上端部***设有外螺纹，阀芯9的上端部与注液阀体3下端口螺纹联接。

阀芯9的大直径外圆槽中设有密封组件14，该密封组件14将阀内的轴向通孔分隔成两个腔：中内腔16与下内腔13。其中，中内腔16与支柱圆形腔相通，下内腔13与支柱环形腔相通。

在阀体2的侧壁上呈对称状分别设有两个支撑注液孔5、两个排液孔8和两个提缸注液孔10，相同孔相通，这主要是为相邻支柱串联使用而考虑的，如果单独使用在一根支柱上，则应该把另一侧面的三个孔用KJ-10堵头堵死即可。

下面再叙说一下本阀的工作过程，以便加深理解。

1、支柱需要支撑时(即落缸)，打开操纵阀(操纵阀外置在本阀至泵站的管路上)，泵站输出的的压力液通过操纵阀、经管路从支撑注液孔5进入阀体2的上内腔21，然后从注液阀体3顶部进液孔进入，并顶开阀座4和钢球24形成的内置单向阀的密封面后到达中内腔16，然后，再经中内腔16通向支柱圆形腔径向通孔15、支柱内置管道进入支柱圆形腔，随着压力液的不断增加，油缸开始落缸直至油缸底部与底板相接触，直至支柱圆形腔压力达到泵站压力，实现初撑。

2、支撑。将操纵阀阀杆置于中位(关闭)，停止供液，此时，锥形弹簧7使内置单向阀关闭，加上平面密封面17和阀芯9上的密封组件14的密封，使中内腔16和支柱圆形腔维持高压，实现支柱恒压支撑。

3、需要移架时，先扳动操纵阀阀杆(向另一方向)，泵站输出压力液，压力液通过提缸注液孔10进入阀体2的下内腔16，此时，一方面压力液推动阀芯9上移，致使整个注液阀体3等阀件上升，平面密封面17被顶开，中内腔16及支柱圆形腔内的液体经打开的平面密封面17，从排液孔8卸载和排液；另一方面，压力液进入支柱环形腔，其压力使支柱油缸排液和提升至所需位置，完成移架准备。如此循环完成初撑、承载和卸载提缸作业。

具体实施时，阀体2的118×28两个侧面分别设计三个KJ-10的快速接头孔(传统的液控单向锁只有两个，一个用于支柱支撑注液和提缸排液，另一个用于提缸注液)。本阀的三个KJ-10的快速接头孔，一个用于支柱支撑注液，另一个用于提缸注液，中间一个用于支柱内液体排液，使液体排出时不经过操纵阀，而是直接回到油箱，以实现支柱快速提缸。

本发明所举的实施例仅仅是为理解而设的个案，任何按照发明人的设计思路而作出的一些类似结构的变形液控单向阀，如阀体只有单侧三个KJ-10的快速接头孔等，也应该属于本专利的保护范围。

Claims (4)

1、一种悬移顶梁液压支架用液控单向阀，包括阀体(2)及阀内组件，阀体(2)中空形成一个轴向通孔，轴向通孔两端分别设有上端盖(1)、下端盖(11)，阀内组件位于两个端盖之间；阀体(2)侧壁上开有支撑注液孔(5)、提缸注液孔(8)，在阀体(2)底壁上设有分别通向支柱圆形腔和环形腔的径向通孔；阀内组件包括复位弹簧(23)、密封组件(14，19)和阀芯(9)，支撑注液孔(5)与上内腔(21)直接相通；中内腔(16)与支柱圆形腔相通；提缸注液孔(5)与下内腔(13)、支柱环形腔直接相通，其特征是：阀内组件还包括由注液阀体(3)、钢球(24)、压紧螺套(6)、锥形弹簧(7)和限位套(20)构成的内置单向阀，锥形弹簧(7)两端分别与钢球(24)和阀芯(9)孔底相顶；注液阀体(3)底端环面与阀体内腔上一凸台环面构成平面密封面(17)；内置单向阀、平面密封面(17)与阀芯(9)外圆槽中的密封组件(14)，将阀的轴向通孔分隔成上内腔(21)、中内腔(16)和下内腔(13)，内置单向阀位于上内腔(21)至中内腔(16)通道上；阀体(2)侧壁上，支撑注液孔(5)和提缸注液孔(10)之间还设有一排液孔(8)，平面密封面(17)设在支柱圆形腔和中内腔至排液孔(8)的通道上。

2、如权利要求1所述的一种悬移顶梁液压支架用液控单向阀，其特征是：阀芯(9)上端部与注液阀体(3)内壁螺纹联接。

3、如权利要求1所述的一种悬移顶梁液压支架用液控单向阀，其特征是：复位弹簧(23)设置在上端盖(1)的下部，其两端分别与注液阀体(3)和上端盖(1)的下端面相抵。

4、如权利要求1所述的一种悬移顶梁液压支架用液控单向阀，其特征是：阀体(2)左右侧壁上分别设有对称的两个支撑注液孔(5)、两个排液孔(8)和两个提缸注液孔(10)。

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