CN110410115B - 一种立柱压力自适应调控*** - Google Patents

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Abstract

一种立柱压力自适应调控***，包括操纵阀、液控单向阀、顺序阀、安全阀、液动换向阀、立柱、供液管路P和回液管路O；立柱初撑时，立柱下腔和立柱上腔与供液管路P相通，立柱初始工作时支护阻力较低；立柱正常工作时，立柱上腔与供液管路P相通，立柱下腔由于液控单向阀作用，下腔压力随外载增加而升高；立柱下腔压力达到设定数值时，顺序阀动作，液动换向阀换向，立柱上腔与回液口O相通，立柱支护阻力随外载增加而增大，当立柱下腔压力达到安全阀设定压力时，安全阀开启，立柱支护阻力达到额定工作阻力，实现立柱初撑力较低，工作阻力较高，支护阻力变化幅度大，同时具有根据载荷变化自动调整支护阻力的目的。

Description

一种立柱压力自适应调控***
技术领域
本发明涉及一种立柱压力自适应调控***，用于煤矿工作面巷道超前液压支架支护。
背景技术
在阐述具体技术之前，首先说明下面三个词汇的含义。
初撑力：立柱初始工作时支护阻力。
立柱第一次峰值支护阻力：液压换向阀换向动作时立柱所达到的支护阻力。
立柱第二次峰值工作阻力：立柱下腔安全阀开启时立柱所达到的支护阻力。
背压：供液管路在回液断路阀下的压力，一般在2MPa左右。
超前液压支架用于煤矿井下工作面巷道超前支护，目前超前液压支架存在下述问题。
1．若初撑力过高，液压支架移架时，移架过程中立柱反复降柱、升柱，对顶板反复加载、卸载，由于初撑力较大易造成顶板破坏。
2．减小立柱缸径，降低支架初撑力，但是随着立柱缸径减小，工作阻力也随之减小，当巷道来压时超前支架工作阻力不够，无法满足巷道支护需要。
如何实现超前液压支架初撑力较小、工作阻力较高，且支护阻力能够根据载荷变化自动进行调整，是当前超前支架迫切需要解决的问题。
发明201410651503.5公布了一种超前液压支架非等强支护控制方法，通过设置可调式减压阀实现超前液压支架非等强支护。存在问题，超前支架压力不具备自适应调节能力，减压阀的压力设置必须要根据回采过程超前矿压显现数据进行人工调整，很难做到超前支护阻力与巷道实际压力分布实时匹配，无法实现超前支架支护自适应支护。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术上的缺陷，实现超前液压支架初撑力较小、工作阻力较高，且支护阻力能够根据载荷变化自动调整，提供一种超前液压支架用立柱压力自适应调控***。
技术方案：本发明提供一种立柱控制***，***中设置顺序阀（3）和液动换向阀（5），立柱初撑时，立柱下腔（7）和立柱上腔（8）与供液管路P相通，立柱初撑力较低；立柱正常工作时，立柱上腔（8）与供液管路P相通，立柱下腔（7）的压力随外载增加而升高，立柱下腔（7）压力达到设定压力时，顺序阀（3）动作，液动换向阀（5）换向，立柱上腔（8）与回液口O相通，立柱支护阻力随之增大，当立柱下腔（7）压力达到安全阀（4）开启压力时，安全阀（4）开启，立柱支护阻力达到额定工作阻力，实现立柱初始支护阻力较低，同时具备根据载荷变化自动调整支护阻力的目的。
本发明具有下述优点。
⑴控制***简单，仅通过顺序阀感知立柱下腔压力，通过液动换向阀进行换向，即可实现初撑力较小和工作阻力较大的调控目的。
⑵易于实现，无需改变支架和立柱结构，只需要在现有控制***中设置顺序阀和液动换向阀，同时改变操纵阀与进、回液口的供液方式，即可实现。
⑶具备自适应调控能力，立柱在顺序阀和液压换向阀的作用下，自动根据载荷变化进行压力调控，无需人工操作，具备自适应调控制能力。
附图说明
图1是本发明的控制***原理图。
图中，1-操纵阀，2-液控单向阀，3-顺序阀，4-安全阀，5-液动换向阀，6-立柱，7-立柱下腔，8-立柱上腔。
图2是本发明立柱压力变化图。
图中，1-立柱上腔与泵站出口压力管路相连时，立柱支护阻力曲线；2-立柱上腔与泵站回液口管路相通时，立柱支护阻力曲线；P0-泵站压力，P1-立柱第一次峰值压力时立柱下腔压力，P2-顺序阀动作压力，Pmax-安全阀开启压力，F1-立柱上下腔与泵站供液口相通时立柱初撑力，F1max-顺序阀动作时立柱支护阻力，F2-立柱上腔与泵站回液口相通时立柱支护阻力，F2max-立柱上腔与泵站回液口相通时立柱工作阻力，ΔFmax=F2max-F1max。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述。
如图1所示，一种立柱压力自适应调控***，主要用于工作面巷道超前液压支架支护阻力控制，包括换向阀（1）、液控单向阀（2）、顺序阀（3）、安全阀（4）、液动换向阀（5）、立柱（6）、立柱下腔（7）、立柱上腔（8）、供液管路P和回液管路O；立柱初撑时，换向阀（1）处于A位，立柱下腔（7）和立柱上腔（8）与供液管路P相通，立柱初撑力为立柱下腔（7）、立柱上腔（8）的环腔面积差乘以供液管路P的供液压力，立柱初始工作时支护阻力较低，达到了立柱低初撑力的目的；立柱（6）降柱时，换向阀（1）处于C位，立柱上腔（8）与供液管路P相通，立柱下腔（7）与回液管路O相通，液控单向阀（2）在立柱上腔（8）压力作用下，立柱下腔（7）与回液管路O相通，立柱（6）降柱，由于立柱下腔压力较小，顺序阀（3）、液动换向阀（5）不动作；立柱正常工作时，换向阀（1）处于B位，立柱上腔（8）与供液管路P相通，立柱下腔（7）被封闭，立柱下腔（7）压力随外载增加而升高，立柱下腔（7）压力达到设定压力时，顺序阀（3）动作，液动换向阀（5）换向，液动换向阀（5）E口导通，立柱上腔（8）与回液口O相通，立柱支护阻力继续随外载增加而增大；当立柱下腔（7）压力达到安全阀（4）设定压力时，安全阀（4）开启，立柱支护阻力达到额定工作阻力，实现立柱初始支护阻力较低，同时具备根据载荷变化自动调整支护阻力的目的。
图2所示为立柱增阻支护时压力自动切换原理，曲线1为立柱上腔与泵站出口压力管路相连时，立柱支护阻力曲线；曲线2为立柱上腔与泵站回液口相连时，立柱支护阻力曲线。
液压支架初撑阶段，立柱上、下腔与乳化液泵站出口压力管路相连，立柱上、下腔初撑压力为泵站压力P0，立柱下腔支护面积S1，立柱上腔支护面积S2，立柱初撑力；立柱承载时，在外载作用下，立柱下腔压力P不断加大，由最初的P0增加到顺序阀设定压力P2，即（P2一般比立柱安全阀开启压力Pmax低2MPa，即），立柱上腔压力一直为P0，立柱支护阻力沿曲线1实线段不断增大（曲线1方程）；当立柱下腔压力达到P2时，顺序阀开启，液动换向阀动作，立柱上腔与回液口相通，此时立柱下腔压力，（为***背压，）；随后立柱下腔压力随外载增加而增大，立柱支护阻力沿曲线2实线段不断增大（曲线2方程）；当立柱下腔压力由P1增加到安全阀开启压力时，安全阀开启，立柱达到工作阻力。
通过上述方式，立柱由曲线1的峰值工作阻力达到最大工作阻力，实现峰值助力，两个峰值工作阻力差。通过压力切换，实现了较小初撑力和较大的工作阻力支护，支护阻力变化幅度大，液压支架适应能力强。
上述实施例是对本发明的有效实施方式进行描述，并非对本方面的范围进行限定，在不脱离本发明的设计精神前提下，普通工程技术人员对本发明做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种立柱压力自适应调控***，包括换向阀(1)、液控单向阀(2)、顺序阀(3)、安全阀(4)、液动换向阀(5)、立柱(6)、供液管路P和回液管路O；换向阀(1)为三位四通电液换向阀，换向阀(1)有A位、B位和C位三个换向位置；液动换向阀(5)为二位四通阀，立柱初撑时，换向阀(1)处于A位，液动换向阀(5)处于D位，立柱下腔(7)和立柱上腔(8)与供液管路P相通，立柱初撑力为立柱下腔(7)和立柱上腔(8)的环腔面积差乘以供液管路P的供液压力，立柱初始工作时支护阻力较低；立柱正常工作时，换向阀(1)处于B位，立柱上腔(8)与供液管路P相通，立柱下腔(7)无法回液，立柱下腔(7)压力随外载增加而增大，立柱下腔(7)压力达到设定压力时，顺序阀(3)动作，液动换向阀(5)接收到信号后，当其压力达到液动换向阀(5)设定压力时，液动换向阀(5)处于E位，立柱上腔(8)与回液管路O相通，立柱(6)的第一次峰值支护阻力为立柱下腔(7)的压力乘以立柱下腔(7)的环腔面积减去立柱上腔(8)环腔面积乘以***背压；立柱支护阻力继续随外载增加而增大，当立柱下腔(7)压力达到安全阀(4)开启压力时，安全阀(4)开启，立柱(6)第二次峰值支护阻力为立柱下腔(7)安全阀(4)开启压力乘以立柱下腔(7)环腔面积减去立柱上腔环腔面积乘以***背压，立柱支护阻力达到额定工作阻力，实现立柱初撑力较低，同时具备根据载荷变化自动调整支护阻力的目的。
2.根据权利要求1所述的一种立柱压力自适应调控***，其特征在于：立柱(6)降柱时，换向阀(1)处于C位，立柱上腔(8)与供液管路P相通，液控单向阀(2)在立柱上腔(8)压力作用下，立柱下腔(7)与回液管路O相通，立柱(6)降柱，由于立柱下腔压力较小，顺序阀(3)、液动换向阀(5)不动作。
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