CN101078351A - 电液控制薄煤层掩护式液压支架 - Google Patents

Abstract

一种提高自动化程度、开采工作效率的电液控制薄煤层掩护式液压支架，其中包括单支架，单支架其中包括：底座、液压立柱、前连杆、后连杆、顶梁、侧护板、掩护梁、推移液压千斤顶、平衡千斤顶、侧推千斤顶、内喷雾系统、电液控制系统；电液控制系统其中包括支架控制器、电液阀组、液压立柱压力传感器、推移液压千斤顶行程传感器、平衡千斤顶行程传感器、侧推千斤顶行程传感器，液压立柱传感器和各千斤顶传感器的信号线分别与支架控制器的信号输入端对应连接，液压立柱液压缸和各千斤顶液压缸的液压管路与电液阀组的进出液连接口对应连接；支架控制器与电液阀组电连接。

Description

电液控制薄煤层掩护式液压支架

                          技术领域

本发明涉及一种煤矿井下采煤使用的支护设备，尤其涉及一种电液控制薄煤层掩护式液压支架。

                          背景技术

一种电液控制薄煤层掩护式液压支架，其中包括底座、液压立柱、前连杆、后连杆、顶梁、侧护板、掩护梁、推移液压千斤顶、平衡千斤顶、侧推千斤顶、安装在顶梁内侧壁中的内喷雾系统、电液控制系统；液压立柱、前连杆、后连杆和推移液压千斤顶分别安装在底座上，液压立柱的活塞杆上接顶梁并与之铰接，前连杆、后连杆上铰接掩护梁，前连杆、后连杆下铰接底座，顶梁的后部与掩护梁铰接，侧推千斤顶安装在顶梁上，侧推千斤顶活塞杆与侧护板固定连接，平衡千斤顶安装在掩护梁上，平衡千斤顶活塞杆上铰接顶梁；液压支架的升、降、推、移等一系列动作都由液压系统控制，所以支架上安装有若干液压控制阀和操纵阀。操纵阀是由工人推拉手把控制的，所以移架的工作由人工操作，自动化程度低。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种提高自动化程度、开采工作效率的电液控制薄煤层掩护式液压支架。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种电液控制薄煤层掩护式液压支架，其中包括单支架，单支架其中包括：底座、液压立柱、前连杆、后连杆、顶梁、侧护板、掩护梁、推移液压千斤顶、平衡千斤顶、侧推千斤顶、安装在顶梁内侧壁中的内喷雾系统、电液控制系统；液压立柱、前连杆、后连杆和推移液压千斤顶分别安装在底座上，液压立柱的活塞杆上接顶梁并与之铰接，前连杆和后连杆分别上铰接掩护梁，下铰接底座，顶梁的后部与掩护梁铰接，侧推千斤顶安装在顶梁上，侧推千斤顶活塞杆与侧护板固定连接，平衡千斤顶安装在掩护梁上，平衡千斤顶活塞杆上铰接顶梁；其特点在于：电液控制系统其中包括支架控制器、电液阀组、液压立柱压力传感器、推移液压千斤顶行程传感器、平衡千斤顶行程传感器、侧推千斤顶行程传感器，液压立柱传感器和各千斤顶传感器的信号线分别与支架控制器的信号输入端对应连接，液压立柱液压缸和各千斤顶液压缸的液压管路与电液阀组的进出液连接口对应连接；支架控制器与电液阀组电连接。

本发明的优点是煤矿井下使用本发明时，不再用人工逐架进行一系列的手工操作，提高了开采的自动化程度，产量增多，降低了工人劳动强度，增加了安全性，提高了开采工作效率。

                           附图说明

图1是一种本发明的结构示意图。

图2是图1的底座部分的结构示意图。

图3是本发明的另一种结构的示意图。

图4是本发明中电液控制系统配置和连接图。

图5是本发明中电液阀组的接线图。

图6是本发明的全工作面电液控制系统配置和连接图。

图7是本发明中双路电源箱的接线图。

                        具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步描述：

一种电液控制薄煤层掩护式液压支架，如图1、2、3、4、5、6、7所示，其中包括单支架2，单支架其中包括底座8、液压立柱10、前连杆11、后连杆7、顶梁1、侧护板4、掩护梁6、推移液压千斤顶9、平衡千斤顶5、侧推千斤顶3、安装在顶梁1内侧壁中的内喷雾系统、电液控制系统；液压立柱10、前连杆11、后连杆7和推移液压千斤顶9分别安装在底座8上，液压立柱10的活塞杆上接顶梁1并与之铰接，前连杆11、后连杆7分别上铰接掩护梁6，前连杆11、后连杆7分别下铰接底座8，顶梁1的后部与掩护梁6铰接，侧推千斤顶3安装在顶梁1上，侧推千斤顶3活塞杆与侧护板4固定连接，平衡千斤顶5安装在掩护梁6上，平衡千斤顶5活塞杆上铰接顶梁1；电液控制系统其中包括支架控制器12、电液阀组、液压立柱压力传感器、推移液压千斤顶行程传感器、平衡千斤顶行程传感器、侧推千斤顶行程传感器，液压立柱传感器和各千斤顶传感器的信号线分别与支架控制器12的信号输入端对应连接，液压立柱液压缸和各千斤顶液压缸的液压管路与电液阀组的进出液连接口对应连接；支架控制器12与电液阀组用常用方法电连接；支架控制器12、电液阀组安装在顶梁上，液压立柱压力传感器安装在液压立柱液压缸上，推移液压千斤顶行程传感器安装在推移液压千斤顶液压缸上，平衡千斤顶行程传感器安装在平衡千斤顶液压缸上，侧推千斤顶行程传感器安装在侧推千斤顶液压缸上；支架控制器通过电液阀组、液压立柱压力传感器，控制液压立柱升高、收缩行程，来进一步控制顶梁高度；支架控制器通过电液阀组、推移液压千斤顶行程传感器，来进一步控制推溜行程；支架控制器通过电液阀组、平衡千斤顶行程传感器，来进一步控制顶梁的平衡；支架控制器通过电液阀组、侧推千斤顶行程传感器，来进一步控制侧护板向外伸长、收缩行程；在本实施例中，单支架2六个为一组，相邻单支架2上的支架控制器12通过干线电缆相连；单台支架控制器电控单动作相邻单支架操作，电液换向阀组手动按钮本架操作；单台支架降-移-升自动顺序控制；成组支架自动控制，包括：成组支架自动降-移-升、成组支架自动推溜；在工作面就地操作及“远程”操作；能在工作面实现本架闭锁和工作面急停功能；采用液压支架引动等自动化控制技术。

以下是本发明中的有关说明：

1、pm31电液控制系统配置和联接

图6及图4展示了应用于用户工作面的本发明中pm31电液控制系统的配置状况和联接关系。从图中可以了解系统的全貌：由哪些设备和装置构成，它们的分布以及如何联接成系统。

图4中p为立柱液压传感器电缆组件，h为推移液压千顶行程传感器电缆组件，i为电液阀组电磁线圈电缆组件，12为支架控制器，13-6为架间干线电缆组件，m为电液阀组，n为立柱液压传感器，O为推移液压千斤顶行程传感器。每一控制器组只需装一个总线提升器，通常接在隔离耦合器上，也可接在本组任一控制器上。

图6表示的是全工作面的整个系统主干，每个单支架装备一台支架控制器，支架控制器之间按顺序互联成网，还配备联接了其他一些不可缺少的设备部件，形成完善的系统，设备部件其中包括支架控制器12、隔离偶合器13-2、双路电源箱13-3、总线提升器13-4、网络终端器13-5、架间干线电缆组件13-6、电源输出电缆组件13-7、偶合器-本架干线电缆组件13-8、偶合器-邻架干线电缆组件13-9，图4为以每一台支架控制器为核心的单架系统的配置连接图，如系统设顺槽主控制计算机，则由端头架控制器的网络端口通过干线电缆及相关部件接向主控制计算机系统，表示的是在一个单支架之内以支架控制器为核心，包括其输入输出外围设备的单架系统，每个单架系统组合到图6中就是一套全工作面完整的电液控制系统。以下就系统配置和联接的有关问题作几项说明：

(1)每一单支架内的单元系统以一台支架控制器为核心，还包括作为支架控制器外围设备的液压立柱压力传感器、推移液压千斤顶行程传感器和一套电液阀组。液压立柱压力传感器测量液压立柱下腔液压力。推移液压千斤顶行程传感器测量推移液压千斤顶的行程。电液阀组是电液控制系统的执行部件，按被控对象及动作功能分为若干单元，每个单元包括一个液动主控换向阀、一个与之对应的用来控制驱动主换向阀的电磁先导阀，电磁先导阀用两个电磁线圈驱动。电液阀组的一个单元一般用来控制同一液压缸的伸和缩两个动作(即两个功能)，两个电磁线圈的分别吸合导致了这两个对应的动作。电液阀组的单元数取决于被控对象和控制动作(功能)的多少。在每个单支架系统中还有一个电磁线圈驱动器，支架控制器通过它来控制激励电液阀组的每一个电磁线圈。

(2)工作面的支架控制器因供电关系而被分组，相邻的最多6～7个支架控制器由一路独立的直流电源供电，成为一个控制器组。分组的标志是组与组之间都接入一个隔离耦合器，它隔断了组与组间的电气联接而又通过光电耦合沟通数据信号，这种方式是为达到本质安全性能所采取的措施。此外隔离耦合器为电源引入提供通道。

(3)所有支架控制器靠干线电缆互联成网络。干线电缆从左右两端的第一台支架控制器开始顺序将全部支架控制器联接起来(在组分界点经隔离耦合器中介)。每个支架控制器都有地址编号，地址号是按顺序连续的。干线电缆有4根芯线，其中3根为贯通的公共线：1号芯线为电源12V，2号芯线是称为TBUS的所有支架控制器间的通信总线，4号芯线为电源0V，3号芯线是称为Bidi的相邻单支架间的通信线。

(4)系统中的网络终端器、总线提升器均为保证系统正常工作所必须的辅助装置。

(5)pm31系统工作面电控部分的防爆型式除电源箱为隔爆兼本质安全型外，其他全为本质安全型。

2、本发明中pm31电液控制系统的设备和装置

2.1支架控制器(型号pm32/sg)

支架控制器实际上是一台微型的专用控制计算机，硬件和软件兼具。软件中的应用程序是专为单支架的控制操作服务的。应用程序的删除和装载可在工作面以简便方式进行，这为应用程序的修改和控制功能的调整提供了方便，从而增强系统的适应性。

支架控制器有完备的人机交互界面，设有25个操作键，闭锁急停键钮，16字的LED点阵式字符显示屏，各种功能的LED发光管信号显示以及蜂鸣器。这些设施保证了操作者方便地进行操作控制并及时获得系统的提示及状态信息。支架控制器有足够的各种类型的输入口、输出口及通信口，它们的电缆插座都分布在支架控制器后面，共12个。插头座的型式是统一的，均为4芯，1号芯均为电源12V，4号芯为0V或接地，2号、3号芯的用途随功能而异。

支架控制器工作电压DC12V，工作电流30mA。IP68防护等级。

2.2支架控制器安装架

支架控制器安装架用来安装固定并保护支架控制器，同时锁住与支架控制器联接的电缆插头。支架控制器安装架用常用方法安装在单支架的顶梁上。

2.3电液阀组

电液阀组为单元组合结构。每个单元包括液动的主控换向阀和对应的电磁先导阀，电磁先导阀是靠电磁线圈通电产生的吸力而动作的，一个单元有两个电磁线圈，分别控制两个动作。电磁先导阀的动作除了靠电磁线圈的吸力，还可以直接推压推杆的外端，推杆带动电磁先导阀芯动作。推杆外端封有胶护罩，供手动按压。在停电、电控系统有故障或其他临时不使用电控系统的情况下，作为应急操作，可直接按推杆使电磁先导阀动作，但不允许经常这样操作，因为易导致损坏。

电磁线圈工作电压DC12V，工作电流90mA。图5表示电液阀组正前方的布置(电液阀组为4单元，其中装电磁先导阀采用电控操作3个单元，本图按3单元电液阀组的配置绘制)。

电液阀组的功能及组态见表2.1。

             表2.1驱动器和电液阀组的功能配置及对应关系

功能	控制对象	使用的电液阀组单元	电磁先导阀及电磁线圈	手动推杆按钮号	电磁阀组电缆插口
						推溜	推移液压千斤顶	左起第1单元	1单元-上	①	S1
移架	1单元-下	②
			升液压立柱	液压立柱	左起第2单元	2单元-上			③	S2
降液压立柱	2单元-下	④
			伸平衡千斤顶			平衡千斤顶	左起第3单元	3单元-上	⑤		S3
收平衡千斤顶	3单元-下	⑥

图5中S1、S2、S3为电磁线圈插口，S1接支架控制器，S2接支架控制器，S3接支架控制器，①、②、③、④、⑤、⑥为先导阀推杆按钮。

2.4电磁线圈驱动器(型号mcv/8/d)

电磁线圈驱动器是支架控制器的一个扩展附件，它接在支架控制器与电磁线圈之间，受入来自支架控制器的电源和控制信号，执行对各单元电磁线圈供入电源并控制通/断的任务。电磁线圈驱动器的工作电压为DC12V。电磁线圈驱动器有1个输入插口(D)，最多8个输出端(V1～V8)，最多可驱动的电磁先导阀数为8个单元(16个线圈)。

2.5液压立柱压力传感器

液压立柱压力传感器检测单支架中液压立柱下腔内的液压力，液压立柱中带有测压孔，液压立柱压力传感器插入液压立柱测压孔中实时监视单支架的支护状态，向系统提供控制过程的重要参数。液压立柱压力传感器的测量范围0～60MPa，传感元件为电阻应变桥路，液压立柱压力传感器内带温度补偿的低漂移放大器，输出电流模拟信号(0.2～1.27mA)给支架控制器。液压立柱压力传感器工作电压DV12V。

2.6行程传感器(包括行程传感器管体，型号sns/rs/a；行程传感器磁环，型号sns/rs/magn.kc；接线插座，型号conm/4/sm)

行程传感器用来检测千斤顶的活塞杆的移动行程值，行程值代表的是单支架或溜子所处的位置，是控制过程的重要依据，推移液压千斤顶活塞杆位置决定推溜移架的进程。行程传感器装在液压缸中，是一个细长(Φ17.2mm)的直管结构，一端固定在液压缸端部，管体深入到活塞杆中心专为其钻出的长孔中，管体内沿着轴向有规则布置着密排的电阻列和干簧管列，它们联接成网络电位器的电路。活塞内嵌装着一个套在传感器管上的小永磁环，随着活塞杆移动，它的小磁场使所到位置的干簧管接点闭合，相当于电位器的移动触刷走到了这个位置，电位器输出值的变化反映了行程的变化，再经过行程传感器管体内带的放大器的变换，向支架控制器输出电流模拟信号(0.2～1mA)。接线插座位于千斤顶外壁的端部。行程传感器可测最大行程可由用户依据单支架的推溜移架步距确定，本支架推移液压千斤顶装备的行程传感器的量程范围为0～700mm，分辨度为3mm，工作电压DC12V。

2.7双路电源箱(型号ntz/d/2×1.5)

电源箱是电液控制系统专用的电源变换装置，它从工作面受入90V～250V交流电源，变换成直流12V，向pm31电液控制系统供电。电源箱内装有二个独立的AC/DC胶封模块，构成独立的两路电源。每路额定负载电流1.5A，最多可向6～7个相邻的支架控制器供电。每路电源都具有截止式快速过流保护，电源箱输入输出口布置及内部接线端子与交流输入的联接关系见图7。图7中，127V或220VAC输入进线Y进入电源箱E，通过箱内交流进出接线端子a、b、c、d、e、f后，127V或220V AC通过出线X。Z路12VDC输出，C路12VDC输出。

2.8隔离耦合器(型号pm3/pa/11)

隔离耦合器接在由不同电源供电的相邻两组支架控制器之间，将两组支架控制器完全电气隔离，为电源引入各组提供通道，内部有四个光电耦合器件为两条数据通信线TBUS及Bidi的双向信号传输提供通道。隔离耦合器有4个插口，分为A、B两侧(每侧2个口)，分别连接被隔离的两组支架控制器，靠外的插口接支架控制器，靠内的插口接12V电源，如没接电源则可接总线提升器(详见图6)。

隔离耦合器工作电压DC12V。

2.9隔离耦合器安装块(型号pm31/pa/hlt/a)

用于固定隔离耦合器并锁住其电缆插头。

2.10网络终端器(型号pm3/ack)

这是为监视系统的数据通信总线TBUS的状况，保持正常通信而设置的附件，控制器网络的两端各设置一个。软件自动将它们的一端设置为“同步发送”，定时向通信总线发送同步脉冲信号；另一端设置为“应答”，在接收到通过总线传来的同步脉冲信号后，随即向总线发送应答脉冲信号。根据两端终端器信号发出的状况和在总线上传送以及支架控制器接收的状况，通过控制器软件的判断达到监视总线和保证正常通信的目的。系统的紧急停止功能也是通过它们起作用。网络终端器插入两端头支架控制器空出的插座上，再接主控制计算机的一端，主控制计算机的一端则插在主控制计算机系统中。网络终端器工作电压：DC6～30V，工作电流3.5mA。

2.11 TBUS总线提升器(型号pm3/pa/tpu)

这是为保证TBUS总线正常信号传输而提升总线电压所设的附件，每一支架控制器组使用一个，插在本组一端的隔离耦合器内侧插座上或本组任意一个支架控制器的插座上。TBUS总线提升器工作电压DC12V，工作电流5mA。

2.12电缆组件及其附件

用于系统各设备装置之间联接并已在两端装好插头的一段电缆称为电缆组件。系统所使用的各种电缆组件均已表示在图6和图4中。

支架电液控制系统使用的各种电缆组件的详情列入表2.2。

                         表2.2使用的电缆组件列表

标号	电缆组件用途	型号	特征	线芯数
					6	架间干线	conm/4c	带高强度胶管护套，两端为铜制圆插头	4
7	电源箱输出连接隔离耦合器	conm/4a	两端为铜制圆插头	4
					8	连接隔离耦合器与所在支架控制器	conm/4c	带高强度胶管护套，两端为铜制圆插头	4
9	连接隔离耦合器与相邻支架控制器	conm/4c	带高强度胶管护套，两端为铜制园插头	4
					10	连接液压立柱压力传感器与支架控制器	conm/4c	带高强度胶管护套，两端为铜制圆插头	4
11	连接推移液压千斤顶行程传感器与支架控制器	conm/4c	带高强度胶管护套，两端为铜制圆插头	4
					12	连接支架控制器与电液阀组	conm/4ahz	一端为铜制圆插头，另一端为塑料方形插头	4

电缆插头插入插座后须用U形销卡住，U形销有长42mm(conm/4ske)和长72mm(conm/4skd，专用于控制器)两种规格。

不接电缆或电缆拔出后的插座须用防水堵头封上，圆形插座的堵头型为conm/4bl。

Claims (2)

1、一种电液控制薄煤层掩护式液压支架，其中包括单支架(2)，单支架(2)其中包括：底座(8)、液压立柱(10)、前连杆(11)、后连杆(7)、顶梁(1)、侧护板(4)、掩护梁(6)、推移液压千斤顶(9)、平衡千斤顶(5)、侧推千斤顶(3)、安装在顶梁(1)内侧壁中的内喷雾系统、电液控制系统；液压立柱(10)、前连杆(11)、后连杆(7)和推移液压千斤顶(9)分别安装在底座(8)上，液压立柱(10)的活塞杆上接顶梁(1)并与之铰接，前连杆(11)和后连杆(7)分别上铰接掩护梁(6)，前连杆(11)和后连杆(7)分别下铰接底座(8)，顶梁(1)的后部与掩护梁(6)铰接，侧推千斤顶(3)安装在顶梁(1)上，侧推千斤顶(3)活塞杆与侧护板(4)固定连接，平衡千斤顶(5)安装在掩护梁(6)上，平衡千斤顶(5)活塞杆上铰接顶梁(1)；其特征在于：电液控制系统其中包括支架控制器(12)、电液阀组、液压立柱压力传感器、推移液压千斤顶行程传感器、平衡千斤顶行程传感器、侧推千斤顶行程传感器，液压立柱传感器和各千斤顶传感器的信号线分别与支架控制器的信号输入端对应连接，液压立柱液压缸和各千斤顶液压缸的液压管路与电液阀组的进出液连接口对应连接；支架控制器与电液阀组电连接。

2、根据权利要求1所述的电液控制薄煤层掩护式液压支架，其特征在于：所述单支架(2)六个为一组，相邻单支架(2)上的所述支架控制器(12)通过干线电缆相连。

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