CN101709653A - 一种液压支架及其增压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液压支架的增压装置，包括具有内腔的阀体(2)以及沿内腔运动并将内腔分成第一腔体(211)和截面面积小于第一腔体(211)的第二腔体(212)的活塞(3)；活塞(3)有与两腔体配合的两部分；第一腔体(211)的第一油口(41)通过定向导通的第一单向阀(51)与立柱(1)下腔连通，且通过定向导通的第二单向阀(52)与油源(01)连通；第二腔体(212)的第二油口(42)与油源(01)或回油箱(02)连通。通过活塞(3)在内腔中的运动，增加立柱(1)下腔的压力，提高液压支架的支护能力。本发明还提供一种包括上述增压装置的液压支架。

Description

一种液压支架及其增压装置

技术领域

本发明涉及煤矿机械技术领域，特别涉及一种用于液压支架的增压装置。本发明还涉及一种包括上述增压装置的液压支架。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，煤炭等工业不断朝着机械化、自动化的方向发展，综合机械化采煤设备越来越广泛地应用于各种地质条件的煤炭生产之中。

液压支架是综合机械化采煤设备的重要组成部分，它能够可靠而有效地支撑和控制采煤工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面。液压支架与采煤机配套使用，实现了综合机械化采煤，解决机械化采煤工作中顶板管理落后于采煤工作的矛盾，改善和提高采煤和运输设备的效能，减轻煤矿工人的劳动强度，保障了煤矿工人的生命安全，液压支架的适应性和可靠性对综合采煤作业的安全性以及生产效率具有较大影响。

请参考图1，图1为一种典型的液压支架的结构示意图。

典型的液压支架一般包括底座13，底座13的适当位置安装有立柱12(立柱为液压缸的一种，通过缸杆的伸缩驱动其他部件的上下运动)，立柱12的缸底安装于上述底座13上，且其缸杆安装于顶梁11，以通过立柱12的伸出和缩回，驱动顶梁11上升和下降，立柱12通过油路与远程泵站(一般地，由于煤矿作业环境中特殊的防火防爆要求，泵站一般设置于远离作业现场的位置)相连，通过泵站中的泵出的液压油为立柱12提供支护力。

立柱12是液压支架的动力部件，驱动液压支架的升降，并且为液压支架提供支护力，因此，立柱12所提供的支护力的大小直接影响着液压支架的支护能力，随着煤矿工作面的长度不断加长，液压支架的立柱12普遍存在着初撑力不足的现象，从而限制了液压支架的支护能力。

为了提高立柱12的输出压力，从而提高液压支架的支护能力，一般采取提高泵站工作压力的方式，但是，受到技术水平和装备能力的限制，泵站工作压力的提高幅度有限，限制了立柱12输出压力的进一步提高；并且，由于泵站远离作业现场，泵站中的液压油通过油路泵入立柱12的过程中，沿程压力损失较大，造成了较大的能量浪费。

因此，如何进一步提高液压支架立柱的输出压力，从而提高液压支架的支护能力，并且降低不必要的能量消耗，提高能量利用率，就成为本领域的技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种增压装置，其能够显著提高液压支架立柱的输出压力，从而提高液压支架的支护能力；本发明的另一目的是提供一种包括上述增压装置的液压支架。

为解决上述技术问题，本发明提供一种增压装置，用于液压支架的立柱，包括：具有内腔的阀体和沿所述内腔的轴向运动、并将所述内腔分隔成第一腔体和第二腔体的活塞；所述第一腔体的径向截面的面积小于所述第二腔体的径向截面的面积；所述活塞包括与所述第一腔体配合的第一活塞和与所述第二腔体配合的第二活塞；所述第一腔体的第一油口通过第一单向阀与所述立柱下腔连通，且通过第二单向阀与所述油源连通；所述第一单向阀自所述第一腔体向所述立柱下腔导通，所述第二单向阀自所述油源向所述第一腔体导通；所述第二腔体的第二油口可选择地与所述油源或回油箱连通。

优选地，所述第一活塞的上端面与所述第二活塞的下端面的面积比为1∶1.5～1∶15。

优选地，所述面积比为1∶2.3。

优选地，还包括换向阀；所述第二腔体通过所述换向阀与所述油源或回油箱可选择地连通。

优选地，所述换向阀为二位三通换向阀。

优选地，所述换向阀的先导阀与所述第一腔体的第三油连通；当所述第一腔体充满液压油时，所述第三油口与所述先导阀连通。

优选地，所述活塞与所述阀体相接触的部分均通过密封部件实现液密封。

优选地，所述油源与所述立柱的下腔通过第三单向阀连通，且所述第三单向阀的导通方向为由所述油源向所述立柱的下腔。

优选地，所述阀体通过螺栓安装于所述立柱的外壁。

本发明还提供一种液压支架，包括上述任一项所述的增压装置。

本发明所提供的增压装置，用于液压支架的立柱，包括具有内腔的阀体和沿内腔的轴向运动、并将内腔分隔成第一腔体和第二腔体的活塞；活塞包括与第一腔体相配合的第一活塞和与第二腔体配合的第二活塞，第一腔体的径向截面的面积小于第二腔体的径向截面的面积；第一腔体的第一油口通过第一单向阀与立柱下腔连通，且通过第二单向阀与油源连通；第二腔体的第二油口可选择地与油源或回油箱连通；第一单向阀自第一腔体向立柱下腔导通，第二单向阀自油源向所述第一腔体导通。

当第二油口与油源连通时，第一腔体和第二腔体均与油源连通，而位于第一腔体中的第一活塞的径向截面，小于位于第二腔体中的第二活塞的径向截面，则油源中输出的压力油通过第二油口流入第二腔体，并推动活塞向第一腔体运动，则第一腔体中的压力油被挤入立柱的下腔；当活塞在第一腔体中运动至预定的极限位置时，令第二油口与回油箱连通，则第二腔体与油源截止，油源中输出的压力油通过第一油口流入第一腔体，并驱动活塞向第二腔体运动，将第二腔体中的压力油挤入回油箱；当活塞在第二腔体中运动至极限位置时，令第二油口与油源连通，重复以上过程，从而不断增加立柱下腔的压力，进而显著提高了立柱的输出压力和液压支架的支护能力。

在一种优选的实施方式中，本发明所提的增压装置还可以包括换向阀，该换向阀至少包括第一阀位和第二阀位，第二腔体交替地通过第一阀位与油源连通，或者通过第二阀位与回油箱连通，也即第二腔体通过该换向阀与油源或者回油箱可选择地连通，且该换向阀的先导阀与第一腔体的第三油口连通，当活塞向下运动至极限位置时，第三油口与先导阀连通，这样，通过换向阀实现活塞在腔体中的运动方向的改变，并且，当活塞向下运动至极限位置后，第一腔体中的压力油部分进入先导阀，推动先导阀中的弹簧运动，驱动换向阀换向；而当活塞向上运动时，第三油口被活塞截止，弹簧失去压力油对其的作用力，弹簧反向运动，驱动换向阀反向换向；这样，通过换向阀的作用使得活塞在需要换向时能够实现自动换向，从而提高了增压装置的自动化水平，并且提高了装置的换向精度。

在另一种优选的实施方式中，本发明所提供的增压装置的阀体安装于立柱外壁的适当位置，距离立柱的位置较近，从而避免了远程输送压力油所造成的压力损失，进而显著提高了能量的利用率。

附图说明

图1为一种典型的液压支架的结构示意图；

图2为一种包括本发明所提供增压装置的液压支架的结构示意图；

图3为本发明所提供增压装置一种具体实施方式的原理图；

图4为图3中A部分的放大图；

图5为本发明所提供增压装置另一种具体实施方式的结构示意图；

图6为图5所示增压装置A-A方向的剖视示意图；

图7为图5所示增压装置B-B方向的剖视示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种增压装置，其能够显著提高液压支架立柱的输出压力，提高液压支架的支护能力；本发明的另一核心是提供一种包括上述增压装置的液压支架。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2、图3以及图4，图2为一种包括本发明所提供增压装置的液压支架的结构示意图；图3为本发明所提供增压装置一种具体实施方式的原理图；图4为图3中A部分的放大图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的增压装置0，安装于液压支架的立柱1的适当位置，通常，每个液压支架具有两个立柱1，则上述增压装置0也应为两个，分别安装于两个立柱1的适当位置。增压装置0包括阀体2和活塞3，上述阀体2包括位于其中部的内腔21，上述活塞3沿上述内腔21的轴向运动，并将内腔21分隔为第一腔体211和第二腔体212；上述第一腔体211的侧壁开设有第一油口41，第一腔体211通过该第一油口41以及第一单向阀51与立柱1的下腔连通，并通过第一油口41以及第二单向阀52与所述油源01连通，上述第一单向阀51的导通方向为自第一腔体211向立柱1的下腔的方向，上述第二单向阀52的导通方向为自油源01向第一腔体211的方向；上述第二腔体212的侧壁开设有第二油口42，并通过该第二油口42可选择地与油源01或回油箱02连通；上述第一腔体211的径向截面小于第二腔体212的径向截面；上述活塞3包括与第一腔体211相配合的第一活塞31和与第二腔体212相配合的第二活塞32。

众所周知地，上述第一活塞31与第一腔体211相配合是指，第一活塞31的径向截面与上述第一腔体211的径向截面相等，第二活塞32与第二腔体212相配合是指，第二活塞32的径向截面与上述第二腔体212的径向截面相等。

具体地，为了保证增压装置0的正常工作，第一活塞31包括位于第一腔体211的第一活塞的上端面61，第二活塞32包括位于第二腔体212的第二活塞32的下端面62；上述第一油口41与第一腔体211的顶面63的轴向距离H1，小于第一活塞的上端面61与第一腔体211的顶面63的轴向距离H2；上述第二油口42与第二腔体212的底面64的距离H3，小于第二活塞32的下端面62与第二腔体212的底面64的距离H4。

需要指出的是，文中所述的上端面61、下端面62中的方位词上、下与图中所示的方向相匹配，在实际使用过程中，上端面61和下端面62根据增压装置0的设置方向的不同而具有位置的改变，两端面并非局限于严格意义上的上下方向。

另外，文中轴向是指活塞3运动的方向，相应地，径向是指与活塞3运动的方向相垂直的方向。

上述第一活塞31和第二活塞32可以均为圆柱体，显然地，上述第一腔体211的结构形状应与第一活塞31的结构形状相匹配，第二腔体212的结构形状应与第二活塞32的结构形状相匹配，则当第一活塞31和第二活塞32为圆柱体时，第一腔体211和第二腔体212也为圆柱形腔体。

上述第一活塞31和第二活塞32的形状也不局限于圆柱体，相应地，第一腔体211和第二腔体212也不局限于圆柱形腔体。

上述第一活塞的上端面61与第二活塞32的下端面62的面积比可以为1∶1.5～1∶15。上述两活塞径向截面的面积比为增压比，该增压比能够反映出每一个增压循环的过程中装置的增压能力。当压力油通过第二油口42进入到第二腔体212中后，推动活塞向第一腔体211运动，设定压力油作用于第二活塞32的下端面62上的压力为单位压力，由于第二活塞32的下端面62的面积大于第一活塞31的上端面61的面积，则第一活塞31的上端面61作用于第一腔体211中的压力油的压力与单位压力的比值为第一活塞31的上端面61的面积与第二活塞32的下端面62的面积的反比，因此，增压比越大，增压装置0的增压能力越强。

理论上来讲，在施工的过程中希望增压比尽量大一些，以提高增压能力，降低增压的频率；但是，受到现场环境以及施工设备工作强度的限制，增压比一般需限定在适当的范围之内。

上述面积比的优选方案为1∶2.3。在目前的生产条件下，上述面积比既能够满足使用要求，又能够尽量提高增压装置0的增压能力。显然地，上述面积比也不局限于1∶2.3，在生产条件逐渐改善的情况下，上述面积比可以进行相应的改进和调整，上述面积比的具体数值不应受到本说明书的限制。

当第二油口42与油源01连通时，第一腔体211和第二腔体212均与油源01连通，而位于第一腔体211中的第一活塞31的径向截面，小于位于第二腔体212中的第二活塞32的径向截面，则油源中输出的压力油通过第二油口42流入第二腔体212，并推动活塞3向第一腔体211运动，则第一腔体211中的压力油被挤入立柱1的下腔；当第一活塞31在第一腔体211中运动至预定的极限位置时，令第二油口42与回油箱02连通，则第二腔体212与油源01截止，油源01中输出的压力油通过第一油口41流入第一腔体211，并驱动活塞3向第二腔体212运动，将第二腔体212中的压力油挤入回油箱02；当活塞3在第二腔体212中运动至极限位置时，令第二油口42与油源01连通，重复以上过程，从而不断增加立柱1下腔的压力，进而显著提高了立柱1的输出压力和液压支架的支护能力。

请继续参考图3和图4，在另一种具体实施方式中，本发明所提供的增压装置0还可以包括换向阀7；该换向阀7至少包括第一阀位71和第二阀位72，上述第二腔体212交替地通过第一阀位71与油源01连通，或者通过第二阀位72与回油箱02连通。这样，通过换向阀7实现活塞3在腔体2中的运动方向的改变，使得活塞3在需要换向时能够实现自动换向，从而提高了增压装置0的自动化水平，并且提高了装置的换向精度。

上述换向阀7可以具体为二位三通换向阀。该种换向阀在二位换向阀中较为简单，成本较低，既能够满足使用要求，又能够节约生产成本。

上述换向阀7也不局限于二位三通换向阀，其主要功能是实现活塞3的自动换向，只要能够实现该功能的任何具体形式的换向阀都可以作为本发明的具体实施方式。

设定活塞3位于阀体2的上部(即位于第一腔体211中)时为增压装置0工作的初始状态，此时，换向阀7处于第一阀位71，上述第二腔体212通过第一阀位71与油源01连通；当活塞3继续沿阀体2向上运动至某一极限位置时(也即第二腔体212中充满压力油时)，换向阀7的控制油路控制其换向，第二腔体72通过第二阀位72与回油箱02连通，此时，油源01与第二腔体212处于截止状态，而油源01与第二腔体212连通，压力油通过第二单向阀52流入第一腔体211，从而驱动活塞3向下运动，并将第二腔体212中的压力油压入回油箱02；当活塞3向下运动至某极限位置时(也即第一腔体211中充满压力油时)，换向阀7换向至第一阀位71，并通过第一阀位71将油源01与第二腔体212连通，向第二腔体212中泵入压力油，驱动活塞3向上运动，并将第一腔体211中的压力油压入立柱1的下腔；上述过程自动循环运行，通过不断压入立柱1的下腔的压力油，从而不断增加立柱1的支撑力至预定值，显著提高了液压支架的支护能力。

上述换向阀7的先导阀与第一腔体211的第三油口43连通，当活塞3向下运动至极限位置时，第三油口43与先导阀连通，这样，通过换向阀7实现活塞3在内腔21中的运动方向的改变，并且，当活塞3向下运动至极限位置后，第一腔体211中的压力油部分进入先导阀，推动先导阀中的弹簧运动，驱动换向阀7换向；而当活塞3向上运动时，第三油口43被活塞3截止，弹簧失去压力油对其的作用力，弹簧反向运动，驱动换向阀7反向换向；这样，通过换向阀7的作用使得活塞3在需要换向时能够实现自动换向，从而提高了增压装置0的自动化水平，并且提高了装置的换向精度。

需要指出的是，上述活塞3的换向形式并不局限于通过换向阀7换向，也可以为其他能够控制活塞3换向的具体方式。

上述活塞3与阀体2相接触的部分可以均通过密封部件8实现液密封，以提高增压可靠性。

请参考图5至图7，图5为本发明所提供增压装置另一种具体实施方式的结构示意图；图6为图5所示增压装置A-A方向的剖视示意图；图7为图5所示增压装置B-B方向的剖视示意图。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的增压装置还可以包括第三单向阀53，上述油源01与立柱1的下腔通过第三单向阀53连通，且第三单向阀53的导通方向为由油源01向立柱1的下腔。

上述阀体2可以通过螺栓9安装于立柱1的外壁。将阀体2安装于立柱1外壁的适当位置，距离立柱1的位置较近，从而避免了远程输送压力油所造成的压力损失，进而显著提高了能量的利用率。

显然地，上述阀体2仅需固定安装于立柱1的外壁，使用螺栓连接的方式能够实现阀体2和立柱1可拆装地连接，以便于安装和拆卸；但是，阀体2与立柱1的具体安装方式也不局限于螺栓连接，其也可以为本领域中常规使用的其他安装方式，例如焊接等。

除了上述增压装置0，本发明还提供一种包括上述增压装置0的液压支架，上述液压支架的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种液压支架及其增压装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种增压装置，用于液压支架的立柱(1)，其特征在于，包括：

具有内腔(21)的阀体(2)和沿所述内腔(21)的轴向运动、并将所述内腔(21)分隔成第一腔体(211)和第二腔体(212)的活塞(3)；所述第一腔体(211)的径向截面的面积小于所述第二腔体(212)的径向截面的面积；

所述活塞(3)包括与所述第一腔体(211)配合的第一活塞(31)和与所述第二腔体(212)配合的第二活塞(32)；

所述第一腔体(211)的第一油口(41)通过第一单向阀(51)与所述立柱(1)下腔连通，且通过第二单向阀(52)与所述油源(01)连通；所述第一单向阀(51)自所述第一腔体(211)向所述立柱(1)下腔导通，所述第二单向阀(52)自所述油源(01)向所述第一腔体(211)导通；

所述第二腔体(212)的第二油口(42)可选择地与所述油源(01)或回油箱(02)连通。

2.根据权利要求1所述的增压装置，其特征在于，所述第一活塞(31)的上端面(61)与所述第二活塞(32)的下端面(62)的面积比为1∶1.5～1∶15。

3.根据权利要求2所述的增压装置，其特征在于，所述面积比为1∶2.3。

4.根据权利要求1至3任一项所述的增压装置，其特征在于，还包括换向阀(7)；所述第二腔体(212)通过所述换向阀(7)与所述油源(01)或回油箱(02)可选择地连通。

5.根据权利要求4所述的增压装置，其特征在于，所述换向阀(7)为二位三通换向阀。

6.根据权利要求4所述的增压装置，其特征在于，所述换向阀(7)的先导阀(73)与所述第一腔体(211)的第三油口(43)连通；

当所述第一腔体(211)充满液压油时，所述第三油口(43)与所述先导阀(73)连通。

7.根据权利要求1至3任一项所述的增压装置，其特征在于，所述活塞(3)与所述阀体(2)相接触的部分均通过密封部件(8)实现液密封。

8.根据权利要求1至3任一项所述的增压装置，其特征在于，所述油源(01)与所述立柱(1)的下腔通过第三单向阀(53)连通，且所述第三单向阀(53)自所述油源(01)向所述立柱(1)的下腔导通。

9.根据权利要求1至3任一项所述的增压装置，其特征在于，所述阀体(2)通过螺栓(9)安装于所述立柱(1)的外壁。

10.一种液压支架，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的增压装置。

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