CN102410203B - 一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀 - Google Patents

Abstract

一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，包括一阀体和一相应的阀芯；所述阀芯包括第一缸套活塞和第二缸套活塞与相应的阀杆组件；所述第一缸套活塞的进出口分别由第一控制回路和第二控制回路与阀体的进出口相连通；所述第二缸套活塞的进出口由第三控制回路相连通；构成由液压油缸油做阻尼介质的缓闭结构。本发明利用开启和关闭水泵后管路中流体做动力，用液压油缸中的机油做阻尼介质，通过调节节流阀，能够有效控制阀门的开关速度和时间，起到缓开缓闭的作用；该阀将止回阀、电动阀和水锤消除器集于一体，提高了排水效率，降低了维护成本，改善了矿井排水现有设施。

Description

一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀

技术领域

本发明与一种液压水泵阀有关，具体而言，是一种用于煤矿井下排水系统的包括缸套活塞与阀杆组件连接，控制阀回路连通阀体和缸套活塞的液压缓水泵阀。

背景技术

煤矿井下排水系统是煤炭生产中四大系统之一，担负着煤矿井下积水排除的重要任务。根据矿井排水系统特点以及闸阀驱动方式，排水系统中一些常用闸阀主要有手动闸阀，电动闸阀和液动闸阀。随着工业化规模的扩大以及人们对能源的有效利用，这些阀门的一些不足也越来越显现出来。

手动闸阀劳动强度大，效率低，可靠性差，尤其是在矿井下涌水量突然增大或减小时，手动闸阀不能及时迅速地实现开关闸阀的快速相应，这对矿井下特殊环境涌水量突然增大时，发生事故的可能性，手动闸阀已不能满足现代化自动排水系统的要求。

电动阀门是伴随着自动控制技术不断发展而新兴的一种阀门，它基本闸阀机构没有变化，只是将手轮装置变换成电力驱动装置，并增加了减速传动机构；液动闸阀是在对闸阀结构和功能分析的基础上，对其驱动装置进行改造。即将普通闸阀的手动装置或电动装置元件改装成由外部液压源来提供动力的执行机构。而这种执行机构一般有两种，一种是液压马达，一种是液压缸。这两种阀门可靠性较差、控制复杂，故障率较高。在流量较大时，需要闸阀的口径也相对很大，这样闸阀的重量和体积也会相应增加。一般公称通径为DN200的闸阀重量都在200kg以上，加上相应的驱动机构，给安装、维修都带来很大的不便。

多功能水泵控制阀是近年来在许多供排水行业中得到广泛应用一种新型阀门，它是一种新型的两阶段关闭阀门，可以一阀替代电动闸阀、逆止阀和水锤消除器三种装置。该阀最主要的缺点是利用管路中的水作阻尼介质，水中带有的泥沙长长堵塞管路及调节阀，机件长期浸水生锈腐蚀，容易导致缓闭装置失灵。

发明内容

本发明基于现有煤矿井下排水系统，提供一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，以替代电动闸阀、逆止阀和水锤消除器，以进一步提高煤矿井下排水系统的可靠性和安全性。

基于上述问题和目的，本发明所提供的一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，包括一阀体和一相应的阀芯；

所述阀芯包括第一缸套活塞和第二缸套活塞与相应的阀杆组件；

所述第一缸套活塞的进出油口分别由第一控制回路和第二控制回路与阀体的进出油口相连通；

所述第二缸套活塞的进出油口由第三控制回路相连通；

构成由液压油缸油做阻尼介质的缓阻结构。

在上述技术方案中，所述第一缸套活塞是固定在阀体上，第二缸套活塞位于第一缸套活塞上；所述阀杆组件包括阀杆上依次固定的阀板、弹簧挡块与相应的阀体配合启闭；所述第一控制回路和第二控制回路上分别设置有第一球阀和第一过滤器；第二球阀和第二过滤器；第三控制回路上设置有节流阀；所述阀体的进出油口是设置于阀体的中轴线上；所述一阀体与一相应的阀芯成45⁰角；所述阀板是由钢片和橡胶密封圈构成双重密封结构；所述阀体是由不锈钢材料构成。

本发明根据流体动力学原理，利用开启和关闭水泵后管路中流体做动力，用液压油缸中机油做阻尼介质，与管网中介质隔离，不污染水质，缓闭装置长期运行不失灵，安全可靠。该液压缓阻多功能水泵阀通过调节节流阀，能够有效控制阀门的开关速度和时间，使多功能阀门起到缓开缓闭的作用。 

本发明一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，与现有技术相比，采用软硬双重密封设计，硬密封具有强度高、耐冲击、耐腐蚀的优点，能承受绝大部分压力，软密封弹性大、密封好，可做到零泄漏，两者结合，使该阀具有良好的密封性能，能防止水倒流，避免直接水锤，有效防止煤矿排水管路中水锤事故的发生，可替代现有煤矿井下排水管道上闸阀、逆止阀和水锤消除器，对于提高煤矿井下排水设备、排水管路及其管件的寿命以及管路设备维护，保障煤矿生命财产安全都具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明液压缓阻水泵阀总体结构示意图；

图2是本发明液压缓阻水泵阀阀杆组件示意图；

图3是本发明液压缓阻水泵阀阀体结构示意图；

图4是现有排水系统安装结构示意图；

图5是本发明排水系统安装结构示意图。

图中：1：阀体；2：阀芯；3：第一缸套活塞；4：第二缸套活塞；5：第一控制回路；6：第二控制回路；7：第三控制回路；8：阀杆组件；9：第一球阀；10：第一过滤器；11：第二球阀；12：第二过滤器；13：阀杆；14：支撑螺母；15：螺钉；16：阀板；17：弹簧；18：阀盖；19：活塞；20：放气阀；21：法兰；22：节流阀；23：上腔出口；24：锁紧螺母；25：双通道O型环；26：挡块；27：弹簧挡块；28：橡胶密封垫；29：螺孔；30：阀座；31：支撑导套；32：排水泵；33：止回阀；34：电动阀；35：弹性座封闸阀；36：过滤器；37：液压缓阻多功能水泵阀。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的具体实施方式，以使本领域的技术人员能够实现为准。

如图1、2、3所示，实施本发明所述的一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，该阀是在止回阀的基础上进行改进设计的，其具体实施方式是在原煤矿井下排水系统中，去掉电动闸阀、液动闸阀装置上的的动力结构，利用开启和关闭水泵后管路中流体做动力，用液压油缸中机油做阻尼介质，来起到缓开缓闭的作用的。其中：

阀杆组件8通过锁紧螺母24将档块26、活塞19与阀盖18固定连接在一起，并通过支撑螺母14与阀体1、阀座30上支撑导套31活动配合后，通过螺栓将阀盖18与阀体1连接在一起，活塞19通过双通道O型环25密封第一缸套活塞3后，用螺栓将第一缸套活塞3与阀盖18连接。第二缸套活塞4的活塞杆与阀杆组件8通过螺纹连接后，利用连接法兰21通过螺栓连接固定在阀盖18上，两条控制阀回路通过不锈钢管将球阀、过滤器连通后，再分别接在阀体1和阀盖18的螺孔上，即第一控制回路5上安装有第一球阀9和第一过滤器10；第二控制回路6上安装有第二球阀11和第二过滤器12；第三控制回路7上设置有节流阀22。

如图3所示，阀体1采用不锈钢铸造，阀体前后各有一对对称的螺孔29，一对与不锈钢管控制阀回路5和控制阀回路6连通，另一对备用。阀座30与阀体1之间采用压紧式的固连方式。

如图2所示，阀杆组件8的结构示意图，阀板16与阀杆13通过螺纹连接在一起，丁晴橡胶密封垫28安装在阀板16的定位孔中，通过密封压板用螺钉与阀板16连在一起，阀板16上方通过弹簧挡块27将弹簧17压紧在阀杆13上，阀杆13通过阀盖18中间的通孔，利用档块26将阀杆13定位在阀盖18上，活塞19通过阀杆13上方的螺纹靠锁紧螺母24锁紧在阀杆13上。活塞19与第一缸套活塞3的配合通过双通道O型环25密封，通过螺栓将第一缸套活塞3固定在阀盖18上，至此阀杆组件8和第一缸套活塞3与阀盖18的组装完毕，将此组装完的阀杆组件8的综合体阀杆下端与阀体阀座30配合，用螺栓将阀体1与阀盖18连在一起，组成一台完整的液压缓阻多功能水泵阀。

如图1～图4，实施本发明所述的一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，其工作过程分为开阀和关阀两个过程，工作原理是：开阀：当排水泵32启动，液压缓阻多功能水泵阀37主阀进口压力升高，一部分水流经第一球阀9、第一过滤器10，通过下腔水口进入第一活塞缸套3下腔，水压力作用于第一活塞缸套3上，推动活塞上移，阀杆上移过程克服液压油缸阻力做功后，阀板16在排水泵32的出口压力水的作用下开启，完成开阀。

与此同时，第一缸套活塞4上腔的水(低于主阀进口压力)经过第一球阀9、第一过滤器10排入主阀出口。通过第三控制阀回路7中节流阀22以起到节流作用，保证主阀开启时间大于水泵电机启动时间，实现轻载起泵，避免直接水锤。关阀：当排水泵32关闭，液压缓阻多功能水泵阀37主阀进口压力迅速下降，阀出口压力高于进口压力，阀板16在自身重力作用下迅速落下，阀杆下降过程需克服液压油缸5阻力做功，同时，主阀出口压力水经过第一球阀9、第一过滤器10进入第一缸套活塞4上腔，在水压力和弹簧力双重作用下将阀关紧，截断水流。第一缸套活塞4下腔的水通过第一过滤器3、第一球阀4流到主阀进口。通过调整第二缸套活塞上的节流阀22可以起到节流作用，调节多功能阀门的关闭速度和时间，实现阀板16的缓慢关闭，消除停泵水锤。

实施本发明一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀缓闭装置采用节流阀连接的双活塞杆液压缸，其使用前在液压油缸两个油腔里注满机油，工作过程中通过阀杆传递动力到液压油缸活塞杆，克服通过节流阀机油的阻尼做功，通过调节节流阀，可以控制活塞杆运动速度，控制阀杆的运动快慢，进而调节阀门阀板的开启和关闭的时间。

本发明一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，替代传统排水系统中常用的的止回阀27、电动阀28、水锤消除器串联在管道上的安装方式。

如图4所示，液压缓阻多功能水泵阀直接与排水泵26安装连在一起，利用水流体做开启和关闭阀的动力，其与电、液动阀门相比最大的优势是无需提供外动力开启和关闭阀门，与多功能水泵控制阀相比最大的优势在于其缓闭装置用液压油缸中机油做阻尼介质，与管网中介质隔离，不污染水质，缓闭装置长期运行不失灵，安全可靠，实现了阀门的快开、缓开、快闭、缓闭的功能，节能环保、一机多能。 

Claims (3)

1.一种用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，包括一阀体(1)和一相应的阀芯(2)；

所述阀芯(2)包括第一缸套活塞(3)和第二缸套活塞(4)与相应的阀杆组件(8)；所述第一缸套活塞(3)固定于阀体(1)上，第二缸套活塞(4)位于第一缸套活塞(3)上；所述阀杆组件(8)包括阀杆(13)上依次固定的阀板(16)、弹簧(17)和挡块(26)与相应的阀体(1)配合启闭；所述阀体(1)的进出口是设置于阀体(1)的中轴线上，并与相应的阀芯(2)成45°角；

所述第一缸套活塞(3)的进出油口分别由第一控制回路(5)和第二控制回路(6)与阀体(1)的进出口相连通；所述第一控制回路(5)上设置有第一球阀(9)和第一过滤器(10)；第二控制回路(6)上设置有第二球阀(9)和第二过滤器(10)；第三控制回路(7)上设置有节流阀(22)；

所述第二缸套活塞(4)的进出油口由第三控制回路(7)相连通；构成由液压油做阻尼介质的缓阻水泵阀；所述阀杆(13)和第二缸套活塞(4)下腔的活塞杆连接在一起，两者同步运动；开阀时，阀杆(13)上移过程克服液压油缸阻力做功；关阀时，阀杆(13)下降过程需克服液压油缸阻力做功。

2.如权利要求1所述的用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，所述阀板(16)是由钢片和橡胶密封圈构成双重密封结构。

3.如权利要求1所述的用于煤矿井下排水系统的液压缓阻水泵阀，所述阀体(1)是由不锈钢材料构成。