CN104533476A - 无接头炮采用矿用单体液压支柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无接头炮采用矿用单体液压支柱，解决了现有装置行程短、最小高度高、易断裂、加工工序多等问题，其特征在于活柱体为整根中空筒状体，底端软连接中空的活塞体，活柱体的顶端内部安装一件密封堵，顶端外部安装顶盖；活塞体安装在底座内，与油缸之间安装D形密封圈Ⅰ、导向环；底座将油缸下部完全密封，与油缸用连接钢丝Ⅰ连接；三用阀座焊固在顶盖下面的活柱体的外壁上。本发明行程大，最小高度矮；活柱为整根活柱筒，无接头，无柱头、无焊缝、无断裂的可能；抗偏载能力强；底座采用外包底座形式，使油缸底部有了较强的防护；回柱快，安全性能好；加工工艺简单，材料使用少；活塞体为储污式，可以储存进入活柱的煤尘等杂质。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压支柱，更确切地说涉及一种用于煤矿炮采采煤工作面的单体液压支柱。
背景技术
目前，DZ型矿用单体液压支柱自1978年从国外引进以来，已在煤矿使用了36年，其对我国煤炭事业的发展和节约木材发挥了重要作用。由于该型支柱适宜炮采采煤工作面，其最大优点是活柱的外表面不怕炮崩和磕碰，因此，全国各大煤矿还在使用该型产品。
但是，该型支柱在30多年的使用过程中，暴露出了其致命的如下缺点：
1、行程短，最小高度高。譬如DZ25型支柱，行程800mm，最小高度1700mm；DZ35型支柱，行程800mm，最小高度2700mm；且十分笨重，搬运、运输和支护操作均困难，不适宜煤层采高变化较大的工作面支护，也使煤矿储备支柱规格较多，增大了采煤成本。
2、焊缝多，易断裂，安全性能差。譬如DZ25型支柱，活柱筒与柱头、柱头与加长段的连接均为焊接，由于活柱筒和加长段壁厚（7.5mm）较薄，结合焊接过程造成钢材组织冷脆因素，支柱在顶板矿压、煤层侧推的压力作用下，柱头两端的焊缝极易断裂。据调查，该型支柱在使用过程中，柱头焊缝断裂的事故频频发生。
3、抗偏载能力差。在井下，支柱在支护支设时，一般是迎山支设，也就是说支柱在支设时，不是竖直的，而是有一定角度，最大角度可达到25度以上。炮采时，大量的煤炭一端塌落涌上支柱形成侧推力，这就需要支柱能抗住这个侧推力。DZ型支柱，如常用的DZ25型，活柱总长达1600mm以上，且柱头以上430mm长的加长段为中空，液体不能作用其上。又因为焊接的加长段同心度差，所以偏载力、侧推力稍大时，活柱和加长段就弯曲变形，造成支柱不能使用。
4、内装底座形式也是该型支柱的缺点之一。由于油缸需要和底座用钢丝连接，就必须在距油缸底口6.5mm处铣一钢丝砸入缺口，这个缺口就造成了整根支柱的最薄弱处。支柱是一个液压系统，在支护过程中，支柱要承受顶板的矿压，内部液压的膨胀力、撑紧力，还要承受炮采的震力和煤层塌落的侧推力，所以，在诸多力的作用下，最先损毁的就是支柱的最薄弱处。实践证明，油缸底部因外部没有防护，在力的作用下，油缸底部形成喇叭口而造成漏液，大部分裂缸和炸缸都是从钢丝砸入缺口而开始的，所以，内装底座形式也是该型支柱的最大缺点。
5、工艺复杂，投入的设备多，加工工序多，所用的模具较多，浪费材料多。（1）、活柱分为三段，活柱筒-柱头-加长段，光是锯床就要锯六锯，然后经过加工、焊接。（2）、柱头加工工艺复杂，其工艺路线是锯-钻-车床两端加工φ42腰孔加工-钻-焊接挂钩-电镀-与活柱筒、加长段两次焊接。（3）、油缸底座孔加工所用模具体积较大、精度要求高，且在加工时，又很难保证底座孔与油缸孔的同轴度。（4）、所用模具有柱头钻孔模具、柱头φ42腰孔加工模具，油缸底座孔加工模具、以及连接活柱筒、柱头、加长段的环缝气保焊机。（5）、一个柱头的毛坯重为8.8kg，当柱头φ42腰孔变形，腐蚀后，这8.8kg钢材就全部报废，所以说，浪费较大。所有这些，增加了支柱成本，且浪费了钢材。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种无接头炮采用矿用单体液压支柱，行程大，活柱为整根活柱筒、无接头，油缸底部防护较强，抗偏载能力强，加工工艺简单，投入的设备少，模具少，加工工序少，支柱重量轻。
本发明包括油缸、活柱体、底座、手把体、顶盖、三用阀座体、密封堵、密封件、复位弹簧，所述的密封件为O形密封圈、防挤圈、D形密封圈，其特征在于：所述的活柱体为整根中空筒状体，底端通过O形密封圈Ⅲ软连接中空的活塞体，活塞体7伸进活柱体13下端，活柱体的顶端内部安装一件密封堵，顶端外部安装顶盖；所述的活塞体安装在底座内，与油缸之间安装D形密封圈Ⅰ、导向环；手把体与油缸用连接钢丝Ⅱ连接；底座将油缸下部完全密封，与油缸用连接钢丝Ⅰ连接；三用阀座焊固在顶盖下面的活柱体的外壁上。
所述的手把体与活柱体之间安装有D形密封圈Ⅱ、手把体导向环、防尘圈，与油缸用连接钢丝Ⅱ连接。
所述的底座与油缸之间安装有O形密封圈Ⅰ、防挤圈Ⅰ。
由上述技术方案可知，本发明具有以下有益效果：
1、行程大，最小高度矮。如同样的25型支柱，行程1000mm，最小高度1500mm，比DZ型同规格支柱行程大了200mm，高度降低了200mm。适宜1.6M、1.8M、2.0M、2.2M、2.5M五种煤层采高的煤层工作面支护，达到了一柱多用，扩大了使用范围，且比DZ型同规格支柱轻了9-12kg ，重量轻，搬运、运输、支护操作都十分轻便，减少了工人的劳动强度。
2、活柱为整根活柱筒，无接头，无柱头、无焊缝、无断裂的可能。在与DZ型支柱同时使用的比较中，DZ型支柱的柱头焊缝断裂达8～10%，活柱弯曲不能使用的柱子达12%以上。而本发明的DW（W）型支柱无一断裂，活柱弯曲为3%以下，大大提高了支柱的使用率，降低了修复率。
3、抗偏载能力强。由于活柱是整根活柱筒制成的，其液体充满了整根活柱，增强了活柱的强度，液压力直接作用在顶盖上承接顶板压力。在与DZ型支柱比较中，在同等矿压、同等侧推力、偏载力下，DZ型支柱的活柱弯曲的较多，而本发明的DW（W）型支柱则纹丝不动。
4、底座采用外包底座形式。使油缸底部有了较强的防护，消除了油缸底部形成喇叭口而漏液、压力作用撕开钢丝缺口而造成裂缸、炸缸的几率，改正了内装底座形成的缺点。
5、回柱快，安全性能好。由于活柱是整根活柱筒制造，与油缸中心始终保持在一个轴线，同心度高。回柱时间比DZ型支柱快了8～10秒，为撤柱工人增加了撤退时间，保障了工人的安全。
6、加工工艺简单，投入的设备少，模具少，加工工序少。材料使用少。比DZ型支柱的加工工艺少了40%的工序步骤，减少模具2套，减少设备一台。DW（W）型支柱无柱头，采用了三用阀座体代替柱头，其毛坯重量只有1.9kg，而DZ型支柱的柱头的毛坯重量是8.8kg ，两者相比，轻了6.9kg ，大大地节约了钢材，同时也减轻了支柱的重量。
7、活塞体中间中空，为储污式，可以储存进入活柱的煤尘等杂质。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
图中，1.底座，2.O形密封圈Ⅰ，3.防挤圈Ⅰ，4.连接钢丝Ⅰ，5. D形密封圈Ⅰ，6.导向环，7.活塞体，8.O形密封圈Ⅱ，9. 防挤圈Ⅱ，10. O形密封圈Ⅲ，11. 油缸，12.限位钢丝圈，13. 活柱体，14. 复位弹簧，15. 手把体，16. 连接钢丝Ⅱ，17. D形密封圈Ⅱ，18. 手把体导向环，19.防尘圈，20.防挤圈Ⅲ，21.O形密封圈Ⅳ，22.弹性圆柱销，23.顶盖，24.密封堵，25.三用阀座体，26.弹簧挂钩，27.底座挂钩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示，本发明主要由底座1、油缸11、活柱体13、复位弹簧14、手把体15、顶盖23、三用阀座体25及密封件等组成，整体为流线型。所述的油缸11内径为90或100mm ，是支柱的重要部件之一，主要功能是储液，承受液压的膨胀力和来自支柱外力的张、拉力。
活柱体13为一根中空筒状体，主要功能是支柱的升、降伸缩，传递来自顶板的压力。其下端通过O形密封圈Ⅲ10软连接中空的活塞体7。活塞体7为储污式，可以储存进入活柱的煤尘等杂质。活塞体7与油缸11之间安装D形密封圈Ⅰ5、导向环6，作用是密封油缸7内壁和活柱的下导向。活塞体7伸进活柱体13下端的里部安装有二道O形密封圈，其中，一道O形密封圈Ⅱ8起到活柱下端内密封作用，另一道O形密封圈Ⅲ10起到与活柱软连接的作用。活柱体13的顶端内部安装一件密封堵24，密封堵24与活柱体13之间安装有防挤圈Ⅲ20、O形密封圈Ⅳ21，用于活柱的上部密封。活柱的顶端外面安装一件四爪铰接顶盖23，与活柱、密封堵24用三个弹性圆柱销22同时固定。顶盖23起到上接采煤工作面铰接顶梁传递顶板压力的作用。活柱体13上设置的限位钢丝圈12对活柱体13的上升起到限位作用。
复位弹簧14安装在活柱体13的内部，其上与密封堵24的弹簧挂钩26相挂，其下与底座挂勾27相连，主要起到活柱降柱时的复位作用。
手把体15与活柱体13之间安装有D形密封圈Ⅱ17、手把体导向环18、防尘圈19，起到油缸上部的外密封、活柱伸缩时的上导向和防尘作用。手把体15与油缸11用连接钢丝Ⅱ16连接。手把体15的手把是搬运支柱的把手。
底座1为外包形式，将油缸11下部完全密封，与油缸11用连接钢丝Ⅰ4连接，形成整体，以增强油缸下部膨胀时的抗力。同时，底座1也是整根支柱来自顶板传递到底板压力的承受者。底座1与油缸11之间安装有O形密封圈Ⅰ2、防挤圈Ⅰ3。
三用阀底座25焊固在顶盖23下面的活柱体13的外壁上，功用是安装三用阀，向支柱内腔供液和回柱时卸载排液。一旦三用阀座体25损坏或变形可割除更换新件，从而避免传统单体整根活柱报废更换的情况。
工作原理：
将安装好三用阀的支柱竖起，安装注液栓，锁好安全环，开启液压泵站向支柱内腔供液，在高压工作液体的作用下，迫使活柱缓缓伸出，当支柱顶盖接触顶梁铰接并使顶梁撑紧顶板达初撑力后，活柱不再升高，支柱内腔的液压力在很短的时间内达到工作液压，松开注液栓手把，停止供液，三用阀中的注液单向阀关闭，支柱保持对顶板的恒阻支撑力。卸开安全环，取下注液栓，完成支柱的支护工作。
需要撤柱时，用专用的卸载手把插入三用阀的卸载定位套中，转动手把，迫使三用阀的阀套、连接螺杆、注液阀体等整体沿轴向移动。压缩卸载弹簧，卸载阀垫离开左阀筒密封面，卸载完全打开，支柱内腔的工作液经左阀筒注液孔向老塘喷出，支柱内腔失压，活柱在自重和复位弹簧的拉动下回缩到缸体内。取下卸载手把，在卸载弹簧的作用下，卸载阀重新关闭，支柱恢复到使用前状态，从而完成支柱的撤柱回收工作。
以申请人开发的DW25-250/90(W)为例：其中，D为产品类型代号，表示单体；W为第一特征代号，表示外供液方式；（W）、表示第二特征代号：无接头；25表示最大支护高度为25dm；250表示支柱的工作阻力为250KN；90表示油缸内径为90mm；连接手把体处的油缸外径99mm；连接底座处的油缸外径104mm；活柱内径：70mm；活柱外径80mm；工作压力：31.8MPa；最大高度：2500mm；最小高度：1500mm；工作行程：1000mm；支柱总重量：无液时58kg，有液时63kg。对于DW25-250/100(W)型号，表示油缸内径为100mm。
Claims (3)
1.一种无接头炮采用矿用单体液压支柱，包括油缸、活柱体、底座、手把体、顶盖、三用阀座体、密封堵、密封件、复位弹簧，所述的密封件为O形密封圈、防挤圈、D形密封圈，其特征在于：所述的活柱体(13)为整根中空筒状体，底端通过O形密封圈Ⅲ(10)软连接中空的活塞体(7)，活塞体(7)伸进活柱体(13)下端，活柱体(13)的顶端内部安装一件密封堵(24)，顶端外部安装顶盖(23)；所述的活塞体(7)安装在底座(1)内，与油缸(11)之间安装D形密封圈Ⅰ(5)、导向环(6)；手把体(15)与油缸(11)用连接钢丝Ⅱ(16)连接；底座(1)将油缸(11)下部完全密封，与油缸(1)用连接钢丝Ⅰ(4)连接；三用阀座体(25)焊固在顶盖(23)下面的活柱体(13)的外壁上。
2.如权利要求1所述的无接头炮采用矿用单体液压支柱，其特征在于：手把体(15)与活柱体(13)之间安装有D形密封圈Ⅱ(17)、手把体导向环(18)、防尘圈(19)。
3.如权利要求1所述的无接头炮采用矿用单体液压支柱，其特征在于：所述的底座(1)与油缸(11)之间安装有O形密封圈Ⅰ(2)、防挤圈Ⅰ(3)。
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