CN104695987B - 液压支架用液控单向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压支架用液控单向阀，涉及单向阀技术领域，能够解决现有液压支架不能对液压支架的支撑顶板、立柱、支撑千斤顶或液控单向阀的高压腔实时进行压力采集及压力监测的技术问题。该液控单向阀包括阀芯和包围阀芯设置的阀体，阀体内设置控制腔、进液腔和高压腔，阀体上设置用于监测高压腔内压力的压力监测装置；压力监测装置包括电连接的压力传感器和微控制器，压力传感器密封在阀体的安装孔中以感应高压腔的压力，微控制器设置在阀体外且与外界环境呈密封隔离状态。该液控单向阀用作液压支架中的开关阀。

Description

液压支架用液控单向阀

技术领域

本发明涉及一种单向阀，尤其涉及一种液压支架用液控单向阀。

背景技术

液压支架是煤矿综采工作面的关键设备之一，是一种利用液体压力产生支撑力并实现自动移动来进行顶板支护和管理的一种液压动力装置。它能可靠而有效地支撑和控制工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面。

液控单向阀是液压支架的关键元件之一，通常称为“液压锁”，通常安装在液压支架立柱、支撑千斤顶的下腔。用于控制立柱、支撑千斤顶的动作：一是控制液压支架立柱与支撑千斤顶正常伸缩并保持合理的工作位置；二是闭锁工作腔内的液体，保持支撑力，直到安全阀开启。

为了监测液压支架的立柱、支撑千斤顶的压力情况，通常在液压支架上安装压力表，通过压力表所显示的数据供操作者进行察看、记录，进而对液压支架的支撑顶板压力进行监测，以保证液压支架的正常工作。但是，该方式不具有实时压力采集及压力监测功能。

发明内容

本发明的实施例提供一种液压支架用液控单向阀，能够解决不能对液压支架的支撑顶板、立柱、支撑千斤顶或液控单向阀的高压腔实时进行压力采集及压力监测的技术问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种液压支架用液控单向阀，包括阀芯和包围所述阀芯的阀体，所述阀体内设置控制腔、进液腔和高压腔，所述阀体上设置用于监测所述高压腔内压力的压力监测装置；

所述压力监测装置包括电连接的压力传感器和微控制器，所述压力传感器密封在所述阀体的安装孔中以感应所述高压腔的压力，所述微控制器设置在所述阀体外且与外界环境呈密封隔离状态；

所述压力传感器实时采集和监测所述高压腔的压力，并将采集和监测到的压力信号发送给所述微控制器，所述微控制器接收所述压力信号，并将所述压力信号进行处理、存储，以供随时调用、查看。

进一步的，所述压力监测装置还包括用于显示压力监测结果的显示器。

进一步的，所述压力传感器外周向设置凸缘和环形卡槽，所述凸缘位于所述压力传感器靠近所述阀体内部的一端，所述环形卡槽位于所述压力传感器靠近所述阀体外部的一端，且所述环形卡槽内安装有卡环；当将所述压力传感器安装在所述阀体的安装孔中后，所述凸缘卡在所述阀体的内部，所述卡环卡在所述阀体的外部。

进一步的，所述安装孔位于所述高压腔的一端设置用于容纳所述凸缘的沉孔。

进一步的，所述压力传感器沿其外周向设有环形凹槽，所述环形凹槽位于所述凸缘和所述环形卡槽之间，且所述环形凹槽内设有密封件，所述密封件与所述安装孔紧密配合。

进一步的，所述阀体外部设有一侧开口的密封盒，所述密封盒与所述阀体一起组成用于容纳所述微控制器的密闭容纳腔，从而使所述微控制器与外界环境呈密封隔离状态。

进一步的，所述密封盒与所述阀体之间设置密封垫。

进一步的，所述密封盒上设置用于发射无线信号的天线，所述天线与所述微控制器电连接。

进一步的，所述密封盒的盒体上设置与所述微控制器电连接的蜂鸣器或/和指示灯。

进一步的，所述压力监测装置的电路为本安型。

本发明实施例提供的液压支架用液控单向阀，压力传感器将监测到高压腔内的液体压力信号传递给微控制器，微控制器将进行相应的数据处理，从而对高压腔内的压力进行实时采集及监测。由于液控单向阀高压腔与立柱、支撑千斤顶液压腔是连通的，故液控单向阀高压腔的压力与立柱、支撑千斤顶液压腔的压力值是相同的，此外，由于支撑顶板的压力与立柱液压腔内的压力成线性关系，故当测得液控单向阀高压腔内压力时，也可以得到支撑顶板处的压力，总之，所述压力检测装置能够实时采集、监测液控单向阀高压腔、立柱、支撑千斤顶或支撑顶板的压力。

附图说明

图1为本发明实施例液压支架用液控单向阀的剖面结构示意图；

图2为图1所述的液压支架用液控单向阀的右视图；

图3为图1中所述的压力监测装置的仰视图；

图4为图1中所述的液压支架用液控单向阀A处的局部放大示意图；

图5为图1中所述的液压支架用液控单向阀的微控制器的控制原理示意图。

附图标记说明：

1-阀体，2-压力监测装置；

101-控制腔，102-进液腔，103-高压腔，104-沉孔；

201-密封盒，202-第一按钮，203-第二按钮，204-压力传感器，

205-电路板，206-电池，207-电池盒，208-密闭容纳腔，209-指示灯，

210-天线，211-显示器，212-蜂鸣器，213-卡环，214-凸缘，

215-环形凹槽，216-密封件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例液压支架用液控单向阀进行详细描述。

本实施例是一种液压支架用液控单向阀，如图1-图3所示，包括阀芯和包围阀芯的阀体1，阀体1内设置控制腔101、进液腔102和高压腔103，阀体1上设置用于监测高压腔103内压力的压力监测装置2。

压力监测装置2包括电连接的压力传感器204和微控制器，压力传感器204密封在阀体1的安装孔中，以感应高压腔103的压力，微控制器设在阀体1的外部且与外界环境呈密封隔离状态。

压力传感器204实时采集和监测高压腔103的压力，并将采集和监测到的压力信号发送给微控制器，微控制器接受该压力信号，并将该压力信号进行处理、存储等，便于工作人员随时调用和查看。

本实施例中，由于阀体1上设置压力监测装置2，压力监测装置2设有压力传感器204和微控制器，压力传感器204用于感应液控单向阀高压腔103的压力；微控制器是压力监测装置2的控制及数据处理中心，用于接受电压信号并对电压信号进行处理与存储，且微控制器位于阀体1之外并与外界环境呈密封隔离状态，从而对微控制器进行保护，起到防尘、防潮、隔爆的作用。总之，压力传感器204和微控制器的设置实现了对液控单向阀高压腔103压力的实时采集与监测，从而能够实时了解与高压腔103相连通的立柱、支撑千斤顶以及与立柱上方的支撑顶板的压力情况。

为便于井下工人对液压支架的压力随时进行查看，压力监测装置2还可以包括显示器211，显示器211与微控制器电连接。

压力传感器204固定安装在阀体1上且位于高压腔103的安装孔内，所述安装孔与高压腔103相贯通，从而使压力传感器204能够监测到高压腔103内的液体压力，并把该压力信号传递给微控制器，所述微控制器将进行相应的数据处理，从而实现对高压腔103内的压力进行实时采集及监测。

本实施例中，如图4所示，压力传感器204为柱体结构，例如，圆柱体。压力传感器204沿其外周向设置凸缘214和环形卡槽，凸缘214位于压力传感器204靠近阀体内部的一端，所述环形卡槽位于压力传感器204靠近阀体外部的一端，所述环形卡槽内安装卡环213；当将压力传感器204安装在阀体1的安装孔中后，凸缘214卡在阀体1的内部，卡环213卡在阀体1的外部。

将压力传感器204设置成圆柱体结构，具有结构简单的优点；在压力传感器204的外圆周设置凸缘214，并将凸缘214设在压力传感器204靠近阀体内部的一端，安装时凸缘214位于高压腔103内，且凸缘214与高压腔103内的阀体内壁相互卡固，进而有效对压力传感器204进行轴向限位，此种限位方式能够使压力传感器204承受较大轴向向外的压力，进而避免由于高压腔103内压力过大而将压力传感器204击穿现象的发生。压力传感器204的环形卡槽及其内的卡环213以及凸缘214的设置能够对压力传感器204进行轴向定位，将压力传感器204限制在所述安装孔所在的阀体1的壁厚之间。总之，此种结构的压力传感器204具有承压高、密封好和使用寿命长的优点。

如图4所示，安装孔位于高压腔103的一端设置用于容纳凸缘214的沉孔104。沉孔104的设置一方面用于释放压力传感器204的凸缘214所占有的高压腔103的空间，另一方面用于对压力传感器204进行径向限位(该径向指压力传感器204的径向)，使压力传感器204安装时更加容易、安装后更加稳固。

如图4所示，压力传感器204的外周向设有环形凹槽215，环形凹槽215位于凸缘214和所述环形卡槽之间，并在环形凹槽215内安装密封件216(例如，密封圈)，密封件216与安装孔紧密配合。环形凹槽215及其内的密封件216的设置能够有效阻挡液体由所述安装孔泄露到阀体1之外，从而避免高压腔103内由于非正常泄压而引起液压支架故障甚至安全事故的发生。

本实施例中，如图1-图3所示，在阀体1的外部设有一侧开口的密封盒201，密封盒201与阀体1一起组成密闭容纳腔208，密闭容纳腔208内容纳微控制器，从而使微控制器与外界环境呈密封隔离状态，有效对微控制器进行保护，延长其使用寿命。

如图1-图3所示，由于密封盒201为一侧开口的壳体结构，所以其结构非常简单，从而能够简化加工工艺(例如，折弯、焊接工艺)。此外，密闭容纳腔208与阀体1上的安装孔贯通时，可以将压力传感器204置于阀体1与密封盒201所围成的密闭容纳腔208内，从而实现对压力传感器204的有效保护。此外，密封盒201的盒体可选用3Cr13不锈钢材质，使其具有较好的抗腐蚀性能。

此外，密封盒201与阀体1固定连接(例如，采用螺纹紧固件连接)，还可以在密封盒201与阀体1之间设置密封垫；所述密封垫的设置能够防止水及灰尘进入到密闭容纳腔208内，达到防潮、防尘的目的。密封盒201内可以设置用于集成微控制器的电路板205。

如图1所示，本实施例中的电源为电池206，电池206通过电池盒207固定安装在密闭容纳腔208内。电池206为压力监测装置2供电，无需设置外部电源，其布线简单，适用于煤矿井下作业。电池206可选用大容量、自放电率低的碱性电池，以延长电池206的使用寿命。当然，除了采用电池的供电方式外，也可以采用外电源供电，此时只需在压力监测装置2上设置接线口即可。

如图1所示，在密封盒201上设置用于发射无线信号的天线210，天线210与微控制器电连接。微控制器可以将压力监测装置2所监测到的压力信号通过天线210发射到煤矿综采工作面的监控分站，从而实现无线信号传播，煤矿综采工作面的监测分站可通过有线或无线方式将数据传输到地面，即使在井上也能监测到井下液压支架的工作状态。

如图1-图3所示，密封盒201的盒体上设置与微控制器电连接的蜂鸣器212，或者，在密封盒201的盒体上设置与微控制器电连接的指示灯209，用来监测、警示液压支架的非正常工作状态，当液控单向阀的高压腔103内的压力值未在正常压力范围内时，蜂鸣器212或指示灯209将发出工人容易辨识的视听警示信号。当然，也可以同时在密封盒201上设置蜂鸣器212和指示灯209。

如图1-图3所示，密封盒201上设置用于通断电源的第一按钮202，第一按钮202用于切断或连通电池206与电路板205之间的电路回路，当电路板205不需要供电时，按动第一按钮202可切断电池206与电路板205之间的电路回路，从而达到省电、延长电池寿命的目的。

或者，在密封盒201上设置用于触发微控制器进行数据采集的第二按钮203。第二按钮203用于电路板的外部中断、唤醒处于低功耗模式的微处理器进行压力数据采集并显示在显示器211上，供工人查看。此外，第二按钮203还可以用于进行触发通信信号，激活通信单元进行通信。当然，还可以在密封盒201上同时设置第一按钮202和第二按钮203。

当阀体1的高压腔103内压力位于正常设定压力范围值时，压力监测装置2通常处于休眠状态，只有当高压腔103内的压力值超出设定压力范围值(高于或低于)时，微控制器可以自动触发信号，从而对压力值进行高速采集并储存。此外，高压腔103处于正常工作状态时，工人可以随时按动第二按钮203，进行触发信号，微控制器将对高压腔103内的压力进行数据采集。

本实施例中，将显示器211选择为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)数码管。LED数码管具有低功耗的功能，可节省电量，延长电池寿命。

如图5所示，微控制器包括用来稳定电源电压的升压稳压单元和用来触发压力传感器进行数据采集、监测的中断触发单元，中断触发单元与压力传感器204之间电连接有用来放大压力信号的信号放大单元。

压力监测原理：一方面，通过升压稳压单元将电池206的电压升压至微处理器所需要的稳定电压；另一方面，压力传感器204将监测到的压力信号通过信号放大单元放大至微处理器能够辨识的信号，并通过中断触发单元将微处理器唤醒，微处理器进行数据采集、处理并对处理后的数据进行存储、显示或报警。

本实施例中，压力监测装置2的电路为本安型，均采用低功耗电器器件，例如，压力传感器204、微处理器、第一按钮202、第二按钮203、显示器211、蜂鸣器212、指示灯209、天线210以及连接各元器件的线路等均为本安型。微处理器通常处于低功耗工作模式，只有当高压腔103内压力发生变化、超出设定压力范围值时，微处理器将会被唤醒，从而进行高速压力采集。与现有的定时采样模式相比，本实施例中所述的低功耗模式既解决了采用定时采样时间过长、数据易丢失的问题，又延长了设备的使用寿命。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液压支架用液控单向阀，包括阀芯和包围所述阀芯的阀体，所述阀体内设置控制腔、进液腔和高压腔，其特征在于，所述阀体上设置用于监测所述高压腔内压力的压力监测装置；

所述压力监测装置包括电连接的压力传感器和微控制器，所述压力传感器密封在所述阀体的安装孔中以感应所述高压腔的压力，所述微控制器设置在所述阀体外且与外界环境呈密封隔离状态；

所述压力传感器实时采集和监测所述高压腔的压力，并将采集和监测到的压力信号发送给所述微控制器，所述微控制器接收所述压力信号，并将所述压力信号进行处理、存储，以供随时调用、查看。

2.根据权利要求1所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述压力监测装置还包括用于显示压力监测结果的显示器。

3.根据权利要求1或2所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述压力传感器外周向设置凸缘和环形卡槽，所述凸缘位于所述压力传感器靠近所述阀体内部的一端，所述环形卡槽位于所述压力传感器靠近所述阀体外部的一端，且所述环形卡槽内安装有卡环；当将所述压力传感器安装在所述阀体的安装孔中后，所述凸缘卡在所述阀体的内部，所述卡环卡在所述阀体的外部。

4.根据权利要求3所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述安装孔位于所述高压腔内的一端设置用于容纳所述凸缘的沉孔。

5.根据权利要求3所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述压力传感器沿其外周向设有环形凹槽，所述环形凹槽位于所述凸缘和所述环形卡槽之间，且所述环形凹槽内设有密封件，所述密封件与所述安装孔紧密配合。

6.根据权利要求1或2所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述阀体外部设有一侧开口的密封盒，所述密封盒与所述阀体一起组成用于容纳所述微控制器的密闭容纳腔，从而使所述微控制器与外界环境呈密封隔离状态。

7.根据权利要求6所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述密封盒与所述阀体之间设置密封垫。

8.根据权利要求6所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述密封盒上设置用于发射无线信号的天线，所述天线与所述微控制器电连接。

9.根据权利要求6所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述密封盒的盒体上设置与所述微控制器电连接的蜂鸣器或/和指示灯。

10.根据权利要求1所述的液压支架用液控单向阀，其特征在于，所述压力监测装置的电路为本安型。