CN106121705A - 矿用液压支架初撑力保持系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿用液压支架初撑力保持系统。现有的液压支架的初撑力保持系统能耗高、寿命低，为此，本矿用液压支架初撑力保持系统包括多个初撑力保持控制单元，它包括PLC、双联液控单向阀、液压补液装置、压力传感器和电控阀。每个液压补液装置包括一个八通道选择换向阀和一个非对称连体活塞机构。本发明利用煤矿井下常备的泵站高压液作为动力源和液压支架原有的PLC等设置，只增加了一个八通道选择换向阀和一个非对称连体活塞机构，就可将初撑力自动保持在预定范围内，具有设计科学，简单耐用，能耗低，寿命长的优点，适合各种需要使用液压支架的矿井使用。

Description

矿用液压支架初撑力保持系统

技术领域

本发明涉及一种矿用液压支架初撑力保持系统。

背景技术

在实际生产中，由于种种原因，液压支架的初撑力往往达不到设计的60％，普遍存在初撑力不足的现象，从而造成顶板提早离顶，压力超前，煤壁片帮，掉顶严重，使顶板管理条件恶化，危及工作面的安全生产。现有的液压支架的初撑力保持系统都是配备一台高压泵，为所有液压支架补压补液，存在的问题主要有：

1.管路长，压力损失大，能耗高；

2.由于乳化液可压缩比小，液压支架的初撑力降低，可能是因为温度降低或轻微渗漏等现象造成的，往往是高压泵，一开机，初撑力就升上来，马上要停机，开停频繁，设备寿命低。

3.结构复杂，可靠性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种矿用液压支架初撑力保持系统。

为解决上述技术问题，本矿用液压支架初撑力保持系统包括液压支架电液控系统用PLC和多个初撑力保持控制单元，上述初撑力保持控制单元与配用液压支架一一对应，初撑力保持控制单元包括一个双联液控单向阀、一个液压补液装置、一个压力传感器和电控阀，液压补液装置包括超高压液出口接口、驱动液进口接口、回液出口接口和控制信号输入端，

双联液控单向阀包括第一腔道和第二腔道，第一腔道包括两个腔室，每个腔室内设有一个阀座、阀芯和复位弹簧，阀芯压在阀座内时，将腔室分为前室和后室，两个前室相通，两个后室相通，且前室、后室分别设有快接端口；一个后室的快接端口与配用控制立柱升降换向阀的一个工作液腔连接，两个前室的快接端口分别与配用液压支架的左、右立柱的下腔相连，一个前室的快接端口与液压补液装置的超高压液出口接口相接，所述压力传感器与一个前室相通；驱动液进口接口通过所述电控阀连接来自配用泵站的高压液供液总管。

第二腔道至少设有三个快接端口，第二腔道的一个快接端口与控制立柱升降换向阀的另一个工作液腔连接，两个快接端口分别与配用液压支架的左、右立柱的上腔相连；

两个腔室与第二腔道之间均设有连通通道，该连通通道内设有阀柱，阀柱与连通通道内壁水密封，阀柱一端始终位于连通通道内，阀柱另一端伸入相应腔室内，直接或间接抵在阀芯上，并可将阀芯从阀座上顶开。

压力传感器的信号输出端与液压支架电液控系统用PLC的信号输入端相连，液压补液装置的控制信号输入端、配用控制立柱升降换向阀的控制信号输入端和电控阀的控制信号输入端均与所述液压支架电液控系统用PLC控制的信号输出端相连，压力传感器通过所述液压支架电液控系统用PLC触发电控阀导通或关闭。

如此设计，可以自动将配用液压支架的初撑力维持在一定范围内。

作为优化，超高压液出口接口与相连的快接端口之间还设有单向阀。如此设计，可以防止逆流泄压。

作为优化，高压液供液总管串接有三通，三通的旁路上连接过滤器，并通过该过滤器与驱动液进口接口相接。如此设计，可防止杂质进入液压补液装置。

作为优化，所述回液出口接口与配用回液总管相连。如此设计，补液时，大活塞腔前仓或后仓的乳化液最后进入回液总管，回收利用，不必外排，不浪费，不污染现场。

作为优化，液压补液装置包括一个八通道选择换向阀和一个非对称连体活塞机构，非对称连体活塞机构包括壳体，壳体两侧分别设有大活塞腔和小活塞腔，二者之间为隔板，隔板中间开有通孔，通孔内设有连杆，连杆两端分别伸入大、小活塞腔内，并分别连接在相应大小的大活塞、小活塞上，通孔内壁与连杆之间水密封，大活塞、小活塞分别位于大活塞腔和小活塞腔内，并分别将大活塞腔和小活塞腔分为前仓和后仓，且大、小活塞腔的前仓和后仓分别设有进液管和出液管，所述八通道选择换向阀包括筒形壳体和滑动阀芯，所述筒形壳体两侧分别设有四个正接口和四个副接口，正、副接口相互间隔，并两两组合成一组，依次名称第1组、第2组、第3组和第4组，滑动阀芯设置在筒形壳体内，滑动阀芯上设有八条横向通道，八条横向通道分为四条正通道和四条副通道，正、副通道相互间隔，所述滑动阀芯配有电控驱动机构，电控驱动机构与所述液压支架电液控系统用PLC相连，在所述液压支架电液控系统用PLC和电控驱动机构的控制下，滑动阀芯可在筒形壳体内的前止点和后止点之间切换，当滑动阀芯处于后止点时，四条正通道可分别一一对应地连通筒形壳体两侧的四个正接口，此时四条副通道分别相对于对应的副接口错开距离D；当滑动阀芯处于前止点时，四条副通道可分别一一对应地连通筒形壳体两侧的四个副接口，此时四条正通道分别相对于对应的正接口错开距离-D，D和-D数值相同，方向相反，

小活塞腔后仓的出液管接筒形壳体下侧第1组中的正接口，小活塞腔前仓的出液管接筒形壳体下侧第1组中的副接口；

小活塞腔前仓的进液管接筒形壳体下侧第2组中的正接口，小活塞腔后仓的进液管接筒形壳体下侧第2组中的副接口；

大活塞腔前仓的进液管接筒形壳体下侧第3组中的正接口，大活塞腔后仓的进液管接筒形壳体下侧第3组中的副接口；

大活塞腔后仓的出液管接筒形壳体下侧第4组中的正接口，大活塞腔前仓的出液管接筒形壳体下侧第4组中的副接口，

筒形壳体上侧第1组正、副接口并联后，与超高压液出口接口相接；筒形壳体上侧第2、3组正、副接口并联后，与驱动液进口接口相接；筒形壳体上侧第4组正、副接口并联后，与回液出口接口相接，筒形壳体前后端均与大气相通。

如此设计，在现有装置上增设一个八通道选择换向阀和一个非对称连体活塞机构，利用液压动力，实现补液补压，而且结构上比现有初称力保持机构结构简单，寿命长，成本低。

作为优化，大、小活塞腔的前仓和后仓的进液管和出液管上均设有相应的单向阀(也可称为止逆阀)，所述隔板前后两侧分别设有触点传感器，上述触点传感器的触点分别指向对应的大小活塞，上述触点传感器分别通过信号输出线与液压支架电液控系统用PLC相连，作为液压支架电液控系统用PLC控制电控驱动机构动作的触发条件。增设触点传感器后，控制更加简单、及时。

如果没有触点传感器，液压支架电液控系统用PLC可利用时钟控制程序，控制电控驱动机构间隔动作，间隔时间大于等于滑动阀芯在前止点、后止点之间移动所需时间。

本发明矿用液压支架初撑力保持系统利用煤矿井下常备的泵站高压液作为动力源和液压支架原有的PLC等设置，只增加了一个八通道选择换向阀和一个非对称连体活塞机构，就可将初撑力自动保持在预定范围内，具有设计科学，简单耐用，能耗低，寿命长的优点，适合各种需要使用液压支架的矿井使用。

附图说明

下面结合附图对本发明矿用液压支架初撑力保持系统作进一步说明：

图1是本矿用液压支架初撑力保持系统的结构原理示意图(省略左立柱)；

图2是图1中双联液控单向阀的结构示意图；

图3是图1中八通道选择换向阀的滑动阀芯处于后止点的结构示意图；

图4是图1中八通道选择换向阀的滑动阀芯处于前止点的结构示意图。

图中：1为液压支架电液控系统用PLC、2为双联液控单向阀、3为液压补液装置、4为压力传感器、5为电控阀、6为右立柱、7为高压液供液总管、8为连通通道、9为阀柱、10为单向阀、11为过滤器、12为配用回液总管、13为触点传感器、14为小活塞腔后仓的出液管、15为小活塞腔前仓的出液管、16为小活塞腔前仓的进液管、17为小活塞腔后仓的进液管、18为大活塞腔前仓的进液管、19为大活塞腔后仓的进液管、20为大活塞腔后仓的出液管、21为大活塞腔前仓的出液管、22为阀座、23为阀芯、24为复位弹簧、25为前室、26为后室、27为快接端口、28为筒形壳体、29为滑动阀芯、30为控制信号输入端、31为超高压液出口接口、32为驱动液进口接口、33为回液出口接口、34为正接口、35为副接口、36为正通道、37为副通道、38为电控驱动机构、39为壳体、40为隔板、41为连杆、42为大活塞、43为小活塞，D为四条副通道37分别相对于对应的副接口35错开距离；-D为四条正通道36分别相对于对应的正接口34错开距离。

具体实施方式

实施方式一：如图1-3所示，本矿用液压支架初撑力保持系统包括液压支架电液控系统用PLC(1)和多个初撑力保持控制单元，上述初撑力保持控制单元与配用液压支架一一对应，初撑力保持控制单元包括一个双联液控单向阀2、一个液压补液装置3、一个压力传感器4和电控阀5，液压补液装置包括超高压液出口接口31、驱动液进口接口32、回液出口接口33和控制信号输入端30。

双联液控单向阀2包括第一腔道和第二腔道，第一腔道包括两个腔室，每个腔室内设有一个阀座22、阀芯23和复位弹簧24，阀芯23压在阀座22内时，将腔室分为前室25和后室26，两个前室25相通，两个后室26相通，且前室25、后室26分别设有快接端口27；一个后室26的快接端口27与配用控制立柱升降换向阀(图中未示出)的一个工作液腔连接，两个前室的快接端口27分别与配用液压支架的左立柱(图中未示出)、右立柱6的下腔相连，一个前室25的快接端口27与液压补液装置的超高压液出口接口31相接，压力传感器4与一个前室25相通；驱动液进口接口32通过所述电控阀5连接来自配用泵站的高压液供液总管7。

限于图面大小，图1中快接端口27和单向阀10仅作少数标记，使用时，多余的快接端口27可以封住。

第二腔道至少设有三个快接端口27，第二腔道的一个快接端口27与控制立柱升降换向阀(图中未示出)的另一个工作液腔连接，两个快接端口27分别与配用液压支架的左立柱(图中未示出)、右立柱6的上腔相连；

两个腔室与第二腔道之间均设有连通通道8，该连通通道8内设有阀柱9，阀柱9与连通通道8的内壁水密封，阀柱9一端始终位于连通通道内，阀柱9另一端伸入相应腔室内，直接或间接抵在阀芯23上，并可将阀芯23从阀座22上顶开。当阀柱9将阀芯23从阀座22上顶开时，该腔室的前室25和后室26导通。

双联液控单向阀2工作过程如下：当需要升立柱时，配用控制立柱升降换向阀动作，乳化液经连通后室26的快接端口27进入后室26，推动阀芯23离开阀座22，前室25和后室26导通，乳化液经前室25及相应快接端口27，进入配用液压支架的左立柱、右立柱6的下腔。配用液压支架的左立柱、右立柱6的上腔内的乳化液经配用控制立柱升降换向阀排出，完成升柱动作。

当需要降立柱时，配用控制立柱升降换向阀动作，乳化液经第二腔道进入配用液压支架的左立柱、右立柱6的上腔，同时推动当阀柱9将阀芯23从阀座上顶开时，该腔室的前室25和后室26导通。配用液压支架的左立柱(图中未示出)、右立柱6的下腔内的乳化液经前室25、后室26和配用控制立柱升降换向阀排出，完成降柱动作。

压力传感器4的信号输出端与液压支架电液控系统用PLC(1)的信号输入端相连，液压补液装置的控制信号输入端、配用控制立柱升降换向阀的控制信号输入端和电控阀5的控制信号输入端均与所述液压支架电液控系统用PLC(1)，控制的信号输出端相连，压力传感器4通过所述液压支架电液控系统用PLC(1)，触发电控阀5导通或关闭。

双联液控单向阀2参见CN 201963322U，液压支架电液控系统用PLC(1)参见CN204695072U。

当压力传感器4感应到配用液压支架的左立柱的下腔和右立柱6的下腔压力小于设定压力的下限时，所述液压支架电液控系统用PLC(1)打开电控阀5，将高压液供液总管7内的浮化液引入液压补液装置3，由液压补液装置3自动向配用液压支架的左立柱的下腔和右立柱6的下腔补液，直到压力传感器感应到配用液压支架的左立柱的下腔压力和右立柱6的下腔压力达到预定范围时，再由所述液压支架电液控系统用PLC(1)关闭电控阀5。

超高压液出口接口31与相连的快接端口27之间还设有单向阀10。

高压液供液总管7串接有三通，三通的旁路上连接过滤器11，并通过该过滤器11与驱动液进口接口32相接。

所述回液出口接口33与配用回液总管12相连。

每个液压补液装置3包括一个八通道选择换向阀和一个非对称连体活塞机构，非对称连体活塞机构包括壳体39，壳体39两侧分别设有大活塞腔和小活塞腔，二者之间为隔板40，隔板40中间开有通孔，通孔内设有连杆41，连杆41两端分别伸入大、小活塞腔内，并分别连接在相应大活塞42、小活塞43上，通孔内壁与连杆41之间水密封，大活塞42、小活塞43与大、小活塞腔内壁之间水密封。

大活塞42、小活塞43分别位于大活塞腔和小活塞腔内，并分别将大活塞腔和小活塞腔分为前仓和后仓，且大、小活塞腔的前仓和后仓分别设有进液管和出液管，所述八通道选择换向阀包括筒形壳体28和滑动阀芯29，所述筒形壳体28两侧分别设有四个正接口34和四个副接口35，正接口34、副接口35相互间隔，并两两组合成一组，依次名称第1组、第2组、第3组和第4组。

所述滑动阀芯29设置在筒形壳体28内，滑动阀芯29上设有八条横向通道，八条横向通道分为四条正通道36和四条副通道37，正通道36和副通道37相互间隔，所述滑动阀芯29配有电控驱动机构38，电控驱动机构38与所述液压支架电液控系统用PLC(1)相连，在所述液压支架电液控系统用PLC(1)和电控驱动机构38的控制下，滑动阀芯29可在筒形壳体28内的前止点和后止点之间切换。

注：电控驱动机构38可以是利用电磁吸合的电磁铁或电磁铁及复位弹簧，参见各种电磁继电器，也可以采用液压千斤项，配相应电控液阀，来实现滑动阀芯29前后移动，略。

当滑动阀芯29处于后止点时，四条正通道36可分别一一对应地连通筒形壳体28两侧的四个正接口34，此时四条副通道37分别相对于对应的副接口35错开距离D。

当滑动阀芯29处于前止点时，四条副通道37可分别一一对应地连通筒形壳体28两侧的四个副接口35，此时四条正通道36分别相对于对应的正接口34错开距离-D，D和-D数值相同，方向相反，

小活塞腔后仓的出液管14接筒形壳体28下侧第1组中的正接口34，小活塞腔前仓的出液管15接筒形壳体28下侧第1组中的副接口35；

小活塞腔前仓的进液管16接筒形壳体28下侧第2组中的正接口34，小活塞腔后仓的进液管17接筒形壳体28下侧第2组中的副接口35。

大活塞腔前仓的进液管18接筒形壳体28下侧第3组中的正接口34，大活塞腔后仓的进液管19接筒形壳体28下侧第3组中的副接口35。

大活塞腔后仓的出液管20接筒形壳体28下侧第4组中的正接口34，大活塞腔前仓的出液管21接筒形壳体28下侧第4组中的副接口35。

筒形壳体28上侧第1组的正接口34、副接口35并联后，与超高压液出口接口31相接。

筒形壳体28上侧第2、3组的正接口34、副接口35并联后，与驱动液进口接口32相接。

筒形壳体28上侧第4组的正接口34、副接口35并联后，与回液出口接口33相接，筒形壳体28前后端均与大气相通。

大、小活塞腔的前仓和后仓的进液管和出液管(即14—21)上均设有相应的单向阀，所述隔板40前后两侧分别设有触点传感器13，上述触点传感器13的触点分别指向对应的大活塞35和小活塞43，上述触点传感器13分别通过信号输出线14与液压支架电液控系统用PLC(1)相连，作为液压支架电液控系统用PLC(1)控制电控驱动机构38动作的触发条件。

当隔板40后侧的触点传感器13触发时，滑动阀芯29处于后止点，第1-4组中的正接口34分别被相应的正通道36导通。

驱动液进口接口32与大、小活塞腔的前仓相通，高压液供液总管7内的乳化液经第2组、第3组的正接口34和相应正通道36进入小活塞腔的前仓和大活塞腔的前仓。

超高压液出口接口31通过第1组的正接口34及相应正通道36与小活塞腔的后仓相通，由于大活塞42的横截面积远大于小活塞43的横截面积，大活塞42、小活塞43及二者之间的连杆41向后移动，小活塞腔后仓的乳化液受压，压力升高，经超高压液出口接口31和双联液控单向阀2的前室，补入配用液压支架的左立柱的下腔、右立柱6的下腔内。

回液出口接口32与大活塞腔的后仓相通，随着大活塞42、小活塞43及二者之间的连杆41不断向后移动，大活塞腔的后仓内乳化液经回液出口接口32自动排出，或流入压力更低的配用回液总管12，借以回收乳化液。

当小活塞43触碰到隔板40前侧的触点传感器13时，液压支架电液控系统用PLC(1)控制电控驱动机构38动作，将滑动阀芯29前移至前止点，此时第1-4组中的副接口35分别被相应的副通道37导通。

驱动液进口接口32与大、小活塞腔的后仓相通，高压液供液总管7内的乳化液经第2组、第3组的副接口35和相应副通道37进入小活塞腔的后仓和大活塞腔的后仓；

超高压液出口接口31通过第1组的副接口35及相应副通道37与小活塞腔的前仓相通，由于大活塞42的横截面积远大于小活塞43的横截面积，大活塞42、小活塞43及二者之间的连杆41向前移动，小活塞腔前仓的乳化液受压，压力升高，经超高压液出口接口31和双联液控单向阀2的前室，补入配用液压支架的左立柱的下腔和右立柱6的下腔内。

回液出口接口33与大活塞腔的前仓相通，随着大活塞42、小活塞43及二者之间的连杆41不断向前移动，大活塞腔的前仓内乳化液经回液出口接口33自动排出，或流入压力更低的配用回液总管12，借以回收乳化液。

Claims (6)

1.一种矿用液压支架初撑力保持系统，其特征在于：包括液压支架电液控系统用PLC和多个初撑力保持控制单元，初撑力保持控制单元与配用液压支架一一对应，每个初撑力保持控制单元包括一个双联液控单向阀、一个液压补液装置、一个压力传感器和电控阀，液压补液装置包括超高压液出口接口、驱动液进口接口、回液出口接口和控制信号输入端，

双联液控单向阀包括第一腔道和第二腔道，第一腔道包括两个腔室，每个腔室内设有一个阀座、阀芯和复位弹簧，阀芯压在阀座内时，将腔室分为前室和后室，两个前室相通，两个后室相通，且前室、后室分别设有快接端口；一个后室的快接端口与配用控制立柱升降换向阀的一个工作液腔连接，两个前室的快接端口分别与配用液压支架的左、右立柱的下腔相连，一个前室的快接端口与液压补液装置的超高压液出口接口相接，所述压力传感器与一个前室相通；驱动液进口接口通过所述电控阀连接来自配用泵站的高压液供液总管，

第二腔道至少设有三个快接端口，第二腔道的一个快接端口与控制立柱升降换向阀的另一个工作液腔连接，两个快接端口分别与配用液压支架的左、右立柱的上腔相连；

两个腔室与第二腔道之间均设有连通通道，该连通通道内设有阀柱，阀柱与连通通道内壁水密封，阀柱一端始终位于连通通道内，阀柱另一端伸入相应腔室内，直接或间接抵在阀芯上，并可将阀芯从阀座上顶开，

压力传感器的信号输出端与液压支架电液控系统用PLC的信号输入端相连，液压补液装置的控制信号输入端、配用控制立柱升降换向阀的控制信号输入端和电控阀的控制信号输入端均与所述液压支架电液控系统用PLC控制的信号输出端相连，压力传感器通过所述液压支架电液控系统用PLC触发电控阀导通或关闭。

2.根据权利要求1所述的矿用液压支架初撑力保持系统，其特征在于：超高压液出口接口与相连的快接端口之间还设有单向阀。

3.根据权利要求1所述的矿用液压支架初撑力保持系统，其特征在于：高压液供液总管串接有三通，三通的旁路上连接过滤器，并通过该过滤器与驱动液进口接口相接。

4.根据权利要求1所述的矿用液压支架初撑力保持系统，其特征在于：所述回液出口接口与配用回液总管相连。

5.根据权利要求1所述的矿用液压支架初撑力保持系统，其特征在于：液压补液装置包括一个八通道选择换向阀和一个非对称连体活塞机构，非对称连体活塞机构包括壳体，壳体两侧分别设有大活塞腔和小活塞腔，二者之间为隔板，隔板中间开有通孔，通孔内设有连杆，连杆两端分别伸入大、小活塞腔内，并分别连接在相应大小的大活塞、小活塞上，通孔内壁与连杆之间水密封，大活塞、小活塞分别位于大活塞腔和小活塞腔内，并分别将大活塞腔和小活塞腔分为前仓和后仓，且大、小活塞腔的前仓和后仓分别设有进液管和出液管，所述八通道选择换向阀包括筒形壳体和滑动阀芯，所述筒形壳体两侧分别设有四个正接口和四个副接口，正、副接口相互间隔，并两两组合成一组，依次名称第1组、第2组、第3组和第4组，滑动阀芯设置在筒形壳体内，滑动阀芯上设有八条横向通道，八条横向通道分为四条正通道和四条副通道，正、副通道相互间隔，所述滑动阀芯配有电控驱动机构，电控驱动机构与所述液压支架电液控系统用PLC相连，在所述液压支架电液控系统用PLC和电控驱动机构的控制下，滑动阀芯可在筒形壳体内的前止点和后止点之间切换，当滑动阀芯处于后止点时，四条正通道可分别一一对应地连通筒形壳体两侧的四个正接口，此时四条副通道分别相对于对应的副接口错开距离(D)；当滑动阀芯处于前止点时，四条副通道可分别一一对应地连通筒形壳体两侧的四个副接口，此时四条正通道分别相对于对应的正接口错开距离(-D)，(D)和(-D)数值相同，方向相反，

小活塞腔后仓的出液管接筒形壳体下侧第1组中的正接口，小活塞腔前仓的出液管接筒形壳体下侧第1组中的副接口；

小活塞腔前仓的进液管接筒形壳体下侧第2组中的正接口，小活塞腔后仓的进液管接筒形壳体下侧第2组中的副接口；

大活塞腔前仓的进液管接筒形壳体下侧第3组中的正接口，大活塞腔后仓的进液管接筒形壳体下侧第3组中的副接口；

大活塞腔后仓的出液管接筒形壳体下侧第4组中的正接口，大活塞腔前仓的出液管接筒形壳体下侧第4组中的副接口，

筒形壳体上侧第1组正、副接口并联后，与超高压液出口接口相接；筒形壳体上侧第2、3组正、副接口并联后，与驱动液进口接口相接；筒形壳体上侧第4组正、副接口并联后，与回液出口接口相接，筒形壳体前后端均与大气相通。

6.根据权利要求5所述的矿用液压支架初撑力保持系统，其特征在于：大、小活塞腔的前仓和后仓的进液管和出液管上均设有相应的单向阀，所述隔板前后两侧分别设有触点传感器，上述触点传感器的触点分别指向对应的大小活塞，上述触点传感器分别通过信号输出线与液压支架电液控系统用PLC相连，作为液压支架电液控系统用PLC控制电控驱动机构动作的触发条件。