CN109707428B - 一种三柱式液压支架、立柱液压系统及其电液控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三柱式液压支架，属于液压支架技术领域，包括底座，所述底座连接有支撑机构，支撑机构的顶部连接有顶梁，顶梁的前端铰接有伸缩梁，伸缩梁铰接有护帮板；所述顶梁的后端铰接有掩护梁，掩护梁的底部通过角度调节机构与底座后端连接；所述支撑机构包括三根支撑立柱，所述三根支撑立柱呈“前一后二”的等腰三角形布置。本发明不仅能解决传统四连杆液压支架的种种问题，还可以降低对顶板的伤害，升柱、支撑和降柱的调整过程简单快速精准，并且也不会挤占底座有限的空间，保证矿道的通畅性。

Description

一种三柱式液压支架、立柱液压系统及其电液控制系统

技术领域

本发明涉及液压支架技术领域，特别涉及一种三柱式液压支架、立柱液压系统及其电液控制系统。

背景技术

我国是煤炭资源大国，综合机械式采煤是当今采煤的趋势方法，液压支架是采煤工作面的重要支护设备，因此液压支架的设计、使用应合理，以保证工作人员和各项作业的安全。我国己有50多年的液压支架使用历史，目前使用的液压支架都是在四连杆机构的基础上改进升级的，但四连杆机构为平面超静定机构，具有较大的自内力，同时平面机构不具备抵抗侧方向分力的能力，不能承受侧向分力，而我国煤炭分布范围广，煤层条件复杂多变，在实际应用中由于顶板的不平整性和煤层倾角的变化，顶板对液压支架的压力必然存在侧向分力，产生较大的附加载荷，导致掩护梁损坏、倒架和下滑等重大安全事故。

为了解决上述问题，中国专利文献公开了授权号为CN 103899343A，名称为一种三自由度并联液压支架的专利技术，该专利技术采用三平移三自由度的并联机构作为液压支架的主体支撑机构，能实现液压支架相对顶底板实现有限的指定让压运动和有效承载，但是这种液压支架采用并联支撑机构、后并联支撑机构作为液压支架的支撑机构，即使用六根液压支柱控制液压支架进行姿态调整，六根液压立柱不仅给顶板带来较大的压力，导致顶板使用寿命减少，支架调整过程也比较繁琐缓慢，无法快速、精准的调节液压支架升柱、支撑和降柱，而且还会挤占底座本就不大的空间，影响矿道的通畅，不利于工人或者机械等的通过，因此，现在煤矿业十分有必要研发一种高效率、精度调节，且不影响矿道通畅性的液压支架。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种三柱式液压支架；该三柱式液压支架不仅能解决传统四连杆液压支架的种种问题，还可以降低对顶板的伤害，升柱、支撑和降柱的调整过程简单快速精准，并且也不会挤占底座有限的空间，保证矿道的通畅性。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种三柱式液压支架，包括底座，所述底座连接有支撑机构，支撑机构的顶部连接有顶梁，顶梁的前端铰接有伸缩梁，伸缩梁铰接有护帮板；所述顶梁的后端铰接有掩护梁，掩护梁的底部通过角度调节机构与底座后端连接；所述支撑机构包括三根支撑立柱，所述三根支撑立柱呈“前一后二”的等腰三角形布置。

本发明通过上述设计，不仅能解决传统四连杆液压支架的种种问题，还可以降低对顶板的伤害，升柱、支撑和降柱的调整过程简单快速精准，并且也不会挤占底座有限的空间，保证矿道的通畅性。

本发明的进一步改进中，上述支撑立柱包括与底座连接的铰接耳座，铰接耳座铰接有双作用液压缸，双作用液压缸的顶部连接有万向节，万向节连接有连接耳座，连接耳座与顶梁固定连接。

通过上述设计，本专利可以更好的发挥承载作用，支撑机构用于承受围岩作用在底座与顶梁之间的垂直方向的载荷和其它方向的侧向载荷。

液压支架工作时，根据支撑工作面的实际需要调节支撑机构的双作用液压缸的伸缩长度，三个液压缸独立受控运动，使顶梁升起，顶住顶部围岩。

本发明的进一步改进中，上述双作用液压缸采用两级伸缩双作用液压缸。

通过上述设计，本专利可更好减少研发支出，保证尽快产品化。

本发明的进一步改进中，上述顶梁与伸缩梁铰接处设置有伸缩梁千斤顶，所述伸缩梁与护帮板铰接处设置有护帮板千斤顶。

通过上述设计，本专利可更好的发挥支护作用，使用时，可以起到挡矸、防倒调架和延伸液压支架支护工作范围的作用。

本发明的进一步改进中，上述角度调节机构包括与掩护梁底部连接的连接耳座，连接耳座连接有万向节，万向节连接有角度调节千斤顶，角度调节千斤顶铰接有连接耳板，连接耳板与底座后端固定连接。

通过上述设计，本专利可更好顶部后部围岩，液压支架工作时，支撑机构支撑顶住顶部围岩后，就可调节角度调节千斤顶的伸缩长度，使掩护梁向后展开，顶住后部围岩。

一种三柱式液压支架立柱液压系统，所述立柱液压系统采用闭式液压系统，闭式液压系统包括第一闭式回路、第二闭式回路、第三闭式回路和调控回路；所述调控回路包括系统压力调控回路和补油压力调控回路；

所述系统压力调控回路包括第一返回通道和第二返回通道；所述第三闭式回路通过第一返回通道与第一闭式回路的第一液压泵连通，所述第二闭式回路通过第二返回通道与第一闭式回路的第一液压泵连通；

所述系统压力调控回路通过第一闭式回路的第一液压泵出油口连通有第一溢流阀，第一溢流阀连通有油箱；

所述补油压力调控回路通过单向阀与第一闭式回路、第二闭式回路和第三闭式回路分别连通。

通过上述设计，本专利可更快速平稳的进行姿态调整，闭式液压系统结构紧凑，回路压力损失小，与空气接触的机会较少，空气不易渗入系统，传动平稳快速，更利于液压支架的姿态调整。

本发明的进一步改进中，上述第一闭式回路包括第一液压泵、第一换向阀和第一液压缸；所述第一液压泵的出油口与第一换向阀的P口连通，第一换向阀的B口通过液压双向锁与第一液压缸的无杆腔连通，第一液压缸的有杆腔与第一换向阀的A口连通，第一换向阀的T口与第一液压泵的进油口连通；

所述第二闭式回路包括第二液压泵、第二换向阀和第二液压缸；所述第二液压泵的出油口与第二换向阀的P口连通，第二换向阀的B口通过液压双向锁与第二液压缸的无杆腔连通，第二液压缸的有杆腔与第二换向阀的A口连通，第二换向阀的T口与第二液压泵的进油口连通；

所述第三闭式回路包括第三液压泵、第三换向阀和第三液压缸；所述第三液压泵的出油口与第三换向阀的P口连通，第三换向阀的B口通过液压双向锁与第三液压缸的无杆腔连通，第三液压缸的有杆腔与第三换向阀的A口连通，第三换向阀的T口与第三液压泵的进油口连通；

第一返回通道包括第一单向阀，第一单向阀的进油口与第三换向阀的T口连通，第一单向阀的出油口与第一液压泵的进油口连通；所述第一返回通道允许过量液压油从第三液压缸返回第一液压泵；

第二返回通道包括第二单向阀，第二单向阀的进油口与第二换向阀的T口连通，第二单向阀的出油口与第一液压泵的进油口连通；所述第二返回通道允许过量液压油从第二液压缸返回第一液压泵；

所述补油压力调控回路包括与油箱连通的辅助泵，辅助泵连通有第二溢流阀，第二溢流阀与油箱连通；所述辅助泵通过单向阀与第一液压泵的出油端、第二液压泵的出油端和第三液压泵的出油端分别连通。

通过上述设计，本专利可更好的进行姿态调整，再者，本专利的第一液压泵、第二液压泵和第三液压泵采用的是变量泵，可以根据执行机构所需速度输出对应的系统流量，因此，本液压系统比传统的开式液压系统效率更高。

系统中，辅助泵为变量泵(第一液压泵、第二液压泵和第三液压泵)提供外控压力，并给整个闭式系统补油，单向阀起到补油时隔离的作用，第二溢流阀用于调整补油压力，第一溢流阀用于调整闭式系统的压力。

本发明的进一步改进中，升柱：为双作用液压缸闭式液压系统通电后，第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵开启，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口开启；

液压油由第一液压泵加压后经第一换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第一液压缸的无杆腔，第一液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第一换向阀的A口和T口输送至第一液压泵的进油口，第一液压缸的活塞杆上升；

和/或液压油由第二液压泵加压后经第二换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第二液压缸的无杆腔，第二液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第二换向阀的A口和T口输送至第二液压泵的进油口，第二液压缸的活塞杆上升；

和/或液压油由第三液压泵加压后经第三换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第三液压缸的无杆腔，第三液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第三换向阀的A口和T口输送至第三液压泵的进油口，第三液压缸的活塞杆上升；

支撑：第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵关闭，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口关闭，第一液压缸的活塞杆、第二液压缸的活塞杆和/或第三液压缸的活塞杆停止上升；

降柱：第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵开启，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口开启；

液压油由第一液压泵加压后经第一换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第一液压缸的有杆腔，第一液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第一换向阀的B口和T口输送至第一液压泵的进油口，第一液压缸的活塞杆下降；

和/或液压油由第二液压泵加压后经第二换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第二液压缸的有杆腔，第二液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第二换向阀的B口和T口输送至第二液压泵的进油口，第二液压缸的活塞杆下降；

和/或液压油由第三液压泵加压后经第三换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第三液压缸的有杆腔，第三液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第三换向阀的B口和T口输送至第三液压泵的进油口，第三液压缸的活塞杆下降；

调压：第三液压缸的过量液压油经第一返回通道的第一单向阀返回第一液压泵；第二液压缸的过量液压油经第二返回通道的第二单向阀返回第一液压泵；过量液压油经第一液压泵和第一溢流阀输送至油箱，双作用液压缸闭式液压系统泄压；

补油：油箱的液压油经补油压力调控回路和单向阀分别补送至第一液压泵的出油端、第二液压泵的出油端和第三液压泵的出油端；

补油调压：液压油从油箱输出经补油压力调控回路的辅助泵和第二溢流阀返回油箱，补油压力调控回路泄压。

通过上述设计，本专利可令顶梁更好的与顶板围岩耦合，工作时，三根立柱可以独立受控，即工人可以根据需要将三根支撑立柱变换至不同的高度，使得顶梁可以与顶板围岩更进一步的耦合。

一种三柱式液压支架电液控制系统，包括液压支架，所述液压支架上设置有支架控制器，所述支架控制器连接有控制终端、信息采集装置和电磁驱动器，电磁驱动器连接有电液控制阀组；所述信息采集装置包括压力传感器，所述压力传感器包括设置在液压支架三根立柱内部的立柱压力传感器和设置在与液压支架三根立柱位置相应的液压支架顶梁上表面的顶梁压力传感器；所述顶梁压力传感器包括顶梁压力传感器Ⅰ、顶梁压力传感器Ⅱ和顶梁压力传感器Ⅲ，所述立柱压力传感器包括立柱压力传感器Ⅰ、立柱压力传感器Ⅱ和立柱压力传感器Ⅲ。

通过上述设计，本专利可更好更精准的调整液压支架的姿态，通过顶梁压力传感器和立柱传感器可随时知晓液压支架顶梁所受压力和立柱提供的压力，并根据两者来调整液压泵的泵送量，使得顶梁可以更好地实现与顶板岩层的耦合，在一定程度上保护顶梁的完整性，有效提高液压支架的支撑性能，提高支护的可靠性、安全性和稳定性。

本发明的进一步改进中，上述支架控制器包括中央控制模块，与中央控制模块连接的信息采集模块、收发控制模块和电磁驱动模块；其中，

所述信息采集模块用于对从压力传感器接收的信号进行模数转换提供给中央控制模块；

所述收发控制模块用于中央控制模块与控制终端的数据传输；

所述电磁驱动模块用于将中央控制模块的指令输出至电磁驱动器；

所述中央控制模块用于控制信息采集模块的模数转换、收发控制模块的数据传输以及向电磁驱动模块输出指令。

通过上述设计，本专利可更精准的调整液压支架的姿态。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明不仅能解决传统四连杆液压支架的种种问题，可很好的避免掩护梁损坏、倒架和下滑等重大安全事故的发生，还可以降低对顶板的伤害，升柱、支撑和降柱的调整过程简单快速精准，并且也不会挤占底座有限的空间，保证矿道的通畅性。

本专利与传统的四连杆液压支架相比，在空间受力方面，本发明具有空间三个方向的抗压能力，包括传统液压支架不具有的侧向抗压能力，使得液压支架顶梁和底座具有更高的大倾角稳定性，有效地提高了液压支架的支撑性能，可很好的避免掩护梁损坏、倒架和下滑等重大安全事故的发生；同时与CN103899343A三自由度双并联液压支架相比，可以很明显的降低支架对顶板的反复支撑和破坏的次数,更利于顶板的维护；同时本专利结构更加简单，使得其使用的液压操作系统也就更加简单，更利于支架的快速精准动作，即升柱、支撑和降柱的调整过程变的更加简单快速精准，再者还可以留有更加宽敞的通道，保证矿道通畅性。

附图说明

为更清楚地说明背景技术或本发明的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式中结合使用的附图作简单地介绍；显而易见地，以下结合具体实施方式的附图仅是用于方便理解本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明局部放大示意图。

图3是本发明受力分析示意图。

图4是本发明立柱液压系统示意图。

图5是本发明电液控制系统示意图。

图6是本发明三根立柱假设位置的分析示意图1。

图7是本发明三根立柱假设位置的分析示意图2。

图8是本发明三根立柱假设位置的分析示意图3。

图9是本发明三根立柱假设位置的分析示意图4。

图10是本发明三根立柱假设位置的分析示意图5。

图11是本发明三根立柱假设位置的分析示意图6。

图12是本发明三根立柱假设位置的分析示意图7。

图13是本发明三根立柱假设位置的分析示意图8。

图14是本发明三根立柱假设位置的分析示意图9。

图中所示：1-底座；2-顶梁；3-伸缩梁；4-护帮板；5-掩护梁；6-铰接耳座；7-双作用液压缸；8-万向节；9-连接耳座；10-伸缩梁千斤顶；11-角度调节千斤顶；12-连接耳板；13-推杆；14-第一液压泵；15-第一换向阀；16-第一液压缸；17-液压双向锁；18-第二液压泵；19-第二换向阀；20-第二液压缸；21-第三液压泵；22-第三换向阀；23-第三液压缸；24-第一溢流阀；25-油箱；26-辅助泵；261-电动机；27-第二溢流阀；28-单向阀；100-第一返回通道；101-第一单向阀；200-第二返回通道；201-第二单向阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，一种三柱式液压支架，包括底座1，所述底座1连接有支撑机构，支撑机构的顶部连接有顶梁2，顶梁2的前端铰接有伸缩梁3，伸缩梁3铰接有护帮板4；所述顶梁2的后端铰接有掩护梁5，掩护梁5的底部通过角度调节机构与底座后端连接；所述支撑机构包括三根支撑立柱，所述三根支撑立柱呈“前一后二”的等腰三角形布置，在底座1的前端中间位置设有推杆13，用于推移液压支架和与液压支架配套工作的刮板输送机。

在所述的支撑机构中，三根支撑立柱和顶梁分别接触于A、B、C三点，且A、B、C三点构成一个三角形；由于A、B、C三点在顶梁上存在多种位置关系，因此对位于A、B、C三点上的三根立柱进行受力分析，得出A、B、C三点在顶梁上的最佳位置关系，如图3所示。

如下图所示口JKMN为顶梁，E为B点到边MN的垂点，D为B点到边JK的垂点,H为A点到边MN的垂点，I为B点到边JK的垂点。

(1)当三根立柱采用前、中、后位置分布时A、C、B三点在顶梁上有以下几种分布位置：

(A)X轴和口JKMN的横向中轴线重合，A点在X轴上，B、C两点分别在X轴的两侧，且B点到X轴的距离等于C点到X轴的距离，如图6所示；

(B)X轴位于口JKMN的横向中轴线的上侧，A点在X轴上，B、C两点分别位于X轴的两侧，且B点到X轴的距离大于C点到X轴的距离，如图7所示；

(C)X轴位于口JKMN的横向中轴线的下侧，A点在X轴上，B、C两点分别在X轴的两侧，且B点到X轴的距离小于C点到X轴的距离，如图8所示；

通过比较上述几种方案，(A)方案A点两侧力矩相等，因此优选(A)方案。

(2)当三根立柱采用前端一根立柱，后端两根立柱位置分布时，A、C、B三点在顶梁上有以下几种分布位置：

(A)X轴和口JKMN的横向中轴线重合，A点在X轴上，B、C两点分别在X轴的两侧，且B点到X轴的距离等于C点到X轴的距离，△ABC为等腰三角形，如图9所示；

(B)X轴和口JKMN的横向中轴线重合，A点在X轴上，B、C两点分别在X轴的两侧，C点到X轴的距离小于B点到X轴的距离，如图10所示；

(C)X轴位于口JKMN的横向中轴线的下侧，A点在X轴上，B、C两点分别在X轴的两侧，C点到X轴的距离大于B点到X轴的距离，如图11所示；

通过比较上述几种方案，(A)方案A点两侧力矩相等，B、C两点所受力矩相等，因此优选(A)方案。

(3)当三根立柱采用前端两根立柱，后端一根立柱位置分布时，A、C、B三点在顶梁上有以下几种分布位置：

(A)X轴和口JKMN的横向中轴线重合，A点在X轴上，B、C两点分别在X轴的两侧，C点到X轴的距离等于B点到X轴的距离，如图12所示；

(B)X轴位于口JKMN的横向中轴线的下侧，A点在X轴上，B、C两点分别在X轴的两侧，C点到X轴的距离大于B点到X轴的距离，如图13所示；

(C)X轴和口JKMN的横向中轴线重合，B点在X轴上，A、C两点分别在X轴的两侧，并且A点到X轴的距离等于C点到X轴的距离，△ABC为等腰三角形，如图14所示；

比较(B)(C)两种方案，因为(B)方案B点两侧力矩不相等，因此优选(C)方案。

通过比较上述(1)(2)(3)三种方式的布置方案，因为(1)方案(A)中的B点两侧力矩不相等，导致顶梁受力分布不均匀，(3)方案(C)中的A点的受力较小，(2)方案中的(A)中的A点两侧力矩相等，B、C两点所受力矩相等，因此优选(2)方案的(A)，即三根立柱采用前端一根立柱，后端两根立柱位置分布，并且△ABC为等腰三角形。

使用时，根据支撑工作面的实际需要调节支撑机构的三根支撑立柱的双作用液压缸的伸缩长度使顶梁升起，顶住顶部围岩，三个液压缸同步运动，平台向上运动到达一定高度后，前缸继续向上运动，两个后缸保持不动，前缸到达指定位置后停止运动，通过调整两个后缸的伸缩长度来保证顶梁的与围岩的工作面重合，三个液压缸独立受控运动；当三个液压缸呈等腰三角形布置时，可同时调整两个后缸的伸缩长度，所需时间短；当三个液压缸不呈等腰三角形布置时，需要分别调整其他两个缸的伸缩长度，所需时间长；综上所述，在所述的支撑机构中，三个液压缸呈“前一后二”等腰三角形布置更有利。

所述支撑立柱包括与底座1连接的铰接耳座6，铰接耳座6铰接有双作用液压缸7，双作用液压缸7的顶部连接有万向节8，万向节8连接有连接耳座9，连接耳座9与顶梁2固定连接，所述双作用液压缸7采用两级伸缩双作用液压缸。

所述顶梁2与伸缩梁3铰接处设置有伸缩梁千斤顶10，所述伸缩梁3与护帮板4铰接处设置有护帮板千斤顶。

所述角度调节机构包括与掩护梁5底部连接的连接耳座9，连接耳座9连接有万向节8，万向节8连接有角度调节千斤顶11，角度调节千斤11顶铰接有连接耳板12，连接耳板12与底座1后端固定连接。

所述掩护梁5位于顶梁2的后端，掩护梁5主要用于承受液压支架水平力和垮落顶板岩石的压力，防止采空区冒落的矸石进入液压支架的下方，以保障液压支架下方人员和设备工作安全，同时还可以承受来自顶板及顶梁的水平作用力，起到提高液压支架控制顶板的稳定性的作用。

液压支架工作时，根据支撑工作面的实际需要调节支撑机构的双作用液压缸的伸缩长度，三个液压缸独立受控运动，使顶梁升起，顶住顶部围岩后，再调节伸缩梁千斤顶，使伸缩梁伸出，延伸液压支架的工作空间，进而调节护帮板千斤顶使护帮板分别展开；然后调节角度调节千斤顶伸缩长度，使掩护梁向后展开，顶住后部围岩；最后在此工作状态下，使底座的推杆伸出，实现推溜刮板输送机的功能。

当需要移动液压支架时，调节双作用液压缸、伸缩梁千斤顶、角度调节千斤顶的伸缩长度，使顶梁下降、伸缩梁缩回、掩护梁收回、护帮板收回，最后底座的推杆缩回，实现移架功能。

如前所述，由于本专利比三自由度双并联液压支架结构更加简单，即相应的液压操作系统也就更加简单,有利于支架的快速动作。

本三柱式液压支架可以很好地实现与顶板岩层的耦合，在一定程度上保护顶梁的完整性，同时还能实现液压支架相对顶底板实现有限的指定让压运动和有效承载，除了主要承受顶板与底板对液压支架施加的垂直压力外还可承受来自其它方向的侧向分力，可有效提高液压支架的支撑性能，提高支护的可靠性、安全性和稳定性。

如图4所示，本专利提供一种三柱式液压支架立柱液压系统，所述立柱液压系统采用闭式液压系统，闭式液压系统包括第一闭式回路、第二闭式回路、第三闭式回路和调控回路；所述调控回路包括系统压力调控回路和补油压力调控回路；所述系统压力调控回路包括第一返回通道100和第二返回通道200；所述第三闭式回路通过第一返回通道100与第一闭式回路的第一液压泵连通，所述第二闭式回路通过第二返回通道200与第一闭式回路的第一液压泵连通；所述系统压力调控回路通过第一闭式回路的第一液压泵出油口连通有第一溢流阀，第一溢流阀连通有油箱；所述补油压力调控回路通过单向阀与第一闭式回路、第二闭式回路和第三闭式回路分别连通。

所述第一闭式回路包括第一液压泵14、第一换向阀15和第一液压缸16；所述第一液压泵14的出油口与第一换向阀15的P口连通，第一换向阀15的B口通过液压双向锁17与第一液压缸16的无杆腔连通，第一液压缸16的有杆腔与第一换向阀15的A口连通，第一换向阀15的T口与第一液压泵14的进油口连通；

所述第二闭式回路包括第二液压泵18、第二换向阀19和第二液压缸20；所述第二液压泵18的出油口与第二换向阀19的P口连通，第二换向阀19的B口通过液压双向锁17与第二液压缸20的无杆腔连通，第二液压缸20的有杆腔与第二换向阀19的A口连通，第二换向阀19的T口与第二液压泵18的进油口连通；

所述第三闭式回路包括第三液压泵21、第三换向阀22和第三液压缸23；所述第三液压泵21的出油口与第三换向阀22的P口连通，第三换向阀22的B口通过液压双向锁17与第三液压缸23的无杆腔连通，第三液压缸23的有杆腔与第三换向阀22的A口连通，第三换向阀22的T口与第三液压泵21的进油口连通；

第一返回通道100包括第一单向阀101，第一单向阀101的进油口与第三换向阀22的T口连通，第一单向阀101的出油口与第一液压泵14的进油口连通；所述第一返回通道100允许过量液压油从第三液压缸23返回第一液压泵14；

第二返回通道200包括第二单向阀201，第二单向阀201的进油口与第二换向阀19的T口连通，第二单向阀201的出油口与第一液压泵14的进油口连通；所述第二返回通道200允许过量液压油从第二液压缸20返回第一液压泵14；

所述补油压力调控回路包括与油箱25连通的辅助泵26，辅助泵26连通有第二溢流阀27，第二溢流阀27与油箱25连通；所述辅助泵26通过单向阀28与第一液压泵14的出油端、第二液压泵18的出油端和第三液压泵21的出油端分别连通。

升柱：为双作用液压缸闭式液压系统通电后，第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵开启，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口开启；

液压油由第一液压泵加压后经第一换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第一液压缸的无杆腔，第一液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第一换向阀的A口和T口输送至第一液压泵的进油口，第一液压缸的活塞杆上升；

和/或液压油由第二液压泵加压后经第二换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第二液压缸的无杆腔，第二液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第二换向阀的A口和T口输送至第二液压泵的进油口，第二液压缸的活塞杆上升；

和/或液压油由第三液压泵加压后经第三换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第三液压缸的无杆腔，第三液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第三换向阀的A口和T口输送至第三液压泵的进油口，第三液压缸的活塞杆上升；

支撑：第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵关闭，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口关闭，第一液压缸的活塞杆、第二液压缸的活塞杆和/或第三液压缸的活塞杆停止上升；

降柱：第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵开启，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口开启；

液压油由第一液压泵加压后经第一换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第一液压缸的有杆腔，第一液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第一换向阀的B口和T口输送至第一液压泵的进油口，第一液压缸的活塞杆下降；

和/或液压油由第二液压泵加压后经第二换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第二液压缸的有杆腔，第二液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第二换向阀的B口和T口输送至第二液压泵的进油口，第二液压缸的活塞杆下降；

和/或液压油由第三液压泵加压后经第三换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第三液压缸的有杆腔，第三液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第三换向阀的B口和T口输送至第三液压泵的进油口，第三液压缸的活塞杆下降；

调压：第三液压缸的过量液压油经第一返回通道的第一单向阀返回第一液压泵；第二液压缸的过量液压油经第二返回通道的第二单向阀返回第一液压泵；过量液压油经第一液压泵和第一溢流阀输送至油箱，双作用液压缸闭式液压系统泄压；

补油：油箱的液压油经补油压力调控回路和单向阀分别补送至第一液压泵的出油端、第二液压泵的出油端和第三液压泵的出油端；

补油调压：液压油从油箱输出经补油压力调控回路的辅助泵和第二溢流阀返回油箱，补油压力调控回路泄压。

上述技术方案中，第一换向阀控制第一液压缸的运动，第二换向阀控制第二液压缸的运动，第三换向阀控制第三液压缸的运动，所述三个液压缸均独立运动。

且上述第一换向阀、第二换向阀和第三换向阀均采用电磁式三位四通换向阀，系统内液压油的损失主要是液压泵和液压缸的内泄以及从第一溢流阀和第二溢流阀的溢流，所有系统泄油都回到油箱中，再由辅助泵补充到闭式系统中，从而保证闭式系统的油量。

辅助泵可通过电动机261为液压泵提供外控压力，辅助泵与油箱和第二溢流阀连通，并通过单向阀接入整个系统回路中。

目前四连杆液压支架，或者CN103899343A三自由度双并联液压支架采用都是开式液压系统，支架调整时极易于出现振荡，影响液压支架的升柱、支撑和降柱，而本专利通过上述的闭式液压系统，不仅变量泵(第一液压泵、第二液压泵和第三液压泵)可以根据执行机构所需速度输出对应的系统流量，其本身还具有闭式液压系统结构紧凑，与空气接触的机会较少，空气不易渗入系统，传动平稳快速的优点，更利于液压支架的姿态调整，因此，本液压系统比传统的开式液压系统效率更高。

其中，用液压泵(第一液压泵、第二液压泵和第三液压泵)排放加压液压油；经由第一闭式回路将加压液压油引至第一液压缸，经由第一换向阀选择性地转换通过第一液压缸的液压油流动方向，进而令第一液压缸升杆或者降杆；经由第二闭式回路将加压液压油引至第二液压缸，经由第二换向阀选择性地转换通过第二液压缸的液压油流动方向，进而令第二液压缸升杆或者降杆；经由第三闭式回路将加压液压油引至第三液压缸，经由第三换向阀选择性地转换通过第三液压缸的液压油流动方向，进而令第三液压缸升杆或者降杆。

本发明的液压支架使用闭式液压系统进行姿态调整，使液压支架的调节过程操作繁琐度进一步降低，更快速、精准的实现液压支架在升柱、支撑和降柱。

如图5所示，本专利提供一种三柱式液压支架电液控制系统，包括液压支架，所述液压支架上设置有支架控制器，所述支架控制器连接有控制终端、信息采集装置和电磁驱动器，电磁驱动器连接有电液控制阀组，所述控制终端就是现有技术中的地下主机、地面主机和/或人机界面盒；所述信息采集装置包括压力传感器，所述压力传感器包括设置在液压支架三根立柱内部的立柱压力传感器和设置在与液压支架三根立柱位置相应的液压支架顶梁上表面的顶梁压力传感器；所述顶梁压力传感器包括顶梁压力传感器Ⅰ、顶梁压力传感器Ⅱ和顶梁压力传感器Ⅲ，所述立柱压力传感器包括立柱压力传感器Ⅰ、立柱压力传感器Ⅱ和立柱压力传感器Ⅲ。

所述支架控制器包括中央控制模块，与中央控制模块连接的信息采集模块、收发控制模块和电磁驱动模块；其中，所述信息采集模块用于对从压力传感器接收的信号进行模数转换提供给中央控制模块；所述收发控制模块用于中央控制模块与控制终端的数据传输；所述电磁驱动模块用于将中央控制模块的指令输出至电磁驱动器；所述中央控制模块用于控制信息采集模块的模数转换、收发控制模块的数据传输以及向电磁驱动模块输出指令。

目前，还未有对顶梁进行压力监测的设计，仅仅有对液压支柱的，所以往往会导致支柱提供的压力与顶梁所受的压力不匹配的问题，使得顶梁得不到有效支撑力，进而使得顶梁不能和顶板围岩更契合的耦合，故而本专利在现有的电液控制系统基础上加入了顶梁压力监测设计，使得工人可以知晓顶梁所受压力(如前所述，顶梁压力传感器设置在与液压支架三根立柱位置相应的液压支架顶梁上表面，测量的也是顶梁“前一后二”三个点的力)，以便实时实地实际操控三根支撑立柱的高度为与顶梁有效的支撑，甚至更进一步的，本专利的三根立柱可以独立受控，即工人可以根据顶梁压力传感器传递的三处压力将三根支撑立柱变换至不同的高度，使得顶梁可以与顶板围岩更进一步耦合。

本专利的设计构思：1、改变目前四连杆液压支架和三自由度液压支架的结构，使其不仅能避免传统四连杆液压支架的缺点，很好地实现与顶板岩层的耦合，在一定程度上保护顶梁的完整性，同时实现液压支架相对顶底板实现有限的指定让压运动和有效承载，除了主要承受顶板与底板对液压支架施加的垂直压力外还可承受来自其它方向的侧向分力，有效提高液压支架的支撑性能，提高支护的可靠性、安全性和稳定性，还能避免三自由度液压支架的结构复杂不易实现，且给顶板带来较大的压力，导致顶板使用寿命减少，支架调整过程繁琐缓慢，无法快速、精准的调节液压支架升柱、支撑和降柱，挤占底座本就不大的空间，影响矿道的通畅，不利于工人或者机械通过等问题，更利于目前煤矿业的发展；

2、改变目前液压支架普遍使用开式液压系统的现状，避免开式液压系统结构复杂，运行易出现振荡的问题，进一步保证液压支架升柱、支撑、降柱能快速精准的调节；

3、在现有的电液控制系统中增加顶梁压力监测的设计，在顶梁上设置顶梁压力传感器，使得液压支柱进行更加科学合理的姿态调整，令顶梁与顶板围岩耦合的更加贴合，令顶梁得到更有效的支撑。

以上对本发明实施例的技术方案进行了详细介绍，本部分采用具体实施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核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种三柱式液压支架立柱液压系统，其特征在于：所述立柱液压系统采用闭式液压系统，闭式液压系统包括第一闭式回路、第二闭式回路、第三闭式回路和调控回路；所述调控回路包括系统压力调控回路和补油压力调控回路；

所述系统压力调控回路包括第一返回通道和第二返回通道；所述第三闭式回路通过第一返回通道与第一闭式回路的第一液压泵连通，所述第二闭式回路通过第二返回通道与第一闭式回路的第一液压泵连通；

所述系统压力调控回路通过第一闭式回路的第一液压泵出油口连通有第一溢流阀，第一溢流阀连通有油箱；

所述补油压力调控回路通过单向阀与第一闭式回路、第二闭式回路和第三闭式回路分别连通；

所述第一闭式回路包括第一液压泵、第一换向阀和第一液压缸；所述第一液压泵的出油口与第一换向阀的P口连通，第一换向阀的B口通过液压双向锁与第一液压缸的无杆腔连通，第一液压缸的有杆腔与第一换向阀的A口连通，第一换向阀的T口与第一液压泵的进油口连通；

所述第二闭式回路包括第二液压泵、第二换向阀和第二液压缸；所述第二液压泵的出油口与第二换向阀的P口连通，第二换向阀的B口通过液压双向锁与第二液压缸的无杆腔连通，第二液压缸的有杆腔与第二换向阀的A口连通，第二换向阀的T口与第二液压泵的进油口连通；

所述第三闭式回路包括第三液压泵、第三换向阀和第三液压缸；所述第三液压泵的出油口与第三换向阀的P口连通，第三换向阀的B口通过液压双向锁与第三液压缸的无杆腔连通，第三液压缸的有杆腔与第三换向阀的A口连通，第三换向阀的T口与第三液压泵的进油口连通；

第一返回通道包括第一单向阀，第一单向阀的进油口与第三换向阀的T口连通，第一单向阀的出油口与第一液压泵的进油口连通；所述第一返回通道允许过量液压油从第三液压缸返回第一液压泵；

第二返回通道包括第二单向阀，第二单向阀的进油口与第二换向阀的T口连通，第二单向阀的出油口与第一液压泵的进油口连通；所述第二返回通道允许过量液压油从第二液压缸返回第一液压泵；

所述补油压力调控回路包括与油箱连通的辅助泵，辅助泵连通有第二溢流阀，第二溢流阀与油箱连通；所述辅助泵通过单向阀与第一液压泵的出油端、第二液压泵的出油端和第三液压泵的出油端分别连通；

升柱：为双作用液压缸闭式液压系统通电后，第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵开启，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口开启；

液压油由第一液压泵加压后经第一换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第一液压缸的无杆腔，第一液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第一换向阀的A口和T口输送至第一液压泵的进油口，第一液压缸的活塞杆上升；

和/或液压油由第二液压泵加压后经第二换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第二液压缸的无杆腔，第二液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第二换向阀的A口和T口输送至第二液压泵的进油口，第二液压缸的活塞杆上升；

和/或液压油由第三液压泵加压后经第三换向阀的P口和B口、液压双向锁输送至第三液压缸的无杆腔，第三液压缸有杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第三换向阀的A口和T口输送至第三液压泵的进油口，第三液压缸的活塞杆上升；

支撑：第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵关闭，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口关闭，第一液压缸的活塞杆、第二液压缸的活塞杆和/或第三液压缸的活塞杆停止上升；

降柱：第一液压泵、第二液压泵和/或第三液压泵开启，第一换向阀的P口B口A口T口、第二换向阀的P口B口A口T口和/或第三换向阀的P口B口A口T口开启；

液压油由第一液压泵加压后经第一换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第一液压缸的有杆腔，第一液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第一换向阀的B口和T口输送至第一液压泵的进油口，第一液压缸的活塞杆下降；

和/或液压油由第二液压泵加压后经第二换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第二液压缸的有杆腔，第二液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第二换向阀的B口和T口输送至第二液压泵的进油口，第二液压缸的活塞杆下降；

和/或液压油由第三液压泵加压后经第三换向阀的P口和A口、液压双向锁输送至第三液压缸的有杆腔，第三液压缸无杆腔内的液压油则在压力下经液压双向锁、第三换向阀的B口和T口输送至第三液压泵的进油口，第三液压缸的活塞杆下降；

调压：第三液压缸的过量液压油经第一返回通道的第一单向阀返回第一液压泵；第二液压缸的过量液压油经第二返回通道的第二单向阀返回第一液压泵；过量液压油经第一液压泵和第一溢流阀输送至油箱，双作用液压缸闭式液压系统泄压；

补油：油箱的液压油经补油压力调控回路和单向阀分别补送至第一液压泵的出油端、第二液压泵的出油端和第三液压泵的出油端；

补油调压：液压油从油箱输出经补油压力调控回路的辅助泵和第二溢流阀返回油箱，补油压力调控回路泄压；

所述液压系统还包括液压支架，所述液压支架上设置有支架控制器，所述支架控制器连接有控制终端、信息采集装置和电磁驱动器，电磁驱动器连接有电液控制阀组；所述信息采集装置包括压力传感器，所述压力传感器包括设置在液压支架三根立柱内部的立柱压力传感器和设置在与液压支架三根立柱位置相应的液压支架顶梁上表面的顶梁压力传感器；所述顶梁压力传感器包括顶梁压力传感器Ⅰ、顶梁压力传感器Ⅱ和顶梁压力传感器Ⅲ，所述立柱压力传感器包括立柱压力传感器Ⅰ、立柱压力传感器Ⅱ和立柱压力传感器Ⅲ；

底座连接有支撑机构，支撑机构的顶部连接有顶梁，顶梁的前端铰接有伸缩梁，伸缩梁铰接有护帮板；顶梁的后端铰接有掩护梁，掩护梁的底部通过角度调节机构与底座后端连接；所述支撑机构包括三根支撑立柱，三根支撑立柱呈“前一后二”的等腰三角形布置。

2.根据权利要求1所述的三柱式液压支架立柱液压系统，其特征在于：所述支架控制器包括中央控制模块，与中央控制模块连接的信息采集模块、收发控制模块和电磁驱动模块；其中，

所述信息采集模块用于对从压力传感器接收的信号进行模数转换提供给中央控制模块；

所述收发控制模块用于中央控制模块与控制终端的数据传输；

所述电磁驱动模块用于将中央控制模块的指令输出至电磁驱动器；

所述中央控制模块用于控制信息采集模块的模数转换、收发控制模块的数据传输以及向电磁驱动模块输出指令。

3.根据权利要求1所述的三柱式液压支架立柱液压系统，其特征在于：

支撑立柱包括与底座连接的铰接耳座，铰接耳座铰接有双作用液压缸，双作用液压缸的顶部连接有万向节，万向节连接有连接耳座，连接耳座与顶梁固定连接。

4.根据权利要求3所述的三柱式液压支架立柱液压系统，其特征在于：

双作用液压缸采用两级伸缩双作用液压缸。

5.根据权利要求1所述的三柱式液压支架立柱液压系统，其特征在于：

顶梁与伸缩梁铰接处设置有伸缩梁千斤顶，伸缩梁与护帮板铰接处设置有护帮板千斤顶。

6.根据权利要求1所述的三柱式液压支架立柱液压系统，其特征在于：

角度调节机构包括与掩护梁底部连接的连接耳座，连接耳座连接有万向节，万向节连接有角度调节千斤顶，角度调节千斤顶铰接有连接耳板，连接耳板与底座后端固定连接。