CN111255678A - 一种水介质矿用高压矿用柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水介质矿用高压矿用柱塞泵。该矿用柱塞泵的工作介质为水，柱塞泵包括：壳体，在壳体上构造有彼此间隔开的工作介质入口和工作介质出口，在它们之间的壳体内形成供工作介质流通的流动通道；吸液阀组件，其位于流动通道内；以及排液阀组件，其位于流动通道内，并在沿工作介质流动的方向上与吸液阀组件间隔开，排液阀组件更加靠近工作介质出口，吸液阀组件更加靠近工作介质入口；在吸液阀组件和排液阀组件之间的壳体上开设有驱动通道，驱动通道与流动通道相连通，柱塞能在驱动通道内移动以驱动吸液阀组件和排液阀组件打开和/或关闭，由此控制矿用柱塞泵吸液和/或排液。通过这种矿用柱塞泵有利于开采作业的顺利进行。

Description

一种水介质矿用高压矿用柱塞泵

技术领域

本发明涉及矿用柱塞泵技术领域，特别是涉及一种水介质矿用高压矿用柱塞泵。

背景技术

矿用柱塞泵是煤矿开采作业中常用的机械器件。

目前常用的矿用柱塞泵为乳化液泵。然而乳化液泵中所使用的乳化液需要水和油在专门的配液装置中混合形成。然而，在目前的技术条件下，乳化液的混合比例难以稳定，也难以准确测定乳化液的混合比例。另外，对于一部分作业场景而言，其也不具备足够的条件来设置较佳的配液装置。此外，乳化液一旦被排放到环境中，还容易造成环境污染。乳化液产生的诸多问题对于确保开采作业的顺利进行来说非常不利。

因此，希望能提出一种有利于开采作业顺利进行的矿用柱塞泵。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种矿用柱塞泵，通过这种矿用柱塞泵有利于开采作业的顺利进行。

根据本发明提出了一种矿用柱塞泵，所述矿用柱塞泵的工作介质为水，所述矿用柱塞泵包括：壳体，在所述壳体上构造有彼此间隔开的工作介质入口和工作介质出口，在所述工作介质入口和工作介质出口之间的所述壳体内形成供所述工作介质流通的流动通道；吸液阀组件，所述吸液阀组件位于所述流动通道内；以及排液阀组件，所述排液阀组件位于所述流动通道内，并在沿工作介质流动的方向上与所述吸液阀组件间隔开，所述排液阀组件更加靠近所述工作介质出口，所述吸液阀组件更加靠近所述工作介质入口；其中，在所述吸液阀组件和所述排液阀组件之间的所述壳体上开设有驱动通道，所述驱动通道与所述流动通道相连通，柱塞能在所述驱动通道内移动以驱动所述吸液阀组件和所述排液阀组件打开和/或关闭，由此控制所述矿用柱塞泵吸液和/或排液。

通过上述矿用柱塞器，在柱塞沿驱动通道移动时，可驱动吸液阀组件和排液阀组件进行相应的打开和/或关闭。在吸液阀组件打开、排液阀组件关闭时，矿用柱塞泵可进行吸液过程。在排液阀组件打开、吸液阀组件关闭时，矿用柱塞泵可进行排液过程。上述矿用柱塞泵的工作介质为水，而不再使用乳化液。由此，可避免由使用乳化液所带来的诸多问题，从而有利于开采作业的顺利进行。例如，这种矿用柱塞泵不需要建设在专门的配液装置来形成乳化液，因而即便在不适合建设配液装置的地区，也可进行相应的开采作业。

在一个实施例中，所述水的PH值在6到9之间。

在一个实施例中，所述水的电导率在0到300μs/cm之间。

在一个实施例中，所述水为经过一级反渗透除盐处理的初级处理水。

在一个实施例中，所述吸液阀组件包括固定设置在所述壳体内的吸液阀座，以及与所述吸液阀座配合的吸液阀芯；所述排液阀组件包括固定设置在所述壳体内的排液阀座，以及与所述排液阀座配合的排液阀芯；其中，对所述吸液阀芯、吸液阀座、排液阀芯和/或排液阀座进行表面渗陶处理。

在一个实施例中，所述吸液阀座和/或所述排液阀座的硬度不低于50HRC到55HRC，所述吸液阀芯和/或所述排液阀芯的硬度不低于45HRC到50HRC。

在一个实施例中，所述吸液阀组件包括固定设置在所述壳体内的吸液阀座，以及与所述吸液阀座配合的沿纵向方向延伸的吸液阀芯；所述排液阀组件包括固定设置在所述壳体内的排液阀座，以及与所述排液阀座配合的沿纵向方向延伸的排液阀芯；其中，所述吸液阀芯沿纵向方向对齐，在所述吸液阀芯和所述排液阀芯之间设置有第二弹性件，所述排液阀芯构造有径向向外的凸起，以卡住所述第二弹性件的上端。

在一个实施例中，所述吸液阀组件包括固定设置在所述壳体内的吸液阀座，所述吸液阀座构造有沿纵向方向贯穿的吸液阀座通道，以及与所述吸液阀座配合的吸液阀芯；所述吸液阀芯包括吸液阀芯主体，所述吸液阀芯主体构造为能与所述吸液阀座的背向工作介质入口的表面相抵，以封闭所述吸液阀座通道，所述吸液阀芯还包括吸液阀芯延伸部，所述吸液阀芯延伸部从所述吸液阀芯主体处沿纵向方向延伸穿过所述吸液阀座通道；其中，所述吸液阀组件还包括相对于所述吸液阀座固定设置在所述吸液阀通道内的吸液阀芯引导套，所述吸液阀芯延伸部插入到所述吸液阀芯引导套内，并能相对于所述吸液阀芯引导套沿纵向方向滑动。

在一个实施例中，所述吸液阀座的内侧壁与所述吸液阀芯引导套间隔开，所述吸液阀座通道的至少一部分形成于所述吸液阀芯的内侧壁与所述吸液阀芯引导套之间，所述吸液阀座的朝向所述工作介质入口的一端处构造有沿径向向内延伸并与所述吸液阀芯引导套相连的连接部。

在一个实施例中，所述壳体为沿纵向方向延伸的筒状壳体，所述工作介质入口位于所述筒状壳体的下端，所述工作介质出口位于所述筒状壳体的上端，所述吸液阀组件在所述筒状壳体内设置于所述排液阀组件之下；和/或所述矿用柱塞泵能安装电磁卸载阀或手动卸载阀，以进行手动或自动增压卸载，实现压力控制。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过上述矿用柱塞器，在柱塞沿驱动通道移动时，可驱动吸液阀组件和排液阀组件进行相应的打开和/或关闭。在吸液阀组件打开、排液阀组件关闭时，矿用柱塞泵可进行吸液过程。在排液阀组件打开、吸液阀组件关闭时，矿用柱塞泵可进行排液过程。上述矿用柱塞泵的工作介质为水，而不再使用乳化液。由此，可避免由使用乳化液所带来的诸多问题，从而有利于开采作业的顺利进行。例如，这种矿用柱塞泵不需要建设在专门的配液装置来形成乳化液，因而即便在不适合建设配液装置的地区，也可进行相应的开采作业。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的一个实施方案的矿用柱塞泵的结构示意图；

图2显示了图1中的矿用柱塞泵的局部视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，矿用柱塞泵100包括沿纵向方向延伸的筒状的壳体110。该壳体110的上下两端分别由上端封闭件和下端封闭件所封闭。在壳体110的上部构造有沿径向方向延伸(在图1中为垂直于纸面)的工作介质出口113。在壳体110的下部构造有沿径向方向延伸(在图1中为垂直于纸面)的工作介质入口112。在上述工作介质入口112和工作介质出口113之间的壳体110内形成有沿纵向方向延伸的流动通道。在壳体110的中部构造有沿径向方向延伸(在图1中为平行于纸面的方向)的驱动通道111。该驱动通道111与流动通道相连通。在该驱动通道111内可设置能相对于驱动通道111滑动的柱塞(未显示)。

如图1所示，在壳体110内设置有吸液阀组件和排液阀组件。该吸液阀组件包括沿纵向方向延伸的、大体呈环形的吸液阀座150。吸液阀座150与壳体110固定相连(例如，通过卡接、螺纹连接等)。在吸液阀座150的中心处构造有沿纵向方向延伸的吸液阀座通道151。吸液阀组件还包括吸液阀芯140，该吸液阀芯与吸液阀座150相配合，以打开和关闭吸液阀座通道151。

在一个优选的实施例中，如图1所示，吸液阀芯140包括能与吸液阀座150的背向工作介质入口112的表面(即，上端面)相抵的吸液阀芯主体141，以及从该吸液阀芯主体141沿纵向方向延伸穿过吸液阀座通道151的吸液阀芯延伸部142。这里应当注意的是，吸液阀芯延伸部142的外径应小于吸液阀座的内径，由此能在它们之间形成供流体通过的通道。

还如图1所示，在吸液阀座通道151内，可设置相对于吸液阀座150固定的、沿纵向方向延伸的吸液阀芯引导套152。吸液阀芯延伸部142可延伸穿过该吸液阀芯引导套152，并能相对于该吸液阀芯引导套152滑动配合。

例如，吸液阀芯引导套152可相对于吸液阀座150对中设置。在吸液阀座150的朝向工作介质入口112的一端(即，下端)处构造有沿径向方向箱内延伸以与该吸液阀芯引导套152相连的连接部。由此来实现吸液阀芯引导套152相对于吸液阀座150的固定。

通过上述设置，吸液阀芯140可在吸液阀芯引导套152的引导下，相对于吸液阀座150沿纵向方向移动。在吸液阀芯主体141与吸液阀座150的上端面相抵时，吸液阀座通道152关闭。在吸液阀芯主体141离开吸液阀座150的上端面时，吸液阀座通道152打开。

类似地，排液阀组件包括排液阀座130。排液阀座130沿纵向方向延伸，并固定设置在壳体110内(例如，通过卡接、螺纹连接等)。在排液阀座130的中心处构造有沿纵向方向延伸的排液阀座通道。排液阀组件还包括排液阀芯120，该排液阀芯120与排液阀座130相配合，以打开和关闭吸液阀座通道。

在一个优选的实施例中，如图1所示，排液阀芯120包括能与排液阀座130的背向工作介质入口112的表面(即，上端面)相抵的排液阀芯主体121，以及从该排液阀芯主体141沿纵向方向延伸穿过排液阀座通道的排液阀芯延伸部122。在这里，排液阀芯延伸部122的外径应小于排液阀座130的内径，由此能在它们之间形成供流体通过的通道。或者如图1所示，排液阀芯延伸部122构造为非旋转对称式结构，从而在排液阀芯延伸部122的一部分侧壁能与排液阀座130的内侧壁相接触的情况下，另一部分与排液阀座130的内侧壁间隔开，以在它们之间形成供流体通过的通道。

另外，还如图1所示，在排液阀芯120的上端与用来封闭壳体110的上端的上封闭件之间设置有第一弹性件160。

优选地，排液阀芯120与吸液阀芯140沿纵向方向相对，在它们之间设置有第二弹性件170。在排液阀芯120和吸液阀芯140相对于彼此移动(即，排液阀芯向下移动和吸液阀芯向上移动)时，第二弹性件170能在它们之间实现缓冲，避免它们之间发生直接的碰撞和冲击，有利于延长矿用柱塞泵100的使用寿命。另外，这种设置简化了矿用柱塞泵100内的结构，有利于降低矿用柱塞泵100的制造成本和维护成本，并方便作业人员对矿用柱塞泵100进行维护。

图2显示了第二弹性件170的优选设置方式。如图2所示，排液阀芯120的排液阀芯延伸部122的下端处构造有朝向下方的排液台阶122A；吸液阀芯140的上端处构造有相对的朝向上方的吸液台阶140A。第二弹性件170可以是螺旋式压缩弹簧，其抵在排液台阶122A和吸液台阶140A之间，以实现定位。另外，还优选地，在排液台阶140A之下的排液阀芯延伸部122的外侧壁上构造有径向向外延伸的凸起122B，所述凸起122B用于在凸起122B与排液台阶122A之间卡住第二弹性件170的上端，以避免第二弹性件170脱离排液阀芯120。

通过上述矿用柱塞泵100的结构，可将壳体110内的流动通道分为三部分：工作介质入口112与吸液阀组件之间的下部通道110C，吸液阀组件与排液阀组件之间的中间通道110B(其与驱动通道相连通)，以及排液阀组件与工作介质出口113之间的上部通道110A。

由此，矿用柱塞泵100的工作过程如下。

在驱动通道111内的柱塞静止不动的情况下，排液阀芯120被第一弹性件160向下抵着(还可结合重力)，使其排液阀芯主体121与排液阀座130的上端面相抵，由此封闭排液阀座通道。吸液阀芯140被其与排液阀芯120之间的第二弹性件170向下抵着(还可结合重力)，使其吸液阀芯主体141与吸液阀座150的上端面相抵，由此封闭吸液阀座通道151。此时，上部通道110A、中间通道110B和下部通道110C中的压力基本平衡。

在驱动通道111内的柱塞背向中间通道110B移动时，中间通道110B内的压力减小。此时，中间通道110B内的压力小于上部通道110A内的压力，从而排液阀芯120保持封闭排液阀座通道。中间通道110B内的压力小于下部通道110C内的压力，从而吸液阀芯140能克服第二弹性件170的压力及其自身的重力而向上移动，致使吸液阀芯主体141离开吸液阀座150的上端面。此时，吸液阀座通道151打开。工作介质从工作介质入口112通过下部通道110C而流入到中间通道110B中。

在驱动通道111内的柱塞朝向中间通道110B移动时，中间通道110B内的压力增大。此时，中间通道110B内的压力大于下部通道110C内的压力，由此再次将吸液阀芯主体141抵在吸液阀座150的上端面上，使得吸液阀座通道151关闭。另外，中间通道110B内的压力大于上部通道110A内的压力。由此，排液阀芯120被向上推动，而使得排液阀芯主体121与排液阀座130的上端面分离。此时，排液阀座通道打开。工作介质能从中间通道110B通过上部通道110A而流向工作介质出口113。

通过上述过程，即可完成矿用柱塞泵100的一次泵送工作。

本发明的一个非常重要的改进在于，用于矿用柱塞泵100中的工作介质为水。这里的水例如为只经过一级反渗透除盐的初级处理水(或者说处理程度不高的水)，或者如果当地的自来水或井水等符合要求的话，也可直接使用。上述初级处理水未经过后续的其他除盐处理，例如二级反渗透除盐或更多级的反渗透除盐，或者电除盐等。这种水的PH值可在6-9之间，能避免柱塞泵100的相应元件(尤其是阀座和阀芯)遭受腐蚀。这种水的电导率可在0-300μS/cm之间，能避免柱塞泵100的相应元件(尤其是阀座和阀芯)生锈。换句话说，对于本发明的矿用柱塞泵100来说，采用上述这种水就足以确保矿用柱塞泵100的正常工作了。

为了确保本发明可采用纯度较低的水作为工作介质，本发明对矿用柱塞泵还进行了以下改进。

排液阀组件(包括排液阀芯120和排液阀座130)和吸液阀组件(包括吸液阀芯140和吸液阀座150)可用高强度耐腐蚀的不锈钢材料或其他任何适当的材料制成。另外，还可对它们进行表面硬化处理(例如，表面渗陶、QPQ、PIP或渗氮处理)。由此来确保排液阀组件和吸液阀组件具有足够的硬度(或表面硬度)。优选地，排液阀芯120和吸液阀芯140的硬度(或表面硬度)可在45HRC至50HRC之间，和/或排液阀座130和吸液阀座150的硬度(或表面硬度)可在50HRC至55HRC之间。由此，允许本发明的矿用柱塞泵100的额定压力高达40MPa。尤其是在这一额定压力下，矿用柱塞泵100的使用寿命得以大幅延长。

在这里，表面渗陶处理是优选的。通过对排液阀芯120、排液阀座130、吸液阀芯140和/或吸液阀座150进行表面渗陶处理，可以非常有效地提高它们的表面硬度。另外，这还有利于防止它们表面生锈。这对于使用纯度较低的水作为工作介质来说，是非常重要的。此外，相比于乳化液来说，水本身的润滑效果略差。因此，通过表面渗陶处理还有利于避免在阀芯和阀座之间发生卡滞，以提高阀芯和阀座之间的润滑效果，确保它们之间的动作顺畅性。这对于使用纯度较低的水作为工作介质来说，也是非常重要的。

应当理解的是，令阀芯与阀座之间的硬度相差较大也可避免阀芯和阀座之间发生卡滞。然而，一方面，这可能会导致阀芯和阀座中的一个硬度过低，从而变得容易损坏，大幅降低柱塞泵的使用寿命；另一方面，这还可能会导致阀芯和阀座中的另一个硬度过高，从而使得制造成本大幅提高，制造工艺也变得非常复杂。因此，对于本发明的矿用柱塞泵100而言，优选的是通过表面渗陶处理来同时实现提高硬度、防止表面生锈，和避免卡滞的作用。

另外，矿用柱塞泵100能安装电磁卸载阀或手动卸载阀，以进行手动或自动增压卸载，实现压力控制。

通过本发明的矿用柱塞泵100，非常有利于提高柱塞泵的使用寿命，并能扩大柱塞泵及其所用于的液压支架快速移架系统在开采作业中的适用范围，并且能使得开采作业能进行得更加顺利。另外，采用水(尤其是处理程度不高的水)来作为工作介质也不会对环境造成污染。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种矿用柱塞泵，所述矿用柱塞泵的工作介质为水，所述矿用柱塞泵包括：

壳体，在所述壳体上构造有彼此间隔开的工作介质入口和工作介质出口，在所述工作介质入口和工作介质出口之间的所述壳体内形成供所述工作介质流通的流动通道；

吸液阀组件，所述吸液阀组件位于所述流动通道内；以及

排液阀组件，所述排液阀组件位于所述流动通道内，并在沿工作介质流动的方向上与所述吸液阀组件间隔开，所述排液阀组件更加靠近所述工作介质出口，所述吸液阀组件更加靠近所述工作介质入口；

其中，在所述吸液阀组件和所述排液阀组件之间的所述壳体上开设有驱动通道，所述驱动通道与所述流动通道相连通，柱塞能在所述驱动通道内移动以驱动所述吸液阀组件和所述排液阀组件打开和/或关闭，由此控制所述矿用柱塞泵吸液和/或排液。

2.根据权利要求1所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述水的PH值在6到9之间。

3.根据权利要求1或2所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述水的电导率在0到300μS/cm之间。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述水为经过一级反渗透除盐处理的初级处理水。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述吸液阀组件包括固定设置在所述壳体内的吸液阀座，以及与所述吸液阀座配合的吸液阀芯；

所述排液阀组件包括固定设置在所述壳体内的排液阀座，以及与所述排液阀座配合的排液阀芯；

其中，对所述吸液阀芯、吸液阀座、排液阀芯和/或排液阀座进行表面渗陶处理。

6.根据权利要求5所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述吸液阀座和/或所述排液阀座的硬度不低于50HRC到55HRC，所述吸液阀芯和/或所述排液阀芯的硬度不低于45HRC到50HRC。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述吸液阀组件包括固定设置在所述壳体内的吸液阀座，以及与所述吸液阀座配合的沿纵向方向延伸的吸液阀芯；

所述排液阀组件包括固定设置在所述壳体内的排液阀座，以及与所述排液阀座配合的沿纵向方向延伸的排液阀芯；

其中，所述吸液阀芯沿纵向方向对齐，在所述吸液阀芯和所述排液阀芯之间设置有第二弹性件，所述排液阀芯构造有径向向外的凸起，以卡住所述第二弹性件的上端。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述吸液阀组件包括固定设置在所述壳体内的吸液阀座，所述吸液阀座构造有沿纵向方向贯穿的吸液阀座通道，以及与所述吸液阀座配合的吸液阀芯；

所述吸液阀芯包括吸液阀芯主体，所述吸液阀芯主体构造为能与所述吸液阀座的背向工作介质入口的表面相抵，以封闭所述吸液阀座通道，所述吸液阀芯还包括吸液阀芯延伸部，所述吸液阀芯延伸部从所述吸液阀芯主体处沿纵向方向延伸穿过所述吸液阀座通道；

其中，所述吸液阀组件还包括相对于所述吸液阀座固定设置在所述吸液阀通道内的吸液阀芯引导套，所述吸液阀芯延伸部插入到所述吸液阀芯引导套内，并能相对于所述吸液阀芯引导套沿纵向方向滑动。

9.根据权利要求8所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述吸液阀座的内侧壁与所述吸液阀芯引导套间隔开，所述吸液阀座通道的至少一部分形成于所述吸液阀芯的内侧壁与所述吸液阀芯引导套之间，

所述吸液阀座的朝向所述工作介质入口的一端处构造有沿径向向内延伸并与所述吸液阀芯引导套相连的连接部。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的矿用柱塞泵，其特征在于，所述壳体为沿纵向方向延伸的筒状壳体，所述工作介质入口位于所述筒状壳体的下端，所述工作介质出口位于所述筒状壳体的上端，所述吸液阀组件在所述筒状壳体内设置于所述排液阀组件之下；和/或

所述矿用柱塞泵能安装电磁卸载阀或手动卸载阀，以进行手动或自动增压卸载，实现压力控制。

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