CN112728180B - 一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀及水路系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀及水路系统，属于掘进设备水路系统的技术领域，氮气调压减压阀包括阀体、膜片组件、阀芯安装座、阀芯、弹簧和销芯；膜片组件包括膜片隔离座、弹性膜片、膜片隔板和销芯安装座，膜片隔离座、弹性膜片和销芯安装座固定在阀体的内腔中，膜片隔离座与阀体围合成氮气调压腔，销芯安装座与阀体围合成液体流动腔，膜片隔离座和弹性膜片之间为气腔Ⅰ，弹性膜片和销芯安装座之间为气腔Ⅱ，膜片隔板滑动安装在气腔Ⅱ中；阀芯安装座与阀体连接；销芯穿过销芯安装孔，与膜片隔板连接；阀芯和弹簧均设置在阀芯安装座内。本发明利用氮气与弹簧配合稳压，流量变化时，输出压力波动较小，而且阀的结构相对紧凑。

Description

一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀及水路系统

技术领域

本发明属于掘进设备水路系统的技术领域，具体公开了一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀及水路系统。

背景技术

在煤矿使用掘进设备时，截割滚筒割煤会产生大量煤粉，会影响工作人员工作和身体健康，因此，会在掘进设备上设置水路系统以实现降尘。水路系统中不同水压会产生不同降尘效果。井下初始水压约为15bar，降尘效果一般，在水路系统中设有泵站，提高系统水压，提高降尘效果，但经过泵站增压后，水压达到40到50bar，水压较高，在系统中需要增加减压阀达到调节水压目的。

减压阀的基本作用原理是靠阀内流道对水流的局部阻力降低水压，从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的，然后依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。

当减压阀的输出压力较高或通径较大时，若用调压弹簧直接调压，流量变化时，输出压力波动较大，而且阀的结构尺寸也较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，利用氮气与弹簧配合稳压，流量变化时，输出压力波动较小，而且阀的结构相对紧凑，并提供配套的水路系统，提高对水压控制的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，包括阀体、膜片组件、阀芯安装座、阀芯、弹簧和销芯；膜片组件包括膜片隔离座、弹性膜片、膜片隔板和销芯安装座，膜片隔离座、弹性膜片和销芯安装座固定在阀体的内腔中，膜片隔离座与阀体围合成氮气调压腔，销芯安装座与阀体围合成液体流动腔，膜片隔离座和弹性膜片之间为气腔Ⅰ，弹性膜片和销芯安装座之间为气腔Ⅱ，膜片隔板滑动安装在气腔Ⅱ中；阀芯安装座与阀体连接，将液体流动腔分隔为进液通道和出液通道，阀芯安装座上设置有连通进液通道和出液通道的通孔；膜片隔离座上设置有连通氮气调压腔和气腔Ⅰ的氮气通道，销芯安装座上设置有连通气腔Ⅱ和出液通道的排气孔以及垂直于弹性膜片的销芯安装孔；销芯穿过销芯安装孔，与膜片隔板连接；阀芯和弹簧均设置在阀芯安装座内，销芯和弹簧位于阀芯两侧对阀芯施力以调节阀芯与通孔的相对位置。

进一步地，膜片隔板和销芯安装座之间通过塔簧连接，塔簧围绕在销芯外。

进一步地，进液通道和出液通道均横向设置；通孔的进口端横向设置，出口端纵向设置，出口端上设置有锥面；阀芯上穿设有锥形螺丝，锥形螺丝的锥形螺帽与锥面配合；销芯穿过通孔的出口端，底端抵靠在锥形螺帽上。

进一步地，阀芯安装座包括阀芯安装座Ⅰ和阀芯安装座Ⅱ；阀芯安装座Ⅰ与阀体密封连接，设置有阀芯腔和弹簧腔，通孔的进口端设置在阀芯腔上；阀芯安装座Ⅱ与阀体密封连接，底面抵靠在阀芯安装座Ⅰ的顶面上，通孔的出口端设置在阀芯安装座Ⅱ，锥面设置在阀芯安装座Ⅱ的底面。

进一步地，阀芯腔的纵向投影位于弹簧腔外；阀芯包括阀芯Ⅰ和阀芯Ⅱ，阀芯Ⅰ与阀芯腔配合，阀芯Ⅱ与弹簧腔配合；阀芯和锥形螺帽之间设置有胶垫。

进一步地，阀体上设置有连通氮气调压腔的调压通道，调压通道上设置有充气口和排气口，充气口和排气口上分别设置有充气封堵件和排气封堵件。

进一步地，阀体包括阀座以及与阀座连接的阀盖；膜片隔离座与阀盖连接，销芯安装座与阀座连接；阀芯安装座Ⅰ和阀芯安装座Ⅱ分别与阀座螺纹连接，阀芯安装座Ⅰ和阀座之间、阀芯安装座Ⅱ和阀座之间、弹簧腔与阀芯Ⅱ接触的位置均设置有O型圈；调压通道设置在阀盖上；充气封堵件为充气螺丝，充气螺丝与阀盖之间设置有组合垫；排气封堵件为排气螺丝，排气螺丝与阀盖之间设置有孔用挡圈和O型圈。

进一步地，阀座和阀盖之间通过内六角螺栓连接，阀盖和内六角螺栓之间设置有弹簧垫圈。

本发明还提供一种水路系统，包括球阀、过滤器、泵站、上述掘进设备水路系统用氮气调压减压阀、流量计、喷嘴Ⅰ、装载电机、截割电机、铲板电机、泵电机和喷嘴Ⅱ；泵站包括增压水泵以及与增压泵连接的马达，泵电机为马达提供动力；由球阀引入的水路为三路，第一路依次流过过滤器、增压水泵、掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ、流量计和喷嘴Ⅰ，喷嘴Ⅰ设置在截割头上且安装有压力开关，压力开关根据喷嘴Ⅰ处的水压控制马达启动或停止；第二路依次流过掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ、右牵引电机的内部水道、右截割电机的内部水道、右铲板电机的内部水道和喷嘴Ⅱ；第三路依次流过掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ、左牵引电机的内部水道、左截割电机的内部水道、泵电机的内部水道、左铲板电机的内部水道和喷嘴Ⅱ；喷嘴Ⅱ安装在铲板上。

进一步地，球阀和过滤器之间、流量计和喷嘴Ⅰ以及喷嘴Ⅰ和压力开关之间均设置有压力表；泵站并联有安全阀，安全阀的进口设置在增压水泵和过滤器之间，安全阀的出口设置在增压水泵和掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ之间。

本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀中，通过在氮气调压腔中充入氮气，使弹性膜片产生弯曲变形，推动膜片隔板和销芯向阀芯方向移动，销芯的推力与弹簧的弹力相互作用，控制阀芯与通孔之间的相对位置，而充入不同的氮气量可改变弹性膜片的弯曲变形程度，从而控制通孔的打开程度，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定，利用氮气与弹簧配合稳压，与现有采用调压弹簧的减压阀相比，当输出流量变化，输出压力波动较小，阀体结构尺寸紧凑，能安装于结构紧凑、安装空间狭小、输出压力较大的掘进设备水路系统中。配套的水路系统，可提高对水压控制的稳定性。

附图说明

图1为掘进设备水路系统用氮气调压减压阀的结构示意图；

图2为水路系统的原理图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-阀芯；2-弹簧；3-销芯；4-膜片隔离座；4.1-氮气通道；5-弹性膜片；6-膜片隔板；7-销芯安装座；7.1-排气孔；8-塔簧；9-锥形螺丝；10-阀芯安装座Ⅰ；11-阀芯安装座Ⅱ；12-胶垫；13-阀座；14-阀盖；15-O型圈；16-充气螺丝；17-组合垫；18-排气螺丝；19-孔用挡圈；20-内六角螺栓；21-弹簧垫圈；101-球阀；102-过滤器；103-流量计；104-喷嘴Ⅰ；105-泵电机；106-喷嘴Ⅱ；107-增压水泵；108-马达；109-掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ；110-压力开关；111-掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ；112-右牵引电机；113-右截割电机；114-右铲板电机；115-左牵引电机；116-左截割电机；117-左铲板电机；118-压力表；119-安全阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，包括阀体、膜片组件、阀芯安装座、阀芯1、弹簧2和销芯3；膜片组件包括膜片隔离座4、弹性膜片5、膜片隔板6和销芯安装座7，膜片隔离座4、弹性膜片5和销芯安装座7固定在阀体的内腔中，膜片隔离座4与阀体围合成氮气调压腔，销芯安装座7与阀体围合成液体流动腔，膜片隔离座4和弹性膜片5之间为气腔Ⅰ，弹性膜片5和销芯安装座7之间为气腔Ⅱ，膜片隔板7滑动安装在气腔Ⅱ中；阀芯安装座与阀体连接，将液体流动腔分隔为进液通道和出液通道，阀芯安装座上设置有连通进液通道和出液通道的通孔；膜片隔离座4上设置有连通氮气调压腔和气腔Ⅰ的氮气通道4.1，销芯安装座7上设置有连通气腔Ⅱ和出液通道的排气孔7.1以及垂直于弹性膜片的销芯安装孔；销芯3穿过销芯安装孔，与膜片隔板6连接；阀芯1和弹簧2均设置在阀芯安装座内，销芯3和弹簧2位于阀芯1两侧对阀芯1施力以调节阀芯1与通孔的相对位置，从而调节液体的流量大小。本实施例中，弹性膜片5由丁晴橡胶制成。

进一步地，膜片隔板6和销芯安装座7之间通过塔簧8连接，塔簧8围绕在销芯3外。当弹性膜片5骤然形变或流量变化时，弹性膜片5的弹力与弹簧2的弹力瞬间失衡，将会使阀芯1、销芯3和膜片隔板6的移动速度过快，使弹簧2或弹性膜片5受到较大的冲击力，存在弹簧2被过度压缩或弹性膜片5被顶破的风险，因此，本发明中，膜片隔板6和销芯安装座7之间通过塔簧8连接，通过塔簧8吸收部分弹力和水压，保证销芯3移动时的稳定性。

进一步地，进液通道和出液通道均横向设置；通孔的进口端横向设置，出口端纵向设置，出口端上设置有锥面；阀芯1上穿设有锥形螺丝9，锥形螺丝9的锥形螺帽与锥面配合；销芯3穿过通孔的出口端，底端抵靠在锥形螺帽上。通过锥形螺帽与锥面配合可实现更好的密封性，并且锥面还具有导向性，使锥形螺丝9尽量沿着轴向移动，减小锥形螺丝9及与其连接的阀芯1的径向偏移。

进一步地，阀芯安装座包括阀芯安装座Ⅰ10和阀芯安装座Ⅱ11；阀芯安装座Ⅰ10与阀体密封连接，设置有阀芯腔和弹簧腔，通孔的进口端设置在阀芯腔上；阀芯安装座Ⅱ11与阀体密封连接，底面抵靠在阀芯安装座Ⅰ10的顶面上，通孔的出口端设置在阀芯安装座Ⅱ11，锥面设置在阀芯安装座Ⅱ11的底面。阀芯安装座采用分体式，更便于加工。

进一步地，阀芯腔的纵向投影位于弹簧腔外；阀芯包括阀芯Ⅰ和阀芯Ⅱ，阀芯Ⅰ与阀芯腔配合，阀芯Ⅱ与弹簧腔配合；阀芯和锥形螺帽之间设置有胶垫12，避免二者直接接触，减小二者的磨损。胶垫12由优力胶制成。

进一步地，阀体上设置有连通氮气调压腔的调压通道，调压通道上设置有充气口和排气口，充气口和排气口上分别设置有充气封堵件和排气封堵件。

进一步地，阀体包括阀座13以及与阀座13连接的阀盖14；膜片隔离座4与阀盖14连接，销芯安装座7与阀座13连接；阀芯安装座Ⅰ10和阀芯安装座Ⅱ11分别与阀座13螺纹连接，阀芯安装座Ⅰ10和阀座13之间、阀芯安装座Ⅱ11和阀座13之间、弹簧腔与阀芯Ⅱ接触的位置均设置有O型圈15；调压通道设置在阀盖14上；充气封堵件为充气螺丝16，充气螺丝16与阀盖14之间设置有组合垫17；排气封堵件为排气螺丝18，排气螺丝18与阀盖14之间设置有孔用挡圈19和O型圈15。

掘进设备水路系统用氮气调压减压阀的压力设定方法为打开充气螺丝16，将氮气接入充气口，旋松排气螺丝18排出氮气调压腔内原有空气后，旋紧排气螺丝18，同时进行水压试验，调节出液通道压力，使其达到预期压力，旋紧充气螺丝16。

进一步地，阀座13和阀盖14之间通过内六角螺栓20连接，阀盖14和内六角螺栓20之间设置有弹簧垫圈21。

本实施例还提供一种水路系统，包括球阀101、过滤器102、泵站、上述掘进设备水路系统用氮气调压减压阀、流量计103、喷嘴Ⅰ104、装载电机、截割电机、铲板电机、泵电机105和喷嘴Ⅱ106；泵站包括增压水泵107以及与增压泵107连接的马达108，泵电机105为马达提供动力；由球阀101引入的水路为三路，第一路依次流过过滤器102、增压水泵107、掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ109、流量计103和喷嘴Ⅰ104，喷嘴Ⅰ104设置在截割头上，对截割头附近的空间进行降尘，且安装有压力开关110，压力开关110根据喷嘴Ⅰ104处的水压控制马达108启动或停止，当检测到水压达到预设值时启动马达108，水压未达到则不启动；第二路依次流过掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ111、右牵引电机112的内部水道、右截割电机113的内部水道、右铲板电机114的内部水道和喷嘴Ⅱ106；第三路依次流过掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ111、左牵引电机115的内部水道、左截割电机116的内部水道、泵电机105的内部水道、左铲板电机117的内部水道和喷嘴Ⅱ106；喷嘴Ⅱ106安装在铲板上，对铲板附近的空间进行降尘。第一路为外喷雾水路，第二路和第三路为内部降温水路，三套水路相对独立，内部件水路在对电机降温后不进行循环，而是直接作为降尘喷雾排出设备外，降温效果好。

增压水泵107流量为70ml/r，最大流量100L/min，额定压力为120 bar；马达108为柱塞马达，排量为22.9ml/r，额定压力为315bar，最大流量为70L/min。掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ109的设定压力大于掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ111的设定压力。

进一步地，球阀101和过滤器102之间、流量计103和喷嘴Ⅰ104以及喷嘴Ⅰ104和压力开关110之间均设置有压力表118；泵站并联有安全阀119，安全阀119的进口设置在增压水泵107和过滤器102之间，安全阀119的出口设置在增压水泵107和掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ109之间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，包括阀体、膜片组件、阀芯安装座、阀芯、弹簧和销芯；

所述膜片组件包括膜片隔离座、弹性膜片、膜片隔板和销芯安装座，膜片隔离座、弹性膜片和销芯安装座固定在阀体的内腔中，膜片隔离座与阀体围合成氮气调压腔，销芯安装座与阀体围合成液体流动腔，膜片隔离座和弹性膜片之间为气腔Ⅰ，弹性膜片和销芯安装座之间为气腔Ⅱ，膜片隔板滑动安装在气腔Ⅱ中；

所述阀芯安装座与阀体连接，将液体流动腔分隔为进液通道和出液通道，阀芯安装座上设置有连通进液通道和出液通道的通孔；

所述膜片隔离座上设置有连通氮气调压腔和气腔Ⅰ的氮气通道，销芯安装座上设置有连通气腔Ⅱ和出液通道的排气孔以及垂直于弹性膜片的销芯安装孔；

所述销芯穿过销芯安装孔，与膜片隔板连接；

所述阀芯和弹簧均设置在阀芯安装座内，销芯位于阀芯的一侧，弹簧位于阀芯相对于销芯相反的一侧，销芯和弹簧对阀芯施力以调节阀芯与通孔的相对位置。

2.根据权利要求1所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，所述膜片隔板和销芯安装座之间通过塔簧连接，塔簧围绕在销芯外。

3.根据权利要求2所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，进液通道和出液通道均横向设置；

通孔的进口端横向设置，出口端纵向设置，出口端上设置有锥面；

阀芯上穿设有锥形螺丝，锥形螺丝的锥形螺帽与锥面配合；

销芯穿过通孔的出口端，底端抵靠在锥形螺帽上。

4.根据权利要求3所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，阀芯安装座包括阀芯安装座Ⅰ和阀芯安装座Ⅱ；

阀芯安装座Ⅰ与阀体密封连接，设置有阀芯腔和弹簧腔，通孔的进口端设置在阀芯腔上；

阀芯安装座Ⅱ与阀体密封连接，底面抵靠在阀芯安装座Ⅰ的顶面上，通孔的出口端设置在阀芯安装座Ⅱ，锥面设置在阀芯安装座Ⅱ的底面。

5.根据权利要求4所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，阀芯腔的纵向投影位于弹簧腔外；

阀芯包括阀芯Ⅰ和阀芯Ⅱ，阀芯Ⅰ与阀芯腔配合，阀芯Ⅱ与弹簧腔配合；

阀芯和锥形螺帽之间设置有胶垫。

6.根据权利要求5所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，阀体上设置有连通氮气调压腔的调压通道，调压通道上设置有充气口和排气口，充气口和排气口上分别设置有充气封堵件和排气封堵件。

7.根据权利要求6所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，阀体包括阀座以及与阀座连接的阀盖；

膜片隔离座与阀盖连接，销芯安装座与阀座连接；

阀芯安装座Ⅰ和阀芯安装座Ⅱ分别与阀座螺纹连接，阀芯安装座Ⅰ和阀座之间、阀芯安装座Ⅱ和阀座之间、弹簧腔与阀芯Ⅱ接触的位置均设置有O型圈；

调压通道设置在阀盖上；

充气封堵件为充气螺丝，充气螺丝与阀盖之间设置有组合垫；

排气封堵件为排气螺丝，排气螺丝与阀盖之间设置有孔用挡圈和O型圈。

8.根据权利要求7所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀，其特征在于，阀座和阀盖之间通过内六角螺栓连接，阀盖和内六角螺栓之间设置有弹簧垫圈。

9.一种水路系统，其特征在于，包括球阀、过滤器、泵站、权利要求1-8任一项所述的掘进设备水路系统用氮气调压减压阀、流量计、喷嘴Ⅰ、装载电机、截割电机、铲板电机、泵电机和喷嘴Ⅱ；

泵站包括增压水泵以及与增压泵连接的马达，泵电机为马达提供动力；

由球阀引入的水路为三路，第一路依次流过过滤器、增压水泵、掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ、流量计和喷嘴Ⅰ，喷嘴Ⅰ设置在截割头上且安装有压力开关，压力开关根据喷嘴Ⅰ处的水压控制马达启动或停止；

第二路依次流过掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ、右牵引电机的内部水道、右截割电机的内部水道、右铲板电机的内部水道和喷嘴Ⅱ；

第三路依次流过掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅱ、左牵引电机的内部水道、左截割电机的内部水道、泵电机的内部水道、左铲板电机的内部水道和喷嘴Ⅱ；

喷嘴Ⅱ安装在铲板上。

10.根据权利要求9所述的水路系统，其特征在于，球阀和过滤器之间、流量计和喷嘴Ⅰ以及喷嘴Ⅰ和压力开关之间均设置有压力表；

泵站并联有安全阀，安全阀的进口设置在增压水泵和过滤器之间，安全阀的出口设置在增压水泵和掘进设备水路系统用氮气调压减压阀Ⅰ之间。

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