CN116291656A - 碟形弹簧式冲击吸能防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿安全技术领域,尤其涉及一种碟形弹簧式冲击吸能防护装置,旨在解决现有超前液压支架抗冲击吸能防护装置的吸能效果不佳、缓冲效果差的问题。该碟形弹簧式冲击吸能防护装置,通过采用高强度碟形弹簧和具有三级伸缩式结构的支撑立柱,配合超前液压支架共同完成支护及防冲击工作;具有三级伸缩式结构的支撑立柱与高强度碟形弹簧套装组合使用,使得高强度碟形弹簧的形变方向沿支撑立柱的轴向方向发生,并能使得整套装置在竖直方向有较大的变形范围,在高冲击地压作用时,缓冲传递到超前液压支架顶梁表面的冲击地压峰值,吸能效果佳、来压峰值缓冲效果好,进而为安全阀泄压提供充足的时间,从而避免了支架液压缸爆缸等现象的发生。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全技术领域,尤其涉及一种碟形弹簧式冲击吸能防护装置。
背景技术
煤矿开采过程的巷道支护是保证其安全开采及运输的重要工艺,超前液压支架是煤矿巷道支护的主要设备,不仅为煤炭工作人员提供安全的作业环境,还对巷道顶板起到支撑和防护作用。
然而,千米深井的原岩应力和构造应力明显增加,煤岩体内积聚大量能量,释放时对巷道产生强烈扰动,特殊工况下易诱发高冲击地压,在面临冲击地压等瞬时超高压负载时,常规超前液压支架难以抵抗强大的冲击载荷,且安全阀的动态响应时间不足,泄压不及时容易造成液压支架立柱弯曲、断裂甚至爆缸现象的发生,进而引发安全事故。因此对千米深井下支护设备的承载性能提出了较高的要求。
因此,在超前液压支架上安装吸能装置是十分必要的,可以极大的吸收冲击能量,为安全阀泄压提供缓冲时间,以减轻经济损失。现有的超前液压支架抗冲击吸能防护装置大多采用管状结构或者蜂窝状结构进行冲击防护,但吸能效果不佳、来压峰值缓冲效果差。
发明内容
本发明提供一种碟形弹簧式冲击吸能防护装置,以解决现有超前液压支架抗冲击吸能防护装置的吸能效果不佳、缓冲效果差的问题。
为了实现上述目的,本发明提供一种碟形弹簧式冲击吸能防护装置,包括紧固底板,紧固底板的上端面均布多个支撑立柱,支撑立柱包括一级支撑立柱,一级支撑立柱的下端固定安装在紧固底板上,一级支撑立柱与二级支撑立柱的下端滑动连接,二级支撑立柱与三级支撑立柱的下端滑动连接,三级支撑立柱的上端固定安装支撑顶板,二级支撑立柱上套装大碟簧,三级支撑立柱上套装小碟簧。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,大碟簧和小碟簧均采用两两叠合再对合的复合组合方式。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,大碟簧和小碟簧均采用50CRVA高强度合金弹簧钢。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,大碟簧设置四组,小碟簧设置四组。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,二级支撑立柱上套装一级承载圆环,一级承载圆环的上端面与大碟簧接触,一级承载圆环的下端面与一级支撑立柱接触。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,三级支撑立柱上套装二级承载圆环,二级承载圆环的下端与二级支撑立柱接触,二级承载圆环的上端与小碟簧接触。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,支撑立柱等间距设置三排,每排等间距五个。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,一级支撑立柱的下端通过支撑立柱紧固螺栓固定安装在紧固底板的上端面,三级支撑立柱的上端通过顶板紧固螺栓固定安装在支撑顶板上,紧固底板通过底板紧固螺栓固定安装在超前液压支架的顶梁上。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,紧固底板采用马鞍型结构。
在上述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置中,可选的是,紧固底板、支撑顶板、支撑立柱的一级支撑立柱、二级支撑立柱、三级支撑立柱均采用高强度的金属合金材料。
本发明提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,通过采用高强度碟形弹簧和具有三级伸缩式结构的支撑立柱,配合超前液压支架共同完成支护及防冲击工作;具有三级伸缩式结构的支撑立柱与高强度碟形弹簧套装组合使用,使得高强度碟形弹簧的形变方向沿支撑立柱的轴向方向发生,并能使得整套装置在竖直方向有较大的变形范围,在高冲击地压作用时,缓冲传递到超前液压支架顶梁表面的冲击地压峰值,吸能效果佳、来压峰值缓冲效果好,进而为安全阀泄压提供充足的时间,从而避免了支架液压缸爆缸等现象的发生,进一步降低煤矿灾害带来的损失。
本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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为本发明实施例提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置的整体结构示意图;
图2为本发明实施例提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置的侧视结构示意图;
图3为本发明实施例提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置的支撑立柱处的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置的支撑立柱处的剖视结构示意图;
图5为本发明实施例提供的图4的A处放大结构示意图;
图6为本发明实施例提供的图4的B处放大结构示意图;
图7为本发明实施例提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置的紧固底板的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置的支撑顶板的结构示意图;
图9为本发明实施例提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置安装在超前液压支架上的结构示意图。
附图标记说明:
1-紧固底板;2-支撑立柱;201-一级支撑立柱;202二级支撑立柱;203-一级承载圆环;204-大碟簧;205-三级支撑立柱;206-二级承载圆环;207-小碟簧;3-支撑顶板;4-顶板紧固螺栓;5-支撑立柱紧固螺栓;6-底板紧固螺栓。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明的优选实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1-图4所示,本发明提供一种碟形弹簧式冲击吸能防护装置,包括紧固底板1,紧固底板1的上端面均布多个支撑立柱2,支撑立柱2包括一级支撑立柱201,一级支撑立柱201的下端固定安装在紧固底板1上,一级支撑立柱201与二级支撑立柱202的下端滑动连接,二级支撑立柱202与三级支撑立柱205的下端滑动连接,三级支撑立柱205的上端固定安装支撑顶板3,二级支撑立柱202上套装大碟簧204,三级支撑立柱205上套装小碟簧207。
需要说明的是,支撑立柱2采用三级伸缩式结构,二级支撑立柱202的下端设置凸起,二级支撑立柱202的下端凸起滑动安装在一级支撑立柱201内,三级支撑立柱205的下端设置凸起,三级支撑立柱205的下端凸起滑动安装在二级支撑立柱202内,一级支撑立柱201、二级支撑立柱202和三级支撑立柱205通过嵌套方式形成支撑立柱2的三级伸缩式结构,支撑立柱2的三级伸缩式结构主要起到限位作用,使得整套装置在竖直方向有较大的变形范围,即在碟形弹簧式冲击吸能防护装置受到冲击力作用时,大碟簧204和小碟簧207沿竖直方向发生变形实现缓冲吸能作用,同时,保证支撑顶板3、小碟簧207和大碟簧204在竖直方向有较大的位移范围,进而能够实现小碟簧207和大碟簧204的充分变形,为液压支架安全阀的开启提供充足的响应时间。
如图4-图6所示,大碟簧204和小碟簧207均采用两两叠合再对合的复合组合方式。
需要说明的是,碟形弹簧呈圆锥形盘状,既可以单个使用,又可以多个串联或并联使用,大碟簧204和小碟簧207均是使用了四个碟形弹簧,四个碟形弹簧先是两两叠合(即串联),然后再对合(即并联),大碟簧204和小碟簧207均采用复合组合方式,能够保证整个吸能防护装置具有较大的承载性能,抵消较大初撑力(6500KN)的同时仍然具有较大的再变形能力。
如图4-图6所示,大碟簧204和小碟簧207均采用50CRVA高强度合金弹簧钢。
需要说明的是,大碟簧204和小碟簧207均采用50CRVA高强度合金弹簧钢,使得碟簧工作时具有极强的抵抗破坏的能力。
如图3-图4所示,大碟簧204设置四组,小碟簧207设置四组。
需要说明的是,大碟簧204和小碟簧207均设置四组,四组采用高强度合金弹簧钢的大碟簧204和小碟簧207,保证整个吸能防护装置具有极强的抵抗破坏的能力。
如图3-图4所示,二级支撑立柱202上套装一级承载圆环203,一级承载圆环203的上端面与大碟簧204接触,一级承载圆环203的下端面与一级支撑立柱201接触。
需要说明的是,一级支撑立柱201对一级承载圆环203的下端进行限位,一级承载圆环203对大碟簧204的下端进行限位,有效防止大碟簧204的下端脱离二级支撑立柱202。
如图3-图4所示,三级支撑立柱205上套装二级承载圆环206,二级承载圆环206的下端与二级支撑立柱202接触,二级承载圆环206的上端与小碟簧207接触。
需要说明的是,二级支撑立柱202对二级承载圆环206的下端进行限位,二级承载圆环206与支撑顶板3分别对小碟簧207的下端和上端进行限位,二级承载圆环206与一级承载圆环203分别对大碟簧204的上端和下端进行限位。
如图1-图2所示,支撑立柱2等间距设置三排,每排等间距五个。
需要说明的是,支撑立柱2设置15个,15个支撑立柱2均布于紧固底板1与支撑顶板3之间,提高支撑立柱2的支撑稳定性。
如图1-图4所示,一级支撑立柱201的下端通过支撑立柱紧固螺栓5固定安装在紧固底板1的上端面,三级支撑立柱205的上端通过顶板紧固螺栓4固定安装在支撑顶板3上,紧固底板1通过底板紧固螺栓6固定安装在超前液压支架的顶梁上。
需要说明的是,紧固底板1与支撑立柱2之间通过支撑立柱紧固螺栓5连接,支撑立柱2与支撑顶板3之间通过顶板紧固螺栓4连接,便于拆装与维护。
如图1、图7所示,紧固底板1采用马鞍型结构。
需要说明的是,紧固底板1采用马鞍型结构,紧固底板1的侧面通过底板紧固螺栓6固定安装在超前液压支架的顶梁上。
如图1-图8所示,紧固底板1、支撑顶板3、支撑立柱2的一级支撑立柱201、二级支撑立柱202、三级支撑立柱205均采用高强度的金属合金材料。
需要说明的是,紧固底板1位于整个吸能装置的最底层,其余结构安装在紧固底板1的上方,紧固底板1需要采用高强度的金属合金材料来起到很好的支撑固定作用;支撑顶板3在超前液压支架支护工作中与岩壁接触,支撑顶板3需要采用高强度材料来抵抗岩壁的压力;支撑立柱2位于紧固底板1和支撑顶板3之间,支撑顶板3在超前液压支架支护工作中与岩壁接触,支撑顶板3将所受压力传递给一级支撑立柱201、二级支撑立柱202、三级支撑立柱205以及大碟簧204和小碟簧207,支撑立柱2需要采用高强度合金材料来抵抗压力。
实际工作过程中,将六套碟形弹簧式冲击吸能防护装置通过螺栓固定在超前液压支架的顶梁上,如图9所示,支撑顶板3代替超前液压支架的顶梁,在支架支护工作中与岩壁直接接触,由于超前液压支架的支护过程存在一定的初撑力,大碟簧204和小碟簧207的作用之一是用于平衡初撑力,此时整个碟形弹簧式冲击吸能防护装置产生一定的压缩量。
当遭受岩层运动或冲击地压的作用时,支撑顶板3受到的载荷突然剧增,此时碟形弹簧式冲击吸能防护装置的压缩量明显增大,大碟簧204和小碟簧207在平衡初撑力的基础上进一步变形,通过计算可知,1×105J的冲击动能作用于六套碟形弹簧式冲击吸能防护装置的支撑顶板3时,装置整体的变形量仅为最大变形量的一半,余有充足的可再变形能力,能够起到较好的冲击防护作用,因此,六套碟形弹簧式冲击吸能防护装置压缩变形过程能够充分吸收冲击地压产生的能量,缓冲了传递到超前液压支架顶梁表面的冲击地压峰值,使得安全阀能够及时泄压,从而避免了支架液压缸爆缸等现象的发生,降低了煤矿灾害带来的损失。
本发明提供的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,通过采用高强度碟形弹簧和具有三级伸缩式结构的支撑立柱2,配合超前液压支架共同完成支护及防冲击工作;具有三级伸缩式结构的支撑立柱2与高强度碟形弹簧套装组合使用,使得高强度碟形弹簧的形变方向沿支撑立柱2的轴向方向发生,并能使得整套装置在竖直方向有较大的变形范围,在高冲击地压作用时,缓冲传递到超前液压支架顶梁表面的冲击地压峰值,吸能效果佳、来压峰值缓冲效果好,进而为安全阀泄压提供充足的时间,从而避免了支架液压缸爆缸等现象的发生,进一步降低煤矿灾害带来的损失。
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)
1.一种碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,包括紧固底板,所述紧固底板的上端面均布多个支撑立柱,所述支撑立柱包括一级支撑立柱,所述一级支撑立柱的下端固定安装在所述紧固底板上,所述一级支撑立柱与二级支撑立柱的下端滑动连接,所述二级支撑立柱与三级支撑立柱的下端滑动连接,所述三级支撑立柱的上端固定安装支撑顶板,所述二级支撑立柱上套装大碟簧,所述三级支撑立柱上套装小碟簧。
2.根据权利要求1所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述大碟簧和所述小碟簧均采用两两叠合再对合的复合组合方式。
3.根据权利要求1或2所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述大碟簧和所述小碟簧均采用50CRVA高强度合金弹簧钢。
4.根据权利要求3所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述大碟簧设置四组,所述小碟簧设置四组。
5.根据权利要求1所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述二级支撑立柱上套装一级承载圆环,所述一级承载圆环的上端面与所述大碟簧接触,所述一级承载圆环的下端面与所述一级支撑立柱接触。
6.根据权利要求5所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述三级支撑立柱上套装二级承载圆环,所述二级承载圆环的下端与所述二级支撑立柱接触,所述二级承载圆环的上端与所述小碟簧接触,所述二级承载圆环的上端与所述小碟簧接触。
7.根据权利要求6所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述支撑立柱等间距设置三排,每排等间距五个。
8.根据权利要求7所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述一级支撑立柱的下端通过支撑立柱紧固螺栓固定安装在所述紧固底板的上端面,所述三级支撑立柱的上端通过顶板紧固螺栓固定安装在所述支撑顶板上,所述紧固底板通过底板紧固螺栓固定安装在超前液压支架的顶梁上。
9.根据权利要求8所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述紧固底板采用马鞍型结构。
10.根据权利要求1-9任一项所述的碟形弹簧式冲击吸能防护装置,其特征在于,所述紧固底板、所述支撑顶板、所述支撑立柱的一级支撑立柱、二级支撑立柱、三级支撑立柱均采用高强度的金属合金材料。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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