CN1573014A

CN1573014A - 液压掩护支架

Info

Publication number: CN1573014A
Application number: CN200410059232.0A
Authority: CN
Inventors: 米夏埃尔·德特默斯; 弗朗茨-海因里希·苏伊尔曼; 弗里德里希·W·丹尼尔; 维尔纳·赖内尔特
Original assignee: DBT GB Ltd
Current assignee: Caterpillar Global Mining HMS GmbH
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: DE10328286A1; PL368063A1; DE10328286B4; GB2403762A; GB0413963D0; AU2004202506A1; CN1573014B; US7237983B2; GB2403762B; US20040258487A1; PL202251B1; AU2004202506B2

Abstract

本发明涉及一种液压掩护支架，包括至少两个安装在支架底座上并支承配属的顶梁的、长度可变的液压支柱(8)，它们可通过一控制阀组(40)与一液压支柱工作液供给系统(12)连接以及在掩护支架的架设状态可施加一个与液压支柱工作液压力相比提高的压力。为了能以简单的方式在井下的工作面内每个掩护支架处提供几乎任意的高压力水平，掩护支架有至少一个设在液压管路系统内液压供给系统(12)与液压支柱(8)之间的增压器(20)，增压器包括一个振动地促使压力增高的、设计为差动活塞的增压活塞。增压器将其低压进口(E)在可液压打开的单向阀(51)前连接在架设压力管(13A、13B)上，以及将其高压出口(A)在此单向阀(51)后连接在架设压力管(13A、13B)上。

Description

液压掩护支架

技术领域

本发明涉及一种液压掩护支架，包括至少两个安装在支架底座上并支承配属的顶梁的、长度可变的液压支柱，它们可通过一控制阀组与一液压支柱工作液供给系统连接，以及在掩护支架的架设状态可施加一个与液压支柱工作液压力相比提高的压力。

背景技术

在井下开采时，为了空出工作面或回采空间和支撑所谓的上盘采用液压掩护支架，它们尤其可设计为双纽线掩护支架，例如在DE3630579C2、DE19636389A1或DE19528378C1中公开的那些。主顶梁或顶梁的支撑借助两个双向作用优选地多级式液压支柱进行，它们支承在支架底座上。掩护支架的架设或回收根据电控制器的控制信号进行，控制器自动控制为控制阀组内的液压控制阀所配设的致动器，例如电磁铁。在当代，在井下开采时使用的液压掩护支架中，液压支柱起先施加约320bar的架设压力，接着，为了支承岩体的附加负载可将它提高到最高压力约为400bar。用两种压力的加压通过控制阀组实施。

由DE10116916A1已知，通过第二个附加的供给系统提供更高的压力。通过针对压力约300bar的主供给系统的制备，可以达到，针对压力约400bar的附加供给系统能提供的体积流量必然较小，以及附加供给系统可设计为有比较小的横截面。在此方案中要求除主供给系统外通过整个工作面布设第二个液压供给系统。

为了在井下工作面内经济地采煤或开采其他矿物，始终需要较长的工作面和有较高容量的回采设备及输送设备。由此引起不断地增加在回采空间内通过掩护支架支承的上盘面积。为了支撑岩体，因而要求提高能借助液压支柱在顶梁上施加的阻力。为此原则上要增加液压支柱的数量、液压支柱的有效直径或液压支柱工作液的压力。

发明内容

本发明的目的是创造一种液压掩护支架，借助它可达到一个与现有的方案相比显著提高的支架阻力，不必改变支柱直径，或不需要在井下工作面内由于附加供给系统导致附加的管路耗费。

按本发明的方案在于，为每个液压掩护支架配设至少一个增压器，它设在液压管路系统内液压供给系统与液压支柱之间，以及有一个振动地促使压力提高和设计为差动活塞的增压活塞。通过为每个掩护支架配设的具有振动式增压活塞的增压器，可以在每个掩护支架内达到压力提高到几乎任意的高压力水平，无需在整个工作面上布设附加的针对高的压力设计的管路。所使用的增压器提供与在供给系统内的压力成比例的、因此与在增压器低压进口处存在的压力成比例的压力增高或压力增强。

按优选的设计，所使用的增压器为了使增压活塞振动包括一个换向阀，它优选地有一个设计为差动活塞的滑阀，滑阀尤其根据控制阀组内阀的开关状态可在活塞一侧施加来自供给系统的液压支柱工作液。

特别有利的是，在每个液压掩护支架中在每个增压器前连接一个减压阀和/或一个节流器，所以与在供给系统中的压力波动无关，尽管可不变地按比例增压仍能达到相同的高压水平。按优选的设计，在液压掩护支架处的增压器在管路系统中设在控制阀组与液压支柱之间。如对于一种掩护支架已知的那样，控制阀组对每个液压支柱可有一个自己的控制阀，它通过单独的管路支线(架设压力管)为供给具有架设压力的液压支柱工作液与液压支柱内配属的压力室连接。为达到在液压支柱内快速升压以架设掩护支架，特别有利的是，用于支承顶梁的液压支柱的两个控制阀通过单个公共的导阀控制。液压支柱尤其设计为双向作用和/或可多段伸缩的液压缸以及可从两侧施加液压支柱工作液；还优选地，为了回收两个液压支柱，在控制阀组内设一公共的尤其先导控制的控制阀。在用于每个液压支柱的架设压力管的管路支线内可以设一个可液压打开的单向阀，为了回收液压支柱，单向阀可通过液压支柱工作液的压力液压地打开。

在掩护支架的特别优选的设计中，在每个液压支柱的管路支线(架设压力管)内设一个为它自己配设的增压器。在一种相应的掩护支架中，在掩护支架内要附加布设的管路的费用极低，以及增压器可以直接设在液压支柱压力室进口处，所以必要时可以取消用于具有经增压的高压水平的液压支柱工作液的软管管路。在这方面特别有利的是，增压器的低压进口在单向阀前以及增压器的高压出口在单向阀后连接在架设压力管所属的管路支线上。

作为替换方案，整个掩护支架只有一个为两个液压支柱配设的增压器。按一种设计，增压器的低压进口在两个液压支柱之一所属的单向阀前连接在此液压支柱的管路支线(架设压力管)上。作为替换方案，增压器的低压进口通过可液压打开的单向阀直接，因而没有控制阀的中间连接地，连接在低的压力水平或起始压力水平的液压支柱工作液供给系统上。为了在这两种替换的设计中仍能保证向两个液压支柱的压力室施加具有经增压的高压水平的压力的液压支柱工作液，增压器的高压出口恰当地在两条管路支线(架设压力管)上连接在为相关的液压支柱所设的可打开的单向阀后面。在这种情况下建议，在高压出口与在两条管路支线上的连接点之间分别设一不能打开的单向阀。

在增压器的低压进口直接连接在液压供给系统上的设计中，连接在上游可打开的单向阀或可通过必要时借助增压器增压的架设压力打开，或在控制阀组内设置或采用一个附加的控制阀，通过其操纵可以达到可液压打开的单向阀的松弛。在整个工作面内可提供压力水平为200bar或300bar的液压支柱工作液。作为替换方案，针对每个掩护支架或一组掩护支架的供给系统有一台泵，它在掩护支架处将压力水平置于首先为开始架设液压支柱时所需要的压力水平，然后通过增压器将压力水平进一步提高到高压水平。为此，增压器的高压出口也可以连接在用于超前顶梁的调整缸压力室上。

附图说明

本发明的其他优点和设计由下面对附图中示意表示的实施例的说明给出。附图表示：

图1按本发明的掩护支架示意侧视图；

图2适用的增压器示意的简化结构图；

图3在掩护支架液压回路内按第一种实施例组合增压器的液压线路示意图；

图4按第二种实施例组合增压器的液压线路示意图；

图5按第三种实施例组合增压器的液压线路示意图；以及

图6按第四种实施例组合增压器的液压线路示意图；

具体实施方式

图1用简化示意图表示在井下开采工作中，尤其在采煤的长壁工作面作业中，所使用的液压掩护支架。此掩护支架1包括两个并列地支靠在工作面底(下盘)2上的底座3、托住所谓的上盘4的顶梁5，它朝没有进一步表示的工作面前壁或采煤工作面方向伸出、以及一个相对于充填空间屏蔽回采空间的掩护支架的掩护梁6，它通过两个挺臂7铰接在底座3上并与底座以及两个支承在底座3铰链中的液压支柱8一起构成一个双纽线轨迹的连杆机构，从而能在顶梁5上施加足够大的力以保持回采空间的自由。在这里，两个成对地并列以及分别支承在两个底座3之一上的液压支柱8是可多段伸缩和可两侧加压的，其中，液压支柱工作液可通过分开的管路支线13、15，或供给液压支柱8内的压力室，以便将顶梁5压靠在上盘4上，由此架设掩护支架1，或供给一环腔，以便使液压支柱8为了液压掩护支架的回收朝反方向收回。

掩护支架1的控制通过一个固定在顶梁5上的电子控制器11进行，借助它可控制在控制阀组40内的开关阀进行掩护支架1的功能控制。为了按选择向每个液压支柱8的压力室或环腔加压，在液压支柱8上固定一个内装一单向阀的阀门外壳14，它可通过压力管(架设压力管)13将用于液压支柱加压的液压支柱工作液供给压力室，以及它可通过另一根液压管(回收压力管)15将液压支柱工作液供给环腔。因为设至少两个液压支柱8，至少另一根没有在图中表示的液压管(架设压力管)通往图1中被遮挡的液压支柱。在阀门外壳14内的单向阀按这样的方式布置，即，使液压支柱工作液只有在液压支柱8的环腔为了回收通过回收压力管15供入液压支柱工作液的情况下才能从液压支柱8的压力室流出。

在井下工作面内，回采空间借助许多并列的液压掩护支架1支承，以及在每个掩护支架1与没有进一步表示的工作面前壁之间设一个同样没有表示的回采设备，例如刨煤机或滚筒式采煤机包括链式刮板输送机。回采设备可通过迈步梁16朝工作面前壁的方向推进。在掩护支架的掩护梁6与顶梁5之间，中间连接一个支架平衡千斤顶9，以便如专家们众所周知的那样将主顶梁或顶梁5朝上盘压或朝下盘拉到一个角度位置或平行位置。在工作面内所有液压掩护支架1的加压并因而向控制阀组40的液压支柱工作液的供给，借助一个在这里没有进一步表示的液压供给系统进行，在此供给系统中可为每个或为多个掩护支架1设一台泵，以便在架设过程中或在架设状态向液压支柱8的压力室供给两种不同的架设压力，在先有技术中已知用第一架设压力(压力水平约300bar)和第二架设压力(压力水平约400bar)工作。

本发明在于，在液压管路系统中为每个掩护支架1设至少一个增压器，它有一个振动地促使压力增高设计为差动活塞的增压活塞。在图2中示意表示与本发明相应的增压器，现在首先参见此图说明。增压器按本发明设在掩护支架1上，沿液压支柱工作液架设压力管13，在单向阀的阀门外壳14、控制阀组40，或平行于控制阀组40，如参见图3至6还要说明的那样。

在图2中总体上用20表示的液压增压器包括一个具有起始压力水平P的液压支柱工作液低压进口E、一个具有增压后的高压水平H的工作液高压出口A、以及一个可例如与回流管或类似物连接的压降管(Drucksenke)R。液压支柱工作液的增压器20包括一个设计为差动活塞的增压活塞21，它有一个高压活塞22和一个低压活塞23，它们有不同的直径以及装在低压活塞腔24或高压活塞腔25内并通过活塞杆26互相连接。增压活塞21可借助一个总体上用30表示优选地有一个设计为差动活塞的滑阀的换向阀控制为，使增压活塞21自主地处于振动状态，所以在高压出口A液压支柱工作液具有一种与增压器20增压比(übersetzungsverhltnis)对应的提高后的压力水平H。压力增大或增压比取决于低压活塞23与高压活塞22的活塞横截面之比。换向阀30设计为两位三通阀，在换向阀30的进口接头31处的液压支柱工作液具有与在进口E处相同的起始压力(压力水平P)。换向阀30可移动的滑阀，通过具有与进口E相同的起始压力(压力水平P)的压力管34，持续地预紧在换向阀30的关闭位置上。向进口31、34的供给通过管路37进行。因此在增压器20工作时压力水平P是恒定的，换向阀30滑阀(差动活塞)的其中一个活塞侧34借助此压力水平P预紧。图2表示增压器20在换向阀30卸荷或截止时处于增压活塞21工作行程的末端。在图示的增压活塞21的状态，基于换向阀30的开关位置，在低压腔24和环腔27内通过管路38和36以及29存在具有压降管R压力水平的压力。因为在高压腔25液压支柱工作液有与高压出口A相同的压力水平H，所以增压活塞21向下运动。在其向下运动的末端高压活塞22释放控制管28，在那里通过一个借助单向阀32保险的进液管33将压力至少保持为压力水平P。因此换向阀30同样设计为差动活塞的滑阀移动到一个开关位置，在此位置，具有压力水平P的液压支柱工作液通过液压进口31供入增压活塞21的低压腔24内，由此重新使增压活塞21向上运动，直至增压活塞21以及换向阀30再次到达如图2所示的起始位置，从此开始另一个工作行程。在换向阀30内差动活塞的操纵通过经输入管34输送的具有压力水平P的起始压力进行。在未表示的开关位置，换向阀30释放在低压进口E与增压活塞21低压腔24之间通过液压进口31和连接管38的工作液连接。在DE19633258C2中公开了增压器20优选的设计和工作方式，参见其内容补充本发明。通过增压活塞21的每个工作行程，在增压器20的出口达到具有经增压的高压压力水平H的容积流量，此压力水平H例如形成压力水平P的进口压力的两倍。借助出口侧的单向阀35防止具有高压水平H的液压支柱工作液通过增压器20回流。下面参见图3至6借助不同的实施例说明按图2的增压器20在本发明掩护支架(1，图1)的液压系统内的组合或置入。

在按图3的实施例中，掩护支架对于两个液压支柱8各有一个自己的单独的增压器20，液压支柱在这里表示为有一个只能简单地移出的可双向加载的活塞17。在这里，两个增压器20连接在配属的架设压力管13A、13B上，在控制阀组40内为它们分别配设一个单独的仅示意表示为两位三通换向阀、借助弹簧复位和预控制的主控制阀41A、41B，它们根据开关位置使架设压力管13A、13B与回流箱T或与供给管12连接，在供给管12内存在具有压力水平P或借助泵60提升后的泵压水平的液压支柱工作液。为了在后面便于说明，假定在供给管12内存在具有压力水平P的压力，以及在回流管内存在具有压力水平R的压力。两个主控制阀41A、41B通过共同的先导控制阀42控制，其中，先导控制阀42借助适用的致动器43，例如电磁阀，根据来自控制器(11，图1)的控制信号开关。此外，控制阀组40包括一个可通过致动器45和预控制阀46控制的主控制阀47，以便向回收压力管15加入具有回收压力的液压支柱工作液，回收压力仍有压力水平P。两根架设压力管13A、13B分别通过一个设在相关的管路支线内的单向阀51直接导往液压支柱8的压力室18。此外，增压器20的低压进口E在单向阀51前与两个架设压力管13A、13B连接，在这里，增压器20的结构如前所述。当然，在每个增压器20的低压进口E与真正的振动式增压单元之间液压的中间连接首先是一个节流器49以及然后是一个减压阀50，以便即使在架设压力管13A、13B内架设压力不同时也能通过按比例增压的增压器20在高压出口A达到一个相同的压力水平H。增压器20要在先导控制阀42接通主控制阀41A、41B以及在架设压力管13A、13B内存在架设压力后才促使压力升高。在这里，开始时压力室18经输入管52直接用来自架设压力管13A、13B的压力水平加载。因此只需要通过增压器20保证小的容积流量，以便使液压支柱8在架设状态也能用经增压的较高的压力水平加载。增压器20的高压出口A在单向阀51后面连接在输入管52上。在两个液压支柱8的架设状态借助单向阀51防止具有高压水平H的液压支柱工作液回流。两个可液压打开的单向阀51，在根据控制器(11，图1)的控制信号接通预控制的控制阀47以及在回收压力管15内存在回收压力时打开。回收压力管15经管路支线54通往液压支柱8的两个环腔19，以便回收液压支柱8并因而回收此掩护支架(1，图1)。与此同时，由于通过控制管55在两个单向阀51上同时存在具有回收压力的液压支柱工作液，所以单向阀51被打开，高压工作液可从压力室18并通过单向阀51、管路13A、13B以及主控制阀41A、41B回流到工作液箱T内。在两个输入管52内各自的单向阀51后面，可设另一个限压阀61以及压力传感器、压力表等。

图4表示第二种实施例，其中对于两个液压支柱8只设唯一的一个增压器120和连接在上游或组合在内的限压阀50及节流器49。与前面的那种实施例中相同的结构部分采用同样的符号，以及液压支柱8和控制阀组40的结构与上述实施例中的一致，所以在这里不重新说明。为两个液压支柱8所设的公共增压器20将其低压进口E通过连接管101只与用于液压支柱8的两个管路支线(架设压力管13A、13B)中之一连接，在这里是架设压力管13A。增压器120的高压出口A借助连接管102、两条支线103、104以及两个不能液压打开的单向阀105、106，在可液压打开的单向阀51后面连接在输入管152B、152A上。因此，借助用于两个液压支柱8的中央增压器120，可分别向通往液压支柱8的压力室18的输入管152A、152B供给具有提高后的压力水平H的液压支柱工作液。

在按图5的实施例中仍为两个液压支柱8设一中央增压器220。通过架设压力管13A、13B或回收压力管15为两个液压支柱8加载的控制阀组40的结构与按图3的实施例中相同，所以不重新说明。增压器220的低压进口E通过连接管231在可液压打开的单向阀230作为中间连接的情况下，直接连接在用于具有起始压力P的液压支柱工作液的工作面管路系统12上。与上述实施例中相同，高压出口A通过连接管201、两条支线203、204、以及两个不能打开的单向阀205、206，在可打开的单向阀51后面连接在通往液压支柱8压力室的输入管252A、252B上。来自架设压力管13A支线的输入管252A，通过另一条支管207与设在增压器220进口侧可打开的单向阀230连接，其中，在架设状态在这里持续地存在具有高压水平H的液压支柱工作液。只有在架设压力管13A的支线内存在架设压力时，此进口侧的单向阀230才打开。

在按图6的实施例中，控制阀组40设有一个阀组段340，其中，为了控制用于两个液压支柱8的中央增压器320(在低压进口E后面仍为它配设一个节流器49和一个减压阀50)设一个附加的控制阀343。在此阀组段340内设一个可根据电子控制器(11，图1)的信号通过致动器341电控制的导阀342和连接在下游的主控制阀343，以便打开设在低压进口E与供给系统12之间可液压打开的单向阀330。由此活化液压增压器320。增压器320的出口A，如在图4和5所示的实施例中那样，通过连接管、支线和不能打开的单向阀305，在单向阀51后面与通往液压支柱8压力室18的输入管352A、352B连接。通过控制阀343复位使增压器320钝化(惰化)。

对于本领域技术人员而言，可以从上述说明得出一系列修改，这些修改应落入从属权利要求的保护范围内。两条管路支线和架设压力管也可以单独借助独立的导阀控制。在增压器高压出口处所提供的高压工作液也可以应用于控制其他工作缸，如超前顶梁的调整缸等。

Claims

1.液压掩护支架，包括至少两个安装在支架底座(3)上并支承一配属的顶梁(5)的、长度可变的液压支柱(8)，它们可通过一控制阀组(40)与一液压支柱工作液供给系统(12)连接以及在掩护支架的架设状态可施加一个与液压支柱工作液的压力相比提高的压力，其特征为：具有至少一个设在液压管路系统内在液压供给系统(12)与液压支柱(8)之间的增压器(20；120；220；320)，它包括一个振动、促使压力增高并设计为差动活塞的增压活塞(21)。

2.按照权利要求1所述的液压掩护支架，其特征为：为使增压活塞(21)振动，增压器(20)有一个换向阀(30)，换向阀优选地有一个设计为差动活塞的滑阀，并且优选地，换向阀(30)的差动活塞尤其根据控制阀组(40)内的阀(41A、41B；42)的开关状态可在活塞一侧施加来自供给系统(12)的液压支柱工作液。

3.按照权利要求1或2所述的液压掩护支架，其特征为：在每个增压器(20；120；220；320)前液压地连接一个减压阀(50)和/或一个节流器(49)。

4.按照权利要求1至3之一所述的掩护支架，其特征为：增压器(20；120)将其低压进口(E)连接在控制阀组(40)与液压支柱(8)之间的管路系统(13A、13B)中。

5.按照权利要求1至4之一所述的掩护支架，其特征为：控制阀组(40)对每个液压支柱(8)有一个自己的控制阀(41A；41B)，它通过一单独的管路支线(13A；13B)与液压支柱(8)内配属的压力室(18)连接，并且优选地，用于支承顶梁(5)的液压支柱(8)的两个控制阀(41A、41B)通过一单个的、公共的先导阀(42)控制。

6.按照权利要求1至5之一所述的掩护支架，其特征为：液压支柱(8)设计为双向作用和/或可多段伸缩的液压缸并且可从两侧施加液压支柱工作液；并且，为了回收两个液压支柱(8)，在控制阀组(40)内设一公共的控制阀(47)。

7.按照权利要求6所述的掩护支架，其特征为：在用于每个液压支柱(8)的管路支线内设一个可液压打开的单向阀(51)，为了回收液压支柱(8)，单向阀可通过液压支柱工作液的压力打开。

8.按照权利要求5至7之一所述的掩护支架，其特征为：在用于每个液压支柱(8)的管路支线(13A、13B)内设一个为它自己配设的增压器(20)。

9.按照权利要求8所述的掩护支架，其特征为：增压器(20)的低压进口(E)在单向阀(51)前而增压器(20)的高压出口(A)在单向阀(51)后连接在所属的管路支线(13A、13B；52A，52B)上。

10.按照权利要求1至7之一所述的掩护支架，其特征为：为两个液压支架(8)只配设一个增压器(120；220；320)。

11.按照权利要求10所述的掩护支架，其特征为：增压器(120)的低压进口(E)在两个液压支柱(8)之一所属的单向阀(51)前连接在此液压支柱的管路支线上，尤其连接在其架设压力管(13A)上。

12.按照权利要求1至7之一所述的掩护支架，其特征为：增压器(220；320)的低压进口(E)通过一可液压打开的单向阀(230；330)直接连接在液压支柱工作液的供给系统(12)上。

13.按照权利要求10至12之一所述的掩护支架，其特征为：增压器(120；220；320)的高压出口(A)在各相关的单向阀(51)后面连接在两条管路支线(152、252、352)上。

14.按照权利要求13所述的掩护支架，其特征为：在增压器(120；220；320)的高压出口(A)与在两条管路支线上的连接点之间分别设一不能打开的单向阀(105；205；305)。

15.按照权利要求14所述的掩护支架，其特征为：为增压器(220；320)的低压进口(E)配设的可液压打开的单向阀(230；330)可通过架设压力打开。

16.按照权利要求15或16所述的掩护支架，其特征为：为增压器(320)的低压进口(E)配设的可液压打开的单向阀(330)可通过操纵一个设在控制阀组(40)内的控制阀(343)打开。

17.按照权利要求1至16之一所述的掩护支架，其特征为：针对每个或针对多个掩护支架(1)的供给系统(12)有一台泵(60)。

18.按照权利要求1至17之一所述的掩护支架，其特征为：增压器的高压出口连接在用于一超前顶梁的调整缸压力室上。