CN209781828U - 煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤矿井下工作面支架喷雾配套设施，具体为一种煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀。解决了目前支架喷雾配水控制阀因为液压支架工作压力大造成使用寿命短的技术问题。一种煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，包括左节流减压驱动阀、右节流减压驱动阀、连接在左、右节流减压驱动阀之间的齿轮齿条机构以及与齿轮齿条机构相连接的高压球阀。本实用新型通过伞形结构的阀芯、内泄槽以及节流孔的设计，巧妙的实现了外部高压液体的降压，有效降低了齿条的运动速度，降低了对高压球阀的冲击力，球阀的通断控制过程平缓稳定，延长了整个控制阀的使用寿命。

Description

煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下工作面支架喷雾配套设施，具体为一种煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀。

背景技术

煤矿综采工作面在割煤和移架过程中会产生大量的煤尘，为抑制煤尘，在移架过程中设置了移架自动喷雾装置，由支架喷雾配水控制阀控制喷雾装置的开启；现有的支架喷雾配水控制阀普遍采用油阀设计原理，其包括滑阀、出水口、进水口、复位弹簧、以及活塞；移动支架时，油缸进液口进液，通过油缸杆将滑阀顶开，进、出水口接通，实现自动喷雾；支架移动到位后，复位弹簧将滑阀复位，进、出水口封闭，水路断开，停止喷雾。这种设计的缺点是：滑阀及复位弹簧在工作过程中和水处于长期接触状态，很容易生锈，尤其在支架搬家过程中，移架喷雾控制阀长期处于无水状态，使得滑阀及复位弹簧浸水后又长期暴露于空气中，造成接触面生锈、复位弹簧不能复位、以及由于锈蚀造成密封不严而导致油缸中的油液串至水路中，导致移架喷雾控制阀报废，从而缩短了移架喷雾控制阀的使用寿命，造成很大的浪费。过去以前曾设计的喷雾配水控制阀如图12、13所示采用微型高压油缸带动齿条及齿轮来开启普通高压球阀，解决了串液的问题，但是又产生了新的问题，由于液压支架工作压力大，通常在25MPa，最高在32MPa，这样齿条的伸缩速度非常快，对球阀的冲击力大，球阀更换频繁，并且由于采用双作用油缸，使体积增大，成本增高，再者由于开动球阀所需的力相对于高压双作用油缸来说所需的力矩太小，和油缸的力矩及成本不成比例，为此有必要发明一种使用寿命更长的成本更低体积更小的新型采煤工作面支架喷雾配水控制阀。

发明内容

本实用新型为解决目前井下液压支架喷雾配水控制阀因为液压支架工作压力大造成使用寿命短的技术问题，提供一种煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，包括左节流减压驱动阀、右节流减压驱动阀、连接在左、右节流减压驱动阀之间的齿轮齿条机构以及与齿轮齿条机构相连接的高压球阀；所述左、右节流减压驱动阀结构相同；

节流减压驱动阀包括过渡接头、节流减压阀芯及主腔体机构；主腔体机构前端与过渡接头末端密封连接，主腔体机构末端与齿轮齿条机构相连；主腔体机构内部由前向后依次为阀芯腔以及内径小于阀芯腔的推杆腔；过渡接头的末端部分伸入阀芯腔；推杆腔内设有推杆且推杆与推杆腔之间设有密封结构；所述节流减压阀芯为双层伞形结构，包括阀杆以及连接在阀杆上的第一伞状台阶和第二伞状台阶；第一、第二伞状台阶位于阀芯腔内，阀杆部分的位于过渡接头内部；第一、第二伞状台阶与阀芯腔内壁之间有间隙，阀杆与过渡接头内壁之间有间隙；节流减压阀芯的第一伞状台阶的前端面与过度接头伸入主腔体机构内部的末端面形成相配合的复位密封平面；节流减压阀芯的第二伞状台阶的后端面以及阀芯腔与推杆腔过渡的端面处形成相配合的节流密封平面；第二伞状台阶上环绕其中心在非节流密封平面的位置设有至少一对节流孔；齿轮齿条机构包括开有左右贯通的空腔的齿轮齿条座以及位于齿轮齿条座内部且相互啮合的齿轮、齿条；左、右节流减压驱动阀的推杆末端均伸出各自推杆腔并分别由左、右两端进入齿轮齿条座内部；推杆末端固定有用于推动齿条且外径大于推杆腔内径的限位台；过渡接头伸入主腔体机构内部的末端面上开有内泄槽；所述齿轮轴心连接有连杆，高压球阀安装在齿轮齿条机构的下方，连杆与高压球阀内部的球阀阀芯相连接并控制高压球阀的通断。

左、右节流减压驱动阀结构相同，安装时二者左右对称设置。以左节流减压驱动阀为例，左节流减压驱动阀的左侧视为前端，右侧视为末端（后端）；对于过渡接头，其左侧为前端，右侧为末端；而对于右节流减压驱动阀，其右侧为前端，左侧为末端。本实用新型在使用时，左右两个过渡接头分别连接外部的油路。当左侧的过渡接头有外部高压液体流入时，高压液体驱动节流减压阀芯向右运动，同时高压液体还通过阀杆与过渡接头末端之间的缝隙流入第一伞状台阶以及第二伞状台阶之间的空腔，节流减压阀芯向右移动并且其右端（第二伞状台阶）与主腔体机构的节流密封平面接触压紧，二者密封配合，因此高压流体只能通过节流孔流入推杆腔，经过节流孔的高压流体压力降低，减压后的液体推动推杆向右运动并驱动齿条运动，从而推动齿轮转动，带动球阀开启。同理，右节流减压驱动阀流入高压液体，推动齿条向另一个方向运动，从而使高压球阀实现关闭。左侧推杆在齿条的带动下向左侧复位，推杆腔内的液体处于无压状态，推杆腔内的液体推动整个节流减压阀芯向左移动，阀芯的复位密封平面和过渡接头的复位密封平面结合，回流液体通过节流孔及节流减压阀芯与阀芯腔之间的缝隙回流，再经过过渡接头上的内泄槽以及阀杆与过渡接头之间的间隙回流。

当然还可以采用相反的设计，即左节流减压驱动阀流入高压液体为关闭高压球阀，右节流减压驱动阀流入高压液体为开启球阀，根据具体的工作需要进行连接组合即可。

本发明通过伞形结构的阀芯、内泄槽以及节流孔的设计，巧妙的实现了外部高压液体的降压，有效降低了齿条的运动速度，降低了对高压球阀的冲击力，球阀的通断控制过程平缓稳定，延长了整个控制阀的使用寿命。

附图说明

图1本实用新型正视结构示意图（含部分内部结构）。

图2本实用新型内部结构俯视示意图。

图3为图1中的N-N剖视图。

图4本实用新型左节流减压驱动阀复位状态示意图。

图5本实用新型左节流减压驱动阀工作状态示意图。

图6左侧主腔体机构的内部结构示意图。

图7左侧节流减压阀芯的主视结构示意图。

图8节流减压阀芯的侧视结构示意图。

图9左侧过渡接头的结构示意图。

图10左侧推杆的结构示意图。

图11配有喷雾配水控制阀的煤矿井下采煤工作面液压支架示意图。

图12现有喷雾配水控制阀示意图之一。

图13现有喷雾配水控制阀示意图之二。

1-左节流减压驱动阀，2-右节流减压驱动阀，3-齿轮齿条机构，4-高压球阀，5-过渡接头，6-节流减压阀芯，7-推杆，8-主腔体机构、9-齿轮，10-齿条，11-连杆，12-球阀密封圈，13-固定螺丝，14-卡块，15-齿轮齿条座，16-缓冲密封圈，17-第一密封圈，18-第二密封圈，19-阀杆，20-过渡接头末端腔体，21-阀芯腔，22-过渡接头主腔体，23-第一伞状台阶，24-第二伞状台阶，25-节流孔，26-节流密封平面，27-复位密封平面，28-球阀阀芯，29-推杆腔，30-限位台，31-内泄槽，32-焊接口，33-液压支架前立柱，34-喷头；35-球形截止阀，36-联杆，37-驱动油缸，38-托轮，39-油路集成块。

具体实施方式

如图1、2、3所示，一种煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，包括左节流减压驱动阀1、右节流减压驱动阀2、连接在左、右节流减压驱动阀之间的齿轮齿条机构3以及与齿轮齿条机构3相连接的高压球阀4；所述左、右节流减压驱动阀结构相同；

节流减压驱动阀包括过渡接头5、节流减压阀芯6及主腔体机构8；主腔体机构8前端与过渡接头5末端密封连接，主腔体机构8末端与齿轮齿条机构3相连；主腔体机构8内部由前向后依次为阀芯腔21以及内径小于阀芯腔21的推杆腔29；过渡接头5的末端部分伸入阀芯腔21；推杆腔29内设有推杆7且推杆7与推杆腔29之间设有密封结构；所述节流减压阀芯6为双层伞形结构，包括阀杆19以及连接在阀杆19上的第一伞状台阶23和第二伞状台阶24；第一、第二伞状台阶位于阀芯腔21内，阀杆19部分的位于过渡接头内部；第一、第二伞状台阶与阀芯腔21内壁之间有间隙，阀杆19与过渡接头5内壁之间有间隙；节流减压阀芯6的第一伞状台阶23的前端面与过度接头5伸入主腔体机构8内部的末端面形成相配合的复位密封平面27；节流减压阀芯6的第二伞状台阶24的后端面以及阀芯腔21与推杆腔29过渡的端面处形成相配合的节流密封平面26；第二伞状台阶24上环绕其中心在非节流密封平面的位置设有至少一对节流孔25；齿轮齿条机构3包括开有左右贯通的空腔的齿轮齿条座15以及位于齿轮齿条座15内部且相互啮合的齿轮9、齿条10；左、右节流减压驱动阀的推杆7末端均伸出各自推杆腔29并分别由左、右两端进入齿轮齿条座15内部；推杆7末端固定有用于推动齿条10且外径大于推杆腔29内径的限位台30；过渡接头5伸入主腔体机构8内部的末端面上开有内泄槽31；所述齿轮9轴心连接有连杆11，高压球阀4安装在齿轮齿条机构3的下方，连杆11与高压球阀4内部的球阀阀芯28相连接并控制高压球阀4的通断。

如图4、5、9所示，过渡接头5的末端呈突出结构，突出结构伸入主腔体机构8的阀杆腔内并与主腔体机构8前端口内壁通过螺纹相连接；阀杆19部分的位于过渡接头5的突出结构内部；过渡接头5未伸入主腔体机构8的末端面与主腔体机构8的前端面对接并密封焊接，图5中可见焊接口32。内泄槽31沿径向开在过渡接头5的末端的端面上且以过渡接头轴线对称设置。

阀杆19与过渡接头5突出结构内壁之间的间隙小于0.5mm；第一、第二伞状台阶与阀芯腔21内壁之间的间隙小于0.5mm。

主腔体机构8的末端在推杆腔29的端口处周圈开有密封槽，推杆7的限位台30朝向密封槽的一侧周圈固定有与密封槽相配合的缓冲密封圈16；推杆腔29的内壁上开有凹槽且凹槽内固定有第一密封圈17。

如图2所示，主腔体机构8的末端呈突出结构且伸入齿轮齿条座15内部并与齿轮齿条座15内壁螺旋连接，连接处固定有第二密封圈18。

如图3所示，齿轮齿条座15下方连接有一对卡块14，高压球阀4通过固定螺丝13与一对卡块14固定连接；齿轮9轴线呈竖直设置，连杆11穿过齿轮齿条座15下方并与高压球阀4的球阀阀芯28相连接。

图4、5、6、7、9、10均为左节流减压驱动阀及其各部件的结构示意图。如图6为左侧的主腔体机构的结构示意图。推杆腔与阀芯腔过渡的位置为节流密封平面26，与第二伞状台阶靠近边缘的端面相配合。图7中为左侧的节流减压阀芯的结构示意图，靠右的为第二伞状台阶24，图中可见其中部为锥台形结构，锥台形结构的两边则为节流密封平面。靠左的为第一伞状台阶23且该台阶的左端面为复位密封平面，与图9中过渡接头的突出部分的端面（该端面也作为复位密封平面）相配合，二者贴紧后实现密封。第一伞状台阶23外径由左向右减小，第二伞状台阶24外径由左向右增大，是为伞状台阶。图9中过渡接头的突出部分的内腔为过渡结构末端腔体20（阀杆位于其内），其余部分为过渡结构主腔体22。图10为左侧的推杆结构示意图。

具体实施时，本装置包括以下四部分（见图3）：左节流减压驱动阀1、右节流减压驱动阀2、齿轮齿条机构3，高压球阀4。

左节流减压驱动阀有以下几部分组成：过渡接头5：用来连接矿用高压接头和主腔体机构8、节流减压阀芯6：节流减压阀芯与主腔体机构内壁之间留非常小的缝隙，液体只能通过节流孔进入推杆腔并推动推杆7，进而用来推动齿条运动。主腔体机构8：液体主要动作腔体，液体通过过渡接头进入后，经过节流减压阀芯然后进入推杆腔，经减压后的液体推动推杆水平运动。

右节流减压驱动阀：和左节流减压驱动阀结构一样。

齿轮齿条机构：主要由齿轮齿条座15、齿轮9和齿条10以及连杆11组成，12为球阀密封圈、13为固定螺丝，14为卡块（焊接在齿轮齿条座上，卡住球阀的上端）。当推杆推动齿条运动时，带动齿轮转动，通过连杆11将转动传给球阀阀芯。齿条限位于相应的水平槽内运动，两端受到左右两个推杆的推动，齿轮通过竖直转轴安装且与齿条相啮合。连杆与齿轮同轴安装并且与高压球阀的球阀阀芯相连接，球阀阀芯上开有与两侧水平管道相连通的通道，转动90度，通道与左右两侧的管道接通，再转回90度，通道则关闭。

高压球阀（通用件）上部的转动杆为快速连接装置，将原有的转动杆拆除后，直接将连杆11插入，用螺丝固定好即可。高压球阀（也叫高压球型截止阀）型号：KJ／13。

安装说明：过渡接头5和主腔体机构8以及节流减压阀芯6加工好后，将节流减压阀芯装入主腔体机构内，然后将过渡接头和主腔体机构通过螺纹相连接，预留焊接口32（见图2、4、5）进行焊接，将两部分固定，主腔体机构加工密封圈槽，主腔体机构的推杆腔和推杆的密封通过第一密封圈17进行密封（由于高压液体经过节流减压，这个地方压力减小，用一道密封圈即可），16为缓冲密封圈（当对面推杆推动齿条运动时，可以减小推杆和主腔体机构的硬性对撞），再将推杆7装入后，这样整个节流减压驱动阀就安装好了。将安装好的节流减压驱动阀和齿轮齿条机构主体通过螺纹相连接，中间加第二密封圈18（第二密封圈的作用是防止齿轮齿条中的润滑油脂流出）。

节流减压阀芯描述：

见图4、5、6、7、9所示：节流减压阀芯为双层伞型结构，位于末端的第二伞状台阶24朝向推杆侧的部分呈伞状结构，阀杆19和过渡接头末端腔体20（伸入主腔体机构内部的突出部分的内腔）之间缝隙小于0.5mm，增加了高压液体通过时的阻力，节流减压阀芯在阀芯腔21内有2-3 mm的移动，节流减压阀芯第二伞状台阶有2 个直径2毫米大的节流孔，以左节流减压驱动阀为例，工作时（见图5）高压液体进入过渡接头主腔体22，首先推动节流减压阀芯向右移动约2-3 mm，这时节流减压阀芯的节流密封平面和主腔体机构的节流密封平面结合，此时经减压的液体只能通过节流减压阀芯的节流孔（见图5）进入推杆腔推动推杆向右移动。

复位状态：左节流减压驱动阀的推杆在对面推杆推动齿条的力的作用下向左移动，此时推杆腔（推杆与节流减压阀芯之间）内液体处于无压状态，推杆腔内的液体推动整个节流减压阀芯向左移动，阀芯的复位密封平面和过渡接头的复位密封平面结合（见图4复位状态），回流液体通过节流阀孔及节流减压阀芯与主腔体机构之间缝隙回流，再经过过渡接头上的内泄槽以及阀杆与过渡接头突出部分的内壁间的间隙回流。

本实用新型用应用于井下支架上的工作过程（见图11）：将采煤工作面液压支架前立柱上部的液压接口接入Ⅰ口，前立柱下部的液压接口接入Ⅱ口，Ⅰ口与左节流减压驱动阀1的过渡接头相连接，Ⅱ口与右节流减压驱动阀2的过渡接头相连接。正常支架撑起工作时下部的液压接口Ⅱ是进液腔将立柱顶起，这时Ⅱ入口的液体压力将支架喷雾配水控制阀的右节流减压驱动阀的推杆顶出，将齿条向左移动，这时高压球阀处于关闭状态，当采煤工作面液压支架需要移动时，必须先将液压支架前立柱落下，这时支柱上部的接口进液Ⅰ（对应接入的是支架喷雾配水控制阀的左节流减压驱动阀，见图1），推动左节流减压驱动阀的推杆向右移动，带动齿条齿轮动作，打开高压球阀，接通水路，实现喷雾，一个循环结束。

Claims (8)

1.一种煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，其特征在于，包括左节流减压驱动阀（1）、右节流减压驱动阀（2）、连接在左、右节流减压驱动阀之间的齿轮齿条机构（3）以及与齿轮齿条机构（3）相连接的高压球阀（4）；所述左、右节流减压驱动阀结构相同；

节流减压驱动阀包括过渡接头（5）、节流减压阀芯（6）及主腔体机构（8）；主腔体机构（8）前端与过渡接头（5）末端密封连接，主腔体机构（8）末端与齿轮齿条机构（3）相连；主腔体机构（8）内部由前向后依次为阀芯腔（21）以及内径小于阀芯腔（21）的推杆腔（29）；过渡接头（5）的末端部分伸入阀芯腔（21）；推杆腔（29）内设有推杆（7）且推杆（7）与推杆腔（29）之间设有密封结构；所述节流减压阀芯（6）为双层伞形结构，包括阀杆（19）以及连接在阀杆（19）上的第一伞状台阶（23）和第二伞状台阶（24）；第一、第二伞状台阶位于阀芯腔（21）内，阀杆（19）部分的位于过渡接头内部；第一、第二伞状台阶与阀芯腔（21）内壁之间有间隙，阀杆（19）与过渡接头（5）内壁之间有间隙；节流减压阀芯（6）的第一伞状台阶（23）的前端面与过度接头（5）伸入主腔体机构（8）内部的末端面形成相配合的复位密封平面（27）；节流减压阀芯（6）的第二伞状台阶（24）的后端面以及阀芯腔（21）与推杆腔（29）过渡的端面处形成相配合的节流密封平面（26）；第二伞状台阶（24）上环绕其中心在非节流密封平面的位置设有至少一对节流孔（25）；齿轮齿条机构（3）包括开有左右贯通的空腔的齿轮齿条座（15）以及位于齿轮齿条座（15）内部且相互啮合的齿轮（9）、齿条（10）；左、右节流减压驱动阀的推杆（7）末端均伸出各自推杆腔（29）并分别由左、右两端进入齿轮齿条座（15）内部；推杆（7）末端固定有用于推动齿条（10）且外径大于推杆腔（29）内径的限位台（30）；过渡接头（5）伸入主腔体机构（8）内部的末端面上开有内泄槽（31）；所述齿轮（9）轴心连接有连杆（11），高压球阀（4）安装在齿轮齿条机构（3）的下方，连杆（11）与高压球阀（4）内部的球阀阀芯（28）相连接并控制高压球阀（4）的通断。

2.如权利要求1所述的煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，其特征在于，过渡接头（5）的末端呈突出结构，突出结构伸入主腔体机构（8）内并与主腔体机构（8）前端口内壁通过螺纹相连接；阀杆（19）部分的位于过渡接头（5）的突出结构内部；未伸入主腔体机构（8）的末端面与主腔体机构（8）的前端面对接并密封焊接。

3.如权利要求2所述的煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，其特征在于，阀杆（19）与过渡接头（5）突出结构内壁之间的间隙小于0.5mm；第一、第二伞状台阶与阀芯腔（21）内壁之间的间隙小于0.5mm；第二伞状台阶（24）上的节流孔为两个，直径为2毫米。

4.如权利要求1~3任一项所述的煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，其特征在于，主腔体机构（8）的末端在推杆腔（29）的端口处周圈开有密封槽，推杆（7）的限位台（30）朝向密封槽的一侧周圈固定有与密封槽相配合的缓冲密封圈（16）；推杆腔（29）的内壁上开有凹槽且凹槽内固定有第一密封圈（17）。

5.如权利要求1~3任一项所述的煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，其特征在于，主腔体机构（8）的末端呈突出结构且伸入齿轮齿条座（15）内部并与齿轮齿条座（15）内壁螺旋连接，连接处固定有第二密封圈（18）。

6.如权利要求4所述的喷雾配水控制阀，其特征在于，主腔体机构（8）的末端呈突出结构且伸入齿轮齿条座（15）内部并与齿轮齿条座（15）内壁螺旋连接，连接处固定有第二密封圈（18）。

7.如权利要求1~3任一项所述的煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，其特征在于，齿轮齿条座（15）下方焊接有一对卡块（14），高压球阀（4）通过固定螺丝（13）与一对卡块（14）固定连接；齿轮（9）轴线呈竖直设置，连杆（11）穿过齿轮齿条座（15）下方并与高压球阀（4）的球阀阀芯（28）相连接。

8.如权利要求5所述的煤矿井下采煤工作面液压支架喷雾配水控制阀，其特征在于，齿轮齿条座（15）下方焊接有一对卡块（14），高压球阀（4）通过固定螺丝（13）与一对卡块（14）固定连接；齿轮（9）轴线呈竖直设置，连杆（11）穿过齿条齿轮座（15）下方并与高压球阀（4）的球阀阀芯（28）相连接。