CN2674094Y - 单体液压支柱快速注液升柱增压装置 - Google Patents

Abstract

一种井下无乳化液泵站供液场合下用的单体液压支柱快速注液升柱增压装置，由乳化液自动配比单元和注液增压单元组成。乳化液自动配比单元由射流器、承压油箱、油箱端盖、螺塞、两个节流阀等构成。注液增压单元由同轴增压缸、单向阀I、单向阀II、单向阀III、手动换向阀、油管、压力表、高压胶管、注液枪等构成。利用矿井井下供水水压作动力，完成乳化液自动配比，经单向阀I、高压胶管、注液枪注液，使单体支柱初步接顶。在支柱初撑力未达到《煤矿安全规程》规定或因井下水压低、不足以开启单体支柱三用阀的注液单向阀时，反复操作手控换向阀，即可实现乳化液快速增压。操作简单轻便、省时省力，注液升柱速度快、压力恒定均匀，便于携带，移动方便。

Description

单体液压支柱快速注液升柱增压装置

所属技术领域

本实用新型涉及井下支护设备，特别是一种用于掘进、巷修等多种场合、支护量不很大、快速注液升柱支护并确保初撑力的单体液压支柱快速注液升柱增压装置。

背景技术

外注式单体液压支柱作为回采工作面支护技术的第二次革命已普遍得到了应用，它具有初撑力高、恒阻特性、支柱承载力均匀、支撤速度快，可多次重复使用的优点。单体液压支柱升柱时靠一套独立完整的乳化液电动泵站及供液管路系统来完成。它适合回采工作面大批量单体液压支柱支护用。除了回采工作面以外，单体液压支柱还广泛应用于掘进迎头临时支护、交岔点加强、过断层、开切眼和峒室、巷道维修、抢险救护等多种场合。这些场合往往使用的数量相对要少，工作地点和现场条件不允许或不便于设乳化液泵站。

中国《实用新型专利公报》第15卷、第29号公开了名称是“手动快速升柱器”的专利，其专利号：ZL 97245382.2、公告号：CN 2329765Y。它的目的是提供一种在无乳化液供液地段的外注式单体液压支柱、快速升柱用的手动快速升柱器。它的构成是由高压活塞、低压活塞、阀块、阀座、变压阀、卸压阀、三通、压力表、弯头、手把、进液管、注液管、储液箱构成。不足之处是：①乳化液箱容积有限，最大容量为26L。而行程1.0m的支柱实际需要量8L。这样每支设几根单体液压支柱就需要工人现场重新配一次液，增加许多辅助时间。特别是抢险救护等情况下，显得非常不实用。而且现场乳化液人工配制比例难以保证质量。②手动泵站排量小，每次理论排液量仅为55mL/次，要把行程为1.0m的支柱全部升起，需不断板动手动泵上百次，支柱速度太慢。③由于人工操作，受个人体力等因素影响，支柱初撑力很难保持均衡一致，影响整体支护性能。④乳化液人工配制，费时费力且不准确。

中国《实用新型专利公报》第09卷、第48号公开了名称是“空吸式可调乳化液自动配比器”的专利，专利号：ZL 93230104.5、公告号：CN 2148178Y。它的目的是提供一种利用空吸原理用井下水流自动配比、不需外加动力的乳化液自动配比器，以供乳化液泵站油箱用。它由空吸件、弯管、空吸件细径部底面的吸油嘴、吸油嘴上的闸板式手动凋节阀、塑料油管和吸油笼头构成。它仅用于外注式单体液压支柱用的乳化液的配制，不涉及或不能用配制的乳化液直接升起单体液压支柱。其油箱与大气相通，油箱内的压力为大气压，出液口的压力只能为大气压力，不能与注液枪直联、直接升起单体液压支柱，否则会出现乳化油箱倒灌溢流现象。

发明内容

为了克服外注式单体液压支柱手动快速升柱器升柱慢、费力、所用乳化液需人工不断另行配制的不足，本实用新型提供一种单体液压支柱快速注液升柱增压装置，它利用井下供水水压进行乳化液自动配制，使单体液压支柱快速注液升柱并确保支柱初撑力，而且操作简便、省时省力、便于携带、移动方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

单体液压支柱快速注液升柱增压装置由乳化液自动配比单元和乳化液注液增压单元两部分组成。

乳化液自动配比单元：由射流器、混合器、承压油箱、油箱端盖等构成。乳化液配比单元的入口通过管路与井下供水水源连接，其后依次与过滤网、水阀、射流器联接。油箱端盖与承压油箱装配一体构成蓄油容器，射流器紧固于油箱端盖上。油箱端盖上有添加乳化油用的螺塞孔，螺塞孔上装有螺塞。油箱端盖上有可调节乳化液配比浓度的节流阀I和节流阀II。射流器的轴心有一个中段变细的轴孔，在轴孔的位于进水端的粗孔段和轴孔的细孔段各有一个径向小孔，轴孔粗孔段的小孔经油箱端盖上对应的孔道、节流阀I的阀口与承压油箱相通，轴孔细孔段的小孔经油箱端盖上对应的孔道、节流阀II阀口与承压油箱相通。

乳化液注液增压单元：为阀控同轴增压缸；由同轴增压缸、手控换向阀、单向阀I、单向阀II、单向阀III、压力表、高压胶管、注液枪及油管等构成。同轴增压缸缸体的内腔，由同轴活塞的大、小活塞分成大活塞腔、有杆腔、小活塞腔。大活塞腔、有杆腔分别经油管与手控换向阀的两个工作口相通，小活塞腔与单向阀II的出口油道、单向阀III的进口油道相通。乳化液自动配比单元的出液口与单向阀I的进口油道、单向阀II的进口油道、手控换向阀的进油口相通；单向阀I的出口油道与单向阀III的出口油道相通、接压力表，并经高压胶管接注液枪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案还可以是：

该装置的射流器的出液口与快速注液增压单元的进液口之间，用混合器联接，混合器是一个有轴孔的双拐弯头。

该装置的射流器的轴孔细孔段的小孔的孔道与油箱端盖对应的孔道内，设有吸液管，吸液管上有O形圈。

该装置的单向阀I、单向阀II、单向阀III、手控换向阀采用板式联接阀，各板式联接阀通过板式联接，集成联接于阀块上。

该装置的单向阀I、单向阀II、单向阀III、手控换向阀也可以采用管式联接阀，或者插装联接阀。

本实用新型的有益效果是：

①本装置不仅具有快速注液升柱增压功能、确保单体支柱的初撑力，而且具有乳化液自动配比功能。利用矿井井下供水的水压，完成乳化液自动配比。

②本装置的乳化液自动配比单元虽然与“空吸式可调乳化液自动配比器”专利基本原理相同，但其射流器轴孔的进水端粗孔段有径向小孔与承压油箱相通，使承压油箱内保持供水水压、而不与大气相通，使乳化液自动配比单元配制的乳化液能通过注液枪直接开启三用阀的注液单向阀、注入单体液压支柱。

③本装置的注液增压单元不同于“手动快速升柱器”专利所采用的手动增压泵，而是采用阀控同轴增压缸，在利用井下供水水压作动力的同时，手控增压，故省时省力，注液升柱速度快，注液压力恒定均匀。

④操作简单轻便，便于携带，移动方便。可使整个支护系统中的每个单体液压支柱的初撑力恒定均匀一致，增加了支护系统的刚度和顶板的完整。

附图说明

图1是本实用新型单体液压支柱快速注液升柱增压装置结构示意图主视图

图2是图1中拆除件(7)～件(16)的G向视图

图3是本实用新型单体液压支柱快速注液升柱增压装置的液压系统图

图中：1-承压油箱、2-O形圈、3-油箱端盖、4-O形圈、5-节流阀I、6-O形圈、7-U型卡、8-过滤网、9-球阀、10-U型卡、11-O形圈、12-射流器、13-卡箍、14-螺栓、15-吸油管、16-O形圈、17-节流阀II、18-混合器、19-接头、20-O形圈、21-U型卡、22-直通、23-手控换向阀、24-单向阀I、25-三通、26-压力表、27-高压胶管、28-注液枪、29-油管、30-同轴活塞、31-同轴增压缸体、32-油管、33-单向阀III、34-单向阀II、35-阀块、36-螺塞、37-单体支柱三用阀、38-单体液压支柱、K1-单向阀I进口油道。K2-单向阀I出口油道、K3-单向阀II进口油道、K4-单向阀II出口油道、K5-单向阀III进口油道、K6-单向阀III出口油道、P-进油口、a和b-换向阀工作口、O-回油口、c-轴孔粗孔段径向小孔、d-轴孔细孔段径向小孔、A-大活塞腔、B-有杆腔、C-小活塞腔

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

在图1～3中示出本实用新型单体液压支柱快速注液升柱增压装置的结构与组成。它由乳化液自动配比单元和乳化液注液增压单元两部分组成，后者又称快速注液增压单元。

①乳化液自动配比单元：由射流器(12)、混合器(18)、承压油箱(1)、油箱端盖(3)、球阀(9)、节流阀I(5)、节流阀II(17)、吸液管(15)、螺塞(36)等构成。乳化液自动配比单元的入口通过高压胶管与矿井井下工作地点的供水管路相连接，其后依次由球阀(9)、射流器(12)、混合器(18)相联接。乳化液自动配比单元入口处有U型卡(7)、过滤网(8)。球阀(9)与射流器(12)的联接接头上有U型卡(10)、O形圈(11)。混合器(18)出液口与注液增压单元联接。

油箱端盖(3)与承压油箱(1)采用螺纹方式联接，靠O形圈(2)密封，联接一体构成蓄油容器。射流器(12)用二个卡箍(13)与油箱端盖(3)通过螺栓(14)紧固一起。

油箱端盖(3)上设有螺塞孔，螺塞孔内装配螺塞(36)。油箱端盖(3)上还设有节流阀I(5)和节流阀II(17)，两节流阀(5、17)阀杆上装有O形圈(4)。

射流器(12)的轴心有一个中段变细的轴孔，在轴孔直径大小不同断面上分别有两个径向小孔(c、d)；位于轴孔进水端粗孔段的小孔(c)经油箱端盖(3)上对应的孔道、节流阀I(5)的阀口与承压油箱(1)相通；轴孔细孔段的小孔(d)经吸油管(15)、节流阀II(17)的阀口与承压油箱(1)相通。射流器小孔(c)与油箱端盖(3)相通的孔道处有O形圈(6)密封。吸油管(15)与射流器(12)、油箱端盖(3)的结合面有O形圈(16)密封。

②快速注液增压单元：为阀控同轴增压缸；由阀块(35)、同轴增压缸、手控换向阀(23)、单向阀I(24)、单向阀II(34)、单向阀III(33)、压力表(26)、高压胶管(27)、注液枪(28)及油管等组成。同轴增压缸包括同轴增压缸体(31)和同轴活塞(30)。同轴增压缸体(31)的内腔，由同轴活塞(30)的大、小活塞分成大活塞腔(A)、有杆腔(B)、小活塞腔(C)。大活塞腔(A)、有杆腔(B)分别经油管(29)、油管(32)与换向阀(23)的工作口(a)、工作口(b)相通；小活塞腔(C)与单向阀II的出口油道(K₄)、单向阀III的进口油道(K₅)相通。乳化液自动配比单元的混合器(18)出液口经直通(22)的接头(19)，与阀块(35)上单向阀I(24)的进口油道(K₁)、单向阀II(34)的进口油道(K₃)、手控换向阀(23)进油口(P)相通。单向阀I(24)的出口油道(K₂)与单向阀III(33)的出口油道(K₆)相通，并经三通(25)接压力表(26)、高压胶管(27)，高压胶管(27)接注液枪(28)。手控换向阀(23)的回液口(0)与大气相通。直通(22)的接头(19)上装配O形圈(20)、U型卡(21)。

为缩小体积，合理安排空间，各单向阀与手控换向阀(23)可采用板式联接阀，各板式联接阀和阀块(35)之间通过板式联接、并经相应的油道连通。单向阀I(24)置于阀块(35)的左端面上，单向阀II(34)、手控换向阀(23)置于阀块(35)的上端面上，单向阀III(33)置于阀块(35)的前端面上。

在上述实施例中，手控换向阀、单向阀I、单向阀II、单向阀III也可采用管式联接阀，各阀通过管路联接；或者采用插装联接阀，各阀通过接头插接联接。射流器(12)也可通过其上的小孔(d)与油箱端盖(3)上的对应孔道与承压油箱(1)直接相通，不加吸液管(15)；此时结构简单、但装配不方便。射流器(12)的出液口联接的混合器，也可以是其它形式的接头，如带变径轴孔的接头等。

工作原理及操作方法：

①本装置直接利用矿井井下供水水源作动力源。卸下油箱端盖(3)上的螺塞(36)，通过螺塞孔往承压油箱(1)内添加乳化油。当井下工作地点供水水管的水经过高压胶管、滤网(8)、球阀(9)，流经射流器(12)时，根据空吸原理，射流器(12)轴孔内不同断面上两个径向小孔(c)和小孔(d)之间存在压力差ΔP；在ΔP的作用下，使乳化油、或称高浓度乳化液从小孔(d)流出、与水混合配制成乳化液。承压油箱(1)经小孔(d)流出的液体由小孔(c)流入的水补充。当射流器(12)中液体停止流动时，ΔP为零，小孔(d)和小孔(c)内的液体也随之停止流出、流入。凋整油箱端盖(3)上节流阀I(5)和节流阀II(17)的开口度，可控制乳化液的配比浓度。射流器(12)出液口连接的混合器(18)可使乳化液进一步均匀混合。

承压油箱(1)可承受一定压力、要求＜15.0MPa。射流器(12)进水端经小孔(c)与承压油箱(1)连通，使承压油箱(1)内保持井下供水水压，射流器(12)的出液口也接近井下供水水压。

②配制的乳化液的压力取决于供水压力。一般而言，矿井中供水水压大于0.7MPa，此压力可保证单体液压支柱三用阀(37)的注液单向阀开启。当井下供水水压高于三用阀(37)注液单向阀开启压力时，由射流器(12)、混合器(18)输出的乳化液，经接头(19)、直通(22)进入阀块(35)的进口油道(K₁)，然后经单向阀I(24)、出口油道(K₂)、高压胶管(27)、注液枪(28)直接注入支柱完成初步接顶工作。此时乳化液流量大、故升柱速度非常快。当单向阀I(24)的液体停止经过时，处于关阀状态。由于此时乳化液压力较低，故支柱的支撑力也较低，达不到《煤矿安全规程》第五十四条规定的单体液压支柱初撑力要求，需要注液增压单元对乳化液进行增压以保证支柱的初撑力。

③在乳化液流经单向阀I(24)的同时，部分乳化液经进口油道(K₃)、单向阀II(34)、出口油道(K₄)进入同轴增压缸的小活塞腔(C)。此时，使手控换向阀(23)的回油口(O)接通同轴增压缸的大活塞腔(A)，则同轴活塞(30)的小活塞在乳化液压力作用下右移。同时，另一部分乳化液经阀块(35)的孔道、手控换向阀(23)的进油口(P)、工作口(b)、油管(32)，进入同轴增压缸的有杆腔(B)，使大活塞受乳化液向右的推力。大、小活塞同向受力，推动同轴活塞(30)移至图3中所示的最右侧位置。小活塞腔(C)随着小活塞右移注满乳化液，完成吸液过程。操作手控换向阀(23)的换向手把，使手控换向阀(23)换向，乳化液由手控换向阀(23)的进油口(P)，经工作口(a)、油管(29)进入大活塞腔(A)，有杆腔(B)经工作口(b)、回油口(O)回液，使大活塞受乳化液向左的推力。此时，大、小活塞相向受力，由于大、小活塞面积不同，大活塞所受推力大于小活塞所受推力，使同轴活塞(30)左移，从而使小活塞腔(C)内的乳化液增压；此时，单向阀II(34)关闭，单向阀III(33)开启，单向阀I(24)关闭。增压的乳化液经进口油道(K₅)、单向阀III(33)、出口油道(K₆)、高压胶管(27)进入注液枪(28)，通过单体液压支柱三用阀(37)的注液单向阀注入单体支柱。往复扳动换向阀(23)的换向手把，同时观察压力表(26)指针，当达到额定初撑压力值11.50MPa时，停止操作，取下注液枪(28)，即完成单体液压支柱的升柱作业。

大、小活塞面积不同，增压比也不同。改变同轴增压缸大、小活塞的直径(D₁、D₂)可获得不同的增压比。选择增压比应保证达到单体液压支柱初撑力。

④特殊情况下，井下供水水压低于单体液压支柱三用阀(37)的注液阀所需的开启压力时，只能依靠快速注液增压单元增压注液。此时，快速注液增压单元作为一个大流量手动泵用。由于它是通过手控换向阀来控制同轴增压缸往复运动，故操作力很小，而输出流量比已有技术的手动泵要大得多，故升柱速度快，能保证单体支柱初撑力的要求。

Claims (6)

1.一种单体液压支柱快速注液升柱增压装置，包括乳化液注液增压单元，其特征在于：还包括乳化液自动配比单元，该单元包括射流器(12)、水阀、承压油箱(1)、油箱端盖(3)；乳化液自动配比单元的入口通过管路与井下供水水源相连接，其后依次是过滤网(8)、水阀、射流器(12)相联接；油箱端盖(3)与承压油箱(1)装配一体构成蓄油容器，射流器(12)紧固于油箱端盖(3)上；油箱端盖(3)上有添加乳化油用的螺塞孔，螺塞孔上装配有螺塞(36)；油箱端盖(3)上的有可调节乳化液配比浓度的节流阀I(5)和节流阀II(17)；  射流器(12)的轴心有一个中段变细的轴孔，在轴孔的位于进水端的粗孔段和轴孔的细孔段各有一个径向小孔(c、d)，轴孔粗孔段的小孔(c)经油箱端盖(3)上对应的孔道、节流阀I(5)阀口与承压油箱(1)相通，轴孔细孔段的小孔(d)经油箱端盖(3)上对应的孔道、节流阀II(17)阀口与承压油箱(1)相通；

所说的乳化液注液增压单元为阀控同轴增压缸，包括同轴增压缸、手控换向阀(23)、单向阀I、单向阀II、单向阀III、压力表(26)、高压胶管(27)、注液枪(28)及油管；同轴增压缸的缸体(31)内腔，由同轴活塞(30)的大、小活塞分成大活塞腔(A)、有杆腔(B)、小活塞腔(C)；大活塞腔(A)、有杆腔(B)分别经油管与手控换向阀(23)的两个工作口(a、b)相通，小活塞腔(C)与单向阀II的出口油道(K₄)、单向阀III的进口油道(K₅)相通；乳化液自动配比单元的出口与单向阀I的进口油道(K₁)、单向阀II的进口油道(K₃)、手控换向阀(23)的进油口(P)相通；单向阀I的出口油道(K₂)与单向阀III的出口油道(K₆)相通、接压力表(26)，并经高压胶管(27)接注液枪(28)。

2.根据权利要求1所述的单体液压支柱快速注液升柱增压装置，其特征在于：所说的射流器(12)的出液口与快速注液增压单元的进液口之间，联接有混合器(18)，混合器(18)是一个有轴孔的双拐弯头。

3.根据权利要求1所述的单体液压支柱快速注液升柱增压装置，其特征在于：所说的射流器(12)的轴孔细孔段的小孔(d)的孔道与油箱端盖(3)对应的孔道内装有吸液管(15)，吸液管(15)上有O形圈(16)。

4.根据权利要求1所述的单体液压支柱快速注液升柱增压装置，其特征在于：所说的单向阀I、单向阀II、单向阀III、手控换向阀为板式联接阀(24、34、33、23)，各板式联接阀通过板式联接，集成联接于阀块(35)上。

5.根据权利要求1所述的单体液压支柱快速注液升柱增压装置，其特征在于：所说的单向阀I、单向阀II、单向阀III、手控换向阀为管式联接阀。

6.根据权利要求1所述的单体液压支柱快速注液升柱增压装置，其特征在于：所说的单向阀I、单向阀II、单向阀III、手控换向阀为插装联接阀。

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