专利名称：单体液压支柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿用支护设备，尤其是一种外注式双伸缩单体液压支柱。
背景技术：
煤矿采掘工作面支护设备是矿山必不可少的设备之一。目前煤矿中使用的支护设备有木支柱、单体金属磨擦支柱、单体液压支柱及双伸缩单体液压支柱等，由于木支柱浪费大量木材，且其无恒增阻降距，所以很少使用了；单体金属摩擦支柱因其初撑力小而且不均匀，恒增阻降距也无法保证；单体液压支柱是继单体金属摩擦支柱之后发展的新一代产品，已经推广应用了二十余年了，单体液压支柱有内注式和外注式两种，如由煤炭工业出版社1993年出版的《采掘机械》和由中国矿业大学发明的专利号为97107063.6的“单体液压支柱”专利，该专利为外柱式单体液压支柱，它靠工作面预设的乳化液站输出的压力液进行初撑，在顶板来压和卸载时，通过其上的三用阀使乳化液泄出，支柱下降，重复工作时再用乳化液站的压力液进行初撑，依次循环。德国的双伸缩单体液压支柱是在外注式的单体液压支柱基础上发展起来的一种外注式双伸缩单体液压支柱，如由煤炭工业出版社1993年出版的《煤矿支护手册》，其中的TS型双伸缩单体液压支柱(第957页)和DH型双活柱支柱(第959页)都是双伸缩单体液压支柱，它也是用三用阀控制支柱的工作循环过程。由于目前的单体液压支柱均在活柱上焊接一个三用阀的阀座，且该阀座是焊接在受力的活柱上(如TS型)或油缸上(如DH型)，影响了活柱的强度；又由于其油缸内表面是单体液压支柱的高压密封面，其生产成本较高；而煤矿井下水质较差，所配制的乳化液质量一般不能保证，造成油缸腐蚀比较严重，易使支柱报废。每年支柱的报废量达三十万根，造成极大的浪费。我国煤矿数量众多，目前比较普遍使用单体液压支柱，据不完全统计，单体液压支柱的需要量每年已超过100万根以上，因此，对单体液压支护设备的改进和充实发展新的产品具有重要的意义。
三、技术内容1.发明目的本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足之处而设计一种能确保支柱支撑强度高、稳定性好、的活柱强度、工作行程长、容易加工、使用寿命长的单体液压支柱；且其工作介质使用廉价的井下水而不用乳化液，因而不污染环境和水源。
2.技术方案本发明的任务是以如下方式来实施的一种单体液压支柱，它包括顶盖、油缸、复位弹簧及三用阀；它还包括油缸内装有缸柱和活柱，活柱上顶部装有顶盖，油缸下端部外圆装有底座，复位弹簧装在活柱腔体内，其上下端分别与顶盖的挂环和底座的弹簧挂环相连接，油缸的上端连接有手把体，缸柱上端连接有柱套；所述的活柱是一根长管，其外圆的上端有沟槽，中下部位有轴肩，下端部有圆环形凸台，位于凸台上方的圆周上有多个径向通孔，活柱上部通过O形密封圈、挡圈及连接钢丝与顶盖内壁密封连接固定，其下端外壁的圆环形凸台与缸柱的内壁为滑动配合，其外表面与柱套的上段内壁间通过防尘圈、y形密封圈及挡圈形成滑动密封；柱套是一段内壁为阶梯孔的短圆管，在其上下阶梯孔上均有环形沟槽；缸柱是一根长管，其结构与活柱相同，其上端外表面通过O形密封圈、挡圈及连接钢丝与柱套下段内壁密封连接固定，其下端环形凸台外圆与油缸的内壁间为滑动配合；所述的手把体是由一段短圆管外壁与一段较小的圆管的外壁相互垂直连接，并在小圆管的外壁上连接一个手把构成，在短圆管和小圆管的交叉处有一个或若干个径向通孔，连通两管内腔及油缸内腔，并连通三用阀，三用阀装在手把体的小圆管中，其短圆管内壁是个阶梯孔，上阶梯及下阶梯孔中均有环形沟槽，其上段内壁通过防尘圈、y形密封圈及挡圈与缸柱的外表面形成滑动密封配合，其下段内壁通过O形密封圈、挡圈及连接钢丝与油缸上端外表面形成密封连接固定，油缸的下端外表面通过O形密封圈、挡圈及连接钢丝与底座密封连接固定；这样就形成了由活柱、顶盖、柱套、缸柱、油缸、手把体、底座及三用阀所包围形成的一个可变的密封腔体，当变动腔体体积时可实现单体液压支柱的双伸缩工作。所述的底座是由底座体和弹簧挂环组成的，底座体是由一个底部为圆盘及其上沿外圆周凸起一段短圆管构成，其短圆管内壁上有多条环形沟槽，在最上面的环形沟槽壁上有一个矩形通孔，圆盘内底中心凹进一个球缺空间，弹簧挂环是包括圆头铆钉和垫圈，圆头铆钉尾部有径向通圆孔，将铆钉头部装入圆盘上的球缺空间中，使套装在铆钉上的垫圈外缘与圆盘内平面焊接固定，焊后铆钉可转动。所述的顶盖是由顶盖座的方形板下方连接一短圆管和其上面四个角上各凸出一个圆台形状的爪子构成，其上装有球形支座，销钉，垫圈，方形板下面密封焊接有一个口朝上的扣碗，扣碗1-4外下底部中心焊有一个挂环。一种单体液压支柱，它包括顶盖、油缸、复位弹簧及三用阀，它还包括油缸内装有活柱，活柱上顶部装有顶盖，油缸下端部外圆面装有底座，复位弹簧装在活柱腔体内，其上下端分别与顶盖的挂环和底座上的弹簧挂环相连接；活柱上部通过O形密封圈、挡圈及连接钢丝与顶盖内壁密封连接固定，其下端外壁的圆环形凸台与油缸内壁间为滑动配合，使活柱能在油缸内沿轴向滑动；手把体内壁上端与活柱外表面间通过防尘圈、y形密封圈及挡圈形成滑动密封配合，其内壁下端通过O形密封圈、挡圈及连接钢丝与油缸上端外表面为密封连接固定，三用阀装在手把体上，形成了由活柱、顶盖、油缸、手把体、底座及三用阀所包围形成的一个可变的密封腔体，改变其腔体体积时可实现单体液压支柱的单伸缩工作。
3.技术效果本发明与现有技术比较有如下优点该支柱的三用阀是安装在手把体上，既保证了活柱的强度，也减轻了支柱的重量，当活柱进行伸缩时它不随之升降，这样工人操作起来既方便又安全，更减轻了工人的劳动强度；手把设在装有三用阀的手把体的小圆柱管的外侧，以保证工人在使用时不损坏三用阀；它无需在活柱内壁上焊接连接弹簧的挂钩，以免影响活柱在生产加工过程中因焊接而变形，从而保证了活柱的加工精度，也降低了生产成本；它的底座是外包安装在油缸下端的外侧，这样就避免了油缸在内腔压力大的情况下出现喇叭口，造成密封不紧而泄液，甚至变形太大而失效；本支柱使用的工作介质是廉价的煤矿井下水，避免了过去因使用乳化液所造成的地下水的污染，保证了矿区生活饮用水的质量和人们的身体健康；该支柱从结构上改进后，只增加相同结构的柱套、缸柱及其附件即可变成多级伸缩的单体液压支柱，这样就增加了其工作行程，且稳定性好。
四
图1是本发明的外形图。
图2是本发明外形图的剖视图。
图3是本发明实施例2的结构图。
图4是本发明实施例3的结构图。
图5是本发明实施例4单体液压支柱结构图。
五具体实施例方式
下面将结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述如图1及图2所示，它是由顶盖1、活柱2、柱套3、缸柱4、手把体5、油缸6、复位弹簧7、三用阀27、底座8及密封圈、挡圈、防尘圈和连接钢丝等组成。其中顶盖1是个组合件，它包括顶盖座是由一方形板1-1下方连接一段短圆管构成，其上面四个角上各凸出一个圆台形状的爪子，上面中央有个球缺形凹槽，凹槽中装有球形支座1-2，球缺形凹槽及球形支座中央均有轴向通孔，孔中装入销钉1-3，然后在销钉1-3的尾部装入垫圈并焊牢，使销钉1-3可在孔中活动，方板的下面中心位置密封焊接有一个口朝上的扣碗1-4，在扣碗的下底中心部位焊接有一个用钢筋或钢丝弯成的挂环1-5，在短圆管内壁有多个环形沟槽，在最下面的环形沟槽壁上有一个矩形通孔，以便于用连接钢丝11将顶盖与活柱2连接，将挂环焊接在顶盖上，避免了焊在活体上形成其内壁变形，这样也就延长了其使用寿命；活柱2是一根圆管，其上部外壁有环形沟槽，其外壁中下段有轴肩和底部有环形凸台，在其下部管壁上的环形凸台上方有多个径向通圆孔，环形凸台的外圆表面与缸柱4的内表面间为滑动配合，使活柱2可在缸柱4内腔沿轴向相对滑动，活柱2与顶盖1通过O形密封圈9、挡圈10和连接钢丝11密封连接固定；柱套3是一段内壁为阶梯孔的短圆管，其上下段阶梯孔内壁各有多个环形沟槽，上段通过防尘圈12、y形密封圈13及挡圈14与活柱2的外表面形成滑动密封配合，下段通过O形密封圈15、挡圈16及连接钢丝17与缸柱4上端外圆密封连接固定；缸柱4与活柱2结构相同，缸柱4下端的环形凸台外圆与油缸6内壁间为滑动配合，缸柱4可在油缸6内沿轴向上下滑动；手把体5是一个由一段短圆管一侧的外壁与一段小圆管的外壁相互垂直连接，并在小圆管的外壁连接一个手把构成的，在短圆管和小圆管交叉处有1个或多个径向通圆孔，使两管及油缸内腔相通，并与三用阀相通，小圆管内壁为阶梯孔，供安装三用阀之用，短圆管内壁为阶梯通孔，其上下阶梯孔壁上各有多个环形沟槽，其上段通过防尘圈18、y形密封圈19及挡圈20与缸柱4外圆表面间形成滑动密封，其下段通过O形密封圈21、挡圈22及连接钢丝23与油缸6上端形成密封连接固定；油缸6是一根长管，其上下端外壁上均有环形沟槽，其下端通过连接钢丝24、O形密封圈25及挡圈26与底座8内壁密封连接固定；复位弹簧7是一个两端带挂钩的圆柱拉伸弹簧，其上端挂钩挂在顶盖1的挂环1-5上，其下端挂在底座8的弹簧挂环上；底座8是由底座体和弹簧挂环组成，底座体是一个底部为圆盘其上面沿外圆周凸起一段短圆管构成，圆盘内底中心部位凹进一个球缺形空间，圆盘外底部为圆弧形，其短圆管的结构与顶盖上方形板1-1连接的短圆管结构相同，弹簧挂环是圆形垫圈和圆头铆钉组成，铆钉尾部有一个径向通圆孔，也可将铆钉尾部锤扁并钻孔，将铆钉头部装入圆盘内底中心的球缺空间中，使套装在铆钉上的垫圈外缘与圆盘内底平面焊接固定，焊后铆钉可以转动，便于铆钉孔与复位弹簧7下部挂钩连接。底座与油缸这种连接的改进使油缸底部不会形成喇叭口而变形，甚至报废。这样由顶盖1、活柱2、柱套3、缸柱4、手把体5、油缸6、复位弹簧7、底座8及三用阀27所围成可变的腔体空间，构成双伸缩单体液压支柱。它通过三用阀向支柱内注液，液体通过手把体的通孔进入油缸6与缸柱4形成的环形腔体，并从缸柱4下端的径向孔进入活柱2与缸体4形成的环形腔体，再从活柱2下端的径向孔进入活柱体内腔，这样随着液体的注入，达到一定压力时，活柱2和顶盖1上升，升至一定高度时又带动缸柱4和柱套3向上升起，支柱支撑；支柱降柱时，在复位弹簧作用下，液体通过活柱2及缸柱4下端的径向通孔排至缸柱4和油缸6间的环形腔体内，再从手把体5上的通孔通过其上的三用阀使液体泄出，液体每注入和泄出一次，支柱便支撑和降柱一次，这样支柱便完成一个工作循环；它形成的双伸缩单体液压支柱，增大了支柱的工作行程，更适用于较厚煤层工作面的需要。
如图3及图4所示，在本双伸缩单体液压支柱的基础上，增加柱套3-1或3-2、缸柱4-1或4-2及其附件，这样即可构成三伸缩或四伸缩的单体液压支柱。其中柱套3-1或3-2与柱套3，缸柱4-1或4-2与图2中的缸柱4结构完全相同，手把体5-1或5-2与手把体5结构相同，底座8-1或8-2与底座8结构相同，其附件防尘圈、y形密封圈、挡圈、O形密封圈、挡圈及连接钢丝和图2中的防尘圈12、y形密封圈13、挡圈14、O形密封圈15、挡圈16及连接钢丝17的结构一一对应相同，同理根据图2所示的双伸缩单体液压支柱，可通过增加或减少柱套和缸柱及其附件的套数可以形成以下规律N＝x+1，其中N为伸缩式单体液压支柱级数，x为柱套和缸柱及其附件的套数(x＝0，1，2，3，4……n)。如图5所示，当柱套3和缸柱4及其附件的套数x＝0时，则N＝1，其余结构与图2的相对应零件结构相同，这样即可构成单伸缩的单体液压支柱。当x＝1时，N＝2，故为双伸缩单体液压支柱，如图1和图2所示；当x＝2时，N＝3，故为三伸缩单体液压支柱，如图3所示；当x＝3时，N＝4，故为四伸缩单体液压支柱，如图4所示。
本支柱的全部零件都经特殊的氮化处理，以增加其防腐性能及耐磨性。其工作介质是采用井下水作介质，防止污染，既廉价又环保。
本支柱的活柱2和缸柱4及油缸6也可用玻璃钢制成，它既减轻了支柱的重量，也提高了支柱的防腐性能。
权利要求
1.一种单体液压支柱，它包括顶盖(1)、油缸(6)、复位弹簧(7)及三用阀(27)；其特征在于它还包括油缸(6)内装有缸柱(4)和活柱(2)，活柱(2)上顶部装有顶盖(1)，油缸(6)下端部外圆装有底座(8)，复位弹簧(7)装在活柱(2)腔体内，其上下端分别与顶盖(1)的挂环和底座(8)的弹簧挂环相连接，油缸(6)的上端连接有手把体(5)，缸柱(4)上端连接有柱套(3)；所述的活柱(2)是一根长管，其外圆的上端有沟槽，中下部位有轴肩，下端部有圆环形凸台，位于凸台上方的圆周上有多个径向通孔，活柱(2)上部通过O形密封圈(9)、挡圈(10)及连接钢丝(11)与顶盖(1)内壁密封连接固定，其下端外壁的圆环形凸台与缸柱(4)的内壁为滑动配合，其外表面与柱套(3)的上段内壁间通过防尘圈(12)、y形密封圈(13)及挡圈(14)形成滑动密封；柱套(3)是一段内壁为阶梯孔的短圆管，在其上下阶梯上均有环形沟槽；缸柱(4)是一根长管，其结构与活柱(2)相同，其上端外表面通过O形密封圈(15)、挡圈(16)及连接钢丝(17)与柱套(3)下段内壁密封连接固定，其下端环形凸台外圆与油缸(6)的内壁间为滑动配合；所述的手把体(5)是由一段短圆管外壁与一段较小的圆管的外壁相互垂直连接，并在小圆管的外壁上连接一个手把构成，在短圆管和小圆管的交叉处有一个或若干个径向通孔，连通两管内腔及油缸(6)内腔，并连通三用阀(27)，三用阀(27)装在手把体(5)的小圆管中，其短圆管内壁是个阶梯孔，上阶梯及下阶梯孔中均有环形沟槽，其上段内壁通过防尘圈(18)、y形密封圈(19)及挡圈(20)与缸柱(4)的外表面形成滑动密封配合，其下段内壁通过O形密封圈(21)、挡圈(22)及连接钢丝(23)与油缸(6)上端外表面形成密封连接固定，油缸(6)的下端外表面通过O形密封圈(25)、挡圈(26)及连接钢丝(24)与底座(8)密封连接固定；这样就形成了由活柱、顶盖、柱套、缸柱、油缸、手把体、底座及三用阀所包围形成的一个可变的密封腔体，当变动腔体体积时可实现单体液压支柱的双伸缩工作。
2.根据权利要求1所述的单体液压支柱，其特征在于所述的底座(8)是由底座体和弹簧挂环组成的，底座体是由一个底部为圆盘及其上沿外圆周凸起一段短圆管构成，其短圆管内壁上有多条环形沟槽，在最上面的环形沟槽壁上有一个矩形通孔，圆盘内底中心凹进一个球缺空间，弹簧挂环是包括圆头铆钉和垫圈，圆头铆钉尾部有径向通圆孔，将铆钉头部装入圆盘上的球缺空间中，使套装在铆钉上的垫圈外缘与圆盘内平面焊接固定，焊后铆钉可转动。
3.根据权利要求1所述的单体液压支柱，其特征在于所述的顶盖(1)是由顶盖座的方形板(1-1)下方连接一短圆管和其上面四个角上各凸出一个圆台形状的爪子构成，其上装有球形支座，销钉，垫圈，方形板下面密封焊接有一个口朝上的扣碗，扣碗1-4外下底部中心焊有一个挂环(1-5)。
4.根据权利要求1所述的单体液压支柱，其特征在于所述的顶盖(1)、活柱(2)、柱套(3)、缸柱(4)、手把体(5)、油缸(6)及底座(8)的表面均进行了防腐和耐磨的氮化处理。
5.一种单体液压支柱，它包括顶盖(1)、油缸(6)、复位弹簧(7)及三用阀(27)，其特征在于它还包括油缸(6)内装有活柱(2)，活柱(2)上顶部装有顶盖(1)，油缸(6)下端部外圆面装有底座(8)，复位弹簧(7)装在活柱(2)腔体内，其上下端分别与顶盖(1)的挂环和底座(8)上的弹簧挂环相连接；活柱(2)上部通过O形密封圈(9)、挡圈(10)及连接钢丝(11)与顶盖内壁密封连接固定，其下端外壁的圆环形凸台与油缸(6)内壁间为滑动配合，使活柱能在油缸内沿轴向滑动；手把体(5)内壁上端与活柱(2)外表面间通过防尘圈(18)、y形密封圈(19)及挡圈(20)形成滑动密封配合，其内壁下端通过O形密封圈(21)、挡圈(22)及连接钢丝(23)与油缸(6)上端外表面为密封连接固定，三用阀装在手把体(5)上，形成了由活柱、顶盖、油缸、手把体、底座及三用阀所包围形成的一个可变的密封腔体，改变其腔体体积时可实现单体液压支柱的单伸缩工作。
6.根据权利要求1所述的单体液压支柱，其特征在于所述的活柱(2)、缸柱(4)、及油缸(6)也可使用玻璃钢制成。
7.根据权利要求5所述的单体液压支柱，其特征在于所述的活柱(2)和油缸(6)也可使用玻璃钢制成。
全文摘要
本发明提供了一种单体液压支柱。它由顶盖，活柱，柱套，缸柱，手把体，三用阀，油缸，底座，复位弹簧及密封件，弹簧钢丝等组成；由顶盖，活柱，柱套，缸柱，手把体，油缸，底座及三用阀所包围成一个可变的腔体，注入腔体内的工作介质通过活柱的内腔横断面积直接作用在顶盖上，腔体变大，支柱升高，反之，在复位弹簧的作用下，支柱降低；三用阀安装在手把体上，不随支柱的伸缩而改变高度；它的工作介质使用井下水，既降低了使用成本，也避免了因使用乳化液所造成的地下水的污染。它的结构工艺简单可行，行程大，寿命长，重量轻，稳定性好，承载能力大，成本低，维护维修费用低，使用方便，安全，环保，可靠。
文档编号E21D15/00GK1514109SQ02160388
公开日2004年7月21日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者李炳文, 赵继云, 王启广, 李洪涛 申请人:中国矿业大学