专利名称：电液控制放顶煤液压支架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿井下综采放顶煤工作面支护设备，特别是一种适用于低位放顶煤用的电液控制放顶煤液压支架。
背景技术：
中国《实用新型专利公报》第17卷、第8号公开了名称是“自动控制的放顶煤支架”的专利，其专利号ZL 00213572.8，公开号CN 2420422Y。它的目的是提供一种既能改手动操作为电液程序控制，又可改善受力状况的自动控制低位放顶煤液压支架；它的构成是在放顶煤液压支架上安装电液程序控制系统，支架立柱安装压力传感器，尾梁千斤顶、推移千斤顶安装位移传感器，插板千斤顶安装接近开关；不足之处是插板千斤顶的传感器采用接近开关，只能检测插板的伸缩，不能检测控制插板的伸出长度、调节放煤口的大小，这样就不能很好适应不同煤层对放顶煤工艺的要求；另外，顶梁无倾斜传感器，不能保证顶梁的水平状态、防止放煤过程中的顶梁前倾。
发明内容
为了克服已有电液程序控制放顶煤液压支架的不足之处，本实用新型提供一种电液控制放顶煤液压支架，它能检测控制插板的伸出长度、调节放煤口的大小，提高放煤控制效果，增加放顶煤控制方式，更好地适应不同煤层条件对放顶煤工艺的要求，并能保证顶梁的水平状态，提高支护的稳定性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是电液控制放顶煤液压支架由低位放顶煤液压支架和电液控制系统组成。支架本体由顶梁、立柱、底座、掩护梁、护帮板、护帮千斤顶、前部输送机推移千斤顶、后部输送机拉移千斤顶，以及放煤机构的尾梁、尾梁千斤顶、插板、插板千斤顶等构成。电液控制系统由支架控制器、电液阀组、立柱压力传感器、推移千斤顶行程传感器、尾梁千斤顶行程传感器、插板千斤顶传感器等构成。立柱和千斤顶的各传感器的信号线分别与支架控制器的信号输入端对应连接，立柱和支架各千斤顶的液压管路分别与电液阀组的进出液连接口对应连接。其插板千斤顶传感器采用能检测和控制插板伸出长度的行程传感器，顶梁上增设倾斜传感器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案还可以是电液控制放顶煤液压支架的支架控制器通过扩展的电磁阀驱动器与电液阀组连接，并具有防淋水外壳。支架本体可采用两柱掩护式支架、也可采用四柱支撑掩护式支架。放煤机构可以采用小插板式，或大插板式、摆动式。
本实用新型的有益效果是
①本支架在保留电液程序控制和低位放顶煤液压支架优点基础上，增加了检测控制插板伸出长度、调节放煤口大小的功能，提高了放煤控制效果，增加了放顶煤程控方式，更好地适应不同煤层条件对放顶煤工艺的要求。
②顶梁安装倾斜传感器，可以通过电液控制系统自动控制，保证支架顶梁的水平状态，避免顶煤冒放造成支架前倾，提高支架支护的稳定性，更好地适应顶板环境。有利于综放工作面实现安全高产高效。
图1是本实用新型电液控制放顶煤液压支架的结构示意图主视图图2是图1的底座部分的结构示意图俯视图图3是本实用新型电液控制放顶煤液压支架另一种结构的示意图图4是支架电液控制系统的方框图图5是电液控制系统支架控制器、电磁阀驱动器、电液阀组间的接线图图中1-倾斜传感器、2-立柱压力传感器、3-支架控制器、4-插板行程传感器、5-尾梁行程传感器、6-电液阀组、7-推溜行程传感器、8-后立柱压力传感器、9-支架控制器后面插座、10-电磁阀驱动器、11-驱动器输出插口、12-电磁线圈插口、13-先导阀推杆按钮、14-电磁阀驱动器输入插口具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例1在图1、2中示出本实用新型由支架本体和电液控制系统组成。
支架本体是两柱掩护式低位放顶煤液压支架，由顶梁、立柱、底座、掩护梁、平衡千斤顶、前连秆、后连秆、护帮板及护帮板千斤顶、侧护板及侧护板推移千斤顶、前部输送机推移千斤顶、后部输送机拉移千斤顶、抬底座千斤顶，以及放煤机构的尾梁、尾梁千斤顶、插板及插板千斤顶等构成。
在支架的顶梁上、立柱的前方安装有倾斜传感器(1)，立柱的液压缸下腔阀板上安装有压力传感器(2)，底座的操作架上安装有电液阀组(6)，支架控制器(3)安装在电液阀组(6)主控阀的上面，尾梁千斤顶液压缸上安装有尾梁行程传感器(5)，插板千斤顶液压缸上安装有插板行程传感器(4)。在前部输送机推移千斤顶的液压缸上安装推移行程传感器(7)。支架控制器(3)、电液阀组(6)、五个传感器以及连接电缆等组成支架的电液控制系统。
在图4中示出电液控制系统的组成。该系统以一台支架控制器(3)为核心，包括作为支架控制器扩展的一个电磁阀驱动器、作为支架控制器外围设备的五个传感器和一套电液阀组(6)。一个压力传感器(2)测量立柱下腔的液压力，一个倾斜传感器(1)测量顶梁的倾斜度，三个行程传感器(7、5、4)分别测量推移千斤顶、尾梁千斤顶和插板千斤顶的行程。电液阀组(6)是控制系统的执行部件，为9单元、18功能电液换向阀组，9个单元对应的控制功能是收、伸护帮板；采煤喷雾、抬底座；收、伸侧护板；收、伸平衡千斤顶；移架、推溜；降、升立柱；拉后溜、移架喷雾；降、升尾梁；收、伸插板。其中推溜，即推移前部输送机；拉后溜，即拉移后部输送机。参见表1。
该电液控制系统采用德国玛珂公司的pm31电液控制系统的设备和组件，所用设备和组件的型号、结构、原理如下①支架控制器(3)又称主控制器，型号为pm3.1/sg/c。它是一台微型专用控制计算机，存储器容量FLASH 512K、RAM 512K，软件包括系统程序和应用程序。应用程序的删除和装载可在工作面以简便方式进行，为现场应用程序修改和调整提供方便。控制器有完备的人机交互界面，设有25个操作键，闭锁急停键钮，16字的LED点阵式字符显示屏，各种功能的LED发光管信号显示以及蜂鸣器。控制器有输入口、输出口及通信口，与之对应连接的是布置在控制器后面插座(9)上的输入插口B2、C1、D1、D2、B1，输出插口F2、E1及通信插口F1、A1、A2。插口C2、E2在此空闲不用，需用专用堵头封上。
②电液阀组(6)型号OHE-210351，为单元组合结构，共集成九个单元，每个单元有两个液动主控阀、与之对应的两个电磁先导阀和两个电磁线圈，主控阀、先导阀全是二位三通阀。同一单元的两个主控阀控制同一液压缸时，分别控制其伸和缩。该支架选配九个单元的电液阀组，共可实现18项控制功能，故称18功能电液换向阀组。电液阀组的电磁先导阀杆的动作除了靠电磁线圈通电产生的吸力，还可以直接按压其推杆。推杆的外端封有胶护罩，供手动按压。在停电、电控系统有故障或其他临时不使用电控系统的情况下，作为应急操作，直接按压推杆使先导阀动作。图5中示出电液阀组(6)的正面布置，图中S1～S9为电磁线圈插口(12)，与电液阀组的第1至第9单元对应；1～18为先导阀杆按钮(13)的编号，与电液阀组第1单元-上、第1单元-下至第9单元-上、第9单元-下的先导阀及电磁线圈对应。参见表1。
③电磁阀驱动器(10)型号mcv/8/d，接在支架控制器(3)与电磁阀组(6)之间，是支架控制器(3)的一个扩展附件，它引入来自支架控制器(3)的电源和控制信号，执行对各单元电磁阀线圈直接通/断的任务。如图5所示，电磁阀驱动器有1个输入插口D(14)、8个输出插口(11)V1～V8，可驱动的电磁阀数为8个单元，即16个电磁线圈。电液阀组配置为9单元，使用驱动器全部V1～V8输出口(11)之外，由控制器输出口E1直接驱动电液阀组第9单元。
④立柱压力传感器(2)型号sns/dmd，用于检测支架立柱缸内的液压力，插入支柱测压孔中实时监视支架的支护状态。测量范围0～60MPa，传感元件为电阻应变桥路，传感器内带温度补偿的低漂移放大器，输出电流模拟信号。
⑤倾斜传感器(1)型号sns/inc/c，用于检测支架顶梁的水平状态，向系统提供控制过程的重要参数。平衡千斤顶配备两柱支架专用双向锁，可根据倾斜传感器的信号，通过电控系统程序设定保证支架顶梁的水平状态。
⑥推移行程传感器(7)检测推移千斤顶活塞杆的移动行程值。
⑦尾梁行程传感器(5)检测尾梁千斤顶活塞杆的移动行程值。
⑧插板行程传感器(4)检测插板千斤顶活塞杆的移动行程值。
上述三个行程传感器型号为sns/rs，所测行程值分别代表溜子、尾梁、插板所处位置，是控制过程的重要依据。行程传感器装在液压缸中，是一直径Φ17.2mm、细长直管结构，一端固定在液压缸端部，管体深入到活塞杆中心专为其钻出的长孔中，管体内沿着轴向有规则布置密排的电阻列和干簧管列，它们联接成网络电位器电路。活塞内嵌装一个套在传感器管上的小永磁环，随着活塞杆移动，小磁环使其所到位置的干簧管接点闭合，相当于电位器动臂的接触刷移到该位置，网络电位器电路的输出值反映行程，经传感器内放大器变换输出电流模拟信号。可测最大行程由用户确定。分辨度为3mm。
在图4、5中示出电液控制系统主要组成部分的连接。支架控制器(3)的输入插口B2、C1、D1、D2、B1，分别与倾斜传感器(1)、压力传感器(2)、推移行程传感器(7)、尾梁行程传感器(5)、插板行程传感器(4)，通过信号电缆对应连接，输入传感信号。支架控制器(3)输出插口F2，通过电缆与电磁阀驱动器(10)的输入插口D(14)连接；并通过电磁阀驱动器(10)的八个输出插口(11)V1～V8，分别与电液阀组(6)的第1至第8单元的电磁线圈插口(12)S1～S8对应连接。支架控制器(3)的输出插口E1通过电缆与电液阀组(6)的第9单元、即控制插板千斤顶电液换向阀的电磁线圈插口(12)S9直接连接。
电液阀组(6)的第1、3、4、5、6、8、9单元的14个主控阀的进出液连接口，分别与护帮板千斤顶、侧护板千斤顶、平衡千斤顶、推移千斤顶、立柱、尾梁千斤顶、插板千斤顶的进出液管对应连接，控制其伸缩。第2单元两个主控阀分别与采煤喷雾阀、抬底座千斤顶的进出液管对应连接，控制采煤喷雾与抬底座联动；第7单元两个主控阀分别与拉后溜千斤顶、移架喷雾阀的进出液管对应连接，控制移架喷雾与拉后溜联动。此外，放煤喷雾阀的液控管路与收尾梁千斤顶或收插板千斤顶的进出液管并联、受控于同一主控阀，实现放煤喷雾与收尾梁或收插板联动。
支架控制器(3)的F1、A1插口用于架间连接，分别与左、右邻架的支架控制器用架间干线电缆连接或通过隔离耦合器连接，若是端头支架则插入紧急制动用的网络终端器；A2插口可插入提升总线电压的总线提升器，通常总线提升器插在隔离耦合器上，如有采煤机位置检测装置，其接收器插入此口。
实施例2图3示出本实用新型的另一种形式电液控制四柱支撑掩护式低位放顶煤液压支架。其立柱为四根，分前、后两排，不用平衡千斤顶。传感器分前、后立柱压力传感器(2、8)，分别装在前、后立柱下腔的阀板上。
该支架前、后立柱的伸缩分别由电液阀组(6)第6单元的两个主控阀、第4单元的两个主控阀控制。支架控制器(3)的信号输入端接收顶梁倾斜传感器(1)的信号，由支架控制器(3)的输出插口(F2)，经电磁阀驱动器(10)、电液阀组(6)控制前、后立柱的伸缩，保持顶梁的水平状态。
支架控制器(3)采用非防淋水外壳时，应安装在吊挂于支架顶梁下面的吊挂架上，电磁阀驱动器安装在吊挂架的后面。如图3所示。如果采用防淋水外壳时，可以安装在底座的操作架上，如图1所示。其余部分与例1相同。
支架本体的放煤机构除了以上两例所示的小插板式放煤机构，也可以采用大插板式放煤机构、摆动式放煤机构。大插板式的尾梁与顶梁相铰接，尾梁千斤顶的两端分别与尾梁、顶梁铰接。摆动式放煤机构由放煤千斤顶、小插板千斤顶、放煤摆动板和小插板组成，放煤千斤顶的两端分别与放煤摆动板、底座铰接。其余与小插板式基本相同。
电液控制放顶煤液压支架的使用方法与工作过程1.图4所示的电液控制系统是在一个支架内以支架控制器(3)为核心，包括其输入输出外围设备组成的单元电液控制系统。整个工作面所有支架控制器之间按顺序靠干线电缆或通过隔离耦合器互联成网，组合成一套完整的全工作面电液控制系统，同时需配置联接pm31系统其他一些不可缺少的部件①双路防爆电源箱、②隔离耦合器、③总线提升器、④网络终端器。在全工作面电液控制系统基础上，还可引入更高级的配置一是采煤机位置检测装置，二是顺槽的主控制计算机。工作面相邻的6～7个支架控制器分为一组，由一路独立的电源供电，组与组之间都接入一个隔离耦合器，隔断组与组之间电气的联接，达到本安电路的要求，并通过光电耦合沟通数据信号传输。
2.电液控制放顶煤各工序是根据采煤机割煤行进位置，采用采-放追机平行作业或分段放煤平行作业，由每一支架的支架控制器(3)按预先设定程序发出指令，通过电磁阀驱动器(10)驱动或直接驱动电液阀组(6)的电磁先导阀，使主控阀执行控制，控制支架自动顺序地完成包括移架、推移前部输送机、后部放顶煤、拉移后部输送机一系列动作。单台支架自动完成的动作，通过各支架控制器(3)之间的程序控制，成为成组自动控制。通过选择不同的设定参数组的位置、架数、执行动作、动作递进方向等，可设定不同的综采放顶煤控制程序。压力传感器(2)、行程传感器(7、5、4)、倾斜传感器(1)把动作和状态信号反馈给支架控制器，为系统提供控制依据。必要时，可进行人工干预，直接手动操作，控制单架单独动作或使整个系统暂停。
3.放顶煤是上述各工序中的重要工序，按一定放煤步距0.6m～1.6m、程序控制。每台支架基本放煤动作是插板缩回打开放煤口——插板伸出关闭放煤口，或者，插板缩回打开放煤口——尾梁下降、尾梁上摆——插板伸出关闭放煤口；其中①尾梁下降和上摆反复连续进行，即形成尾梁摆动；②插板缩回，对于本实用新型是一个变量，即插板缩回长度可在伸出全长的0～100％间变动、放煤口大小可控。一系列自动顺序进行的尾梁、插板单功能动作联贯起来就合成了放煤动作；该放煤动作通过各支架控制器之间的程序控制，又在一个成组的大范围内逐架自动递进，成为成组自动放顶煤。
为了使放顶煤方式更具有适应性，可设定不同的放煤参数，改变输入程序，选择不同的放煤方式。可设定的放煤参数有同时打开放煤口的架数、每架打开放煤口的时间和次数、尾梁的摆动次数、插板的伸出长度等。
表1电液阀组的功能及组态表
权利要求1.一种电液控制放顶煤液压支架，包括低位放顶煤液压支架和电液控制系统；支架本体包括顶梁、立柱、底座、掩护梁、护帮板、护帮千斤顶、前部输送机推移千斤顶、后部输送机拉移千斤顶，以及放煤机构的尾梁、尾梁千斤顶、插板、插板千斤顶；电液控制系统包括支架控制器(3)、电液阀组(6)、立柱压力传感器、推移千斤顶行程传感器(7)、尾梁千斤顶行程传感器(5)、插板千斤顶的传感器，立柱和千斤顶的各传感器的信号线分别与支架控制器的信号输入端对应连接，立柱和支架各千斤顶的液压管路与电液阀组(6)的进出液连接口对应连接；其特征在于所说的插板千斤顶传感器为能检测和控制插板伸出长度的行程传感器(4)，顶梁上设有倾斜传感器(1)。
2.根据权利要求1所述的电液控制放顶煤液压支架，其特征在于所说的支架控制器(3)、电液阀组(6)之间，通过扩展的电磁阀驱动器(10)相连接，支架控制器(3)具有防淋水外壳。
3.根据权利要求1所述的电液控制放顶煤液压支架，其特征在于所说的支架本体为两柱掩护式液压支架；经电液阀组(6)、电磁阀驱动器(10)与平衡千斤顶连接的支架控制器(3)的输出插口(F2)，与连接倾斜传感器(1)的支架控制器(3)的信号输入端(B2)相关。
4.根据权利要求1所述的电液控制放顶煤液压支架，其特征在于所说的支架本体为四柱支撑掩护式液压支架；立柱压力传感器分前、后立柱压力传感器(2、8)；两个压力传感器(2、8)经电液阀组(6)、电磁阀驱动器(10)与前、后立柱连接的支架控制器(3)的输出插口(F2)，与连接倾斜传感器(1)的支架控制器(3)的信号输入端(B2)相关。
5.根据权利要求1所述的电液控制放顶煤液压支架，其特征在于所说的放煤机构为插板式放煤机构，为大插板式或者小插板式。
6.根据权利要求1所述的电液控制放顶煤液压支架，其特征在于所说的放煤机构是摆动式放煤机构。
专利摘要一种电液控制放顶煤液压支架，由低位放顶煤液压支架和电液控制系统组成。支架本体由顶梁、立柱、底座、掩护梁、护帮板、护帮千斤顶、前部输送机推移千斤顶、后部输送机拉移千斤顶，以及放煤机构的尾梁及其千斤顶、插板及其千斤顶等构成。电液控制系统由支架控制器、电液阀组、立柱压力传感器、推移千斤顶行程传感器、尾梁千斤顶行程传感器、插板行程传感器、顶梁上增设的倾斜传感器构成。在已有电液程控放顶煤支架上增加检控插板伸出长度、调节放煤口大小的功能，提高放煤控制效果，为放顶煤工艺增加了调节变量，增加放顶煤控制方式，更好地适应不同煤层条件放顶煤工艺的要求；保证顶梁水平状态，提高支护稳定性，有利于综放面实现安全高产高效。
文档编号E21D23/00GK2780992SQ20042009830
公开日2006年5月17日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者杨德玉, 金太, 来存良, 李佃平, 李正龙, 孟祥军, 韩纪志, 谢强珍, 刑士军, 张善波, 吕迎春 申请人:兖州煤业股份有限公司