一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱

1.本发明涉及矿用液压支架技术领域，具体涉及一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱。


背景技术：

2.在采煤工作面的煤炭生产过程中，为了防止顶板冒落，维持一定的工作空间，保证工人安全和各项工作正常进行，必须对顶板进行支护，而液压支架是以高压液体作为动力由液压元件与金属构件组成的支护和控制顶板的设备，它能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序。实践表明液压支架具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。液压支架可与弯曲输送机和采煤机组合机械化采煤设备，它的应用对增加采煤工作面产量、提高劳动生产率、降低成本、减轻工人劳动和保证安全生产是不可缺少的有效措施，因此液压支架是技术上先进、经济上合理、安全上可靠、是实现采煤综合机械化和自动化不可缺少的主要设备。
3.液压支架是用来控制采煤工作面矿山压力的结构物，采面矿压以外载的形式作用在液压支架上，在液压支架和采面围岩相互作用的力学系统中，若液压支架的各支承件合力与顶板作用在液压支架上的外载合力正好同一直线，则该液压支架对此采面围岩十分适应。
4.如专利号为2011102805622的发明专利，其公开了一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱，包括缸体、活柱，缸体的内壁与活柱的外壁之间设有上密封圈和下密封圈，缸体下腔的进回液管路上设有下安全阀，同时缸体的侧壁上设有卸载小孔组，卸载小孔组连接有上安全阀；当活柱降低至行程最低点时，卸载小孔组位于上密封圈与下密封圈之间的位置；下安全阀的卸载压力高于上安全阀的卸载压力。当矿山压力显现剧烈，且超过液压支架工作阻力时，上安全阀卸载，而下安全阀依然起作用，能防止将液压支架压死，保证综采工作面的安全及正常运行，减少经济损失，其采用不同能力的泄压孔为液压支柱提供对应等级的泄压能力，其基本构思在于通过活塞的行程开启对应的泄压孔，但是这种方式仍然由泄压孔来进行泄压，且考虑到行程的推进密封性问题，需要将泄压孔处于密封圈以内，且这种结构仅仅增加了泄压的时长，在液压支柱即将被压实时提供较强阻压能力的泄压孔来工作，最后液压支柱仍然会被压死，基于此，研究一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱是必要的。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明的目的在于提供一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱，有效的解决了现有的液压支柱泄压方式单一，能提供的逐级提升泄压能力的等级有限，针对强压容易被完全压死的问题。
6.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱，包括缸体、活塞柱、塞柱群和塞孔，所述活塞柱的底部外侧设置有密封圈，活塞柱的
底部固定有塞柱群，在缸体的底部设置有底座，底座上设置有与塞柱群一一对应的塞孔，所述塞柱群能匹配嵌套在塞孔内，塞孔的底部设置有泄压孔，每个泄压孔均与布置在底座内的泄压管道连通，泄压管道上连接有泄压安全阀。
7.进一步的，所述底座上设置有进回液孔，进回液孔与布置在底座内的进回液管道连通，进回液管道上设置有进回液安全阀。
8.进一步的，所述塞柱群包括中心柱和边柱，所述中心柱布置在活塞柱的底部中心，边柱沿圆周方向布置在活塞柱的外围，所述边柱与中心柱的长度不同。
9.进一步的，所述边柱布置有一圈或多圈，每一圈上布置的边柱外径相同或不同。
10.进一步的，所述塞孔的外周设置有微孔，当塞柱群套装在塞孔内时，所述微孔能使缸体内腔与泄压管道连通。
11.进一步的，所述活塞柱的底部设置有固定盘，所述塞柱群固定在固定盘上。
12.进一步的，所述固定盘比活塞柱小，且在底座上设置有常开孔，所述常开孔与泄压管道连通。
13.进一步的，所述固定盘上设置有缓冲垫，缓冲垫上设置有避让塞柱群的圆孔。
14.进一步的，所述塞孔与塞柱群的长度适配，所述泄压孔处于塞孔的底部。
15.进一步的，所述塞孔的底部设置有缓冲垫，所述缓冲垫的中部设置有用于避让泄压孔的圆孔。
16.上述技术方案的有益效果是：本发明针对矿用液压支柱的结构，并在该结构的基础上进行改进，在面对现有立柱容易被压实的问题，本发明从底座和活塞柱两个方面进行改进，在活塞柱的底部设置有塞柱群，塞柱群包括多根塞柱，根据塞柱的分布位置分为中心柱和边柱，中心柱的边柱的长度、直径不一，并在底座上设置了对应的塞孔，每个塞孔的底部均设置有泄压孔，随着活塞柱的进程，塞柱会对应的进入塞孔内，将该塞孔和泄压孔封闭，从而随着进程，能够适当的减少泄压孔的开启数量，进而实现多级的泄压模式。
17.另外值得说明的，本发明中泄压孔可以与现有的进回液孔等同，或者单独布置进回液孔；即在低荷载的情况下，仅有进回液孔以及其对应的安全阀完成初始的泄压，当活塞柱下降的一定程度后，塞柱才会进入塞孔内，将塞柱封堵。
18.本发明中随着活塞柱向下的进程，可以安装塞柱的大小依次封堵，即较粗的塞柱长度较长，较细的塞柱长度较短，从而使大孔优先被封堵，而小孔最后封堵，以实现最后的高强抵抗能力。
19.同时本发明为了避免活塞柱完全与底座接触，在活塞柱的底部设置有缓冲垫，即通过缓冲垫实现缓冲，在泄压孔完全失效后利用缓冲垫实现最后的抵抗，并在恢复时提供反向应力。
20.由此，本发明结构新颖，通过对活塞柱和底座的改进，能够根据活塞柱的向下压缩进行，自动的调配对应的抵抗荷载能力，实现自动调配多级抵抗荷载能力，且在底座或者固定盘上设置有必要的空间，在固定盘与底座接触时，活塞柱与底座之间仍然存在空间，便于液压油再次回流油腔内，能防止将液压支架彻底完全压死，保证综采工作面的安全及正常运行。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图；图2为图1的a-a向剖视图；图3为固定盘与底座的结构示意图；图4为图3的正视图；图5为塞柱与塞孔适配结构示意图；图6为常开孔的结构示意图；图7为微孔的结构示意图；图8为多圈塞孔的结构示意图。
22.附图标记：1为缸体，2为连接头，3为活塞柱，4为固定盘，5为塞柱群，51为中心柱，52为边柱，6为底座，7为塞孔，71为中心孔，72为边孔，73为微孔，8为泄压孔，9为防压死腔，10为常开孔，11为泄压管道，12为进回液孔。
具体实施方式
23.下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：实施例1，本实施例旨在提供一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱，主要用于矿用液压架立柱，针对现有的立柱结构，如专利号为2011102805622的发明专利，详见背景技术介绍，本实施例重申其存在问题，随着活塞柱的向下移动，活塞柱向下行程会覆盖并越过泄压孔，这种结构为了保证密封，仅能够布置一小段的泄压孔，其所能提供的泄压调配能力有限，面对较强荷载，这种结构仅仅能够提供二级的荷载抵抗，且随着时间的推移，仍然会被完全压实，基于此，本实施例提供了一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱。
24.如图1-2中展示，一种多级泄压防压死的矿用液压架立柱，包括缸体1、活塞柱3、塞柱群5和塞孔7，本实施例中活塞柱3的底部外侧设置有密封圈，密封圈用于实现活塞柱与缸体之间的密封，本实施例为一圈或者多圈的密封圈结构，其目的只要能实现缸体1与活塞柱3之前的密封即可，具体结构没有要求，在此不详述，所述缸体1和活塞柱3的两端分别设置有连接头2。
25.本实施例中活塞柱3的底部固定有塞柱群5，塞柱群5为多根塞柱，塞柱的具体形状可以为圆柱或者方柱，具体的分布可以为圆周分布或者随机分布，其设计构思在于长度不同，随着活塞柱的行程向下移动，塞柱能够将塞孔封闭，进而使泄压孔开启对应的数量，泄压孔的数量对应实现不同等级的泄压能力。
26.在结构上，本实施例从底座6上进行改进，在缸体1的底部设置有底座6，底座6与缸体1之间为密封连接结构，具体的实现方式为现有，如螺栓连接组装固定；活塞柱3从底座的相对侧密封套装在缸体1内，底座6上设置有与塞柱群5一一对应的塞孔7，塞柱群5能匹配嵌套在塞孔7内，塞孔7的底部设置有泄压孔8，每个泄压孔8与均与布置在底座内的泄压管道连通11，泄压管道11上连接有泄压安全阀。
27.本实施例仅举例说明，塞柱群5包括中心柱51和边柱52，中心柱51布置在活塞柱3的底部中心，边柱52沿圆周方向布置在活塞柱的外围，边柱52与中心柱51的长度不同，本实施例塞柱群包括多根塞柱，根据塞柱的分布位置分为中心柱51和边柱52，中心柱的边柱的长度、直径不一；边柱布置有一圈或多圈，每一圈上布置的边柱外径相同或不同，本实施例
中中心柱5的长度较长、直径较大，边柱由内至外，长度逐渐变短，在每一圈分布的边柱长度相同或不同，同理塞孔包括中心孔71和边孔72，中心孔71为中心柱51对应，边孔72与边柱52对应。
28.在进一步实施时，活塞柱3的底部设置有固定盘4，塞柱群5固定在固定盘4上，固定盘4直接与塞柱一体成型结构，在具体的结构中固定盘4比活塞柱3的柱头面积小，从而在底座与活塞柱之间的外周形成防压死腔9，本实施例中固定盘4占据活塞柱面积的0.75-0.85，在底座6上也可以布置凹槽，凹槽与固定盘4的外周共同形成防压死腔9。
29.本实施例在底座上设置有常开孔10，常开孔的位置可以设置在底座的凹槽内，在固定盘与底座对应后，常开孔仍处于常态泄压状态，其泄压能力较小，且常开孔与泄压管道连通，常开孔的位置避开固定盘，在固定盘上设置有缓冲垫，缓冲垫上设置有避让塞柱群的圆孔；在固定盘与底座对接后，固定盘通过缓存垫与底座对接，即常开孔与缓冲垫共同参与抵抗最后的荷载，此时继续工作能够使缓冲垫被压缩，结合常开孔实现最后的强力荷载抵抗能力。
30.本实施例中塞孔7与塞柱群5的长度适配，且一一对应，泄压孔处于塞孔的底部；塞孔的底部设置有缓冲垫，缓冲垫的中部设置有用于避让泄压孔的圆孔，本实施例中此处的缓存垫与固定盘的缓存垫可以共同参与最后的抵抗也可在固定盘处的缓冲垫压缩一定程度后在参与抵抗。
31.本实施例中支架立柱工作时，其支撑力随时间的变化可分为三个阶段：支架升柱时，高压液进入立柱缸体下腔，立柱升起使顶梁接触顶板，立柱下腔压力增加，当增加到泵站工作压力时，泵站自动卸载，支架的液控单向阀关闭，立柱下腔压力达到初撑力，此阶段为初承力阶段；支架初撑后，随着顶板下沉，立柱下腔压力增加，直至增加到支架安全阀的调正压力，立柱下腔压力达到工作阻力，此阶段为增阻阶段；随着顶板压力继续增加，是立柱下腔压力超过的安全阀调正压力值时，安全阀打开溢流，立柱下缩，液压有可以从各泄压孔排入泄压管道内，使顶板压力减小，立柱下腔压力降低，当低于安全阀压力调整值后，安全阀停止溢流，此阶段为恒阻阶段；当压力持续增加，进入泄压阶段，首先中心柱与塞孔对应，使较大的塞孔封闭，随着活塞柱的下移，边柱逐渐一一将其对应的塞孔对应，这个过程中每一圈上的塞孔可以逐一与塞孔对应，只需设计塞柱的长度，进而实现多量级的抵抗增强，塞孔的封闭使得泄压孔数量减少，进而实现对应等级的荷载抵抗；当所有塞孔封堵完毕后，此状态下，所有塞柱均匹配坐落在塞孔内，此时塞柱起到支撑作用，并在该状态下，固定盘底部通过缓冲垫坐落在底座上，此时参与抵抗的为常开孔和缓冲垫结构，实现最后的抵抗，这个过程抵抗能力较大，且固定盘比底座和活塞柱的柱头小，从而在固定盘的外侧存在空腔，以便于液压油回注时，将活塞柱撑起。
32.值得说明的，本实施例中每一个塞柱的长度均不同，且按照一定的阶梯递减，如1、0.9、0.8、0.7等等，本实施例以d为递减量级，在活塞柱下降一个量级，便会封堵一个塞孔，且封堵的塞孔大小也具有一定的量级，如d，这样随着活塞柱向下的进程，能够实现跨量级的抵抗增强，适应荷载的变化，并提供对应的荷载抵抗能力。
33.实施例2，本实施例进一步对底座的结构进一步说明。
34.本实施例中，底座4上设置有进回液孔12，进回液孔12与布置在底座内的进回液管道连通，进回液管道上设置有进回液安全阀，该结构正常的泄压安全阀。
35.同时本实施例在塞孔的外周设置有微孔73，当塞柱群5套装在塞孔6内时，所述微孔73能使缸体内腔与泄压管道连通，本实施例中微孔73与常开孔的作用等同，即在抵抗后期使空腔内的高压油从此处进入泄压管道11内，增加了细小的回流孔布置。
36.上述实施例中适用于矿山压力剧烈振动，利用该装置能有效防止液压支架被压死，确保工作面的安全，给采煤工作带来了极大的便利。