专利名称：液压支架安全阀动态特性试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿用液压支架安全阀，特别是大流量安全阀的动态性能试验和检测。
煤炭生产中的支护设备，如液压支架的液压系统都需设置安全阀，以保证设备的安全使用。在有冲击地压和岩层震动剧烈的矿区，液压系统中除设有中、小流量的安全阀外，还需设置大流量安全阀。各种规格的安全阀都必须进行型式试验和出厂试验，以确认其所达到的设计指标；另外，安全阀使用一定时间后，也必须进行性能试验，以确定其工作可靠性。这种试验主要是调定压力测量和动态性能试验。目前国内外现有的试验装置有两种类型其一，如图4所示的试验装置，它设置有带大型液压蓄能器泵站的压力机1，被试安全阀3装在液压支架的液压缸2上，然后用压力机对立柱活塞施加动态载荷，测量活塞的运动速度，换算成通过安全阀的瞬态流量，同时测量安全阀进口的动态压力曲线，以确定压力超调量。这种试验设备庞大，试验时的起重安装工作十分繁重。联帮德国的PQZ－1092冲击试验台即属此类，其最大瞬态流量只能达到0.0333m3／s～0.0416m3／s左右。其二，如图5所示，高压液体通过电机带动的换向阀1直接对被试安全阀2施加压力冲击，测量安全阀进口压力和瞬态流量以确定其动态特性。这种试验装置所能达到的最大流量一般只有8.33×10－4m3／s，换向阀的换向频率只有1.33HZ。目前，国内外设计的大流量安全阀的设计最大瞬态流量已达0.1666m3／s，显然，上述两类试验装置均不能满足试验要求。
本实用新型的目的是提供一种能对最大瞬态流量达0.1666m3／s的各种规格的液压支架安全阀进行动态试验和性能参数检测的试验装置，以满足现有规格的各种安全阀的试验要求。
为实现上述目的，本实用新型设计有瞬态流量发生器、控制试验过程的液压系统、两个独立的高压泵站、压力和流量测量系统以及微机数据采集和处理系统。
瞬态流量发生器由高压缸、加载活塞缸、小油缸、密封件等组成。高压缸内设置有高压腔和低压腔，两腔室之间用锥阀隔开；在高压缸上装有压力表；高压缸的一端与加载活塞缸相联，另一端与小油缸相联。加载活塞缸内的加载活塞与低压腔相邻，加载活塞杆的端部装有加速度传感器。锥阀上连接着细长的弹性预应力杆，该杆的一端固连着小油缸活塞，在小油缸的底部有一可更换的薄金属膜片，该膜片用膜片固定螺栓固定，小油缸的端部是泄油盖。瞬态流量发生器的各部件的联接部位均设置有密封元件。
控制试验过程的液压系统包含有4个单向阀、3个换向阀、2个溢流阀、2个压力表、加载阀、手动换向阀和压力继电器等部件，各部件间通过输油管相联接。
压力、流量测量系统和微机数据采集、处理系统由加速度传感器、电荷放大器、滤波器、压力传感器、前置放大器、A／D转换器、微机以及打印机等外围设备所组成。
高压泵站由电机、油泵、单向阀、溢流阀、油箱等组成。
本实用新型通过瞬态流量发生器对被试安全阀输入瞬态流量进行动态性能试验，最大瞬态流量可达0.1666m3／s，从而满足了目前各种规格安全阀的使用要求；流量和压力测量系统可测量相应的瞬态流量和150MPa以下安全阀的进口压力，通过高精度(12Bit)高速A／D接口将数据送入微机，进行相应的计算和单位换算，并将试验结果(包括瞬态压力、流量曲线和特征参数)显示在微机显示屏上，或者打印输出；同时，系统可对实验数据作进一步处理，得到被试安全阀的频响特性曲线，以便进行安全阀控制容积修正，从而预测该阀装到液压支架上的实际动态特性。
以下结合附图对本实用新型作一详细说明。
图1为液压支架安全阀动态特性试验装置原理图。图中1、被试安全阀2、加载活塞3、低压腔4、高压腔5、锥阀6、压力表7、弹性预应力杆8、小油缸活塞9、爆破腔10、薄金属膜片11、泄油盖12、15、18、21、单向阀13、14、23、换向阀16、22、溢流阀17、20、压力表19、加载阀24、手动换向阀25、26、高压泵站27、加速度传感器28、压力传感器29、前置放大器30、A／D转换器31、电荷放大器32、滤波器33、微机、34、打印机等外围设备35、压力继电器。
图2是试验系统电器原理图；图3是瞬态流量发生器结构图。
图1所示的液压支架安全阀动态特性试验装置包括瞬态流量发生器，控制试验过程的液压系统，两个独立的高压泵站，压力、流量测量系统和微机数据采集和处理系统五大部分。
瞬态流量发生器的结构如图3所示，它主要由高压缸43、加载活塞缸37、小油缸49、密封圈38、39、41、44、45、47等组成。高压缸43内设有充满液体的高压腔4和试验开始前为低压的低压腔3，两腔室间用锥阀5隔开，锥阀5上联接着弹性预应力杆7，在高压缸上装有压力表6(见图1)，高压缸43的一端是加载活塞缸37，二者用螺栓36固定，加载活塞缸37内有加载活塞2，它与低压腔3相邻，联接处设有阀套40和阀座42，并通过密封圈38、39、41密封。高压缸43的另一端是小油缸49，弹性预应力杆7的一端与小油缸活塞8连接，通过爆破腔9的液体压力对杆7加载，使其压缩，产生预压缩应力，在小油缸的底部装有可更换的薄金属膜片10，该膜片用膜片固定螺栓48固定，小油缸的端部是泄油盖11，其联接处分别由密封圈44、45、47以及密封套46密封。
控制试验过程的液压系统包含有单向阀12、15、18、21，换向阀13、14、23，溢流阀16、22，压力表17、20，加载阀19，手动换向阀24和压力继电器35等部件。手动换向阀24分别与泵站26、单向阀12、换向阀23联接；换向阀23与换向阀14、单向阀21以及压力继电器35联接；换向阀14与单向阀15、21换向阀13连接；单向阀15与压力表17、溢流阀16、小油缸的爆破腔9联接；单向阀21与压力表20、加载阀19、溢流阀22联接；加载阀19与单向阀18联接，单向阀18又与高压泵站25以及高压缸43联接。被试安全阀1的进口与加载活塞缸37左侧的腔室相联。
压力、流量测量系统包括加速度传感器27、压力传感器28、前置放大器29、电荷放大器31、滤波器32等元件。加载活塞2的活塞杆端装着加速度传感器27，以加速度信号经电荷放大器31放大后通过抗混低通滤波器32及转换器30进入微机33，完成流量测量。被试安全阀1的进口压力通过压力传感器28，经前置放大器29及转换器30进入微机33，完成压力测量。
微机数据采集和处理系统包括有十二位高速A／D转换器30、微机33和打印机等外围设备34。
高压泵站25、26则是由电动机、油泵、单向阀、溢流阀、油箱等组成。
当泵站26通过液压阀24→阀23→阀14→阀15向爆破腔9供油时，压力上升，弹性预应力杆7的压缩应力逐渐增大，当增大到接近杆7材料的屈服限时，薄金属膜片10破裂，腔9内的压力急剧下降到大气压力，弹性杆7突然卸载，弹性波以声速沿杆7的轴向传播，到达杆端时将锥阀5快速打开，致使高压腔4的压力通过加载活塞2和其左腔预先充满的液体冲击被试阀1，使它开启，产生很大的泄放流量。加载活塞2的活塞杆端装有加速度传感器27，该加速度传感器的加速度信号经电荷放大器31放大后，通过抗混低通滤波器32，A／D转换器30进入微机33，然后经数字滤波和积分运算后乘以加载活塞2左侧的环形面积，得到瞬态流量数据。被试安全阀1的进口压力由压力传感器28测量，经前置放大器29和十二位高速A／D转换器30进入微机33。被试安全阀的最高调定压力为63MPa，高压腔4由高压泵站25供液，最高压力为80MPa，改变高压腔压力与被试安全阀调定压力之差值，可使被试安全阀通过不同的瞬态流量，瞬态流量的最大值可达0.1666m3／s。由加速度传感器27、压力传感器28、前置放大器29、电荷放大器31、A／D转换器30和微机33以及打印机等外围设备34等组成的压力、流量测量、数据采集和处理系统，用来实现瞬态压力和流量信号的测量、数据采集、瞬态压力和流量曲线显示，部分曲线段的扩展；用双游标读曲线上任一点的数值；曲线上选定的特征点数据以及被试阀的开启压力，最大瞬态流量、最高瞬态压力、压力超调率等测量结果的自动打印输出。同时，系统软件具有对安全阀装在支架上的实际工作特性的预测功能，即根据测得的压力、流量信号，经快速富里叶变换和其它相应的运算，得出被试安全阀的频率响应数据，此数据经安全阀实际控制容积修正后，得到安全阀在实际工作状态下的频响曲线，由此预测实际工作特性。
下面结合图1和图2叙述本实用新型的工作过程和操作方法。初始状态加载活塞2处于右侧，换好新的膜片10，系统全部电机和电磁换向阀的电磁铁均处于断电状态，压力继电器35的调定压力低于膜片10的爆破压力。工作过程使手动换向阀24处于右侧状态，按开关Sa，泵站26启动，它所供的油液经阀23、14、13回油。按开关S2、K2通电，K2常开触点闭合，ZDT通电，泵站26经单向阀15向爆破腔9供油，活塞8左移，通过弹性预应力杆7使锥阀5关闭，当腔9及相应管道的压力上升到压力继电器35的调定压力时，K2断开，ZDT断电，泵站26输出的油经阀13回油，单向阀15使腔9保持压力，锥阀5继续关闭；同时泵站25启动，打出的油液经单向阀18和加载阀19回油，此时泵站25、26均处于卸荷状态。操纵手动换向阀24，使其处于左侧位置，泵站26经单向阀12向被试阀1的进口腔供油，使其压力上升，此时可测量被试阀1的开启压力或设定动态试验时被试阀1的初始压力。然后将手动换向阀24回到右侧位置，按开关S3，使K3、3DT通电，将经换向阀13的回油路切断，压力油经单向阀21进入加载阀19的活塞腔，将此阀关闭，泵站25向高压腔4供油，使其压力上升。溢流阀22的调定压力低于压力继电器35的调定压力，故压力继电器35复位。观察压力表6，当压力上升到试验所需的压力时，按开关Sb，泵站25停止工作，由单向阀18保持高压腔4的压力。当按下开关S2时，K2、2DT通电，泵站26向爆破腔9供油，腔内压力上升，直至膜片10爆破。膜片爆破，弹性预应力杆7突然卸荷，由于应力波的反射，使锥阀5迅速离开阀座开启，于是加载活塞2受到高压腔4压力的冲击作用，此压力冲击通过加载活塞2左侧的液体传递到被试阀1的进口，使阀1开启，液体通过被试阀1泄放，加载活塞2左移，其左右腔和高压腔4压力下降，当压力降到被试阀1的关闭压力时，被试阀关闭，加载活塞2停止左移，试验过程结束。按开关S2、2DT断电，按开关S3、3DT断电；按开关S1、1DT通电，液控单向阀21开启，高压腔4通过加载阀19卸压。操纵手动阀24，使其处于左侧状态，泵站26的高压油经单向阀12进入加载活塞2的左侧腔，使加载活塞2右移，右腔油液经锥阀5回到高压腔4，加载活塞2移到最右位置，回到起始状态。这里泵站25只有在泵站26运行的情况下才能启动。在试验过程中数据自动采集，试验结束后将结果显示，打印输出或作二次处理。
权利要求1.一种矿用液压支架安全阀动态特性试验装置，其压力、流量测量和微机数据采集、处理系统包括
→A/D转换器30→微机33及打印机等外围设备34，其特征是该试验装置设计有瞬态流量发生器、控制试验过程的液压系统、两个独立的高压泵站；a、瞬态流量发生器包含有高压缸、分别与高压缸两端相联的加载活塞缸、小油缸以及各缸体联接部位所设置的密封件等，高压缸内设置有高压腔和低压腔，两腔室之间用锥阀隔开，高压缸上装有压力表，加载活塞缸内的加载活塞与低压腔相邻，加载活塞杆的端部是加速度传感器，锥阀上连接着弹性预应力杆，该杆的一端与小油缸活塞联接，在小油缸的底部有一可更换的薄金属膜片，该膜片用螺栓固定，小油缸的端部是泄油盖；b、控制试验过程的液压系统包括单向阀、换向阀、溢流阀、压力表、加载阀、手动换向阀和压力继电器等，各部件之间通过输油管相联，其联接方式是
专利摘要一种矿用液压支架安全阀动态特性试验装置，由瞬态流量发生器、液压控制系统、高压泵站、压力、流量测量系统以及微机数据采集和处理系统所组成。本实用新型可以对被试安全阀输入瞬态流量进行动态性能试验，最大瞬态流量可达0.1666m
文档编号G01D21/00GK2083741SQ90200910
公开日1991年8月28日 申请日期1990年1月20日 优先权日1990年1月20日
发明者熊诗波, 杜岚松, 张宗熙, 贾跃峰, 杨艾奇 申请人:山西矿业学院