CN1006165B - 一种井下液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用本质安全型电液阀能同时起动若干液压装置。这些液压装置（推力活塞传动装置５，６）通过换向阀连接到泵压管路和回流管路上。换向控制阀能够通过前置控制阀按规定的方式连接到控制压力管路上。前置控制阀是一种有工作电磁铁的无压阀，电磁铁电流在５０毫安以下，前置控制阀与电液换向阀串联后连接到控制压力管路上，同时前置控制阀被液压关闭。

Description

一种井下液压控制装置

本发明介绍了一种用本质安全型电液阀起动液压装置，特别是起动用在地下开采中的千斤顶。

地下采煤时，在长壁工作面中，通常采用液压支架支撑工作面顶根。这些支撑部件包含有多个液压装置。如支柱，推移油缸，顶梁伸缩千斤顶等，它们的液压介质的供应由电液阀控制。

在地下开采的甲烷危险区中使用的用电起动的液压控制阀，必须保证供给阀的电能不致引燃甲烷气体。因此，这种电液控制系统的耗电量相应受到限制。例如控制系统在工作电压为12伏时，其电流强度为1-1.5安培。

由于在开采时所用液压系统的压力较高，所用的电-液压磁控制阀耗电较高，在500毫安以上。目前在地下开采中所使用的支架控制系统，不能同时起动多个电磁阀，电磁阀必须按顺序起动。

为克服这一缺点，过去做了各种尝试，例如已经知道的，工作电压12伏时耗电约125毫安的电磁阀。然而，这些电磁阀的过流截面较小，因而单位时间内允许通过的流量小。

从联邦德国专利公报NO.3，123，224上我们了解到一个电动液压控制阀，该阀的电驱动机构中有一个压缩弹簧式能量贮存器。压缩弹簧开始是用一个低功率电动机压缩，在电磁阀工作时，被压缩的弹簧突然释放其贮存的能量。

根据上述的现有技术，本发明采用一种在井下使用并具有推顶活塞传动装置的液压支架的控制系统，该控制系统包括：液控方向阀，这些阀的进口侧分别与压力管路和回流管路联接，而出口侧分别与推顶活塞传动机构的工作腔联接;前置控制阀，它们的进口侧分别与压力管路和回流管路联接，而出口侧与液控阀的液控管路联接，该前置阀是被电控装置操纵的电磁阀;

其特征在于，每个前置阀都配备一个公共方向控制阀，该方向控制布置在联接前置控制阀的进口侧与该压力管路的管路中，公共方向控制阀处于第一开关位置时，前置控制阀与压力管路断开，并且在无压时公共方向控制阀可被电控装置换向到第二开关装置，使前置阀与操纵液控阀的压力管路联接。

前置控制阀可当做二位三通换向阀，在其输入端通过相应的液压管路直接地或经过同样的二位三通换向阀间接地连接到回流管路上，从而达到了前置阀无压的目的，它们的工作电磁铁电流被限制在50毫安以下。

控制装置按这种方式组成，每个液压起动的二位三通换向阀之前有它自己的电动前置控制阀，在通常的情况下，类似二位三通电动换向阀，把若干前置控制阀间接到回流管路或控制压力管路上。

为了使多个推力活塞传动装置同时伸出，通过排列在控制器上的键等，选择相应的前置控制阀，直到这些前置控制阀所共用的串连的二位三通换向阀被接通为止，通电使前置控制阀动作。由于前置控制阀是液压自锁的，控制电脉冲可以得到补偿。液压起动的二位三通换向阀通过排列在前置控制阀输出端的控制管路来换向，并把选择的推力活塞传动装置的工作腔连接到泵压管路上。

前置控制阀有一个耗电远低于50毫安，例如10毫安的工作电磁铁。电磁铁作用在一个被阀套密封包围着，在导向套筒内滑动的多级阀杆上，阀座和阀杆共同形成一个外径为D₂的，能承受液压的环形面。阀杆上与工作电磁铁相反方向的一边，有一个双锥形的阀塞，阀塞的锥面朝向工作电磁铁，它与对应的阀座贴合，形成一个外径为D₁的能承受液压的环形面。当电磁铁通电时，双锥阀塞的对面与另一阀座贴合。在这种情况下，承受液压的环形面外径为D₃。

本项发明可以通过图示实施例作进一步描述：

图一是根据本发明的支架控制系统原理图。

图二是根据本发明的前置控制阀的局部剖面图。

图一表示了巷道供压装置。包括一个低压管1，一个泵压管2，一个控制压力管3和一个回流管4。推力活塞传动装置5和6的实施例图解说明了液压装置分别通过液压管路7和8连接到泵压管路2和回流管路4上。推力活塞传动装置的工作腔（活塞腔9、11和环形腔10、12）可以有选择地通过二位三通换向阀（13、14、15、16）连接到泵压管路2和回流管4上。二位三通阀（13、14、15、16）在其初始状态一个处于工作状态的弹性元件17限定。此时，它们把推力活塞传动装置的工作腔与回流管4连通。二位三通换向阀（13、14、15、16）包括有能通过控制管路18用液压驱动的伺服活塞。在伺服活塞加压时，推力活塞传动装置的工作腔与泵压管路2连通。

控制管路18连接到前置控制阀（19、20、21、22）的输出端，其输入端通过液压管路23和24连接到回流管路4上。

其它二位三通换向阀（25和26）连接到液压管路24上。前置控制阀（19、20、21、22）可以通过控制线27驱动。二位三通换向控制阀25，26通过从控制器28上的控制线29驱动。

从图一可以看出，二位三通换向阀（25、26）在初始状态被一个在工作状态的弹性元件30限定。此时，它们把管路24与回流管4连通。由于管路23、24与回流管4连通，在前置控制阀19、20、21、22的输入端没有液压出现，前置控制阀被一个处于工作状态的弹性元件31固定，在这个状态时，它们把控制管路18和液压管路23连通并从而再与回流管4连通。

由于前置控制阀19、20、21、22是在无液压压力时动作，所以这些控制阀采用耗电少的电磁铁。根据本发明，前置控制阀的耗电总量少于50毫安，最好是在10毫安左右。

按照本发明的支撑控制系统工作描述如下：

网路的排列处于如图所示的初始位置。前置控制阀19和20由控制器28操纵，如用键32、33或其他键起动。控制管路18已与液压管路24连通，管路24还要依次与回流管4连通，用起动键34、35使前面的二位三通换向阀，25和26工作，然后把泵压管路3与液压管路24连通，通过被操纵的前置控制阀19和21，控制管路18增压，并通过伺服活塞操纵二位三通换向阀13和15。在这种工作状态下，推力活塞传动装置5和6的活塞室9和11与泵压管路2连通，推力活塞传动装置伸出。

前置控制阀19、20、21、22是液压自锁的，当液压管路24一出现压力，前置控制阀就立刻断电。只要通过键34、35对二位三通换向阀25、26通电加压，前置控制阀19、20、21、22就保持被液压锁住。

根据本发明的前置控制阀19、20、21、22的结构组装，可以从图二例举的前置控制阀19看出。

前置控制阀19包括一个装有电磁铁（未示出）的推动部件36和液压控制部件37。其中的推动部件36或者被拧在控制部件37上，或者把两个部件安装在同一个机座里。

在推动部件36里，被工作电磁铁触发的控制脉冲按箭头F的方向作用在阀杆38上，并推动阀杆38克服阀簧39的弹力。阀杆38具有多个不等直径台阶，在它的上部套着一个突出来的密封阀套43。阀套43用一个固紧套44等固定在阀杆38上，并在导向套筒52内滑动。在阀杆38与与工作电磁铁相反方向的一端，有一个阀塞40。阀塞40做成双锥形。当工作电磁铁不通电时，其上锥座被装在上阀座41下面的阀簧39压紧。当工作电磁铁通电时，阀杆38下移克服阀簧38的弹力，阀塞40的下锥座与下阀座42贴合控制部件37包括连接孔46、47、48还有装有阀杆38的中心孔45。连接孔46连接到液压管路24上，连接孔47连接到控制管路18上，而连接孔48连接到液压管路23上。

如果前置控制阀19通过液压管路24和（或）连接孔46被加压，也就是说，在工作电磁铁没有予先通电的情况下，二位三通换向阀25已经工作。然后加压液体到达阀前室49，在外径为D₁的环形面上作用于靠着上阀座41的阀塞40上。而进入阀前室49内的加压液体也同时作用在阀杆38的密封套43上，因而产生一个相反的作用力分量，由于被液体充满的，由阀套43形成的，外径为D₃的环形面大于外径为D₁的阀座41上的有效压力面，因而阀塞40被牢固地压在阀座41下面。在这个工作状态，前置控制阀19对控制压力管路3来说是关闭的。控制管路18与液压管路23连通并因而与回流管4连通。

如果使前置控制阀19工作，工作电磁铁就把阀塞40压在下阀座42上。在这种状态，阀塞40在外径为D₃的环形面上受由管路24来的加压液体的压力。由于外径为D₃的受压面大于阀套43上的有效受压面。阀塞40将被液压压到下阀座42上并稳固地停在那里，甚至当工作电磁铁断电时也如此。在这个工作状态，液压管路224与控制管路18接通，只有当二位三通换向阀25关闭时，这个工作状态才被解除。

明细表

1低压管

2泵压管

3控制压力管

4回流管

5推力活塞传动装置

6推力活塞传动装置

7液压管

8液压管

9活塞腔

10环形腔

11活塞腔

12环形腔

13换向阀

14换向阀

15换向阀

16换向阀

17弹性元件

18控制管

19前置控制阀

20前置控制阀

21前置控制阀

22前置控制阀

23液压管路

24液压管路

25换向阀

26换向阀

27控制电缆

28控制器

29控制电缆

30弹性元件

31弹性元件

32选择键

33选择键

34选择键

35选择键

36推动部件

37控制部件

38阀杆

39阀簧

40阀塞

41阀座

42阀座

42阀套

44锁紧销

45阀体孔

46连接孔

47连接孔

48连接孔

49阀前腔

Claims (10)

1、一种在井下使用并具有推顶活塞传动装置的液压支架的控制系统，该控制系统包括：

液控方向阀（13到16），这些阀的进口侧分别与压力管路（2）和回流管路（4）联接，而出口侧分别与推顶活塞传动机构（5、6）的工作腔（9、10、11、12）联接;前置控制阀（19到22），它们的进口侧分别与压力管路（3、24）和回流管路（4）联接，而出口侧与液控阀（13到16）的液控管路（18）联接，该前置阀（19到22）是被电控装置（28）操纵的电磁阀;

其特征在于，每个前置阀（19到22）都配备一个公共的方向控制阀（25、26），该方向控制阀布置在联接前置控制阀（19到22）的进口侧与该压力管路（3）的管路（24）中，公共方向控制阀（25、26）处于第一开关位置时，前置控制阀（29到22）与压力管路断开，并且公共方向控制阀可被电控装置（28）换向到第二开关位置，使前置阀（19到22）与操纵液控阀（13到16）的压力管路（3）联接。

2、按权利要求1的控制系统，其特征在于，公共控制阀（25、26）是电磁阀，它们通过电控线路（29）被电控装置（28）操纵。

3、按权利要求1的控制系统，其特征在于，当控制系统在起始状态时，前置控制阀（19、20、21、22）的输入端通过管路（23、24）与回流管（4）连通。

4、按照权利要求1所述的控制系统，其特征是，前置控制阀（19、20、21、22）最好由工作电磁铁电流在50毫安以下的液阀组成。

5、按照权利要求1所述的控制系统，其特征是，前置控制阀（19、20、21、22）包括一个带阀套（43）的多极阀杆（38）和一个双锥形阀塞（40）。

6、按照权利要求5所述的控制装置，其特征是，由阀套（43）形成的，外径为D₂的承受负载压力的环形面，大于外径为D₁的靠在阀座（41）上的阀塞（40）的有效环形面。

7、按权利要求5所述的控制装置，其特征是，阀塞（40）的阀座（42）上的外径为D₃的有效环形面，大于阀杆（38）的阀套（43）上的外径为D₂的有效环形面。

8、按权利要求5所述的控制装置，其特征是，阀前室（49）通过连接孔（46）连到管路（24）上，阀室（50）通过连接孔（47）连到控制管路（18）上，弹簧室（51）通过连接孔（48）连到管路（23）上。

Images