一种多级防冲支柱的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种多级防冲支柱，包括顶盖、吸能筒顶盖、液压柱、多级液体吸能筒、槽沟吸能筒、液压缸顶盖、合金液压缸、活塞、液压缸底座、三用阀等，所述的多级液体吸能筒套装在液压柱内，所述的液压柱套装在预制槽沟吸能筒内，所述的预制槽沟吸能筒套装在轻质高强液压缸内，在强动载条件下，利用多级液压吸能筒快速让位吸能，防止冲击瞬时液压缸内压力急剧增大损伤三用阀内部元件及液压柱柱体，实现快速吸收冲击地压施加给支柱的能量，并使用远程三用阀可实现远程升降支柱功能，实现降柱时带来的围岩垮落对人员伤害，保证施工人员的人身安全。
【专利说明】一种多级防冲支柱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿用支护设备，尤其涉及一种多级防冲支柱。
【背景技术】
[0002]随着煤矿开采深度的增大，冲击矿压的问题日益严重，目前巷道内使用的普通液压支柱，由于冲击地压产生的强冲击动载荷常常超出液压支柱的强度范围，液压支柱安全阀的排液速度和流量有限，液压支架不能及时让位卸压，造成短时间内液压支柱压力超出可以承受的范围，导致立柱压弯、压粗、爆裂与断裂等破坏现象，使得液压支架破坏，巷道坍塌，严重威胁到人员的安全和减慢生产进度。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种多级防冲支柱，既满足巷道准静态时缓慢让位，保证支架压力在可承受范围内，又满足冲击地压巷道准动态变形时支架的快速让位，降低冲击载荷对支架的压力，确保支柱压力在可承受范围之内。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用一种多级防冲支柱，包括顶盖1、液压柱2、活塞
11、复位弹簧7、液压缸顶盖8、合金液压缸10、液压缸底座12、三用阀13 ;液压柱2的顶部连接顶盖I，底部连接活塞11，液压柱2嵌套在合金液压缸10的内部，所述的合金液压缸10的顶部设置液压缸顶盖8，底部与液压缸底座12固定连接；所述液压柱2内套装一个多极液体吸能筒，所述的多极液体吸能筒包括由外向内依次嵌套第一碳纤维筒3、吸能圆盘固定筒4，所述的吸能圆盘固定筒4的顶部与吸能筒顶盖16固定连接，复位弹簧7—端与吸能圆盘固定筒4内壁固定连接，另一端与液压缸底座12固定连接，在吸能圆盘固定筒4的内部设置至少一个吸能圆盘5，所述的吸能圆盘5设置在复位弹簧7之上，并与吸能圆盘固定筒4固定相连。
[0005]优选，所述的吸能圆盘5表面设置三角预制沟槽51。
[0006]进一步优选，在液压柱2外表面套装槽沟吸能筒6，所述的槽沟吸能筒6置于液压缸顶盖8上。
[0007]进一步优选，所述的槽沟吸能筒6的外表面具有相互垂直的轴向三角预制沟槽61和周向三角预制沟槽62。
[0008]进一步优选，所述的合金液压缸10外部嵌套第二碳纤维筒9，所述的第二碳纤维筒9与合金液压缸10粘合连接。
[0009]进一步优选，所述的合金液压缸10的下部设有三用阀连接孔13，所述的三用阀13通过三用阀连接孔14与合金液压缸10的内部相通。
[0010]进一步优选，所述的活塞11的外表面设有导槽，在导槽内设置活塞密封圈15。
[0011]进一步优选,所述的三用阀13包括单向阀、安全阀和卸压阀。
[0012]进一步优选，所述的三用阀13为远程三用阀。
[0013]采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，在液压柱2内设置的多级液体吸能筒由吸能圆盘固定筒4、吸能圆盘5和固定连接在吸能圆筒外的碳纤维筒3构成，当缸体里的液体压力超过多极液体吸能筒的吸能圆盘5的破坏强度时，吸能圆盘5破裂，使得液压缸内液体快速进入到多级液体吸能筒中，起到快速吸能让位的作用，增强液压柱的抗破坏强度，实现分段吸能，克服一次冲击地压发生后失去吸能作用的缺点。
[0014]本发明在巷道围岩流变变形时，采用三用阀具有液压缓慢让位功能，保证液压支柱压力在可承受范围之内，在冲击地压发生瞬间强冲击下，多级液体吸能筒具有液压快速让位吸能功能，消耗冲击能量，防止冲击瞬时液压缸内压力急剧增大，保护液压支柱免遭冲击破坏和损伤三用阀内部元件而失去支撑能力。在动载条件下，多级液体吸能筒和槽沟吸能筒，可实现快速让位，快速吸收冲击地压施加给支柱的能量。本发明集静压液压安全保护、冲击液压防冲吸能和冲击压力弹塑性组合吸能于一体，吸能防冲能力强，设计简单，功能多，费用低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的一种多级防冲支柱的结构示意图；
图2为本发明的槽沟吸能筒的结构示意图；
图3为本发明的吸能圆盘结构示意图。
[0016]其中图中:I一顶盖，2—液压柱，3—第一碳纤维筒，4一吸能圆盘固定筒，5—吸能圆盘，6一槽沟吸能筒，7一复位弹黃，8—液压缸顶盖，9一第二碳纤维筒，10一合金液压缸，11—活塞，12—液压缸底座，13 一二用阀，14 一二用阀连接孔，15—活塞密封圈，16—吸能筒顶盖，61—吸能筒轴向三角预制沟槽，62—吸能筒周向三角预制沟槽，51—三角预制沟槽。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
实施例，参照附图1所示的一种多级防冲支柱，包括顶盖1、液压柱2、活塞U、复位弹簧
7、液压缸顶盖8、合金液压缸10、液压缸底座12、三用阀13 ;液压柱2的顶部连接顶盖1，底部连接活塞11，在活塞11的外表面设置导槽，在导槽内设置活塞密封圈15，对合金液压缸10起到了液压密封作用。液压柱2嵌套在合金液压缸10的内部，所述的合金液压缸10的顶部设置液压缸顶盖8，底部与液压缸底座12固定连接；合金液压缸10的外表面嵌套第二碳纤维筒9，第二碳纤维筒9与合金液压缸10粘合连接，增加了支护强度，防止支柱弯曲、爆裂，同时减轻支柱重量，利于搬运安装。所述液压柱2内套装一个多极液体吸能筒，所述的多极液体吸能筒包括由外向内依次嵌套第一碳纤维筒3、吸能圆盘固定筒4，所述的吸能圆盘固定筒4的顶部与吸能筒顶盖16固定连接，复位弹簧7 —端与吸能圆盘固定筒4内壁固定连接，另一端与液压缸底座12固定连接，在吸能圆盘固定筒4的内部设置至少一个吸能圆盘5，所述的吸能圆盘5设置在复位弹簧7之上，并与吸能圆盘固定筒4固定相连。
[0018]合金液压缸10的下部设有三用阀连接孔13，所述的三用阀13通过三用阀连接孔14与合金液压缸10的内部相通，通过三用阀13向液压缸内注入高压液体，液压柱2、活塞11和多级液体吸能筒向上升起，对巷道进行支护。当液压柱2受顶盖I加载压力缓慢变形，当加载压力超过安全阀的安全压力时，柱内液体从安全阀流出，降低了支柱缸内液体压力，使得液压缸内液体压力不超过支柱允许压力，保护液压支柱免遭破坏。在顶盖I变形过程中，液压柱2收缩，液压柱顶盖I快降至槽沟吸能筒6顶端时，应进行扩巷工作，避免槽沟吸能筒6在静载条件下被挤压破坏。
[0019]当发生冲击时液压缸内液体压力急剧增大，如图1，图3所示，在吸能圆盘固定筒4内设置4个吸能圆盘5，在吸能圆盘5上设置三角预制沟槽51，当液体压力超过多级液体吸能筒的吸能圆盘5破坏强度时，最下层吸能圆盘5会沿着三角预制沟槽51破裂，液压缸内液体快速进入到多级液体吸能筒内，起到快速吸能让位作用，若冲击能量很大，多级液体吸能筒继续下降，上一层的吸能圆盘5继续破裂，进一步让位吸能，以此类推，实现了分段吸能的作用。
[0020]当液压柱顶盖I压缩至槽沟吸能筒6时，槽沟吸能筒6沿着顶盖I的锥形台发生外卷破裂吸收能量，如图2所示，槽沟吸能筒6外表面具有相互垂直的轴向三角预制沟槽61和周向的三角预制沟槽62，吸能筒沿着轴向三角预制沟槽61破裂外卷，破裂力均匀吸能，槽沟吸能筒6按照预制的周向的三角预制沟槽62终止破裂，使得每次吸能均匀。沟槽吸能圆盘5继续破裂直至液压缸内液体压力降低到安全值。
[0021]当顶板岩体比较破碎，升降柱危险时，可通过远程三用阀遥控功能实现远程控制升降柱，通过远程使用单独远程控制三用阀来实现远程升降柱作业。本发明实现了巷道支柱在巷道流变大变形准静态让位吸能、高速冲击大流量让位吸能，和远程遥控功能，防止支柱在冲击条件下完全破坏，失去支撑能力，保证施工人员的人身安全。
[0022]在静载条件下利用外接远程三用阀让位卸压，且具有注液升柱、放液降柱、静压安全保护和远程控制功能。在动载条件下利用多级液体吸能筒让位卸压，实现快速吸收围岩冲击能的防冲功能，液压缸采用碳纤维复合材料和高强度铝合金材料，可增强支护强度，减轻支柱重量。
【权利要求】
1.一种多级防冲支柱，包括顶盖(I)、液压柱(2)、活塞(U)、液压缸顶盖(8)、复位弹簧(7)、合金液压缸(10)、液压缸底座(12)、三用阀(13)，其特征在于:液压柱(2)的顶部连接顶盖(1)，底部连接活塞(11)，液压柱(2)嵌套在合金液压缸(10)的内部，所述的合金液压缸(10)的顶部设置液压缸顶盖(8)，底部与液压缸底座(12)固定连接；所述液压柱(2)内套装一个多极液体吸能筒，所述的多极液体吸能筒包括由外向内依次嵌套第一碳纤维筒(3)、吸能圆盘固定筒(4)，所述的吸能圆盘固定筒(4)的顶部设置吸能筒顶盖(16)，复位弹簧(7) —端与吸能圆盘固定筒(4)内壁固定连接,另一端与液压缸底座(12)固定连接,在吸能圆盘固定筒(4)的内部设置至少一个吸能圆盘(5)，所述的吸能圆盘(5)设置在复位弹簧(7)之上，并与吸能圆盘固定筒(4)固定相连。
2.如权利要求1所述的多级防冲支柱，其特征在于:所述的吸能圆盘(5)表面设置三角预制沟槽(51)。
3.如权利要求1所述的多级防冲支柱，其特征在于:在液压柱(2)外表面套装槽沟吸能筒(6)，所述的槽沟吸能筒(6)置于液压缸顶盖(8)上。
4.如权利要求3所述的多级防冲支柱，其特征在于:所述的槽沟吸能筒(6)的外表面具有相互垂直的轴向三角预制沟槽(61)和周向三角预制沟槽(62)。
5.如权利要求1所述的多级防冲支柱，其特征在于:所述的合金液压缸(10)外部嵌套第二碳纤维筒(9)，所述的第二碳纤维筒(9)与合金液压缸(10)粘合连接。
6.如权利要求1或者5所述的多级防冲支柱，其特征在于:所述的合金液压缸(10)的下部设有三用阀连接孔(14)，所述的三用阀(13)通过三用阀连接孔(14)与合金液压缸(10)的内部相通。
7.如权利要求1所述的多级防冲支柱，其特征在于:所述的活塞(11)的外表面设有导槽，在导槽内设置活塞密封圈(15)。
8.如权利要求1所述的多级防冲支柱，其特征在于:所述的三用阀(13)包括单向阀、安全阀和卸压阀。
9.如权利要求1所述的多级防冲支柱，其特征在于:所述的三用阀(13)为远程三用阀。
【文档编号】E21D15/51GK103557016SQ201310557912
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】聂颖, 李国臻, 潘一山, 徐连满, 李祁, 李忠华 申请人:辽宁工程技术大学