专利名称：带有填充一支架回收阀及压力液体回流装置的液压单支柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于在采矿和隧道构筑的地下作业中采用的单支柱结构的液压支柱，该液压支柱具有一个填充一支架回收阀与支柱头部制成一体，该阀的壳体的一端部有一个用于带有接触槽和凸缘的配合喷枪的连接件，在壳体内部有一个用于安装的单向阀，一个用于支架回收的截止阀以及一个防止支柱过载的限压阀，同时，限压阀的阀壳同时也是截止阀的柱塞，截止阀支配一个密封轴肩，该轴肩与在壳内壁的密封座相适应的形成，以及同时压力介质通过一个紧固在连接件上的软管连接，无环境污染地排出。
在采矿或隧道构筑的地下作业中，首先要逐点地安装液压单支柱，以便为矿工建立一个安全的工作空间。为此，将单支柱张紧在顶板与底板之间，或在矿井底与巷道顶板之间。除此以外，支柱在每个过渡区的工作面内总要设置这样单支柱，在过渡区内，可根据每天的拆卸步骤实际上必需每天一次或多次更换支柱。单支柱安装是不理想的，这是由于岩石的性质掩护金属拱形支架以及其它的金属拱形支架不能安装或者安装起来相当困难。在半坡或陡坡位置上就适合这种情况特别是在迄今所沿用的每天更换液压支柱的实际过程中，水油混合的压力液体会在液压支架回收和运作过程中向周围喷射。即便水油混合物中只含有较少量的油，也不可避免地喷射的压力液体到达井筒周边，并从那里向地面泵出该液体，从而必定导致污染环境。此外，由于处理方式的原因，水油乳浊液只能一次性使用，就是说，该乳浊液必须不断地用新生产的压力液体来补充和更换。
对于这个问题的认识，几年前就已公知了。人们将液压支柱下沉时放出的水油乳浊液收集，排出并通过插入一个泵来更新。在DE-GM8912529中公开的方案是，用下述方法阻止含油液体排入巷道，即压力液体被一个可用液压打开截止阀在同一个阀壳端压入单支柱内，在支架回收时，液体又可以被取出。在支架回收过程中，压力液体流入回流管中，同时借助于文丘里喷咀或类似机构可以加速排放过程，然后，压力液体在安装支柱时还可以再次使用。这种已知的液压支柱及其阀件的缺点是其组合阀的结构非常复杂。这种组合阀在DE-OS340487中也有所公开。为了使截止阀能够打开，在已知够复杂的阀体上还要设置一个孔，用于将压力液体引导到限压阀阀壳的后侧，以便在相应的加载时将截止阀从阀座上抬起。压力液体或者必须用特殊的安装喷枪喷入或者必须采用其它类型或方式来保证压力液体不会经过该阀流入支柱内腔。
因而，本发明的目的在于提出一种带有使压力液体强制回流装置的液压支柱，该支柱上设有一个结构简单、操作可靠的用于控制的填充-支架回收阀。
本发明的目的是通过如下方案实现的，在壳体的两侧制有相同结构的、带有接触槽及凸缘的连接件，在该阀壳上设有一推力杆，该推力杆对着回位弹簧的作力而抵着限压阀阀壳后端壁移动，由此使限压阀壳也随之移动，该推力杆还可装入喷枪的连接口中，带有落锤式定位器的软管连接用作抽吸泵连接，其连接孔环绕单向阀的柱塞壳形成环形通道。
在这类结构的液压支柱上，首先要一次性的保证，在支架回收时，压力液体可迅速并以相应的量从液压支柱里排出，并可以被收集使其在支架安装时还可以用于新的支柱。借助于一个仅装在组合阀的回收侧的普通安装喷枪，就可以直接影响限压阀阀壳并使其移动，从而将截止阀从阀座上抬起。由于上述的直接影响，则该组合阀的特点是使得所需压力液体可以大压力面可靠地直接流入需要控制的区域内，特别是要保证截止阀的特性。对此，液压支柱本身的压力特性不是决定性的，尤其是考虑到压力液体是通过软管连接和与之相接的泵均匀地抽吸则更是如此。本发明所采用的抽吸泵连接结构应保证在连接截止阀时有足够大的通孔，压力液体通过该通孔能可靠的排出，为此设置了环形通道以及相应的尺寸。
根据本发明的适当的结构可以是，在推力杆上具有一环形盘，该环形盘即作为回位弹簧的弹簧座，又作为一壳内壁上一限位凸棱相应的行程限位器。在安装喷枪的作用下，推力杆抵抗回位弹簧的作用力而移动，由于回位弹簧支撑在环形盘上，因而回位的弹簧的力直接作用于推力杆。通过限位棱与环形盘，可以保证将推力杆准确地停在使截止阀原来打开的位置。为此阻止孔经开得过大，另外要准确地保证孔的开度使得足够量的压力液体可通过最短的路经由支柱内腔流入回流管路。
本发明的结构可节省空间，因为回位弹簧是围绕限压阀阀壳而设置的。这样，弹簧同时还可以被导向，并且，用一根回位弹簧就足够了，因为弹簧可以作相应的配置。
为了简化安装以及最小程度地限制推力杆的运动行程，位于回收端的连接件可以制成可拧入该壳体的螺纹件。这样，推力杆可被准确地定位，因为它可以在连接件前先插入壳体，而后通过旋拧连接件来使其相应的定位并被固定。
在配合喷枪与推力杆区域内的必要的密封是这样保证的，根据本发明，喷枪连接口上在出口处有一个槽并安放有一个O形环。O形环套在推力杆的相应位置上，以保证在正常的高压下，压力液体也不会进入限压阀区域或限压阀阀壳的区域，以免由此进入周围的环境。
为了使配合喷枪能在液压支柱回收后毫无问题地松开并且以后还能重新安上，在配合喷枪上沿着由连接口到阻塞阀之间的区域设置了一个旁路。当回收过程结束而且配合喷枪上的接触被松开时，该旁路打开。通过相应的自动装置可保证配合喷枪可在较短的时间内被取下。
至此所描述的结构中，推力杆是一个独特的部件，因而有必要采用回位弹簧。也可以想见，将限位阀阀壳与带环形盘的推力杆制成一个结构，该结构本身可在组合阀壳内移动。由此可以明显地暗示到取消回位弹簧，因为仅用截止阀弹簧就可承受截止阀的关闭或再关闭。不过，在配合喷枪向推力杆施加的压力较高时，安装一个相应的特殊的回位弹簧更为有利。
一个适于地下空间较窄的条件下使用的抽吸泵连接结构为抽吸泵连接件制成弯角形的，其上安装一个用于连接泵软管的、带有夹子的插接件。这样，泵软管可以下悬地安到液压软管上，而不会产生软管弯折问题。此外，泵软管通过带夹子的插接件可以很快地与抽吸泵接口连接，从而使安装时间相应地减少。
由前已叙述的内容还可以看出，本发明的技术方案一个重要优点在于，大量的压力液体可经抽吸泵接头排出。如果抽吸泵接头中的排流通道直径较大，最好比配合喷枪中的进流孔直径大25%至50%，则这种泵单元的工作性能会更好。由此可以有利地缩短回收支架所需要的时间。
截止阀的密封性是由下述有利的因素保证的，作为最佳结构，密封座是在一个环形的，伸入到壳体内腔的支承环处形成的，截止阀弹簧即支撑在与之相对的支承面上。用截止阀弹簧可以保证，截止阀被以足够大的力固定在密封座内，同时，如已述及的，密封座或密封面与其另一侧的截止阀弹簧支撑面之间彼此完全紧密的靠在一起。
为进一步最佳化截止阀的密封性，本发明还提出，在支撑环上制有呈S状弯曲的支撑面与截止阀相接，同时，密封座是由支撑面上沿密封轴肩方向突出的区域构成的。这样就可以保证向外突出的支承面可以钻入或插入原来的密封环中，从而用这种方式保证必要的密封性。
若单向阀密封塞上制有一阀锥，则本发明可使组合阀获得持续的密封。该阀锥限用柔性件，最好是用塑料或带相应涂层的件制成。阀锥置于单向阀的阀座上，因而在填充过程结束后支柱内腔才完全关闭。由于阀锥的柔性结构，即使在有许多间隙的情况下也可以保持密封。不过这不包括密封面上涂敷有相应材料的情形。若用金属制成的阀锥强制的出现多个间隙，则会产生损环。由于单向阀对于任务的实现，即对于液压支柱不污染环境的要求至关重要，因而密封塞的结构具有特殊的意义。
本发明的优点特别突出在其所提供的液压支柱不给环境造成负担，因为实际采用的水油乳浊液在各个工作过程中都不会进入环境。更确切地说，它可以保证压力液体总是保持在密闭的腔室内或通过软管来回流动，其中压力液体可在相应的高压下又返回压力网中。由于仅靠设置在液压支柱内的回位弹簧还不足以使压力液体迅速排出，因而最好可以通过抽吸泵接口和相应的抽吸泵将大量的压力液体迅速排出。本发明的另一优点是，对组合阀的必要改造花费较少，因而甚至改换设备也是可能的。此外，本发明允许采用一些普通技术，如配合喷枪，以及其所要求的落锤式定位器来工作，从而保证矿工能有把握使用该最佳技术。
本发明的其它细节及优点可以通过对以下附图的描述中得出，在附图中表示了一个最佳实施例，其中表示了一些必要的细节及各个零件。
图1为液压支柱的剖视图，其中表示了支架回收装置在进入回收过程前的状态;
图2为具有单支柱阀支柱头的剖视图;
图3为单支柱阀的填充侧和与之连接的抽吸泵接头部份的放大视图;
图4为单支柱阀的回收侧和与之连接的配合喷枪的放大视图。
图1中所示的液压支柱(1)的上部有支柱头(2)。支柱头(2)形成可伸缩的内管柱(3)的自由端，该内管柱可在基础外管柱(4)内移动。回位弹簧(5)保证在回收液压支柱(1)时可将伸缩的内管柱(3)收到基础外管柱(4)中。为此，必须打开安在支柱头(2)上的填充一回收阀(6)，以便使高压液体从液压支柱(1)的内腔中排出。
配合喷枪(7)不仅用于液压支柱(1)的填充而且用于其回收过程，配合喷枪是通过一个受手柄(8)控制的阻塞阀(9)进行工作的。阻塞阀(9)是通过一个旁路(10)来分流的，当回收或填充过程结束时，该旁路打开，以使配合喷枪(7)的前方区域卸压。后来将配合喷枪(7)连同其插入充、放液阀(6)中的连接口及在连接口(1)内形成的导流孔(12)一起取下，在此之后放开落锤式定位器(13)。
在连接口(11)处需要的密封是由嵌在槽(16)中的O形环(15)实现的，由此可保证经配合喷枪(7)喷入的压力液体只能作用于插在连接口(11)内的推杆上，而不会提前向限压阀阀壳区内供应高压液体。
填充-回收阀(6)插在支柱头(2)中，其壳体与液压支柱(1)的纵轴线垂直。壳体(18)向两侧延伸经过伸缩式管柱(3)而且壳体上还制有相同结构的，带有接触槽(20，23)和凸缘(21，24)的连接件(19，22)。连接件(19，22)的作用是连接配合喷枪(7)或抽吸泵接口(65)。
与壳体(18)制成一体的有用于向液压支柱(1)充液的单向阀(26)，用于支架回收的截止阀(34)，以及用于保证整个液压支柱(1)不至于过载的限压阀(44)。
单向阀(26)是通过一个塑料制成的密封柱塞(27)进行工作的，如图3中清楚地表示的，密封柱塞(27)被阀簧压进装有单向阀(26)中相应空腔(28)中。带有阀簧(30)的密封柱塞(27)或全部由塑料制成或仅仅是相关的阀锥(29)由塑料制成。也可以相见，置于密封座(31)上的阀锥(29)也可以涂敷上一层塑料。图3表示了，由于阀锥(29)或密封柱塞(27)的结构，因而导致了总是均匀地，有利地密封效果。当安装上配合喷枪(7)使密封柱塞(27)或阀锥(29)被施加相应的压力时，阀锥(29)将克服阀簧(30)的作用而从密封座(31)上抬起，从而使压力液体通过入口(32)流入本体阀中。然后，压力液体通过支柱通孔(46)进入支柱内腔(33)，如图1所示那样。
截止阀(34)是由限压阀(44)的阀体构成的，该阀体可作相应的往复移动，由此可使截止阀(34)从密封座(35)上抬起，如图3所示。
密封座(35)是在一个向壳体内腔(36)方向凸起的支承环(37)上形成的，同时，支承面(38)具有密封座(35)，而在支承环的另一面上，即支承面(43)上支承着截止阀阀簧(41)。图3中放大表示了这种位置关系。
支承面(38)与密封轴肩(39)共同作用，密封轴肩中安放着密封体(40)，该密封体最好是一个塑料环或橡胶环，以便当密封轴肩(39)压到密封座(35)上时可保证必要的密封。上述压合是通过截止阀阀簧(41)来实现的。该阀簧的一端如前已述及的那样支承在支承面(43)上，其另一端则支承在图4所示的弹簧图上。
为了取消截止阀(34)或密封座(35)与密封轴肩(39)间的密封，必须使限压阀(44)的阀壳(45)向单向方向移动。为此，配合喷枪(7)通过压力液力向推力杆(48)(如图1、4所示)施加压力。继而，推力杆(48)克服回位弹簧(49)的作用力移动，因而阀壳(45)也朝着单向阀(26)的方向移动相应的距离。
推力杆(48)的移动行程是由环形盘(50)与限位凸缘(52)构成的行程限位器来限定的。即当环形盘在由配合喷枪(7)射出的压力液体的压力下移动到限位凸缘(52)处时，即使压力再升高，阀壳(45)也不能继续移动，这样就可以准确地确定截止阀(34)的开度。
如前面已提到的，由配合喷枪(7)向推力杆(48)供应的压力液体不会从旁边流过，因为盘形凸肩(51)与连接口(11)之间用O形环密封。如图4所示，连接件(22)是一个螺纹件，通过该螺纹件也可以同时确定推力杆(48)的位置。壳内壁(53)上制有与螺纹(56)相对应的螺纹(55)，所以很容易实现旋拧过程。进一步简化单支柱阀的总体结构的措施是，壳体(18)由两部分组成，即由壳体回收部件(58)与壳部件(61)装配而成。两部件是通过螺纹(59，62)连接的，同时通过凸肩(60，63)可保证单支柱阀或填充-回收阀(6)能准确地定位。
图4中还表示了出口通孔(47)，响应于限压阀(44)的动作，多余的压力液体经该出口通孔排出。在该给出的结构中，尽管压力液体会进入周围环境，但并不会产生问题，因为所涉及的量比较小。如果人们希望将这部分压力液体也排出，则必须在出口通孔(47)处设置软管连接，通过软管连接将这部分压力液体带走。
图1和图3中表示了壳体安装部件(61)上带有抽吸泵接头(65)。该接头是用一个落锤式定位器(66)准确地锁止的，如在配合喷枪(7)处那样。抽吸泵接头(65)中的排流通道(67)的直径明显大于配合喷枪(7)中的进流通孔(12)的直径。这样，就可以通过截止阀(34)的特殊结构来保证大量的压力液体能迅速排出。在单向阀(26)上的连接孔(68)的尺寸选择应保证在连接孔与柱塞壳(69)之间留有一定尺寸的环形通道(70)。
如图1所示，抽吸泵接头(65)是弯角状结构，这样，泵软管(73)可以向下悬。此外，插接件(71)上应带有插接夹(72)。
在安装液压支柱(1)时，将配合喷枪(7)安在壳体部件(61)，这样就安装在连接件(19)上。通过操纵手柄(8)，使支柱内腔(33)与泵(图中未表示)连通，从而使应力液体经配合喷枪(7)流入填充-回收阀(6)中。
通过压力液体将密封柱塞(27)从密封座(31)上抬起，使单向阀(26)打开。然后，压力液体经单向阀(26)进入支柱通孔(46)，从而进入支柱内腔(33)。
当遇到地压冲击进，限压阀(44)必须作出反应，使应力液体从支柱内腔(33)经支柱通孔(46)进入限压阀(44)或阀壳(45)中。由于单向阀(26)的密封柱塞(27)压在密封座(31)上，因此压力液体不会从这里排出。在限压阀(44)中有一个阀上没有表示的小阀柱塞，该阀柱塞对着一个阀簧的作用力而移动，从而使压力液体迅速地流经限压阀(44)，以便从出口通孔(47)中离开壳体(18)。
当要回收液压支柱(1)时，结构的相关位置如图1所示，即配合喷枪(7)安装到壳体部件(58)或连接件(22)上，而抽吸泵接头(65)却被制造或被安装在相对的那侧。操纵手柄(8)，则压力液体经配合喷枪(7)供给推力杆(48)或盘状凸肩(51)，使其移动一予定的量。当环形盘(50)碰到限位凸棱(52)时，截止阀(34)也同时被打开，这是因为阀壳(45)也随之移动了相同的距离并使密封轴肩(39)从密封座(35)上抬起。如图3中所清楚地表示的，压力液体可以从壳体内腔(36)经柱塞壳(69)处的环形通道(70)，再由此经排流通道(67)排出。由于排流通道(67)或抽吸泵接头(65)与一个泵相接，因而排流过程可以实现或可以被加速。
所提及的所有特征，以及仅由图中可以显示出的特征，不论单独的各特征还是特征的组合均属于本发明的范围。
权利要求
1.一种适用于在采矿和隧道构筑的地下作业中采用的单支柱结构的液压支柱，带有一个与支柱头部制成一体的填充一支架回收阀，该阀壳的端部设置有一个带有接触槽和凸缘的配合喷枪的连接件，在壳体的内部有一个用于支架回收的单向阀，一个用于支架回收的截止阀以及一个防止支柱过载的限压阀，同时，限压阀的阀壳同时也是截止阀的柱塞，截止阀是支配一个密封轴肩，该轴肩与在壳内壁的密封座相适应的形成，以及同时压力介质通过一个紧固在连接件上的软管连接件，无环境污染地排出，其特征在于，在壳体(18)的两侧制有相同结构的、带有接触槽(20，23)和凸缘(21，24)的连接件(19，22)，在阀壳(45)上设有一推力杆(48)，该推力杆对着回位弹簧(49)的作用力而抵着限压阀(44)的阀壳(45)后端壁移动，由此使限压阀壳也随之移动，该推力杆还可装入喷枪(7)的连接口(11)中，带有落锤式定位器(66)的软管连接用作抽吸泵连接头(65)，其连接孔(68)环绕单向阀(26)的柱塞壳(69)形成一环形通道(70)。
2.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，推力杆(48)具有一环形盘(50)，该环形盘即作为回位弹簧(49)的弹簧座，又与壳内壁(53)上一个凸棱(52)一起作为相应的行程限位器。
3.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，回位弹簧(49)是绕限压阀(44)的阀壳(45)而布置的。
4.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，在回收侧设置的连接件(22)被制成可拧入壳(2)内的螺纹件。
5.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，配合喷枪(7)的连接口(11)的出口具有有一槽(16)，并接收一O形环(15)。
6.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，在配合喷枪(7)上沿着由连接口(11)和阻塞阀(9)之间的区域设置了一个排放旁路(10)。
7.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，限压阀(44)的阀壳(45)与带环形盘(50)的推力杆(48)制成一体。
8.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，抽吸泵接头(65)制成弯角形的，以及一个带有插接夹(72)的插接件(71)，该插接夹(72)用于安装泵软管(73)。
9.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，抽吸泵接头(65)中的排流通道(67)直径比配合喷枪(7)中的进流通孔(12)的直径大，最好大25%至50%。
10.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，密封座(35)是在一个环形的、向壳内(36)凸起的支承环(37)上形成的，截止阀弹簧(34)即支承在与之相对的支承面(43)处。
11.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，支承环(37)具有一个呈S状弯曲用于截止阀(34)的支撑面(38)，同时，密封座(35)是由该支撑面上沿密封轴肩(39)的方向突出的区域构成的。
12.如权利要求1所述的液压支柱，其特征在于，单向阀(26)的密封柱塞(27)具有一阀锥(29)，该阀锥限于用柔性材料，最好用塑料制成。
全文摘要
为安装用于地下作业的单支柱结构，设置了一个单支柱阀，其阀壳内设置有一用于支架安装的单向阀，一个支架回收的截止阀以及一个保持支柱不过载的限压阀。限压阀的阀壳是由液压推动的，在壳体上还设置了一个位于回收侧的、带有接触槽及凸缘的连接件。一个受压力液体施载的推力杆作用于阀壳并使其移过预定的距离，从而使截止阀打开并使压力液体从支柱内腔经过安装在支架安装侧的抽吸泵接头排出。其中，各通道或空腔的尺寸保证可以排出大量的压力液体，该排出过程是由连接在抽吸泵接头上的泵来实现的。
文档编号E21D15/44GK1105097SQ9310706
公开日1995年7月12日 申请日期1993年5月10日 优先权日1993年5月10日
发明者R·福斯 申请人:理查德福斯古鲁宾劳斯包股份有限公司