专利名称：2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀的制作方法
技术领域：
本实用新型属于煤矿采煤机械的液压支架控制用阀，它是保护液压支架安全的必须部件，故称之为安全阀。本实用新型具体涉及一种工作液压为35-55Mpa，工作流量为2000L/min，工作液体为清水或乳化液的2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，代号H)GK20型。
背景技术：
目前，国内外液压煤矿支架，正在向大高度(5-8M支架)发展，以前分两次或三次开采的煤层，现在都一次开采，因此液压支架必须向大吨位、大缸径发展，所以需用大流量安全阀，而且要求提高寿命，最好有抗污染特性。现有技术中，国内外煤矿液压支架常用的大流量安全阀，工作流量大于100L/min的完全是柱塞式安全阀，例如(1)内蒙煤矿6m支架引用德国OHE型1000L/min安全阀(见图12); (2)大同煤矿5m支架引用德国DAMS型1000L/min大流量安全阀(见图13); (3)陕西神东煤矿引进美国JOY型4. 5m支架使用500L/min安全阀(见图14)。它们均有四排卸流孔，均为双级柱塞式安全阀。目前国内仿制的300_400L/min的安全阀,其结构均为柱塞式安全阀。柱塞式安全阀虽然阀芯的卸流孔采用了不锈钢3crl3，可承受高压力、大流量、高流速的液流冲刷。柱塞式安全阀的工作压力为30-50Mpa，卸流液的冲刷流速约为100-250m/s。柱塞式安全阀的缺点(1)因其使用的密封件是用橡胶“0”形圈的密封，属于单级密封，卸流时阀芯的卸流孔必须两次通过“0”形圈的内径，由于经常挤压，容易磨损“0”形圈的内圆，产生泄露，液流中若有煤粒或砂粒通过“0”形密封圈，即会拉伤表面，密封就会泄漏；(2)当柱塞阀在开启时，溢流孔必须通过“0”形密封圈才能溢流卸载，因此，上升距离长，阀在关闭时，下降同等距离才能关闭。所以阀的开启、关闭灵敏性较差；(3)柱塞阀的阀芯外圆与阀体(相配)的内孔，加工光洁度与精度极高，加工难度大，检修也困难。另外，现有的平面式安全阀虽然密封性好，但也存在开启、关闭灵敏性差等缺点，平面橡胶密封最怕高压力、大流量的冲刷，所以国内外研制大流量平面式安全阀研制不成。国内煤矿支架现用的、大于10L/min的安全阀均为柱塞式安全阀。
发明内容本实用新型的目的是为了解决现有技术中平面橡胶用于高压力、大流量煤矿液压支架安全阀存在的技术问题，而提供一种2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，包括阀体、阀芯、阀座、平面组合橡胶密封件、外套、弹性部件，其中，弹性部件安装于外套内，阀体与外套用螺纹连接，阀芯安装于阀体内，阀芯内部设有轴向的第一卸流孔，阀芯右端侧壁上开有与第一卸流孔相通的第二卸流孔，此外，该安全阀还包括进液接头，阀座放在进液接头内，进液接头与阀体螺纹连接并用阀体压住阀座，阀座的侧壁开设有若干轴向的供液槽，阀座内还安装有内芯，平面组合橡胶密封件安装于阀座的右端端口内并用螺钉压住、固定在内芯端面上。弹性部件包括调压螺栓、防弯限位杆、弹簧座、内簧和外簧，其中外套右端安装调压螺栓，防弯限位杆右端安装在调压螺栓上、左端可顶住弹簧座，防弯限位杆外部安装有内簧和外簧。进ー步地，所述的平面组合橡胶密封件是由聚氨酯橡胶中填充钢网和尼龙纤维构成。该密封件采用钢网和尼龙纤维做填充材料，其中尼龙纤维的抗拉强度> 35kg/mm2,再加上钢网强度，因此该平面组合橡胶密封件的抗拉强度比聚氨酯橡胶大一倍以上，可达100_130Mpao所述阀座的内芯上与平面组合橡胶密封件接触的端面上设有沟槽。在安全阀关闭状态时，高压液会通过阀座与内芯间的空隙冲刷到内芯端面上的沟槽内，然后高压液的高 压カ会压上平面组合橡胶密封件，以使平面组合橡胶密封件与阀芯之间的密封更加紧密，以提高其密封性。所述阀座的右端端ロ的内壁上开设有退让槽，在阀座右端与退让槽位置相应的侧壁开设有与退让槽相通的进液孔。安全阀在关闭状态吋，阀芯压向平面组合橡胶密封件，平面组合橡胶密封件受压变形，退让到受压变形的退让槽之中，由于退让槽的空间大于平面组合橡胶密封件的橡胶变形量，所以退让槽可以保证平面组合橡胶密封件在受压时，不会超过耐压強度，这是保持橡胶的回弹性能优良，实际就是保持平面组合橡胶密封件的高寿命。退让槽上钻有进液孔，在安全阀受压工作时，高压液体压向平面组合橡胶密封件，橡胶起到液压自动密封的功能，保持密封件的高寿命。所述阀芯左端面上设有凹形多级密封副，包括依次由外向内、高度相异的第一环形平面密封、第二环形平面密封、第三环形平面密封和第四环形平面密封，以及三个圆柱形面密封。凹形多级密封副与平面组合橡胶密封件相组合，可进ー步提高安全阀的密封性能，提高平面安全阀的寿命。此外，第二环形平面密封和其两侧相邻的两个圆柱形面密封之间构成了用于嵌藏煤粒或沙粒的凹形沟槽，该凹形沟槽可以收集通过安全阀的高压液体中混有的煤粒或沙粒，使该安全阀有了抗污染的功能。所述阀芯左端面上的凹形多级密封副中，第一环形平面密封高于第三环形平面密封构成开启灵敏度高的结构，该结构可提高安全阀的开启灵敏度；第四环形平面密封高于第三环形平面密封构成关闭灵敏度高的结构，该结构可提高安全阀的关闭灵敏度。本实用新型I、本实用新型是用“液压的冲刷力与冲刷速度的平方成正比”的理论来指导(外供液、内卸流)平面型安全阀各个零件的设计，因此本实用新型结构可以减小5-8倍的冲刷速度，对平面组合橡胶密封件(平面橡胶)可减小30-50倍的冲刷力，因此大流量、平面型安全阀研制成功。2、本实用新型提供了一种“外供液、内卸流”的结构，解决了之前安全阀内平面的橡胶密封件不能直接承受高液压、大流量冲刷的弊端。3、本实用新型研制出了凹形七级密封副(4个环形平面密封和3个圆柱形面密封畐O)与平面组合橡胶密封件，使该平面型安全阀达到了高寿命。4、本实用新型在其阀座上设有液压自动密封的结构，其功能可消除平面密封的溢流胶，又能提高该平面型安全阀的寿命。5、本实用新型的凹形多级密封副之间还构成了用于嵌藏煤粒或沙粒的凹形沟槽，因此该平面型安全阀具有了抗污染的特性。6、本实用新型的凹形多级密封副中的平面密封副构成了安全阀开启、关闭灵敏性高的结构。本实用新型2000升安全阀平面组合橡胶密封件承受的冲刷力与200升安全阀平面组合橡胶密封件承受的冲刷力基本相等，200升安全阀平面组合橡胶密封件按MT419-1995标准做寿命试验，已经试验成功，所以2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀的研制必定成功。本实用新型与现有技术相比具有以下优点主要与德国OHE型1000L/min双级柱塞阀、德国DAMS型1000L/min双级柱塞阀、美国JOY型4. 5m支架使用的500L/min双级柱塞阀以及国内煤矿现有各种安全阀进行对比I、高寿命(1)柱塞阀均为单级密封，本实用新型为多级密封，密封性能好，因此使用寿命会高出一倍；(2)本实用新型安全阀内的平面组合橡胶密封件是由一种高强度的聚氨酯橡胶配以钢网和尼龙纤维组成的，该安全阀还内设受压、变形、退让等结构，既增加了密封性，又延长了密封件的寿命；(3)另外该安全阀还特设有液压自动密封结构，增加了阀的密封性的同时又延长了密封件的寿命。2、抗污染功能。本实用新型在阀芯密封副端面上设有凹形沟槽，工作液中若有煤粒或砂粒，凹形沟槽可以嵌藏煤粒与砂粒，因此有抗污染功能。3、该安全阀的开启、关闭灵敏度高，传统的柱塞阀的开启、关闭必须经过I. 2mm的高度才可实现，而本实用新型安全阀由于在其阀芯上设有凹形多级密封副，其中，外环形平面设计提高了该阀的开启灵敏度，所以该阀只需经过0. 3_的高度就可实现阀的开启，而内环形平面则提高了该阀的关闭灵敏度，所以该阀在关闭时高于工作压力，该阀就开始关闭，关严后，略低于工作压力。4、本实用新型安全阀与国外1000L/min双级柱塞阀相比，加工的精度等级低，与国外500L/min柱塞阀相比结构简单、精度低、造价成本低20%。5、经济效益十分显著，本实用新型安全阀可派生出1500升、1000升、500升、300
升、200升平面型、高寿命、抗污染的安全阀，可为国内外的柱塞阀更新换代。6、本实用新型安全阀的技术适用范围广，可在煤矿液压支架的液控单向阀、操纵阀、电液阀等有关液压阀上使用，另外该阀有关技术还可以用于液压系统的有关阀类使用。
图I为本实用新型2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀关闭状态结构图。图2为本实用新型2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀开启状态结构图。图3为本实用新型中平面组合橡胶密封件的剖面图。图4为本实用新型平面组合橡胶密封件安装在阀座内并用内芯和螺钉压住固定的局部剖面图。[0034]图5为本实用新型阀芯端面上凹形多级密封副的放大视图。图6为本实用新型阀座的右视图。图7为图6中阀座的F-F剖面图。图8为本实用新型的阀体剖面图。图9为本实用新型的阀芯剖面图。图10为图I中主要零件的放大结构图。图11为图2中主要零件的放大结构图。图12为德国OHF型1000L/min大流量安全阀结构图。图13为德国DAMS型1000L/min大流量安全阀结构图。图14为美国JOY型4· 5M支架用安全阀结构图。图中1-进液接头、2-阀体、3-阀芯、4-阀座、5-内芯、6-螺钉、7-平面组合橡胶密封件、8-外套、9-第一卸流孔、10-第二卸流孔、11-供液槽、12-聚氨酯橡胶、13-钢网、14-尼龙纤維、15-沟槽、16-退让槽、17-进液孔、18-第一环形平面密封、19-第二环形平面密封、20-第三环形平面密封、21-第四环形平面密封、22、23、24_圆柱形密封、25-调压螺栓、26-防弯限位杆、27-弹簧座、28-内簧、29-外簧、30-钢球、31、32、33_ “O”形密封圏、34-空槽、35-凹形沟槽、36-圆环空间。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步地描述，以下实施例仅为说明性的，并不对本实用新型做任何限定如图I至图11所示，ー种2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，夕卜形尺寸为Φ 75 X 315mm，包括阀体2、阀芯3、阀座4、平面组合橡胶密封件7、外套8、弹性部件，其中，弾性部件安装在外套8内，弾性部件包括安装在外套8右端ロ的调压螺栓25，外套8内还安装有防弯限位杆26，防弯限位杆26的一端与调压螺栓25连接、另一端可顶住弹簧座27，防弯限位杆26外部还安装有内簧28和外簧29 ;阀体2与外套8用螺纹连接，阀芯3安装于阀体2内且二者间设有“O”形密封圈31，阀芯3内部设有轴向的第一卸流孔9，阀芯3右端侧壁上开有与第一卸流孔9相通的第二卸流孔10，阀芯3的另一端即为弹性部件的弹簧座27且二者之间设有钢球30 ;此外，该安全阀还包括进液接头1，进液接头I的端口外侧壁上设有“O”形密封圈33，阀座4放在进液接头I内，进液接头I与阀体2螺纹连接并用阀体2压住阀座4，进液接头I与阀体2之间设有“O”形密封圈32，阀座4的侧壁均设有6个轴向的供液槽11，阀座4内还安装有内芯5，由聚氨酯橡胶12中填充钢网13和尼龙纤维14构成的平面组合橡胶密封件7安装于阀座4的右端端口内并用螺钉6压住、固定在内芯5端面上。安全阀在关闭时(即调紧工作压カ时，如图1)，转动调压螺栓25，调紧压力，压向内簧28和外簧29，弹簧座27与钢球30承受弹簧的压カ压向阀芯3，阀芯3的左端面压向平面组合橡胶密封件7的右端面，其中阀芯3的左端面上还设有凹形多级密封副(如图5)，包括依次由外向内、高度相异的第一环形平面密封18、第二环形平面密封19、第三环形平面密封20和第四环形平面密封21，以及三个圆柱形面密封22、23、24，这样的凹形多级密封副就増加了阀芯3与平面组合橡胶密封件7之间的密封性，提高使用寿命。当安全阀开启时(如图2)，高压液体Ph从阀座4的供液槽11、经过阀芯3的外圆，此时若液体压力大于公称压力PH，则阀芯3被液压压高，阀芯3与平面组合橡胶密封件7之间会离开一个圆环空间36，卸流液体依次流入阀芯3内部中心的第一卸流孔9和阀芯3侧壁上的第二卸流孔10后流出卸压，成为低压液体Pm如图4，阀座4的内芯5上与平面组合橡胶密封件7接触的端面上设有沟槽15，在安全阀关闭状态时，高压液体会通过阀座4与内芯5间的空隙冲刷到内芯5端面上的沟槽15内，然后高压液的高压力会作用于平面组合橡胶密封件7上，以使平面组合橡胶密封件7与阀芯3之间的密封更加紧密，以提高其密封性。如图4，阀座4的右端端口内的内壁上开设有退让槽16，在阀座4右端与退让槽16位置相应的侧壁开设有与退让槽16相通的进液孔17。当安全阀关闭时，阀芯3压向平面组合橡胶密封件7，平面组合橡胶密封件7受压变形，就会退让到退让槽16之中，以保证平 面组合橡胶密封件7受压时，不超过其耐压强度；当安全阀工作时，高压液体经过进液孔17与退让槽16压向平面组合橡胶密封件7，平面组合橡胶密封件7压向阀芯3，因此增强密封性。此外，阀座4的右端面外缘上还可以开设空槽34，以此增加安全阀的开启灵敏度。如图5，阀芯3左端面上的凹形多级密封副中，第一环形平面密封18为开启灵敏度高的结构，第四环形平面密封21为关闭灵敏度高的结构。第一环形平面密封18高于第三环形平面密封20，当安全阀在开启时，压力大概升高2Mpa时，阀芯3上升，即安全阀开启，高压液体流向第一环形平面密封18，因此阀芯3受压面积增大，弹簧压向阀芯3的压力不变，所以，需要开启的液压减小，故开启灵敏度高；第四环形平面密封21高于第三环形平面密封20，当安全阀关闭时，第四环形平面密封21首先压入平面组合橡胶密封件7，弹簧压向平面组合橡胶密封件7的压力不变，但是平面组合橡胶密封件7所承受的压力的总面积要减去第四环形平面密封21的面积，因此受压面积减小，故压强增大，提高了关闭能力，故也提闻了关闭灵敏度。
权利要求1.ー种2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，包括阀体(2)、阀芯(3)、阀座(4)、平面组合橡胶密封件(7)、外套(8)、弾性部件，其中，弾性部件安装在外套(8)内，阀体(2)与外套(8)用螺纹连接，阀芯(3)安装于阀体(2)内，阀芯(3)内部设有轴向的第一卸流孔(9)，阀芯(3)右端侧壁上开有与第一卸流孔(9)相通的第二卸流孔(10)，其特征在于还包括进液接头(I)，阀座(4)放在进液接头(I)内，进液接头(I)与阀体(2)螺纹连接并用阀体(2)压住阀座(4)，阀座(4)的侧壁开设有若干轴向的供液槽(11)，阀座(4)内还安装有内芯(5)，平面组合橡胶密封件(7)安装于阀座(4)的右端端口内并用螺钉(6)压住、固定在内芯(5)端面上。
2.根据权利要求I所述的2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，其特征在于所述的平面组合橡胶密封件(7)是由聚氨酯橡胶(12)中填充钢网(13)和尼龙纤维(14)构成。
3.根据权利要求I或2所述的2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，其特征在干所述阀座(4)的内芯(5)上与平面组合橡胶密封件(7)接触的端面上设有沟槽(15)。
4.根据权利要求I或2所述的2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，其特征在于所述阀座(4)的右端端ロ的内壁上开设有退让槽(16)，在阀座(4)右端与退让槽(16)位置相应的侧壁开设有与退让槽(16)相通的进液孔(17)。
5.根据权利要求3所述的2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，其特征在于所述阀座(4)的右端端ロ的内壁上开设有退让槽(16)，在阀座(4)右端与退让槽(16)位置相应的侧壁开设有与退让槽(16)相通的进液孔(17)。
6.根据权利要求I或2所述的2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，其特征在于所述阀芯(3)左端面上设有凹形多级密封副，包括依次由外向内、高度相异的第ー环形平面密封(18)、第二环形平面密封(19)、第三环形平面密封(20)和第四环形平面密封(21)，以及三个圆柱形面密封(22、23、24)，其中，第二环形平面密封(19)和其两侧相邻的两个圆柱形面密封(22、23)之间构成了用于嵌藏煤粒或沙粒的凹形沟槽(35)。
7.根据权利要求6所述的2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，其特征在于所述阀芯(3)左端面上的凹形多级密封副中，第一环形平面密封(18)高于第三环形平面密封(20)构成开启灵敏度高的结构，第四环形平面密封(21)高于第三环形平面密封(20)构成关闭灵敏度高的结构。
专利摘要本实用新型为一种2000升平面型、高寿命、抗污染煤矿液压支架安全阀，代号PDGK20型，液压35-55MPa，它是保护煤矿液压支架安全的必须部件。该阀包括阀体、阀芯、阀座、平面组合橡胶密封件、外套、弹性部件，弹性部件安装于外套内，阀体与外套连接，阀芯安装在阀体内，阀芯内部及侧壁上设有卸流孔，阀座放于进液接头内，进液接头与阀体用螺纹连接并且阀体压住阀座，阀座开有供液槽，阀座内设有内芯，平面组合橡胶密封件安装于阀座的右端口内并用螺钉压住、固定在内芯上。该阀是用平面组合橡胶制成的大流量安全阀，阀芯上同时设有七级密封副和抗污染沟槽，提高了寿命和抗污染能力，该阀还设有开启、关闭灵敏度高的结构。
文档编号E21D15/51GK202451177SQ201220072348
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月1日 优先权日2012年3月1日
发明者胡其廉, 胡大为, 胡大勇 申请人:胡其廉, 胡大为, 胡大勇