一种具有双重密封结构的单体液压支柱的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于矿用支护设备中的单体液压支柱领域，尤其涉及一种具有双重密封结构的单体液压支柱，包括油缸、活柱、柱头、顶盖、手把体、活塞、底座等，其特征在于：该种单体液压支柱具有双重的轴向动密封的结构，⑴油缸的内表面与活塞上装有的Y型密封圈形成单体液压支柱的第一重动密封结构；⑵活柱的外表面与手把体上装有的Y型密封圈组成矿用单体液压支柱的第二重密封结构；⑶该种单体液压支柱活柱由27SiMn无缝钢管与热塑性聚氨酯弹性体复合而成。⑷单体液压支柱通过柱头上安装的三用阀注液。本实用新型具有双重的轴向动密封结构，保证了单体液压支柱的密封效果、有效延长单体液压支柱的使用寿命。
【专利说明】一种具有双重密封结构的单体液压支柱
【技术领域】
[0001]本实用新型属于矿用支护设备中的单体液压支柱领域，尤其涉及一种具有双重轴向动密封结构的单体液压支柱。
【背景技术】
[0002]我国是世界上采煤工作面最多，使用顶板支护设备数量最多的国家。由于我国的矿层赋存条件特别复杂，顶板支护设备受到了很大的限制。因而从工作面数量来看，10%的工作面可采用综采支护设备，很少发生顶板事故，而90%的工作面使用单体支护设备，常常发生顶板事故。从回采工作面从业的矿工人数看，综采支护设备工作面从业的矿工人数仅占10%，而单体支护设备工作面从业的矿工人数占有90%。从安全情况看，10%的从业矿工人数是安全或比较安全，而90%从业的矿工是不安全的或随时处于危险状况。从全国矿发生的伤亡事故看，因顶板发生的伤亡人数占所有伤亡人数的40?45%。因而顶板事故是我国煤矿发生事故频率最高的伤亡事故。
[0003]我国目前使用的单体支护设备主要有木支护、金属摩擦支柱支护、矿用单体液压支柱三大类。根据不完全统计，我国所需的各类型单体支护材料或设备大约在400?500万根，是一个很庞大的市场。但是就现有的三种单体支护材料或设备而言，存在着很大的甚至很严重的安全隐患.
[0004]木支柱作为一种古老而又简陋的支护材料，其没有初撑力，也没有恒阻降柱的特性，支撑的安全性无法保证，因而存在着可能发生冒顶伤亡事故的安全隐患。并且由于其消耗木材量相当大，会造成各地树林的乱砍乱伐，从而形成严重的生态失衡。
[0005]金属摩擦支柱是六十年代发展起来的一种简单的单体支护设备，与木支柱相比可节省大量木材，而且也可复用。但是其不能保证恒阻降柱，支撑力受温度、湿度及操作工人等不可控制的因素影响很多，顶板随时都有发生冒顶伤亡事故的可能。
[0006]矿用单体液压支柱我国是八十年发展起来的一种单体支护设备，与前两种单体支柱相比具有恒阻降柱的特性，支撑力也能得到控制，目前市场上存在的单体液压支柱有两种类型:DW型和DWX型。
[0007]DW型矿用单体液压支柱也被称作活塞密封式矿用单体液压支柱。这种支柱的油缸内表面经过内孔镗床加工、电镀铜的工艺，形成单体液压支柱的密封面。油缸内表面与活柱尾部活塞上的Y型密封圈组成该种类型单体液压支柱的动密封结构。这种密封结构使用过程中存在着较大的安全隐患。⑴由于活塞式液压支柱的技术原理和结构特点，造成了活塞上Y形密封圈的外唇与油缸的内壁表面为高压密封面，当顶板压力加大时，油缸内壁表面直径就会增大，因而造成活塞和油缸之间常常产生内泄漏，造成支柱的虚顶、脱顶、甚至支柱自动倒下等现象，内泄漏发生的很频繁也很广泛，而且是随时随地的。由于是内泄漏，矿工用肉眼是无法发现的，因而内泄漏是一种无法控制的安全隐患，因而造成了较多的冒顶伤亡事故。⑵由于煤矿井下环境中含硫量较高，一般的煤矿井下环境呈现较强的酸性；单体液压支柱内表面加工尺寸长度较大、且处于管的内部，镀铜的质量难以保证且难以检查、镀铜的厚度不超过0.3_，这三个原因使得密封面在井下的耐腐蚀性能较差。很容易导致由于密封破坏而导致的支柱报废。因此矿用单体液压支柱的三包期仅为6个月。
[0008]DWX型矿用单体液压支柱也被称为悬浮式矿用单体液压支柱。DWX型矿用单体液压支柱是利用活柱的外表面作为密封面使用。DWX型矿用单体液压支柱的活柱表面经过车削加工、磨加工、化学镀N1-P合金，成为单体液压支柱的密封面。它与处于手把体上的Y型密封圈组成单体液压支柱的动密封结构。DWX型液压支柱的滑动密封点，采用了密封补偿和密封胀紧技术原理。在密封有磨损的情况下，可有效补偿。在支柱高压支撑情况下，可保持密封胀紧状态，大大提高了滑动密封点的密封和安全性能，减少了密封的更换率，降低了维修和维护费用。这种结构尽管有很多优点，但却存在着如下的问题:⑴由于活柱的外表面在支撑的时候暴露在外部，很容易被炮采面的飞来的煤渣冲击，活柱的化学镀N1-P合金层的厚度小于0.3mm，很容易被高能量的煤渣破坏。(2)井下的高腐蚀性环境使得单体液压支柱的腐蚀严重。因此该种类型的产品的三包期也是6个月。
[0009]无论是DW型还是DWX型，单体液压支柱常都面临着井下液压支柱腐蚀问题，由于设备拆卸较为困难，出现上述问题后传统方法多难以现场解决，以更换新备件为主，但更换周期长且费用较高。
[0010]因此，开发一种结合两种单体液压支柱的优点，又能够能耐腐蚀，防炮崩的单体液压支柱是目前所需。
【发明内容】
[0011]解决以上的技术问题，本实用新型提供一种具有双重轴向动密封结构的单体液压支柱。该种产品综合了目前DW、DWX型矿用单体液压支柱的优点，使得矿用单体液压支柱具有双重的轴向动密封结构，保证了单体液压支柱的密封效果。创造性的利用高分子材料热塑性聚氨酯弹性体作为活柱表面的复合层轴向动密封面使用。利用热塑性聚氨酯弹性体具有高耐腐蚀性、高硬度情况下的高弹性，使产品具有耐腐蚀、防炮崩的优点。
[0012]本实用新型中解决以上技术问题的一种具有双重密封结构的单体液压支柱，主要包括顶盖、活柱、手把体、油缸、底座；其特征在于:油缸的内表面与活柱末端活塞上的Y型密封圈组成单体液压支柱的第一重轴向动密封结构；手把体的Y型密封圈与活柱的热塑性聚氨酯弹性体材料的外表面组成单体液压支柱的第二重的轴向动密封结构。
[0013]所述的活柱焊接有柱头、柱头上装有三用阀、末端装有活塞、活塞上装有Y型密封圈；手把体上装有Y型密封圈。
[0014]其活柱由金属材料27SiMn无缝钢管构成基体，上部焊接有柱头、下部连接活塞。
[0015]其作为密封面使用的部分由基体27SiMn无缝钢管构成基体，表面复合热塑性弹性体。
[0016]复合层为热塑性聚酯类聚氨酯弹性体复合层。
[0017]复合层为热塑性聚醚类聚氨酯弹性体复合层。
[0018]所述复合层作为单体液压支柱封闭液压系统的轴向动密封的密封面使用。
[0019]本实用新型中的该种单体液压支柱具有双重的轴向动密封的结构，油缸的内表面经过镀铜处理，与活塞上的Y型密封圈形成单体液压支柱的动密封结构；手把体上装有Y型密封圈；活柱由金属材料基体和高分子材料复合层组成，活柱表面高分子材料复合层经机械加工形成密封面，该密封面与手把体上的Y型密封圈形成密封结构；单体液压支柱通过柱头上安装的三用阀注液。
[0020]本实用新型中的热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic polyurethane),以下简称TPU,是介于橡胶和塑料的一类高分子材料，可加热塑化，化学结构上没有或很少交联，其分子基本是线性的，然而却存在一定的物理交联。
[0021]热塑性聚氨酯弹性体即TPU的主要特性有硬度范围广、有好的弹性、抵抗变形，刻痕和划伤的能力和耐磨性；承载能力、抗冲击性及减震性能突出。TPU的玻璃态转变温度比较低,在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能。且耐油、耐水、耐霉菌,再生利用性好。
[0022]本实用新型中的在活柱上的复合层，在保证一定硬度的基础上具有良好的弹性；且有一定的厚度，使活柱耐腐蚀，耐磨、防炮崩，本实用新型是一种理想的采煤工作面支护的环保型广品。
[0023]另外，复合层针对单体液压支柱具有优异的附着力，具有耐油、耐水、耐腐蚀、防炮崩的性能，在较高硬度下良好弹性的特点，且易于修复。本实用新型中的产品不但能够满足上述工况下的生产使用要求，同时，确保了修复后的密封性能，保证了煤矿企业的正常生产，避免设备的浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型中单体液压支柱的结构简图
[0025]图中:1.顶盖2.活柱3.手把体4.油缸5.底座6.柱头7.三用阀8.复合层9.Y型密封圈(手把体处)10.活柱27SiMn无缝钢管基体11.活塞 12.Y型密封圈(活塞处)。
【具体实施方式】
[0026]本实用新型一种具有双重轴向动密封结构的单体液压支柱。包括顶盖1、活柱2、手把体3、油缸4、底座5等零部件；活柱2由27SiMn无缝钢管10为基体，含有柱头6、活塞
11、复合层8等。手把体3上装有Y型密封圈9，活塞11上装有Y型密封圈12，柱头6上装有三用阀7。
[0027]⑴按要求加工顶盖1、手把体3、油缸4、底座5到一定尺寸。
[0028]⑵按要求加工柱头6、活塞11、活柱基体27SiMn无缝钢管10到一定尺寸
[0029]⑶所述的加工成型的活柱基体10与柱头6等焊接为一体。
[0030]⑷对活柱有密封要求的部分进行表面复合处理获得复合层(8)。
[0031](5)对复合层(8)进行机械加工，使其达到要求的技术指标
[0032]将⑴、(5)项所得及密封套件部件等装配既得一种具有双重轴向动密封结构的矿用单体液压支柱产品。
[0033]实施案例I
[0034]⑴根据图纸尺寸加工:顶盖1、手把体3、油缸4、底座5、柱头6、活塞11、活柱基体10。
[0035]⑵将活柱基体10、柱头6焊接为活柱2。
[0036]⑶对活柱2的密封面部分在注塑机上注塑上一层聚酯型热塑性聚氨酯弹性体，注塑厚度为4mm，硬度为74D。
[0037]⑷对由⑶得到的部件的复合层部分进行机加工，尺寸达到图纸要求，粗糙度为1.6，此时的复合层厚度为2mm。
[0038](5)油缸的内表面进行镀铜，厚度为0.3mm。
[0039](6)将上述部件及密封组件等组装既得一种具有双重密封结构的单体液压支柱
[0040]实施案例2
[0041]⑴根据图纸尺寸加工:顶盖1、手把体3、油缸4、底座5、柱头6、活塞11、活柱基体10。
[0042]⑵将活柱基体10、柱头6焊接为活柱2。
[0043]⑶对活柱2的密封面部分在注塑机上注塑上一层聚醚型热塑性聚氨酯弹性体，注塑厚度为4mm，硬度为74D。
[0044]⑷对由⑶得到的部件的复合层部分进行机加工，尺寸达到图纸要求，粗糙度为1.6，此时的复合层厚度为2mm。
[0045](5)油缸的内表面进行镀铜，厚度为0.3mm。
[0046](6)将上述部件及密封组件等组装既得一种具有双重密封结构的单体液压支柱
[0047]实施案例3
[0048]⑴根据图纸尺寸加工:顶盖1、手把体3、油缸4、底座5、柱头6、活塞11、活柱基体10。
[0049]⑵将活柱基体10、柱头6焊接为活柱2。
[0050]⑶对活柱2的密封面部分用浇注机浇注上一层聚酯型热塑性聚氨酯弹性体，浇注厚度为4mm，硬度为95A。
[0051]⑷对由⑶得到的部件的复合层部分进行机加工，尺寸达到图纸要求，粗糙度为1.6，此时的复合层厚度为2mm。
[0052](5)油缸的内表面进行镀铜，厚度为0.3mm。
[0053](6)将上述部件及密封组件等组装既得一种具有双重密封结构的单体液压支柱
[0054]实施案例4
[0055]⑴根据图纸尺寸加工:顶盖1、手把体3、油缸4、底座5、柱头6、活塞11、活柱基体10。
[0056]⑵将活柱基体10、柱头6焊接为活柱2。
[0057]⑶对活柱2的密封面部分用浇注机浇注上一层聚醚型热塑性聚氨酯弹性体，浇注厚度为4mm，硬度为95A。
[0058]⑷对由⑶得到的部件的复合层部分进行机加工，尺寸达到图纸要求，粗糙度为
1.6，此时的复合层厚度为2mm。
[0059](5)油缸的内表面进行镀铜，厚度为0.3mm。
[0060]将上述部件及密封组件等组装既得一种具有双重密封结构的单体液压支柱。
【权利要求】
1.一种具有双重密封结构的单体液压支柱，主要包括顶盖(I)、活柱(2)、手把体(3)、油缸(4 )、底座(5 );其特征在于:油缸(4 )的内表面与活柱(2 )末端活塞(11)上的Y型密封圈(12)组成单体液压支柱的第一重轴向动密封结构；手把体(3)的Y型密封圈(9)与活柱(2)的热塑性聚氨酯弹性体材料的外表面(8)组成单体液压支柱的第二重的轴向动密封结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有双重密封结构的单体液压支柱，其特征在于:所述活柱(2 )焊接有柱头(6 )、柱头(6 )上装有三用阀(7 )、末端装有活塞(11)、活塞(11)上装有Y型密封圈(12);手把体(3)上装有Y型密封圈(9)。
3.根据权利要求1中所述的一种具有双重密封结构的单体液压支柱，其活柱(2)由金属材料27SiMn无缝钢管构成基体(10 )，上部焊接有柱头(6 )、下部连接活塞(11)。
4.根据权利要求3中所述的一种具有双重密封结构的单体液压支柱活柱，其作为密封面使用的部分由基体27SiMn无缝钢管构成基体(10)，表面复合热塑性弹性体(8)。
5.根据权利要求4中所述的一种具有双重密封结构的单体液压支柱活柱，其特征在于:复合层(8)为热塑性聚酯类聚氨酯弹性体复合层。
6.根据权利要求4中所述的一种具有双重密封结构的单体液压支柱活柱，其特征在于:复合层(8)为热塑性聚醚类聚氨酯弹性体复合层。
7.根据权利要求6中所述的一种具有双重密封结构的单体液压支柱活柱，其特征在于:所述复合层(8)作为单体液压支柱封闭液压系统的轴向动密封的密封面使用。
【文档编号】E21D15/44GK204253065SQ201420337745
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】王学伟 申请人:王学伟