矿用液压支架立柱及矿用顺槽支护设备的制作方法

本发明涉及矿用设备领域，特别是涉及一种矿用液压支架立柱。此外，本发明还涉及一种包括上述立柱的矿用顺槽支护设备。

背景技术：

在矿用大采高工作面顺槽支架中，现有的支护设备无法满足大采高工作面较高巷道的支护，且支护工作阻力大，可靠稳定性差，针对目前矿用液压支架立柱结构多采用单伸缩和双伸缩结构。

单伸缩和双伸缩立柱在应用中结构可靠稳定，但对于大采高工作面顺槽高度过高，采用双伸缩结构立柱，能实现巷道的支护，但由于立柱伸缩比小，导致支架升降运输过程中因巷道中有起吊设备使支架应用受到限制，因此需采用更大伸缩比及更多级数油缸才能有效解决这一难题。

但是支架采用一级或二级伸缩，压力通常能达到60至80mpa，但是如果采用三级伸缩，活塞腔的压力能达到170至190mpa，密封效果不能满足要求，同时三级机构的第三级缸壁厚较薄，油缸结构强度较低，且稳定性不高。

因此，如何提供一种稳定安全的矿用液压支架立柱是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种矿用液压支架立柱，通过两级液压伸缩及机械加长段式三级伸缩立柱，设备结构稳定可靠，伸缩比大，能实现工作面顺槽支架对较高的巷道的支护，同时又能降低收回高度，方便支架移动运输。本发明的另一目的是提供一种包括上述立柱的矿用顺槽支护设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种矿用液压支架立柱，包括竖直设置的外缸体、安装于所述外缸体内部的一级中缸体、安装于所述一级中缸体内部的二级中缸体和安装于所述二级中缸体内部的三级机械加长活柱杆，所述三级机械加长活柱杆能够在所述二级中缸体内轴向伸缩，所述二级中缸体上端开口处安装有机械固定件，所述机械固定件用于固定所述三级机械加长活柱杆与所述二级中缸体的相对位置。

优选地，所述外缸体的上端设置开口，所述外缸体的下端安装有立柱底阀，所述立柱底阀上设置有下腔进液口，所述外缸体上端的侧面设置有上腔进液口。

优选地，所述一级中缸体的上端设置开口，所述一级中缸体的下端固定连接有一级活塞，所述一级活塞上安装有连通所述一级中缸体内部的一级底阀。

优选地，所述二级中缸体的上端设置开口，所述二级中缸体的下端固定连接有二级活塞，所述二级活塞侧面设置有连通所述二级中缸体内部的径向通液孔。

优选地，所述三级机械加长活柱杆的上端设置有球头，所述三级机械加长活柱杆的上端侧面设置有杆内进液口，所述三级机械加长活柱杆内设置有轴向通液孔，所述轴向通液孔的上端连通所述杆内进液口，所述轴向通液孔的下端开口位于所述三级机械加长活柱杆下端面。

优选地，所述外缸体上端安装有外导向套，所述一级中缸体上端安装有中导向套，所述外导向套和所述中导向套上设置有密封件。

优选地，供液系统的一个工作油口连通所述下腔进液口，所述供液系统的另一个工作油口连通所述上腔进液口和所述杆内进液口。

优选地，机械固定件包括定位销和套装于所述二级中缸体上端的套环，所述二级中缸体上端的侧面设置有径向贯穿的缸体定位孔，所述套环上设置有径向贯穿的套体定位孔，所述三级机械加长活柱杆上沿轴向依次设置有径向贯穿的多个杆体定位孔，所述定位销穿过同轴设置的缸体定位孔、套体定位孔和杆体定位孔。

优选地，所述三级机械加长活柱杆外周沿轴向依次设置有多个环形槽，所述二级中缸体上端面设置有相抵的卡环，所述卡环能够卡入所述环形槽，每个所述环形槽下方均设置有所述杆体定位孔。

本发明提供一种矿用顺槽支护设备，包括如上述任意一项所述的矿用液压支架立柱。

本发明提供一种矿用液压支架立柱，包括竖直设置的外缸体、安装于外缸体内部的一级中缸体、安装于一级中缸体内部的二级中缸体和安装于二级中缸体内部的三级机械加长活柱杆，三级机械加长活柱杆能够在二级中缸体内轴向伸缩，二级中缸体上端开口处安装有机械固定件，机械固定件用于固定三级机械加长活柱杆与二级中缸体的相对位置。

伸出过程中由一级中缸体和二级中缸体实现两级液压伸缩，然后通过三级机械加长活柱杆进一步延伸伸出长度，并通过机械固定件实现三级机械加长活柱杆伸出长度的机械固定，避免采用液压支撑保持三级机械加长活柱杆伸出，降低设备内部液压力，进而降低设备的密封需求和缸体强度需求，使设备结构稳定可靠，伸缩比大，能实现工作面顺槽支架对较高的巷道的支护，同时又能降低收回高度，方便支架移动运输，降低支护工作阻力，可靠稳定性高，满足在巷道中的运输要求。

本发明还提供一种包括上述立柱的矿用顺槽支护设备，由于上述立柱具有上述技术效果，上述矿用顺槽支护设备也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

附图说明

图1为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中外缸体的结构示意图；

图3为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中一级中缸体的结构示意图；

图4为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中二级中缸体的结构示意图；

图5为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中三级机械加长活柱杆的结构示意图；

图6为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式的液压原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种矿用液压支架立柱，通过两级液压伸缩及机械加长段式三级伸缩立柱，设备结构稳定可靠，伸缩比大，能实现工作面顺槽支架对较高的巷道的支护，同时又能降低收回高度，方便支架移动运输。本发明的另一核心是提供一种包括上述立柱的矿用顺槽支护设备。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，图1为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中外缸体的结构示意图；图3为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中一级中缸体的结构示意图；图4为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中二级中缸体的结构示意图；图5为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式中三级机械加长活柱杆的结构示意图；图6为本发明所提供的矿用液压支架立柱的一种具体实施方式的液压原理图。

本发明具体实施方式提供一种矿用液压支架立柱，包括均竖直设置的外缸体1、一级中缸体2、二级中缸体3、三级机械加长活柱杆4和机械固定件，一级中缸体2安装于外缸体1内部，一级中缸体2能够在外缸体1内沿轴向伸缩，二级中缸体3安装于一级中缸体2内部，二级中缸体3能够在一级中缸体2内沿轴向伸缩，三级机械加长活柱杆4安装于二级中缸体3内部，三级机械加长活柱杆4能够在二级中缸体3内沿轴向伸缩，机械固定件安装在二级中缸体3上端开口处，机械固定件用于固定三级机械加长活柱杆4与二级中缸体3的相对位置。

伸出过程中由一级中缸体2和二级中缸体3实现两级液压伸缩，然后通过三级机械加长活柱杆4进一步延伸伸出长度，并通过机械固定件实现三级机械加长活柱杆4伸出长度的机械固定，避免采用液压支撑保持三级机械加长活柱杆4伸出，降低设备内部液压力，进而降低设备的密封需求和缸体强度需求，使设备结构稳定可靠，伸缩比大，能实现工作面顺槽支架对较高的巷道的支护，同时又能降低收回高度，方便支架移动运输，降低支护工作阻力，可靠稳定性高，满足在巷道中的运输要求。

具体地，外缸体1的上端设置开口，外缸体1的下端安装有立柱底阀11封闭外缸体1下端，同时立柱底阀11上设置有下腔进液口12，下腔进液口12连通外缸体1内部，外缸体1上端的侧面设置有上腔进液口13，上腔进液口13连通外缸体1内部，还可在外缸体1侧面设置管路，使供液系统连接下腔进液口12和上腔进液口13，外缸体1和立柱底阀11可以焊接或螺纹连接。

一级中缸体2的上端设置开口，一级中缸体2的下端固定连接有一级活塞21，一级活塞21上安装有一级底阀22，一级底阀22能够打开连通一级中缸体2内部和外部，一级中缸体2和一级活塞21可以焊接或螺纹连接。

二级中缸体3的上端设置开口，二级中缸体3的下端固定连接有二级活塞31，二级活塞31侧面设置有径向通液孔32，径向通液孔32连通二级中缸体3内部和外部，二级中缸体3和二级活塞31可以焊接或螺纹连接。

三级机械加长活柱杆4的上端设置有球头，三级机械加长活柱杆4的上端侧面设置有杆内进液口41，杆内进液口41连通供液系统，三级机械加长活柱杆4内设置有轴向通液孔42，轴向通液孔42的上端连通杆内进液口41，轴向通液孔42的下端开口位于三级机械加长活柱杆4下端面。其中杆内进液口41为径向延伸的螺纹孔，便于安装管接头。

为了保证各部件的运动导向和密封效果，外缸体1上端安装有外导向套5，一级中缸体2上端安装有中导向套6，通过螺纹连接，外导向套5和中导向套6上设置有密封件，同时各活塞处也设置有相应的密封圈。也可根据情况调整各部件的的布置位置及连接方式，均在本发明的保护范围之内。

其中，供液系统包括油泵以及连接油泵的电液换向阀，并通过多个类型的阀门实现稳定安全地换向，电液换向阀有两个工作油口，实现液压油的输出和回流，其中一个工作油口连通下腔进液口12，另一个工作油口通过三通同时连通上腔进液口13和杆内进液口41。

在上述各具体实施方式提供的矿用液压支架立柱的基础上，机械固定件包括定位销7和套环8，套环8套装于二级中缸体3上端，具体地，二级中缸体3上端的侧面设置有径向贯穿的缸体定位孔33，套环8上设置有径向贯穿的套体定位孔，三级机械加长活柱杆4上设置有多个杆体定位孔43，多个杆体定位孔43沿轴向依次设置，三级机械加长活柱杆4伸出过程中，拔出定位销7，不同位置的杆体定位孔43对准缸体定位孔33，使缸体定位孔33、套体定位孔和特定的杆体定位孔43同轴，然后将定位销7插入，穿过各定位孔，实现二级中缸体3与三级机械加长活柱杆4相对位置的固定。

为了进一步地分担三级机械加长活柱杆4的压力，三级机械加长活柱杆4外周沿轴向依次设置有多个环形槽44，二级中缸体3上端面可拆卸地安装有卡环9，三级机械加长活柱杆4伸出过程中，拆下卡环9，伸出或缩回预定位置后，卡环9安装在位于二级中缸体3上端开口处的环形槽44处，同时卡环9的下端面与二级中缸体3的上端面相抵，即卡环9外周的直径大于二级中缸体3上端开口的直径，使卡接稳定，使三级机械加长活柱杆4向下的压力被卡环9和二级中缸体3分担，采用机械定位，减少液压支撑力，卡环9可以采用卡箍结构，也可采用其他可拆卸的结构。具体地，每个环形槽44下方均设置有杆体定位孔43，三级机械加长活柱杆4上的环形槽44均匀布置，形成均匀布置的多级台阶轴结构。

具体地工作过程为：伸出时立柱处于最低位置，拆下卡环9和定位销7，然后供液系统通过换向阀向杆内进液口41供液，此时一级中缸体2和二级中缸体3处于最低位置，高压液压油通过轴向通液孔42流向三级机械加长活柱杆4下端，由轴向通液孔42下端开口进入二级中缸体3内部，高压液压油推动三级机械加长活柱杆4由二级中缸体3向外伸出，当伸到最后一个杆体定位孔43位置时，即三级机械加长活柱杆4完全伸出，停止供液，安装卡环9和定位销7，固定三级机械加长活柱杆4与二级中缸体3的相对位置。再给下腔进液口12供31.5mpa高压液压油，一级中缸体2伸出，同时外缸体1有杆腔的液体通过上腔进液口13进入泵站回液；当一级中缸体2伸出到最大位置时，即到达外导向套5处，一级中缸体2无法继续伸出，此时外缸体1有杆腔的压力继续增加，当达到一定压力时，一级底阀22开启，外缸体1内的液压油通过一级底阀22进入一级中缸体2内部，使二级中缸体3向外伸出，而一级中缸体2有杆腔的液体通过径向通液孔32进入到二级中缸体3内，且由于三级机械加长活柱杆4与二级中缸体3通过定位销7固定连接，因此三级机械加长活柱杆4无法继续伸出，高压液压油通过轴向通液孔42及杆内进液口41进入泵站回液。通过上述方式完成三级伸缩立柱的完全伸出工作。当三级结构完全伸出时，三级机械加长活柱杆4靠定位销7连接，卡环9和定位销7承受来自顶板的压力，二级中缸体3内液体不承受压力，因此密封就不用因承受过高的压力而导致损坏，使设备更加稳定可靠。

收回时供液系统通过换向阀向杆内进液口41和上腔进液口13供液，高压液压油通过轴向通液孔42流向三级机械加长活柱杆4下端，由轴向通液孔42下端开口进入二级中缸体3内部，同时高压液压油进入外缸体1上腔，即进入一级中缸体2的有杆腔腔和二级中缸体3的有杆腔，此时由于一级底阀22未打开，一级中缸体2内的液体无法排出，进而推动一级中缸体2进行收回动作，二级中缸体2不进行收回，当一级中缸体2完全收回后，一级底阀22碰到缸底并开启，一级中缸体2内液体通过一级底阀22进入外缸体1，由下腔进液口12回液，完成二级中缸体3收回。拆下卡环9和定位销7，此时通过换向阀给下腔进液口12供液，一级中缸体2带着二级中缸体3一起伸出，三级机械加长活柱杆4，三级机械加长活柱杆4与二级中缸体3相对运动，使三级机械加长活柱杆4相对收回，当三级机械加长活柱杆4收回到最低固定位置时，装上卡环9和定位销7。再通过换向阀给上腔进液口13供液，使立柱各级完全缩回，降到最低位置，完成三级伸缩立柱收回动作。

除了上述矿用液压支架立柱，本发明的具体实施方式还提供一种包括上述矿用液压支架立柱的矿用顺槽支护设备，该矿用顺槽支护设备其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的矿用液压支架立柱及矿用顺槽支护设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。