专利名称：压力数字显示的单体液压支柱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能数字显示压力的外注式单体液压支柱。
目前使用的外注式单体液压支柱由顶盖、三用阀、活柱、缸体等组成。使用时用注液枪将高压乳化液通过三用阀注入支柱下腔使活柱升起。当支柱升起撑紧顶板后，支柱下腔液体压力达到乳化液泵站的工作压力，此时支柱给予顶板的支撑力即为初撑力。随着顶板下沉，工作面顶板作用在支柱上的负荷增加，当顶板压力超过三用阀安全阀的支柱工作阻力时，支柱内的高压液体外溢，腔内压力随之降低，支柱下缩；当支柱所受载荷低于工作阻力时，安全阀关闭，腔内液体停止外溢，上述现象在支护过程中重复出现。因此，支柱工作载荷应始终保持在额定工作阻力左右。但是，支柱在工作时无法得知支柱内压力的具体数值，所以，是否达到初撑力仅靠操作人员的经验来判定，这样无法保证支柱升柱时都达到初撑力。如果支柱出现缓慢泄漏，会引起支柱的下降，造成工作面上各支柱载荷不均匀，这往往会引起倒柱的事故。如果三用阀中安全阀出现故障，支柱内高压液体无法外溢，造成支柱下腔压力急剧增加，以至损坏支柱。
本实用新型的目的就是提供一种压力数字显示的外注式单体液压支柱，它可以在支柱的整个工作过程中显示其内腔的压力，而且能在支柱达到初撑力时发出灯光指示，并在支柱支撑力超过工作阻力时报警指示。
本实用新型的构成是由顶盖、三用阀、活柱、缸体等组成的外注式单体液压支柱，在其顶盖与活柱之间加一加长段，压力传感器、比较放大电路、数显电路及电源均置于加长段内，数码显示器及报警指示灯置于加长段外表面上。采用线性霍尔元件作为敏感元件的压力传感器与活柱用螺纹联接并与活柱内工作介质相通，当支柱受载时，内腔压力升高并作用于压力传感器上，压力传感器将压力信号转变为与其成线性关系的电压信号，该电压信号经比较放大电路和数显电路后，数码显示活柱内腔的压力值，并通过比较电路实现达到初撑力灯光指示和支柱压力超限报警指示。
本实用新型结构简单，使用方便，且保留原有支柱的性能，从而可使用已有的所有配套设备；在支柱整个工作过程中实现支柱压力的数字显示，从而及时了解支柱的压力变化情况；初撑力显示的实现，保证了升柱时达到规定的初撑力；当安全阀出现故障，支柱压力超限时能及时报警，以便采取相应的应急措施。采用本实用新型，可便于顶板管理，减少顶板局部冒落和支柱倾斜和倒塌事故，减少工作面停产时间。
本实用新型的实施例结合附图作详细说明，其中
图1a为本实用新型的结构示意图，
图1b为其A向视图。
图2为本实用新型的电气原理图。
参考
图1所示在由缸体1、活柱2、三用阀3、顶盖4等组成的外注式单体液压支柱上，顶盖4与活柱2之间加一加长段9，压力传感器5、比较放大电路和数显电路6、电源8均置于加长段9内，数码显示器和报警指示灯7置于加长段9外表面上。压力传感器5与活柱2用螺纹联接并与活柱内工作介质相通。该压力传感器2是采用线性霍尔元件作为敏感元件，当支柱受载时，活柱内腔压力升高并作用于压力传感器上，压力传感器5将压力信号转换成与其成线性关系的电压信号，该电压信号送比较放大电路和数显电路6。
参考图2所示本实用新型的比较放大电路和数显电路6是将压力传感器2输出的电压信号经电阻R2、R3分压送运放IC1的3端，IC1的2端分别经电阻R1接可调电位器W1和经电阻R4接IC1的1端。调节与电源Vcc连接的W1可提供一基准电压，该电压与支柱空载时传感器的静态电压相等。IC1的1端输出的放大后的电压信号分三路一路送运放IC2的5端和运放IC3的9端，一路送运放IC4的12端，一路经电阻R18送IC6的31端。Vcc经电阻R5、R6分压接IC2的6端，IC2的7端输出经电阻R9接三极管BG1的基极，Vcc经发光管LED1、电阻R11接BG1的集电极，BG1的发射极接三极管BG2的集电极；Vcc经电阻R7、R8分压接IC3的10端，IC3的8端输出经电阻R10接BG2的基极，BG2的发射极接地。这里R5、R6为IC2提供一基准电压，该电压值相当于支柱达到初撑力时IC1输出电压，所以当IC1的输出电压大于该基准电压时，IC2的7端输出高电平，BG1导通，LED1亮；R7、R8为IC3提供一基准电压，该电压值稍大于达到初撑力时IC1的输出电压，当IC1输出电压大于此基准电压时，IC3的8端输出为低电平，BG2截止，LED1灭，这样实现了初撑力的灯光指示。Vcc经电阻R12、R13分压接IC4的13端，IC4的14端输出经电阻R14接三极管BG3的基极，Vcc经发光管LED2、电阻R15接BG3的集电极，BG3的发射极接地。这里R12、R13为IC4提供一基准电压，该电压稍大于支柱达到工作阻力时IC1的输出电压，当IC1输出电压大于该基准电压时，IC4的14端输出为高电平，BG3导通，LED2亮，从而实现超压报警指示。IC1～IC4是采用一片集成芯片LM324四运放。由集成芯片(ADC7107)IC6、电位器W2、电阻R16～R19、电容C1～C5、三位LED数码管构成了7107数显电路的典型应用接法，由于本电路是单电源供电，而7107是正负电源供电，所以增加一个由六反相器(CD4069)IC5构成的DC－DC电源变换器。其中其“非门”5、6和电阻R20、R21、电容C8组成多谐振荡器，“非门”1～4四组并联作缓冲器输出，以扩大驱动能力，脉冲电压经电容C7耦合至两个二极管D1、D2作倍压整流，再经C6滤波接入7107的26端，7107将IC1输出电压进行模数转换并驱动三位LED数码管使其显示IC1输出电压的大小。由于可将IC1输出电压大小调至与压力的大小在数值上相等，所以三位LED数码显示的电压值即代表了活柱内腔的压力值，从而实现了压力的数值显示。电源6采用电池电压Vcc(＋12V)或将220V交流电压经变压、整流、滤波、稳压后得到直流工作电压Vcc(＋12V)。
权利要求1.一种压力数字显示的单体液压支柱，是在由缸体(1)、活柱(2)、三用阀(3)、顶盖(4)组成的外注式单体液压支柱上，顶盖(4)与活柱(2)之间加一加长段(9)，其特征在于a.压力传感器(5)、比较放大电路和数显电路(6)、电源(8)均置于加长段(9)内，数码显示器与报警指示灯(7)置于加长段(9)的外表面上；采用线性霍尔元件作为敏感元件的压力传感器(5)与活柱(2)用螺纹联接并与活柱内工作介质相通，压力传感器(5)输出的电压信号送比较放大电路和数显电路(6)；b.比较放大电路和数显电路(6)是将压力传感器(5)输出的电压信号经电阻R2、R3分压后送运放IC1的3端，IC1的2端分别经电阻R1接可调电位器W1和经电阻R4接IC1的1端，Vcc经W1接地，IC1的1端输出分三路一路送运放IC2的5端和运放IC3的9端，一路送运放IC4的2端，一路经电阻R18送IC6(7107)的31端；c.Vcc经电阻R5、R6分压接IC2的6端，IC2的7端输出经电阻R9接三极管BG1的基极，Vcc经发光管LED1、电阻R11接BG1的集电极，BG1的发射极接三极管BG2的集电极，Vcc经电阻R7、R8分压接IC3的10端，IC3的8端输出经电阻R10接BG2的基极，BG2的发射极接地；d.Vcc经电阻R12、R13分压接IC4的13端，IC4的13端，IC4的14端输出经电阻R14接三极管BG3的基极，Vcc经发光管LED2、电阻R15接BG3的集电极，BG3的发射极接地；e.由集成芯片(ADC7107)IC6、电阻R16～R19、电位器W2、电容C1～C5、三位LED数码管构成了7107数显电路的典型应用接法，作为DC-DC电源变换器用的六反相器(CD4069)IC5，是将其“非门”5、6和电阻R20、R21、电容C8组成多谐振荡器，“非门”1～4四组并联作缓冲器输出，脉冲电压经电容C7耦合至两个二极管D1、D2作倍压整流，再经C6滤波后接7107的26端，7107将IC1输出电压进行模数转换并驱动三位LED数码管使其显示出IC1输出电压的大小。
2.根据权利要求1所述的单体液压支柱，其特征在于当支柱受载时，活柱内腔压力升高并作用于压力传感器(5)上，压力传感器(5)将压力信号转换成与其成线性关系的电压信号。
3.根据权利要求1或2所述的单体液压支柱，其特征在于调节W1为IC1提供的一基准电压与支柱空载时传感器(5)的静态电压相等；R5、R6为IC2提供的一基准电压相当于支柱达到初撑力时IC1的输出电压；R7、R8为IC3提供的一基准电压稍大于达到初撑力时IC1的输出电压；R12、R13为IC4提供的一基准电压稍大于支柱达到工作阻力时IC1的输出电压。
4.根据权利要求1或2所述的单体液压支柱，其特征在于IC1～IC4是采用一片集成芯片四运放LM324。
5.根据权利要求3所述的单体液压支柱，其特征在于IC1～IC4是采用一片集成芯片四运放LM324。
6.根据权利要求1或2所述的单体液压支柱，其特征在于IC1输出的电压大小调至与压力的大小在数值上相等，三位LED数码显示的电压值即为活柱内腔的压力值。
7.根据权利要求3所述的单体液压支柱，其特征在于IC1输出的电压大小调至与压力的大小在数值上相等，三位LED数码显示的电压值即为活柱内腔的压力值。
专利摘要一种压力数字显示的单体液压支柱，是在由缸体、活柱、三用阀、顶盖等组成的外注式单体液压支柱上，顶盖与活柱之间加一加长段，置于加长段内的压力传感器与活柱用螺纹联接，并与活柱内工作介质相通。压力传感器输出的电压信号经置于加长段内的比较放大电路和数显电路，数码显示活柱内腔的压力值，并由比较电路实现达到初撑力灯光指示和支柱压力超限报警指示。本实用新型结构简单，使用方便，可及时了解支柱工作过程中的压力变化情况。
文档编号E21D15/44GK2195617SQ93237480
公开日1995年4月26日 申请日期1993年8月18日 优先权日1993年8月18日
发明者陈翀, 王玉坤 申请人:中国矿业大学