专利名称：单体支柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿山支护设备，更具体地说是一种液压单体支柱。
采掘工作面支护设备是矿山必不可少的设备之一。目前煤矿中使用的支护设备有木支柱、单体摩擦支柱、单体液压支柱及液压支架；由于木支柱浪费了大量的木材，所以除特殊情况之外，一般不再使用；单体摩擦支柱质量轻、造价低，与木支柱相比可节省大量的木材，但其初撑力小且不均匀。单体液压支柱是继单体摩擦支柱之后产生的新一代产品，到目前为止已推广20多年，其初撑力大也均匀，且可保证恒增阻降距，是用于高档普采工作面的配套支护设备，单体液压支柱有内注式和外注式两种，如《采掘机械》煤炭工业出版社1993年出版，陶驰东主编。在单体液压支柱(内注式和外注式)的上部设有三用阀(单向阀、安全阀、卸载阀)控制工作的循环过程。内注式靠油缸内装入的液压油内部循环进行工作，这种内注式的单体液压支柱由于其结构复杂，已基本淘汰不用了。外注式靠工作面预设的乳化液泵站输出的压力液进行初撑，在顶板来压时，通过其上的三用阀使乳化液泄漏在工作面内，重复支撑时，再用乳化液泵站的压力液进行初撑，以此循环。上述两种单体液压支柱结构仍较复杂，重量也较重，由于在工作面工人经常操纵三用阀，三用阀失效后打伤人的事故时有发生，又由于三用阀的失效期不定，工人的安全受到严重威胁，因此工人常常提心吊胆。液压支架是综采工作面的配套支护设备，由于受到地质条件、设备费用等种种原因的限制，在我国除少数煤矿的综采工作面使用液压支架外，大部分煤矿采掘工作面支护设备均使用单体支护设备，而且单体支护设备的使用量很大，每年需要量70万根以上，使用面也很广。因此，根据目前支护设备的现状，对使用的单体支护设备进行技术革命和充实新的产品具有重要意义。
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处而提供一种新的单体支柱，它无需设三用阀，避免三用阀伤人的危险，而设计的一个沿轴向安装于单体支柱腔体内的两用阀，作活塞用，在腔内仅需少量的液压油自动循环即可，能保证恒增阻降距，初撑力大且均匀，结构简单。
本发明的目的，是通过下述方式来实现的根据工作面的矿压规律，从新的思路考虑单体支护设备的原理和结构，采用螺旋传动和液压传动设计出新结构特点的单体支柱。其特点是它包括柱帽、柱筒、螺纹套、活塞套与柱鞋，它还包括螺旋柱，单体支柱内腔中装有两用阀组件、柱鞋内套装一个复位弹簧，螺旋柱的上部固定有柱帽，其下部装有导向套，并用螺母紧固，导向套周围有多个轴向小孔，它与柱筒活动配合，螺旋轮与螺旋柱螺纹连接，形成螺旋副传动连接，滑套镶嵌在螺旋轮的凹槽内，并与柱筒螺纹连接，套盖套装在柱筒上，并与螺旋轮连接固定，两用阀组件的阀体与柱筒下部螺纹连接后呈轴向安装于活塞套内，活塞套与柱筒通过螺纹套联接，螺纹套上部与柱筒为活动连接，其内端面卡在柱筒的外圆面的凸台上，其下部与活塞套螺纹连接，复位弹簧上端套装在两用阀下部，两用阀组件中的最大外圆上装有密封件，并与活塞套为密封配合面，它将单体支柱内腔分隔成上下两个腔体，其下腔体内注入液压油，通过两用阀组件中安装的安全阀及单向阀动作，使单体支柱上下腔油液相通；柱筒内壁上部的多个径向小孔使单体支柱上腔体与外界大气相通，旋动螺旋轮可操纵螺旋柱可带动导向套上下滑动。
所述的螺旋轮是一个内孔的螺纹孔，其上部外圆上有多个供专用扳手用的径向盲孔，其下端面上有环形凹槽的圆柱体，凹槽外圆面上为外螺纹，它与螺旋柱形成螺旋副。
所述的螺旋柱是一个中部及下部为有不同直径的外螺纹的阶梯形圆柱体，两螺纹段中间有一段光轴。
所述的导向套是一个两端有相同直径的大圆及中间小圆构成的台阶形轴套，其两端大圆上沿轴向有多个小通圆孔，它与两大端围成的空间及导向套形成的上下空间相通。
所述的滑套是一个截面为的短圆套，其内孔中间段为螺纹孔，螺纹孔下段有一段直径较大的光孔与螺纹段形成台阶，使骨套与柱筒外缘间形成环形间隙，上段为直径较小的光孔，其上端面有环形油沟槽。
所述的柱筒是一个长套筒，其上端有外螺纹段，在螺纹段下方有多个径向通圆孔；在柱筒的下端有一段内螺纹段，其外圆面上为一段较大直径的凸台圆柱段。
所述的螺纹套是一个阶梯孔的圆套，下端有一段直径较大的螺纹孔，上段较小直径的光孔内有安装防尘圈的环形沟槽，光孔内径与柱筒活动配合，该光孔下段端面可卡在柱筒下端凸台上。
所述的两用阀组件的阀体是一个外圆为阶梯形的短圆柱体，其中部最大直径的外圆上有两道环形槽，其外圆上方有一段外螺纹，其上端面中央有一个盲孔与多个径向孔相通，其内装有密封垫圈、阀芯、弹簧和调整螺钉构成安全阀，圆柱体下端面偏离中心有多个对称的阶梯圆孔和与上部盲孔相通的一个中心孔，圆柱体下部有多个径向孔与各阶梯孔及中心孔贯通，各个阶梯孔中均装有密封垫圈、阀芯、弹簧及调整螺钉构成单向阀。阀体的中部最大外圆上的环形槽中安装有密封圈及Yx型密封圈。
所述的柱鞋是一个中间有轴向凸出的圆柱管，其底部为由过渡圆弧连接的圆柱或圆台的组合体。
本发明与已有技术相比，具有以下优点它用一个两用阀沿轴向安装于单体支柱中，代替了三用阀，克服了目前单体液压支柱的三用阀失效后打伤人的危险，使工人操作有安全感，又因操作简便，靠复位弹簧自动快速复位，可实现快速支护，提高工作效率。它结构简单、重量轻、造价低、寿命长、安全可靠、工作性能好、降低了材料消耗，也减轻了工人的劳动强度。又因无需设立乳化液泵站，故无液体泄漏在工作面的问题，避免了工作面环境污染。该单体支柱使用量大，使用面广，具有广泛的实用性。
图1是本发明的结构总图。
图2是本发明的上部结构图。
图3是本发明的下部结构图。
图4是本发明两用阀组件图。
下面将结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述，如图1及图2所示，它是由复位弹簧1-1、柱顶组件2、柱体组件3、两用阀组件4、柱座组件5等组成的。柱顶组件2包括柱帽2-1、螺旋柱2-2、导向套2-3等，柱帽2-1是一个矩形或方形块，其上顶面两边各有一个爪状凸起，下底中央有一个圆孔，螺旋柱2-2是一个阶梯形的圆柱体，其上端有轴肩，轴肩下部为螺纹段和光轴段，其下端部为螺纹段，其顶端与柱帽2-1圆孔配合连接并焊牢，下部光轴段与导向套2-3配合，并用弹簧垫圈及螺母紧固，使导向套与螺旋柱连成一体，导向套2-3是一个两端有相同直径的大圆及中间小圆构成的阶梯形轴套，其两端大圆上有多个轴向通孔，它与两大圆间构成的空间相通。柱体组合件3包括螺旋轮3-1、滑套3-2、套盖3-3、柱筒3-4等，螺旋轮3-1是个阶梯形圆形套筒，其内孔为螺纹孔，在其下端面上有环形凹槽，下部外圆面有一段外螺纹，在上部的外圆上设有若干个径向圆形盲孔，用于安插专用扳手之用，螺旋轮3-1与螺旋柱2-2螺纹连接；滑套3-2是一个截面为形的短圆管，其下段为螺纹孔，螺纹孔下部为一段直径较大的光孔，上段为较小直径的光孔，其上端面上设有若干个小油沟槽，它安装在螺旋轮3-1的环形凹槽中，并与柱筒3-4螺纹连接，螺纹下部光孔与柱筒3-4间形成外间隙，螺旋柱2-2与柱筒3-4之间形成内间隙，导向套2-3的轴向孔与内间隙及上腔体相通；套盖3-3是一个下端有凸边缘的短圆管，其内孔为螺纹孔，它套装在柱筒3-4上，与螺旋轮3-1螺纹连接，并与柱筒3-4间形成外间隙，柱筒3-4是个圆管，其上端有外螺纹及多个径向通孔，下端有内螺纹，其下端外圆上有直径较大的凸圆段，径向通孔分别与内间隙及外间隙相通，即与外界大气相通。如图4所示，两用阀组件4包括上部为安全阀及下部为单向阀两部分，单向阀可设对称的两个或多个，本实施例的图中显示为对称两个单向阀，在单体支柱受压时，两用阀组件在单体支柱腔体内又起着活塞作用。两用阀组件4包括阀体4-1、调整螺钉4-2、弹簧4-3、阀芯4-4、密封垫圈4-5、O型密封圈4-6、Yx密封圈4-7、密封垫圈4-8、阀芯4-9、弹簧4-10及调整螺钉4-11，其中阀体4-1是一个外圆为阶梯形的短圆柱体，外圆上方有一段外螺纹，其上端面中央有一个盲孔与多个径向孔相通，盲孔上顶有一段为螺纹孔，其内装有密封垫圈4-5、阀芯4-4、弹簧4-3及调整螺钉4-2构成安全阀，圆柱体下端面偏离中心有两个或多个对称的阶梯圆孔和一个与上部盲孔相通的中心孔，圆柱体下部有多个径向小圆孔与各阶梯孔及中心孔贯通，各个阶梯孔中均有密封垫圈4-8、阀芯4-9、弹簧4-10及调整螺钉4-11构成单向阀，阀体4-1的最大外圆面有安装O型密封圈4-6及Yx型密封圈4-7的环形沟槽，调整螺钉4-2是一个阶梯形短圆柱，其上端外表面为外螺纹，上顶面上中心有一个六方槽或正方槽，其槽底中心有圆形通孔，阀芯4-4是一个阶梯短轴，其下端面中心有一圆形凹槽，在槽底中心凸出一个细长导针，导针根部有安装密封圈4-5的环形槽；阀芯4-9是个阶梯短圆轴，其大圆端面中央凸出一个细长的导针；调整螺钉4-11为台阶式圆柱体，其下端最大外圆面为外螺纹，其大圆端面中心有一个六角或方形槽；如图3所示，柱座组件5包括防尘圈5-1、螺纹套5-2、活塞5-3及柱鞋5-4。螺纹套5-2是一个内孔为阶梯形的短圆套，其下部大孔为螺纹孔，上部内孔壁上有一个安装防尘圈5-1的阶梯形环形槽，活塞5-3是一个圆管，其上端有外螺纹段，通过螺纹套5-2将它与柱筒3-4连成一体，柱鞋5-4是中心凸出的一个圆柱管，下底为由圆弧过渡连接的球面缺与侧壁为圆柱或圆台的组合件，其圆柱管周边有环形凹槽，活塞套5-3安装在此环形槽内，并与柱鞋5-4焊接固定为一体，复位弹簧1-1套在柱鞋5-4的中心圆柱管上，安装在其环形槽内。
单体支柱由螺旋柱2-2通过螺旋轮3-1、滑套3-2及套盖3-3将柱筒3-4连接成一体，柱筒3-4下端与两用阀体4-1螺纹连接，并通过螺纹套5-2将柱筒3-4和活塞套5-3连接；螺纹套5-2的内端面卡在柱筒3-4的下部凸圆台上，并与柱筒3-4活动配合，两用阀4-1的最大外圆上安装有密封件，并与活塞套5-3间形成密封配合面，它把单体支柱内腔分隔为上下两个腔体，上腔与外界大气相通，下腔注满液压油，在两用阀动作时，上下腔可连通，当单体支柱初支撑时，用扳手旋动螺旋轮3-1，使柱顶组件沿轴向向上伸出，完成初撑工作；当顶板来压时，单体支柱受压，使柱顶组件2及柱体组件3在压力作用下带动两用阀组件4下移，使下腔内油液受压，当下腔体内的压力超过安全阀设定的压力时，液压油通过两用阀组件4的中心孔顶开安全阀芯4-4，经安全阀的溢流孔进入上腔体内，这样下腔体的体积缩小，同时复位弹簧1-1受压，而上腔体内因进入液压油而使空间缩小，使其内的气体通过柱筒3-4上的径向孔排出进入大气，当下腔的空间被压缩到最小时，恒增阻过程结束。单体支柱卸载时，用扳手反向旋动螺旋轮3-1，使柱顶组件2缩回，便实现了卸载，此时在复位弹簧的作用下，两用阀组件4上升，液压油通过单向阀流回下腔体内，使两用阀组件4复位，上腔体再通过柱筒3-4的径向孔从大气中吸气，这样就完成了一个工作循环。
单体支柱的螺旋轮3-1传动的行程为单体支柱工作过程，下腔体的压缩行程为单体支柱的恒增阻行程；每进行初撑、恒增阻降距、卸载一个循环过程，即进行了一个工作循环。
权利要求
1.一种适用于矿山支护的单体支柱，它包括柱帽(2-1)、柱筒(3-4)、螺纹套(5-2)、活塞套(5-3)与柱鞋(5-4)，其特征在于它还包括螺旋柱(2-2)，单体支柱内腔中装有两用阀组件(4)、柱鞋(5-4)内套装一个复位弹簧(1-1)，螺旋柱(2-2)的上部固定有柱帽(2-1)，其下部装有导向套(2-3)，并用螺母紧固，导向套(2-3)周围有多个轴向小孔，它与柱筒(3-4)活动配合，螺旋轮(3-1)与螺旋柱(2-2)螺纹连接，形成螺旋副传动连接，滑套(3-2)安装在螺旋轮(3-1)凹槽内，并与柱筒(3-4)螺纹连接，套盖(3-3)套装在柱筒(3-4)上，并与螺旋轮(3-1)连接固定，两用阀组件的阀体(4-1)与柱筒(3-4)下部螺纹连接后呈轴向安装于活塞套(5-3)内，活塞套(5-3)与柱筒(3-4)通过螺纹套(5-2)联接，螺纹套(5-2)上部与柱筒(3-4)为活动连接，其内端面卡在柱筒(3-4)的外圆面的凸台上，其下部与活塞套(5-3)螺纹连接，复位弹簧(1-1)上端套装在两用阀下部，两用阀组件中的最大外圆上装有密封件，并与活塞套(5-3)为密封配合面，它将单体支柱内腔分隔成上下两个腔体，其下腔体内注入液压油，通过两用阀组件中安装的安全阀及单向阀动作，使单体支柱上下腔油液相通；柱筒(3-4)内壁上部的多个径向小孔使单体支柱上腔体与外界大气相通，旋动螺旋轮(3-1)可操纵螺旋柱(2-2)可带动导向套(2-3)上下滑动；用扳手旋动螺旋轮(3-1)，使柱顶组件沿轴向上伸出，完成初撑工作；当顶板来压时，单体支柱受压，使柱顶组件(2)及柱体组件(3)在压力作用下带动两用阀组件(4)下移，使下腔内油液受压，当下腔体内的压力超过安全阀设定的压力时，液压油通过两用阀组件(4)的中心孔顶开安全阀芯(4-4)，经安全阀的溢流孔进入上腔体内，这样下腔体的体积缩小，同时复位弹簧(1-1)受压，而上腔体内因进入液压油而使空间缩小，使其内的气体通过柱筒(3-4)上的径向孔排出进入大气，当下腔的空间被压缩到最小时，恒增阻过程结束。单体支柱卸载时，用扳手反向旋动螺旋轮(3-1)，使柱顶组件(2)缩回，便实现了卸载，此时在复位弹簧的作用下，两用阀组件(4)上升，液压油通过单向阀流回下腔体内，使两用阀组件(4)复位，上腔体再通过柱筒(3-4)的径向孔从大气中吸气，这样就完成了一个工作循环。
2.根据权利要求1所述的单体支柱，其特征在于所述的螺旋轮(3-1)是一个内孔的螺纹孔，其上部外圆上有多个供专用扳手用的径向盲孔，其下端面上有环形凹槽的圆柱体，凹槽外圆面上为外螺纹，它与螺旋柱(2-2)形成螺旋副。
3.根据权利要求1所述的单体支柱，其特征在于所述的螺旋柱(2-2)是一个中部及下部为有不同直径的外螺纹的阶梯形圆柱体，两螺纹段中间有一段光轴。
4.根据权利要求3所述的单体支柱，其特征在于所述的导向套(2-3)是一个两端有相同直径的大圆及中间小圆构成的台阶形轴套，其两端大圆上沿轴向有多个小通圆孔，它与两大端围成的空间及导向套(2-3)形成的上下空间相通。
5.根据权利要求1所述的单体支柱，其特征在于所述的滑套(3-2)是一个截面为的短圆套，其内孔中间段为螺纹孔，螺纹孔下段有一段直径较大的光孔与螺纹段形成台阶，使滑套(3-2)与柱筒(3-4)外缘间形成环形间隙，上段为直径较小的光孔，其上端面有环形油沟槽。
6.根据权利要求1所述的单体支柱，其特征在于所述的柱筒(3-4)是一个长套筒，其上端有外螺纹段，在螺纹段下方有多个径向通圆孔；在柱筒(3-4)的下端有一段内螺纹段，其外圆面上为一段较大直径的凸台圆柱段。
7.根据权利要求1所述的单体支柱，其特征在于所述的螺纹套(5-2)是一个阶梯孔的圆套，下端有一段直径较大的螺纹孔，上段较小直径的光孔内有安装防尘圈(5-1)的环形沟槽，光孔内径与柱筒(3-4)活动配合，该光孔下段端面可卡在柱筒(3-4)下端凸台上。
8.根据权利要求1所述的单体支柱，其特征在于所述的两用阀组件的阀体(4-1)是一个外圆为阶梯形的短圆柱体，其中部最大直径的外圆上有两道环形槽，其外圆上方有一段外螺纹，其上端面中央有一个盲孔与多个径向孔相通，其内装有密封垫圈(4-5)、阀芯(4-4)、弹簧(4-3)和调整螺钉(4-2)构成安全阀，圆柱体下端面偏离中心有多个对称的阶梯圆孔和与上部盲孔相通的一个中心孔，圆柱体下部有多个径向孔与各阶梯孔及中心孔贯通，各个阶梯孔中均装有密封垫圈(4-8)、阀芯(4-9)、弹簧(4-10)及调整螺钉(4-11)构成单向阀。
9.根据权利要求8所述的单体支柱，其特征在于所述的阀体(4-1)的中部最大外圆上的环形槽中安装有密封圈(4-6)及Yx型密封圈(4-7)。
10.根据权利要求1所述的单体支柱，其特征在于所述的柱鞋(5-4)是一个中间有轴向凸出的圆柱管，其底部为由过渡圆弧连接的圆柱或圆台的组合体。
全文摘要
本发明提供了一种单体支柱，它是由螺旋柱螺旋轮将柱顶组件2、柱体组件3连接，用柱座组件5上的螺纹套将柱体组件3与柱座组件5联接为一体，两用阀组件4沿轴向安装在内腔中起活塞作用，将支柱内腔分隔为上下两个腔体，上腔与大气相通，下腔注满液压油，通过两用阀使上下两腔相通，柱座组件5内还装有复位弹簧1-1。它结构简单，重量轻，易于维修，无需设乳化液泵站，成本低。避免了三用阀伤人的事故，使用安全可靠。
文档编号E21D15/44GK1126794SQ9411153
公开日1996年7月17日 申请日期1994年12月17日 优先权日1994年12月17日
发明者李炳文, 李洪涛, 刘翠娟, 吴宏志 申请人:中国矿业大学