一种液压支架双腔立柱千斤顶结构及其吸能抗冲恒阻方法

文档序号:777646 发布日期:2021-04-09 浏览:32次 >En<

阅读说明:本技术 一种液压支架双腔立柱千斤顶结构及其吸能抗冲恒阻方法 (Hydraulic support double-cavity upright column jack structure and energy-absorbing impact-resistant constant-resistance method thereof ) 是由 陈连军 张治高 于 2020-12-31 设计创作,主要内容包括:本发明涉及冲击地压防治技术领域,尤其是涉及一种液压支架双腔立柱千斤顶结构及其吸能抗冲恒阻方法。液压支架双腔立柱千斤顶结构的活柱插接在外缸的腔体内,活柱的下端将腔体分为上腔和下腔;下腔内设置有活塞,活塞将下腔分隔成储液腔和缓冲腔;储液腔位于贴近活柱的一侧;缓冲腔位于活塞下部并且在缓冲腔内设置有与活塞相抵接的弹性部件,弹性部件能够在常态下维持储液腔的稳定,在承受冲击载荷时,弹性部件能够压缩,冲击载荷释放后,弹性部件能够复位。在承受冲击载荷时立柱千斤顶能够瞬时让压,解决了现有安全阀无法瞬时卸压造成的支架损坏难题;冲击载荷释放后,立柱千斤顶能够恢复支架支护强度,实现了对顶板的恒阻支护,提高顶板安全性。(The invention relates to the technical field of rock burst prevention and control, in particular to a hydraulic support double-cavity upright post jack structure and an energy-absorbing impact-resistant constant-resistance method thereof. A movable column of the hydraulic support double-cavity upright post jack structure is inserted in a cavity of the outer cylinder, and the lower end of the movable column divides the cavity into an upper cavity and a lower cavity; a piston is arranged in the lower cavity, and the piston divides the lower cavity into a liquid storage cavity and a buffer cavity; the liquid storage cavity is positioned at one side close to the movable column; the buffer cavity is located the piston lower part and is provided with the elastomeric element with piston looks butt in the buffer cavity, and elastomeric element can maintain the stability in stock solution chamber under the normal state, and when bearing impact load, elastomeric element can compress, and impact load release back, elastomeric element can reset. The upright post jack can instantaneously give pressure when bearing impact load, and the problem of support damage caused by the fact that the conventional safety valve cannot instantaneously release pressure is solved; after the impact load is released, the upright post jack can recover the support strength, constant-resistance support of the top plate is realized, and the safety of the top plate is improved.)

一种液压支架双腔立柱千斤顶结构及其吸能抗冲恒阻方法

技术领域

本发明涉及冲击地压防治领域,尤其是涉及一种液压支架双腔立柱千斤顶结构及其吸能抗冲恒阻方法。

背景技术

现有技术中,单元式超前液压支架已成为冲击地压矿井的制式超前支护形式,支护强度、稳定性和抗冲击能力较其它支护形式有了长足进步。目前所有支架的卸载让压功能都是通过立柱液压系统上的安全阀开启释液实现的,且安全阀从开启到释液需要一定时间。在发生冲击地压时,巨大冲击载荷瞬间通过支架传递至安全阀,由于安全阀无法瞬时释液卸压,支架亦无法通过液压系统实现让压而成为钢性结构,这是冲击地压发生时所有支护、支架结构件被破坏的根源。即,作为支架主要工作部件的立柱千斤顶,由于安全阀不具备瞬时释液卸压功能,造成冲击地压发生时立柱折断、支架倾倒、顶梁击穿、底托破坏等问题,导致伤害事故频发。

针对上述问题,现有技术采用了吸能核让压技术,吸能核让压技术是目前唯一可以通过立柱液压系统外部结构实现机械让压的抗冲击技术。吸能核技术应用到支架后,能够在冲击地压发生时通过机械压缩吸能核,吸能核变形实现吸能,起到抗冲击、保护支架结构作用。

如申请号为CN201921113811.7的中国专利,提供了一种波纹式恒阻吸能装置,该装置为一种具体的吸能核结构,并具体的公开了,吸能装置为其为多面壳体结构,壳体上设有闭合折纹线,包括内凹和外凸圆弧折纹线,内凹圆弧折纹线与外凸圆弧折纹线在闭合折纹线上呈交替设置,位于壳体外侧面的所有外凸圆弧折纹线的外接圆直径大于壳体上端面和下端面的外接圆直径;外凸圆弧折纹线的上下两侧位置分别设有一上圆弧凸面和下圆弧凸面,内凹圆弧折纹线的上下两侧位置分别设有一上圆弧凹面和下圆弧凹面,上圆弧凸面与上圆弧凹面之间、下圆弧凸面与下圆弧凹面之间分别通过圆弧过渡连接,使壳体的上端面和下端面呈圆形的波纹结构。

上述吸能装置虽然能够在冲击地压发生时,能够起到让位的作用,能够对立柱和支架起到一些保护作用。但是现有的吸能核让压技术存在以下问题,因吸能核压缩后无法恢复而无法实现恒阻支撑,并且因吸能核是通过“接长”立柱安装在支架立柱底部的外置结构,损失了部分立柱强度。另外,由于吸能核压缩破坏时会产生剧烈破坏,极易产生火花,产生了另一类灾害威胁,制造时需要在吸能核外部加装防爆壳,工艺复杂,复用性低。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种液压支架双腔立柱千斤顶结构,该液压支架双腔立柱千斤顶结构能够解决现有技术中存在的强度低、安全性差、工艺复杂和复用性低的问题;

本发明的另一个目的在于提出一种吸能抗冲恒阻方法,其采用如以上所述的液压支架双腔立柱千斤顶结构。

本发明提供一种液压支架双腔立柱千斤顶结构,其包括外缸和活柱;

所述活柱插接在外缸的腔体内,所述活柱的下端与腔体密封连接,且活柱的下端将腔体分为上腔和下腔;

所述下腔内设置有活塞,所述活塞将下腔分隔成储液腔和缓冲腔;

所述储液腔位于贴近活柱的一侧;

所述缓冲腔位于活塞下部并且在缓冲腔内设置有与活塞相抵接的弹性部件,所述弹性部件能够在常态下维持储液腔的稳定,在承受冲击载荷时,弹性部件能够压缩,冲击载荷释放后,弹性部件能够复位。

优选的,所述活柱下端设置有活柱复合密封圈,所述活柱通过活柱复合密封圈与腔体密封连接。

优选的,所述储液腔的下部设置有排液孔,并且在排液孔处设置有安全阀。

优选的,所述上腔和下腔均设置有液压油孔,并且在液压油孔处设置有螺纹接头。

优选的,所述弹性部件为弹簧。

优选的,所述弹性部件为蝶形弹簧。

优选的,所述活塞的下端设置有稳钉,所述蝶形弹簧的上端套设在稳钉内,所述蝶形弹簧的下端与下腔的底面相抵接。

优选的,所述缓冲腔的下端设置有防爆孔。

优选的,所述缓冲腔的上端设置有限位部,所述限位部上设置有连通储液腔和缓冲腔的通道;

所述活塞设置在限位部下部以防止活塞进入储液腔。

优选的,所述活塞外侧设置有活塞复合密封圈。

一种吸能抗冲恒阻方法,该方法采用如以上所述的液压支架双腔立柱千斤顶结构,包括以下步骤:

在液压支架上使用液压支架双腔立柱千斤顶结构;

液压支架处于正常支撑状态时,弹性部件维持储液腔的稳定;

液压支架受冲击载荷时,冲击力由活柱传递至储液腔,储液腔液体推动活塞移动,活塞压缩弹性部件,实现吸能、让压;

冲击载荷释放后,弹性部件复位,将活塞顶起,经储液腔将能量传递给活柱,活柱恢复支撑,实现恒阻。

有益效果:

本实施方式在现有立柱的基础上,通过活塞将下腔分隔成储液腔和缓冲腔,并且在缓冲腔内设置有弹性部件。与现有技术相比,使得液压支架在冲击地压发生过程中具备了瞬时让压、恒阻功能。冲击地压发生瞬间,顶板冲击载荷通过活柱传递至活塞,进而通过弹性部件的压缩,实现瞬时让压,有效解决了现有安全阀无法瞬时卸压造成的支架损坏难题。

冲击载荷释放完毕后,弹性部件瞬间恢复原状,推动活塞向上位移,借助储液腔液压油将活柱顶起,使得千斤顶重新恢复工作,恢复支架支护强度实现了对顶板的恒阻支护,提高顶板安全性。解决了现有吸能核让压技术中,吸能核压缩后无法恢复而无法实现恒阻支撑的问题。

另外,本实施方式提供的立柱千斤顶只需要在立柱下腔内增加活塞,将下腔分隔成储液腔和缓冲腔,并在缓冲腔内设置弹性部件,新增加的结构设置在立柱千斤顶内,解决了因吸能核外接在千斤顶结构外部,降低了立柱结构强度的问题。保证了立柱千斤顶结构的整体强度,且无需增加外部液压管路系统,结构简单,更具安全性,具有本安特性。

最后,本实施方式中实现吸能、让压、恒阻的功能是通过弹性部件的压缩和复位实现的,此过程相对于吸能核让压较为平和,并能重复利用。解决了现有吸能核技术因吸能核压缩破坏时会产生剧烈破坏,极易产生火花,需要额外增加防爆壳体,导致的工艺复杂、复用性低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式提供的液压支架双腔立柱千斤顶结构的结构示意图。

附图标记说明:

1:外缸;2:活柱;3:上腔;4:下腔;5:活塞;6:储液腔;7:缓冲腔;8:弹性部件;9:活柱复合密封圈;10:排液孔;11:安全阀;12:液压油孔;13:螺纹接头;14:稳钉;15:防爆孔;16:限位部;17:活塞复合密封圈。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语"第一"、"第二"仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,"多个"的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。此外,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示,在本实施方式中,提供了一种液压支架双腔立柱千斤顶结构,其包括外缸1和活柱2。

活柱2插接在外缸1的腔体内,活柱2的下端与腔体密封连接,且活柱2的下端将腔体分为上腔3和下腔4。此处的,活柱2下端与腔体密封连接,具体的是指活柱2下端与腔体滑动密封连接。

下腔4内设置有活塞5,活塞5将下腔4分隔成储液腔6和缓冲腔7,使下腔4形成双腔结构。

储液腔6位于贴近活柱2的一侧。

缓冲腔7位于活塞5下部并且在缓冲腔7内设置有与活塞5相抵接的弹性部件8,弹性部件8能够在常态下维持储液腔6的稳定,在承受冲击载荷时,弹性部件8能够压缩,冲击载荷释放后,弹性部件8能够复位。也就是说,在常态下,弹性部件8处于部分压缩状态,当受到冲击载荷后,弹性部件8能够继续压缩,以实现让压。

弹性部件8能够在常态下维持储液腔6的稳定,具体是指,储液腔6、上腔3与液压管路连通,通过液压管路向储液腔6和上腔3内输入液压油或者回油来调整活柱2的位置。在储液腔6和上腔3输入液压油或回油过程中,确保活塞5位置不变或者位置变动不大。故此,才能保证储液腔6在输入液压油或回油时具有稳定的压力,确保立柱千斤顶正常处于支撑状态,承受顶板自重压力,维持巷道受力平衡。

在承受冲击载荷时,弹性部件8能够压缩,具体是指,在支架受到冲击动载时,冲击力会经活柱2传递至储液腔6,储液腔6经活塞5压缩弹性部件8,即活塞5向缓冲腔7移动,故此,储液腔6的空间会变大,为活柱2的回缩提供了运行空间,实现了让压,即,在受到冲击载荷时,弹性部件8瞬时压缩吸能,实现让压,保护立柱与支架,完成吸能让压功能。

冲击载荷释放后,弹性部件8能够复位,具体是指,在承受冲击载荷时,弹性部件8处于压缩状态,当冲击动载结束后,弹性部件8迅速释放弹性能,推动活塞5复位,进入缓冲腔7的液压油返回储液腔6,推动活柱2恢复支撑,实现恒阻功能。

综上所述,本实施方式提供的液压支架双腔立柱千斤顶结构具有以下优点。

本实施方式在现有立柱的基础上,通过活塞5将下腔4分隔成储液腔6和缓冲腔7,并且在缓冲腔7内设置弹性部件8。与现有技术相比,使得液压支架在冲击地压发生过程中具备了瞬时让压、恒阻功能。冲击地压发生瞬间,顶板冲击载荷通过活柱2,活柱2通过储液腔6内液压油将冲击载荷传递至活塞5,进而通过弹性部件8的压缩,实现瞬时让压,有效解决了现有安全阀无法瞬时卸压造成的支架损坏难题。

冲击载荷释放完毕后,弹性部件8瞬间恢复原状,弹性部件8推动活塞5向上位移,借助储液腔6液压油将活柱2顶起,使得千斤顶重新恢复工作,恢复支架支护强度,实现了对顶板的恒阻支护,提高顶板安全性。解决了现有吸能核让压技术中,吸能核压缩后无法恢复而无法实现恒阻支撑的问题。

另外,本实施方式提供的立柱千斤顶只需要在立柱下腔4内增加活塞5,将下腔4分隔成储液腔6和缓冲腔7,并在缓冲腔7内设置弹性部件8,新增加的结构设置在立柱千斤顶内,解决了因吸能核外接在千斤顶结构外部,降低了立柱结构强度的问题。保证了立柱千斤顶结构的整体强度,且无需增加外部液压管路系统,结构简单,更具安全性,具有本安特性。

最后,本实施方式中实现吸能、让压、恒阻的功能是通过弹性部件的压缩和复位实现的,此过程相对于吸能核让压较为平和,并能重复利用。解决了现有吸能核技术因吸能核压缩破坏时会产生剧烈破坏,极易产生火花,需要额外增加防爆壳体,导致的工艺复杂、复用性低的问题。

需要说明的是,弹性部件8若想实现上述功能,主要跟弹性部件8的最小工作压力和最大工作压力有关。作为优选的,弹性部件8最小工作压力为41.5Mpa,最大工作压力为不小于55Mpa。

活柱2下端设置有活柱复合密封圈9,活柱2通过活柱复合密封圈9与腔体密封连接。通过活柱复合密封圈9的设置,使活柱2与腔体之间形成滑动密封结构,并且使腔体内形成相对独立的上腔3和下腔4。

储液腔6的下部设置有排液孔10,并且在排液孔10处设置有安全阀11。当储液腔6内受力达到安全阀11开启压力时,安全阀11打开卸压。

安全阀11在正常工作状态时(不会受到冲击载荷)进行泄压。正常工作状态下,液压支架承受的是静载荷,如果静载荷过大,安全阀11就会开启,释放油压。

综上所述,在本实施方式中,安全阀11在正常工作状态下进行泄压,缓冲腔7在受到冲击载荷的情况进行泄压。安全阀11泄压和缓冲腔7让压的触发条件(安全阀11的开启压力,弹性部件8的工作压力)可以根据实际需要设定。

上腔3和下腔4均设置有液压油孔12,并且在液压油孔12处设置有螺纹接头13。液压油孔12通过螺纹接头13与液压管路连通,液压管路通过液压油孔12向上腔3和下腔4内输送液压油或者回油,进而控制活柱2的升降。

弹性部件8为弹簧。进一步的,弹性部件8为蝶形弹簧。蝶形弹簧的最小工作压力41.5Mpa,最大工作压力不小于55Mpa。

活塞5的下端设置有稳钉14,蝶形弹簧的上端套设在稳钉14内,蝶形弹簧的下端与下腔4的底面相抵接。

稳钉14具有柱状凸起结构,蝶形弹簧上端具有孔状结构,稳钉14的柱状凸起结构插接在蝶形弹簧的孔状结构内。由此,可以提高蝶形弹簧安装的稳定性。

在本实施方式中,弹性部件8采用碟形弹簧,作为吸收和释放能量的部件,主要是碟形弹簧能够完成瞬间变形,吸收由冲击压力转化来的能量,同时又能将能量通过活塞5传递给活柱2,恢复支撑力,保证顶板支护强度。

另外,本实施方式中弹性部件8采用蝶形弹簧仅是一种优选方案,当然也不排除采用其他在外力作用下发生形变,除去外力后又恢复原状的结构,如,橡胶弹性件等。

缓冲腔7的下端设置有防爆孔15。通过防爆孔15的设置,在活塞5压缩弹性部件8时,缓冲腔7内的气体由防爆孔15排出,避免缓冲腔7内出现压力过大的问题。当然,如果将缓冲腔7设置成真空腔,缓冲腔7也可以不设置防爆孔15。

缓冲腔7的上端设置有限位部16,限位部16上设置有连通储液腔6和缓冲腔7的通道,活塞5设置在限位部16下部以防止活塞5进入储液腔6。

具体的,限位部16可以是设置在缓冲腔7上端的限位环,限位环与缓冲腔7同轴设置,且限位环的内径小于活塞5的外径,故此,限位环能够形成对活塞5的限位,防止活塞5进入储液腔6。

另外,为了便于限位环的装配,限位环和外缸1做成一体式结构。

活塞5外侧设置有活塞复合密封圈17。通过活塞复合密封圈17的设置,使活塞5与下腔4形成滑动密封结构,进而使储液腔6和缓冲腔7形成两个相互独立的腔体,防止因储液腔6内的液压油进入缓冲腔7导致缓冲腔7让压功能失效。

在本实施方式中,立柱千斤顶所能承受工作阻力不小于500KN。此处承受的工作阻力可以根据实际需要选择对应的立柱千斤顶。

在本实施方式中,采用了一个缓冲腔7,在实际使用过程中,还可以采用多个缓冲腔7,如两个缓冲腔7,三个缓冲腔7等,当采用多个缓冲腔7时,多个缓冲腔7依次串联设置即可。另外,也可以根据需要调整弹性部件8的尺寸,以实现调整立柱千斤顶的泄压能力。

在本实施方式中,还提供了一种吸能抗冲恒阻方法,该方法采用如以上所述的液压支架双腔立柱千斤顶结构,包括以下步骤:

在液压支架上使用液压支架双腔立柱千斤顶结构;

液压支架处于正常支撑状态时,弹性部件维持储液腔的稳定;

液压支架受冲击载荷时,冲击力由活柱传递至储液腔,储液腔液体推动活塞移动,活塞压缩弹性部件,实现吸能、让压;

冲击载荷释放后,弹性部件复位,将活塞顶起,经储液腔将能量传递给活柱,活柱恢复支撑,实现恒阻。

为了对上述液压支架双腔立柱千斤顶结构进行进一步的说明,本实施方式还提供了上述液压支架双腔立柱千斤顶结构具体的使用方法。

在液压支架上使用液压支架双腔立柱千斤顶结构,液压支架包括支架顶梁和支架底座,立柱千斤顶与支架顶梁、支架底座使用销轴连接固定。

液压支架处于正常支撑状态时,承受顶板自重压力,维持巷道受力平衡。

当液压支架受到来自上部和/或底部冲击力时,冲击力作用在支架顶梁和/或支架底座上,冲击力由活柱2传递至储液腔6,活柱2向下运动时,压缩储液腔6,冲击能继续压缩活塞5,活塞5将冲击力转移到碟形弹簧,碟形弹簧压缩,缓冲腔7内气体经防爆孔15排出。当冲击能释放结束后,碟形弹簧恢复原状,将活塞5顶起,经储液腔6将能量传递给活柱2,活柱2将液压支架顶梁顶起,恢复液压支架支撑强度,液压支架恢复至接顶接底状态,进而液压支架恢复对巷道顶底板作用力,保证巷道完整。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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