一种固液耦合吸能防冲立柱
阅读说明：本技术 一种固液耦合吸能防冲立柱 (Solid-liquid coupling energy-absorbing scour protection stand ) 是由 王洪英 徐兴强 陈志才 石洪起 于 2021-08-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种固液耦合吸能防冲立柱,外缸体的一端开口,另一端与缸底连接,且与缸底间设有密封结构,活柱体由外缸体的开口端伸入外缸体内腔,外缸体的侧壁上还设有与其内腔连通的进液口,外缸体外部设有液压锁,外缸体的内腔中还设有一底活塞,底活塞朝向缸底的一侧还设有吸能器,吸能器与缸底的内腔底面接触,外缸体和/或缸底的内侧壁上还设有沿其轴线方向供底活塞向着缸底方向滑动的移动区域,底活塞与移动区域形成密封配合；进液口靠近底活塞设置,且位于底活塞和活柱体之间。本发明将吸能器与底活塞固定在一起,吸能器位于缸底中,占用空间小,立柱行程大,实现瞬时高压载荷作用在活柱体上的快速让位,提高防冲立柱可承受的最大接力。(The invention discloses a solid-liquid coupling energy-absorbing impact-proof upright post, wherein one end of an outer cylinder body is opened, the other end of the outer cylinder body is connected with a cylinder bottom, a sealing structure is arranged between the outer cylinder body and the cylinder bottom, a movable cylinder body extends into an inner cavity of the outer cylinder body from the open end of the outer cylinder body, a liquid inlet communicated with the inner cavity of the outer cylinder body is also arranged on the side wall of the outer cylinder body, a hydraulic lock is arranged outside the outer cylinder body, a bottom piston is also arranged in the inner cavity of the outer cylinder body, an energy absorber is also arranged on one side, facing the cylinder bottom, of the bottom piston, the energy absorber is contacted with the bottom surface of the inner cavity of the cylinder bottom, a moving area for the bottom piston to slide towards the direction of the cylinder bottom along the axial direction of the inner side wall of the outer cylinder body and/or the cylinder bottom is also arranged on the inner side wall of the outer cylinder body and/or the cylinder bottom, and the bottom piston is in sealing fit with the moving area; the liquid inlet is arranged close to the bottom piston and is positioned between the bottom piston and the movable column body. The invention fixes the energy absorber and the bottom piston together, the energy absorber is positioned in the cylinder bottom, the occupied space is small, the stroke of the upright post is large, the quick abdication of the instantaneous high-pressure load acting on the live post is realized, and the maximum relay which can be borne by the anti-impact upright post is improved.)
技术领域
本发明属于液压支撑
技术领域
，更具体地讲，本发明涉及一种固液耦合吸能防冲立柱。背景技术
冲击地压发生前一般无明显前兆，冲击过程短暂，持续时间为几秒至几十秒,一般表现为煤爆,冲击地压现象多数表现为煤体抛出，并伴有巨大声响、岩体震动和冲击波等；具有很大的破坏性,冲击地压往往造成煤壁片帮、顶板下沉、底鼓、支护损坏、巷道堵塞及人员伤亡；冲击地压多发生在巷道，由于工作面支架支护强度及密度普遍大于两巷，因此工作面两巷及掘进巷道更易发生冲击地压。
为防止冲击地压危及煤矿安全生产，采用液压支架进行巷道支护已经成为一种重要手段。而立柱作为液压支架的主要承力部件，在瞬时的冲击地压巨大载荷作用下，液压锁很难开启及时卸压，经常造成立柱涨缸、爆缸及液压锁破损，此时，液压支架也失去了对顶板的支撑能力，进一步造成巷道变形。为此，辽宁工程技术大学与北京诚田恒业煤矿设备有限公司于2012年申请了一种用于液压支架系统的液压支柱专利(公开号CN102606177A)，发明了一种具有吸能让位功能的防冲支柱。但是，该专利文献吸能防冲部分位于防冲支柱的下部，活柱体底与吸能过渡段为套接，连接强度弱，当支柱承受一定载荷时，活柱体底与吸能过渡段容易脱离。再有，该专利文献在立柱轴线方向需要留有吸能防冲让位构件的安装空间与吸能过渡段的让位空间，占用了较大的立柱轴向尺寸，影响防冲立柱的行程。
发明内容
为此，本发明为了提升立柱的行程，提高液压防冲立柱的承载能力，本发明提供了一种固液耦合吸能防冲立柱。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固液耦合吸能防冲立柱，包括外缸体和活柱体，所述外缸体的一端开口，其另一端与缸底间形成密封的固定连接，所述活柱体由所述外缸体的开口端伸入所述外缸体内腔，所述外缸体的侧壁上还设有与其内腔连通的进液口，所述外缸体的内腔中还设有一底活塞，所述底活塞朝向所述缸底的一侧还设有吸能器，所述吸能器与所述缸底的内腔底面接触，所述外缸体和/或所述缸底的内侧壁上还设有沿其轴线方向供所述底活塞向着所述缸底方向滑动的移动区域，在所述移动区域范围内，所述底活塞与外缸体和/或缸底形成带密封的滑动配合；所述进液口靠近所述底活塞设置，且位于所述的底活塞和活柱体之间。
所述立柱为单立柱或双伸缩立柱，当为双伸缩立柱时，位于所述外缸体内腔中的所述活柱体端部安装有底阀，所述底活塞上安装有与所述底阀相对应的顶杆，用于顶开所述底阀。
进一步地，所述顶杆穿过所述底活塞的两圆面，且与所述缸底固定连接，所述顶杆与所述底活塞间形成带密封的滑动配合。
进一步地，所述缸底上还设有与所述缸底内腔连通的连通孔。
更进一步地，所述外缸体内侧面或所述缸底的内侧面还设有防止所述底活塞向着远离所述缸底方向移动的限位结构。
所述缸底与所述外缸体之间设有密封圈。
所述吸能器为金属防冲吸能器、气体吸能器或液体吸能器。
本发明技术方案，具有如下有益效果：
A.本发明所提供的立柱结构中，其外缸体内腔的液体工作部分与吸能器间仅有一个底活塞相隔，吸能器与底活塞紧密接触，且吸能器位于缸底的内腔中，其占用空间小，增大了立柱的有效行程，底活塞在外缸体或缸底的内侧面形成一个移动区域，瞬时高压载荷作用于底活塞上使其沿着移动区域移动，吸能器吸收载荷能量，实现瞬时对作用在活柱体上的冲击载进行快速吸能让位，提高防冲立柱的抗冲击能力，同时立柱结构紧凑，增大了防冲立柱的行程。
B.本发明缸底与外缸体间采用可拆卸的固定密封连接，使用时缸底和外缸体之间无相对运动，连接强度高，能提高防冲立柱承受轴向载荷的能力。
C.由于本发明将吸能器安装于密闭的缸底内腔中，能够有效地将吸能器变形过程中产生的火花与防冲立柱外部的可燃气体隔离，提高了整体的防爆性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
，下面将对具体实施方式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为本发明所提供单立柱防冲立柱结构示意图；
图2为本发明所提供的双伸缩防冲立柱结构示意图。
附图标记说明：
1-外缸体，11-进液口，12-液压锁；2-活柱体；3-缸底，31-连通孔；4-底活塞；5-吸能器；6-底阀；7-顶杆；a-移动区域。
具体实施方式
下面将结合附图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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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系统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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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。
本发明提供了一种固液耦合吸能防冲立柱，如图1所示，为单立柱结构，防冲立柱主要包括外缸体1和活柱体2，外缸体1的一端开口，其另一端通过连接缸底3将其端部密封，即将非活柱体的伸出侧密封，缸底3和外缸体1优选采用可拆卸密封固定连接方式，方便对缸底3中的吸能器5进行更换，活柱体2由外缸体1的开口端伸入外缸体1内腔，活柱体2与外缸体1间设置动密封件，保证外缸体1内的液体压力能够作用在活柱体2的活塞上，在外缸体1的侧壁上还设有与其内腔连通的进液口11，进液口11与一外接的液压锁12连接，通过液压锁12上的安全阀可以将外缸体1内腔中的液体密封住。在外缸体1的另一端内腔中还设有一底活塞4，图中底活塞4靠近外缸体1的下端设置，底活塞4的下端面处还固定有吸能器5，吸能器5与缸底3的内腔底面接触，外缸体1和/或缸底3的内侧壁上还设有沿其轴线方向供底活塞4向着缸底3方向滑动的移动区域a，底活塞4与外缸体1在移动区域a内形成带密封的滑动配合，移动区域a也可以设置在缸底3的内圆柱面上；进液口11靠近底活塞4设置，且位于底活塞4和活柱体2之间，即图1中进液口11位于底活塞4的上端面附近位置，且在底活塞4外圆柱面密封带的上方。底活塞4的边缘与外缸体1或缸底3内圆柱面形成密封配合，底活塞4可相对于外缸体1沿外缸体1轴线进行滑动。
当防冲立柱形成支撑后，外缸体1内部液体压力作用在底活塞4上，底活塞4压在吸能器5上，形成底活塞4上部为高压液体支撑，下部为吸能器5支撑，上下支撑部分串联的结构。当防冲立柱受慢速载荷时，如果载荷大于防冲立柱的工作阻力，防冲立柱内部液体压力将高于防冲立柱配套的液压锁12安全阀设定压力，液压锁12安全阀就会开启卸压，外缸体1内腔中的高压液体从进液口11排出，由液压锁12安全阀中排出，从而保证防冲立柱内部工作阻力恢复过载前的工作压力状态；当防冲立柱受高速冲击载荷作用造成防冲立柱内腔液体压力超过液压锁12安全阀设定开启压力时，由于防冲立柱液压锁12安全阀无法瞬间及时开启，造成液体压力进一步增大，作用在底活塞4及吸能器5上的轴向力就会大于防冲立柱的工作阻力，当轴向力大于吸能器5启动支撑力时，吸能器5开始快速吸能让位，底活塞4沿着移动区域a向下滑动，保护防冲立柱不会进一步超载而损坏，进而保持了液压支架的有效支撑能力。
图2所示的防冲立柱为双伸缩立柱结构，位于外缸体1内腔中的活柱体2端部安装有底阀6，即图中具有双伸缩功能的活柱体结构的下端处设置有底阀6，底活塞4上安装有与底阀6相对应的顶杆7，用于顶开底阀6。本发明中优选的将顶杆7穿过底活塞4的两圆面，即伸出底活塞4的上下两端面，顶杆7的下端与缸底3的内腔底面接触，优选地，顶杆7与缸底3固安连接，顶杆7与贯穿底活塞4上的通孔间形成可滑动的密封配合。
当立柱需要收缩时，底阀6下移至底活塞4的上端面后，由于顶杆7的位置相对固定，顶杆7的上端顶开底阀6的阀芯，将底阀6打开，双伸缩立柱二级内腔中的液体与外缸体内腔实现连通，实现一二缸体及活柱的收缩。由于双伸缩防冲立柱为现有技术，这里不再对其工作原理进一步详细描述。
当防冲立柱受高速冲击载荷作用造成防冲立柱内腔液体压力超过液压锁12安全阀开启压力时，由于防冲立柱液压锁12安全阀无法瞬间及时开启，造成液体压力进一步增大，作用在底活塞4及吸能器5上的轴向力就会大于防冲立柱的工作阻力，当轴向力大于吸能器5启动支撑力时，吸能器5开始快速吸能让位，底活塞4沿着移动区域a向下滑动，保护防冲立柱不会进一步超载而损坏，进而保持了液压支架的有效支撑能力。
如图2所示，本发明还在缸底3上设有与缸底3内腔连通的连通孔31，连通孔3可以保持缸底3内腔气压与外界大气连通，在产生瞬时高压冲击时，起到排出缸底3内部气体平衡内外压力的作用，当然，还可以通过此连通孔3进行冲击检测。
为了防止底活塞4向着远离缸底3的方向移动，在外缸体1的内侧面或缸底3的内侧面还设有限位结构(图中未示出)，限位结构可以为挡块、挡圈、或限位凸起等结构，限位结构设置在底活塞的上方位置。
本发明图1和图2中所采用的吸能器5为金属防冲吸能器、气体吸能器或液体吸能器。
本发明缸底与外缸体采用可拆卸的固定连接，二者之间设有密封圈，使用时缸底和外缸体之间无相对运动，连接强度高，能提高立柱承受轴向拉力载荷的能力。
由于本发明将吸能器5安装于密闭的缸底3内腔中，能够有效地将吸能器变形过程中产生的火花与防冲立柱外部的可燃气体隔离，提高了整体的防爆性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
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