專利名稱：帶有填充一支架回收閥及壓力液體回流裝置的液壓單支柱的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于在采礦和隧道構筑的地下作業中采用的單支柱結構的液壓支柱，該液壓支柱具有一個填充一支架回收閥與支柱頭部制成一體，該閥的殼體的一端部有一個用于帶有接觸槽和凸緣的配合噴槍的連接件，在殼體內部有一個用于安裝的單向閥，一個用于支架回收的截止閥以及一個防止支柱過載的限壓閥，同時，限壓閥的閥殼同時也是截止閥的柱塞，截止閥支配一個密封軸肩，該軸肩與在殼內壁的密封座相適應的形成，以及同時壓力介質通過一個緊固在連接件上的軟管連接，無環境污染地排出。
在采礦或隧道構筑的地下作業中，首先要逐點地安裝液壓單支柱，以便為礦工建立一個安全的工作空間。為此，將單支柱張緊在頂板與底板之間，或在礦井底與巷道頂板之間。除此以外，支柱在每個過渡區的工作面內總要設置這樣單支柱，在過渡區內，可根據每天的拆卸步驟實際上必需每天一次或多次更換支柱。單支柱安裝是不理想的，這是由于巖石的性質掩護金屬拱形支架以及其它的金屬拱形支架不能安裝或者安裝起來相當困難。在半坡或陡坡位置上就適合這種情況特別是在迄今所沿用的每天更換液壓支柱的實際過程中，水油混合的壓力液體會在液壓支架回收和運作過程中向周圍噴射。即便水油混合物中只含有較少量的油，也不可避免地噴射的壓力液體到達井筒周邊，并從那里向地面泵出該液體，從而必定導致污染環境。此外，由于處理方式的原因，水油乳濁液只能一次性使用，就是說，該乳濁液必須不斷地用新生產的壓力液體來補充和更換。
對于這個問題的認識，幾年前就已公知了。人們將液壓支柱下沉時放出的水油乳濁液收集，排出并通過插入一個泵來更新。在DE-GM8912529中公開的方案是，用下述方法阻止含油液體排入巷道，即壓力液體被一個可用液壓打開截止閥在同一個閥殼端壓入單支柱內，在支架回收時，液體又可以被取出。在支架回收過程中，壓力液體流入回流管中，同時借助于文丘里噴咀或類似機構可以加速排放過程，然后，壓力液體在安裝支柱時還可以再次使用。這種已知的液壓支柱及其閥件的缺點是其組合閥的結構非常復雜。這種組合閥在DE-OS340487中也有所公開。為了使截止閥能夠打開，在已知夠復雜的閥體上還要設置一個孔，用于將壓力液體引導到限壓閥閥殼的后側，以便在相應的加載時將截止閥從閥座上抬起。壓力液體或者必須用特殊的安裝噴槍噴入或者必須采用其它類型或方式來保證壓力液體不會經過該閥流入支柱內腔。
因而，本發明的目的在于提出一種帶有使壓力液體強制回流裝置的液壓支柱，該支柱上設有一個結構簡單、操作可靠的用于控制的填充-支架回收閥。
本發明的目的是通過如下方案實現的，在殼體的兩側制有相同結構的、帶有接觸槽及凸緣的連接件，在該閥殼上設有一推力桿，該推力桿對著回位彈簧的作力而抵著限壓閥閥殼后端壁移動，由此使限壓閥殼也隨之移動，該推力桿還可裝入噴槍的連接口中，帶有落錘式定位器的軟管連接用作抽吸泵連接，其連接孔環繞單向閥的柱塞殼形成環形通道。
在這類結構的液壓支柱上，首先要一次性的保證，在支架回收時，壓力液體可迅速并以相應的量從液壓支柱里排出，并可以被收集使其在支架安裝時還可以用于新的支柱。借助于一個僅裝在組合閥的回收側的普通安裝噴槍，就可以直接影響限壓閥閥殼并使其移動，從而將截止閥從閥座上抬起。由于上述的直接影響，則該組合閥的特點是使得所需壓力液體可以大壓力面可靠地直接流入需要控制的區域內，特別是要保證截止閥的特性。對此，液壓支柱本身的壓力特性不是決定性的，尤其是考慮到壓力液體是通過軟管連接和與之相接的泵均勻地抽吸則更是如此。本發明所采用的抽吸泵連接結構應保證在連接截止閥時有足夠大的通孔，壓力液體通過該通孔能可靠的排出，為此設置了環形通道以及相應的尺寸。
根據本發明的適當的結構可以是，在推力桿上具有一環形盤，該環形盤即作為回位彈簧的彈簧座，又作為一殼內壁上一限位凸棱相應的行程限位器。在安裝噴槍的作用下，推力桿抵抗回位彈簧的作用力而移動，由于回位彈簧支撐在環形盤上，因而回位的彈簧的力直接作用于推力桿。通過限位棱與環形盤，可以保證將推力桿準確地停在使截止閥原來打開的位置。為此阻止孔經開得過大，另外要準確地保證孔的開度使得足夠量的壓力液體可通過最短的路經由支柱內腔流入回流管路。
本發明的結構可節省空間，因為回位彈簧是圍繞限壓閥閥殼而設置的。這樣，彈簧同時還可以被導向，并且，用一根回位彈簧就足夠了，因為彈簧可以作相應的配置。
為了簡化安裝以及最小程度地限制推力桿的運動行程，位于回收端的連接件可以制成可擰入該殼體的螺紋件。這樣，推力桿可被準確地定位，因為它可以在連接件前先插入殼體，而后通過旋擰連接件來使其相應的定位并被固定。
在配合噴槍與推力桿區域內的必要的密封是這樣保證的，根據本發明，噴槍連接口上在出口處有一個槽并安放有一個O形環。O形環套在推力桿的相應位置上，以保證在正常的高壓下，壓力液體也不會進入限壓閥區域或限壓閥閥殼的區域，以免由此進入周圍的環境。
為了使配合噴槍能在液壓支柱回收后毫無問題地松開并且以后還能重新安上，在配合噴槍上沿著由連接口到阻塞閥之間的區域設置了一個旁路。當回收過程結束而且配合噴槍上的接觸被松開時，該旁路打開。通過相應的自動裝置可保證配合噴槍可在較短的時間內被取下。
至此所描述的結構中，推力桿是一個獨特的部件，因而有必要采用回位彈簧。也可以想見，將限位閥閥殼與帶環形盤的推力桿制成一個結構，該結構本身可在組合閥殼內移動。由此可以明顯地暗示到取消回位彈簧，因為僅用截止閥彈簧就可承受截止閥的關閉或再關閉。不過，在配合噴槍向推力桿施加的壓力較高時，安裝一個相應的特殊的回位彈簧更為有利。
一個適于地下空間較窄的條件下使用的抽吸泵連接結構為抽吸泵連接件制成彎角形的，其上安裝一個用于連接泵軟管的、帶有夾子的插接件。這樣，泵軟管可以下懸地安到液壓軟管上，而不會產生軟管彎折問題。此外，泵軟管通過帶夾子的插接件可以很快地與抽吸泵接口連接，從而使安裝時間相應地減少。
由前已敘述的內容還可以看出，本發明的技術方案一個重要優點在于，大量的壓力液體可經抽吸泵接頭排出。如果抽吸泵接頭中的排流通道直徑較大，最好比配合噴槍中的進流孔直徑大25%至50%，則這種泵單元的工作性能會更好。由此可以有利地縮短回收支架所需要的時間。
截止閥的密封性是由下述有利的因素保證的，作為最佳結構，密封座是在一個環形的，伸入到殼體內腔的支承環處形成的，截止閥彈簧即支撐在與之相對的支承面上。用截止閥彈簧可以保證，截止閥被以足夠大的力固定在密封座內，同時，如已述及的，密封座或密封面與其另一側的截止閥彈簧支撐面之間彼此完全緊密的靠在一起。
為進一步最佳化截止閥的密封性，本發明還提出，在支撐環上制有呈S狀彎曲的支撐面與截止閥相接，同時，密封座是由支撐面上沿密封軸肩方向突出的區域構成的。這樣就可以保證向外突出的支承面可以鉆入或插入原來的密封環中，從而用這種方式保證必要的密封性。
若單向閥密封塞上制有一閥錐，則本發明可使組合閥獲得持續的密封。該閥錐限用柔性件，最好是用塑料或帶相應涂層的件制成。閥錐置于單向閥的閥座上，因而在填充過程結束后支柱內腔才完全關閉。由于閥錐的柔性結構，即使在有許多間隙的情況下也可以保持密封。不過這不包括密封面上涂敷有相應材料的情形。若用金屬制成的閥錐強制的出現多個間隙，則會產生損環。由于單向閥對于任務的實現，即對于液壓支柱不污染環境的要求至關重要，因而密封塞的結構具有特殊的意義。
本發明的優點特別突出在其所提供的液壓支柱不給環境造成負擔，因為實際采用的水油乳濁液在各個工作過程中都不會進入環境。更確切地說，它可以保證壓力液體總是保持在密閉的腔室內或通過軟管來回流動，其中壓力液體可在相應的高壓下又返回壓力網中。由于僅靠設置在液壓支柱內的回位彈簧還不足以使壓力液體迅速排出，因而最好可以通過抽吸泵接口和相應的抽吸泵將大量的壓力液體迅速排出。本發明的另一優點是，對組合閥的必要改造花費較少，因而甚至改換設備也是可能的。此外，本發明允許采用一些普通技術，如配合噴槍，以及其所要求的落錘式定位器來工作，從而保證礦工能有把握使用該最佳技術。
本發明的其它細節及優點可以通過對以下附圖的描述中得出，在附圖中表示了一個最佳實施例，其中表示了一些必要的細節及各個零件。
圖1為液壓支柱的剖視圖，其中表示了支架回收裝置在進入回收過程前的狀態;
圖2為具有單支柱閥支柱頭的剖視圖;
圖3為單支柱閥的填充側和與之連接的抽吸泵接頭部份的放大視圖;
圖4為單支柱閥的回收側和與之連接的配合噴槍的放大視圖。
圖1中所示的液壓支柱(1)的上部有支柱頭(2)。支柱頭(2)形成可伸縮的內管柱(3)的自由端，該內管柱可在基礎外管柱(4)內移動。回位彈簧(5)保證在回收液壓支柱(1)時可將伸縮的內管柱(3)收到基礎外管柱(4)中。為此，必須打開安在支柱頭(2)上的填充一回收閥(6)，以便使高壓液體從液壓支柱(1)的內腔中排出。
配合噴槍(7)不僅用于液壓支柱(1)的填充而且用于其回收過程，配合噴槍是通過一個受手柄(8)控制的阻塞閥(9)進行工作的。阻塞閥(9)是通過一個旁路(10)來分流的，當回收或填充過程結束時，該旁路打開，以使配合噴槍(7)的前方區域卸壓。后來將配合噴槍(7)連同其插入充、放液閥(6)中的連接口及在連接口(1)內形成的導流孔(12)一起取下，在此之后放開落錘式定位器(13)。
在連接口(11)處需要的密封是由嵌在槽(16)中的O形環(15)實現的，由此可保證經配合噴槍(7)噴入的壓力液體只能作用于插在連接口(11)內的推桿上，而不會提前向限壓閥閥殼區內供應高壓液體。
填充-回收閥(6)插在支柱頭(2)中，其殼體與液壓支柱(1)的縱軸線垂直。殼體(18)向兩側延伸經過伸縮式管柱(3)而且殼體上還制有相同結構的，帶有接觸槽(20，23)和凸緣(21，24)的連接件(19，22)。連接件(19，22)的作用是連接配合噴槍(7)或抽吸泵接口(65)。
與殼體(18)制成一體的有用于向液壓支柱(1)充液的單向閥(26)，用于支架回收的截止閥(34)，以及用于保證整個液壓支柱(1)不至于過載的限壓閥(44)。
單向閥(26)是通過一個塑料制成的密封柱塞(27)進行工作的，如圖3中清楚地表示的，密封柱塞(27)被閥簧壓進裝有單向閥(26)中相應空腔(28)中。帶有閥簧(30)的密封柱塞(27)或全部由塑料制成或僅僅是相關的閥錐(29)由塑料制成。也可以相見，置于密封座(31)上的閥錐(29)也可以涂敷上一層塑料。圖3表示了，由于閥錐(29)或密封柱塞(27)的結構，因而導致了總是均勻地，有利地密封效果。當安裝上配合噴槍(7)使密封柱塞(27)或閥錐(29)被施加相應的壓力時，閥錐(29)將克服閥簧(30)的作用而從密封座(31)上抬起，從而使壓力液體通過入口(32)流入本體閥中。然后，壓力液體通過支柱通孔(46)進入支柱內腔(33)，如圖1所示那樣。
截止閥(34)是由限壓閥(44)的閥體構成的，該閥體可作相應的往復移動，由此可使截止閥(34)從密封座(35)上抬起，如圖3所示。
密封座(35)是在一個向殼體內腔(36)方向凸起的支承環(37)上形成的，同時，支承面(38)具有密封座(35)，而在支承環的另一面上，即支承面(43)上支承著截止閥閥簧(41)。圖3中放大表示了這種位置關系。
支承面(38)與密封軸肩(39)共同作用，密封軸肩中安放著密封體(40)，該密封體最好是一個塑料環或橡膠環，以便當密封軸肩(39)壓到密封座(35)上時可保證必要的密封。上述壓合是通過截止閥閥簧(41)來實現的。該閥簧的一端如前已述及的那樣支承在支承面(43)上，其另一端則支承在圖4所示的彈簧圖上。
為了取消截止閥(34)或密封座(35)與密封軸肩(39)間的密封，必須使限壓閥(44)的閥殼(45)向單向方向移動。為此，配合噴槍(7)通過壓力液力向推力桿(48)(如圖1、4所示)施加壓力。繼而，推力桿(48)克服回位彈簧(49)的作用力移動，因而閥殼(45)也朝著單向閥(26)的方向移動相應的距離。
推力桿(48)的移動行程是由環形盤(50)與限位凸緣(52)構成的行程限位器來限定的。即當環形盤在由配合噴槍(7)射出的壓力液體的壓力下移動到限位凸緣(52)處時，即使壓力再升高，閥殼(45)也不能繼續移動，這樣就可以準確地確定截止閥(34)的開度。
如前面已提到的，由配合噴槍(7)向推力桿(48)供應的壓力液體不會從旁邊流過，因為盤形凸肩(51)與連接口(11)之間用O形環密封。如圖4所示，連接件(22)是一個螺紋件，通過該螺紋件也可以同時確定推力桿(48)的位置。殼內壁(53)上制有與螺紋(56)相對應的螺紋(55)，所以很容易實現旋擰過程。進一步簡化單支柱閥的總體結構的措施是，殼體(18)由兩部分組成，即由殼體回收部件(58)與殼部件(61)裝配而成。兩部件是通過螺紋(59，62)連接的，同時通過凸肩(60，63)可保證單支柱閥或填充-回收閥(6)能準確地定位。
圖4中還表示了出口通孔(47)，響應于限壓閥(44)的動作，多余的壓力液體經該出口通孔排出。在該給出的結構中，盡管壓力液體會進入周圍環境，但并不會產生問題，因為所涉及的量比較小。如果人們希望將這部分壓力液體也排出，則必須在出口通孔(47)處設置軟管連接，通過軟管連接將這部分壓力液體帶走。
圖1和圖3中表示了殼體安裝部件(61)上帶有抽吸泵接頭(65)。該接頭是用一個落錘式定位器(66)準確地鎖止的，如在配合噴槍(7)處那樣。抽吸泵接頭(65)中的排流通道(67)的直徑明顯大于配合噴槍(7)中的進流通孔(12)的直徑。這樣，就可以通過截止閥(34)的特殊結構來保證大量的壓力液體能迅速排出。在單向閥(26)上的連接孔(68)的尺寸選擇應保證在連接孔與柱塞殼(69)之間留有一定尺寸的環形通道(70)。
如圖1所示，抽吸泵接頭(65)是彎角狀結構，這樣，泵軟管(73)可以向下懸。此外，插接件(71)上應帶有插接夾(72)。
在安裝液壓支柱(1)時，將配合噴槍(7)安在殼體部件(61)，這樣就安裝在連接件(19)上。通過操縱手柄(8)，使支柱內腔(33)與泵(圖中未表示)連通，從而使應力液體經配合噴槍(7)流入填充-回收閥(6)中。
通過壓力液體將密封柱塞(27)從密封座(31)上抬起，使單向閥(26)打開。然后，壓力液體經單向閥(26)進入支柱通孔(46)，從而進入支柱內腔(33)。
當遇到地壓沖擊進，限壓閥(44)必須作出反應，使應力液體從支柱內腔(33)經支柱通孔(46)進入限壓閥(44)或閥殼(45)中。由于單向閥(26)的密封柱塞(27)壓在密封座(31)上，因此壓力液體不會從這里排出。在限壓閥(44)中有一個閥上沒有表示的小閥柱塞，該閥柱塞對著一個閥簧的作用力而移動，從而使壓力液體迅速地流經限壓閥(44)，以便從出口通孔(47)中離開殼體(18)。
當要回收液壓支柱(1)時，結構的相關位置如圖1所示，即配合噴槍(7)安裝到殼體部件(58)或連接件(22)上，而抽吸泵接頭(65)卻被制造或被安裝在相對的那側。操縱手柄(8)，則壓力液體經配合噴槍(7)供給推力桿(48)或盤狀凸肩(51)，使其移動一予定的量。當環形盤(50)碰到限位凸棱(52)時，截止閥(34)也同時被打開，這是因為閥殼(45)也隨之移動了相同的距離并使密封軸肩(39)從密封座(35)上抬起。如圖3中所清楚地表示的，壓力液體可以從殼體內腔(36)經柱塞殼(69)處的環形通道(70)，再由此經排流通道(67)排出。由于排流通道(67)或抽吸泵接頭(65)與一個泵相接，因而排流過程可以實現或可以被加速。
所提及的所有特征，以及僅由圖中可以顯示出的特征，不論單獨的各特征還是特征的組合均屬于本發明的范圍。
權利要求
1.一種適用于在采礦和隧道構筑的地下作業中采用的單支柱結構的液壓支柱，帶有一個與支柱頭部制成一體的填充一支架回收閥，該閥殼的端部設置有一個帶有接觸槽和凸緣的配合噴槍的連接件，在殼體的內部有一個用于支架回收的單向閥，一個用于支架回收的截止閥以及一個防止支柱過載的限壓閥，同時，限壓閥的閥殼同時也是截止閥的柱塞，截止閥是支配一個密封軸肩，該軸肩與在殼內壁的密封座相適應的形成，以及同時壓力介質通過一個緊固在連接件上的軟管連接件，無環境污染地排出，其特征在于，在殼體(18)的兩側制有相同結構的、帶有接觸槽(20，23)和凸緣(21，24)的連接件(19，22)，在閥殼(45)上設有一推力桿(48)，該推力桿對著回位彈簧(49)的作用力而抵著限壓閥(44)的閥殼(45)后端壁移動，由此使限壓閥殼也隨之移動，該推力桿還可裝入噴槍(7)的連接口(11)中，帶有落錘式定位器(66)的軟管連接用作抽吸泵連接頭(65)，其連接孔(68)環繞單向閥(26)的柱塞殼(69)形成一環形通道(70)。
2.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，推力桿(48)具有一環形盤(50)，該環形盤即作為回位彈簧(49)的彈簧座，又與殼內壁(53)上一個凸棱(52)一起作為相應的行程限位器。
3.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，回位彈簧(49)是繞限壓閥(44)的閥殼(45)而布置的。
4.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，在回收側設置的連接件(22)被制成可擰入殼(2)內的螺紋件。
5.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，配合噴槍(7)的連接口(11)的出口具有有一槽(16)，并接收一O形環(15)。
6.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，在配合噴槍(7)上沿著由連接口(11)和阻塞閥(9)之間的區域設置了一個排放旁路(10)。
7.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，限壓閥(44)的閥殼(45)與帶環形盤(50)的推力桿(48)制成一體。
8.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，抽吸泵接頭(65)制成彎角形的，以及一個帶有插接夾(72)的插接件(71)，該插接夾(72)用于安裝泵軟管(73)。
9.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，抽吸泵接頭(65)中的排流通道(67)直徑比配合噴槍(7)中的進流通孔(12)的直徑大，最好大25%至50%。
10.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，密封座(35)是在一個環形的、向殼內(36)凸起的支承環(37)上形成的，截止閥彈簧(34)即支承在與之相對的支承面(43)處。
11.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，支承環(37)具有一個呈S狀彎曲用于截止閥(34)的支撐面(38)，同時，密封座(35)是由該支撐面上沿密封軸肩(39)的方向突出的區域構成的。
12.如權利要求1所述的液壓支柱，其特征在于，單向閥(26)的密封柱塞(27)具有一閥錐(29)，該閥錐限于用柔性材料，最好用塑料制成。
全文摘要
為安裝用于地下作業的單支柱結構，設置了一個單支柱閥，其閥殼內設置有一用于支架安裝的單向閥，一個支架回收的截止閥以及一個保持支柱不過載的限壓閥。限壓閥的閥殼是由液壓推動的，在殼體上還設置了一個位于回收側的、帶有接觸槽及凸緣的連接件。一個受壓力液體施載的推力桿作用于閥殼并使其移過預定的距離，從而使截止閥打開并使壓力液體從支柱內腔經過安裝在支架安裝側的抽吸泵接頭排出。其中，各通道或空腔的尺寸保證可以排出大量的壓力液體，該排出過程是由連接在抽吸泵接頭上的泵來實現的。
文檔編號E21D15/44GK1105097SQ9310706
公開日1995年7月12日 申請日期1993年5月10日 優先權日1993年5月10日
發明者R·福斯 申請人:理查德福斯古魯賓勞斯包股份有限公司