专利名称:1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀的制作方法
技术领域:
本实用新型属于煤矿采煤机械的液压支架控制用阀,它是保护液压支架安全的关键部件,故称之为安全阀。工作液压为30-52Mpa,工作流量为1000L/min,工作液体为乳化液的1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀。
背景技术:
目前,国内外煤矿液压支架,正在向大高度(4-5M支架)发展,以前分两次开采的煤层;现在一次开采,因此液压支架必须向大吨位,大缸径发展,所以需用大流量安全阀。
现有技术中,国内外煤矿液压支架常用的大流量安全阀,工作流量大于100L/min的完全是柱塞式安全阀,例如我国陕西神东煤矿引进美国JOY型4.5M支架,使用的500L/min安全阀,它是双级柱塞阀(请见附图6);大同煤矿5M支架,引用德国DAMS型1000L/min大流量安全阀,它有四排卸流孔,均为双级柱塞阀(请见附图7);目前国内流量为100L/min,型号为ZHYF流量为32L/min,目前国内仿制的300-400L/min的安全阀(附图8),它们的结构均为柱塞式安全阀。
柱塞式安全阀虽然阀芯的卸流孔采用了不锈钢3crl3,可承受高压力、大流量、高流速的液流冲刷。柱塞式安全阀的工作压力为30-50Mpa,卸流液的冲刷流速为90-150M/S。柱塞式安全阀的缺点(1)因其使用的密封件是用橡胶“O”形圈做密封,属于单级密封,卸流时阀芯的卸流孔必须通过“O”形密封圈,液流中若有煤粒或矿粒通过“O”形密封圈,即会拉伤表面,密封就会渗漏;(2)当柱塞阀在开启时,溢流孔必须通过“O”形密封圈,才能溢流卸载,因此,上升距离长,阀在关闭时,下降同等距离才能关闭。所以阀的开启、关闭灵敏性较差。(3)柱塞阀的阀芯外圆与阀体(相配)的内孔,加工光洁度与精度极高,加工难度大,检修也困难。
另外,现有的平面式安全阀虽然密封性能好,但也存在开启、关闭灵敏度较差等缺点,平面橡胶密封最怕高压力,大流量的冲刷,所以国内外研制大流量平面式安全阀研制不成。国内煤矿支架现用的,大于10L/min的安全阀均为柱塞式安全阀。
发明内容
本实用新型解决了平面安全阀用于高压力、大流量煤矿液压支架安全阀的技术问题,提供了一种外供液、内卸流开启、关闭灵敏度高、密封性好的1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀。
本实用新型是这样实现的,1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀,包括有进液阀座、阀体、阀芯、组合密封件、外套和弹性部件,其特征是进液阀座与阀体相连,进液阀座的连接板上设有若干个供液孔,钢纤组合密封件安装在进液阀座右端的密封槽内,阀芯内设有卸流孔,在阀芯的右端壁上又设有卸流孔,钢纤组合密封件与阀芯左端面上的不同高度的3个环形平面、环形平面和两个圆柱形面构成凸形多级密封副。
本实用新型是用“液压的冲刷力与冲刷速度的平方成正比”的新理论”来指导(外供液、内卸流)平面型安全阀各个另件的设计,因此本实用新型的结构,可以减小3-4倍的冲刷速度,对橡胶密封件就可减小10-16倍的冲刷力。
(1)本新型平面橡胶的强度与承受冲刷力的比例数据。
(2)柱塞型安全阀的钢件强度与承受冲刷力的比例数据。
以上两项比例数据基本相等,所以1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀研制成功。
本实用新型的进液阀座是将专利号为ZL022 14094.8的进液接头与安全阀座两个零件设计成一个零件,加工简单,降低制造成本。
本实用新型的钢纤组合密封件由聚氨酯橡胶中充填钢网和波形钢丝纤维压制而成,本密封件采用钢丝纤维做填充材料,因钢丝纤维的抗拉强度≥350kg/mm2,尼纤的抗拉强度约100kg/mm2,因此钢纤组合密封件的抗拉强度比钢网、尼纤和橡胶三种材质组合的尼纤组合橡胶密封件的抗拉强度高约40%。钢丝纤维制成波形状填充在密封件中具有伸长、压缩性能和粘接性能好的特点。
本实用新型所述的进液阀座右端的密封槽内壁上设有受压变形退让槽。在进液阀座的密封槽内设有受压变形退让槽,安全阀在关闭时,阀芯压向橡胶密封件,橡胶密封件受压变形,退让到受压变形退让槽之中,保证橡胶密封件受压时,不超过耐压强度,这是保持橡胶的回弹性能优良,实际就是保持密封件的高寿命。
本实用新型的凸形多级密封副的外斜形环形平面为开启灵敏度高的结构;内斜形环形平面为关闭灵敏度高的结构。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、加工简单,制造成本低,在现有结构的基础上把这两个零件设计为一个零件,降低了加工精度和光洁度;2、密封性能好,采用凸形多级密封副与钢纤组合密封件相配合的密封结构。
3、钢纤组合密封件,密封强度好,抗拉强度大,比钢网、尼纤和橡胶三种材质组合的尼纤组合橡胶密封件的抗拉强度高约40%。
4、采用凸形多级密封副,比现有凹形多级密封副加工简单。
5、专设有开启、关闭灵敏度高的密封结构,保证大流量安全阀具有优良的工作性能。
6、橡胶密封在受压时,设有变形退让的结构,保证橡胶密封件受压时,不超过耐压强度,这是保持橡胶的回弹性能优良,实际就是保持密封件的高寿命。
本实用新型与现有技术相比主要与德国DAMS型1000L/mi双级柱塞阀对比,有以下优点1、高寿命柱塞阀为单级密封,本平面阀设有六级密封,因此寿命高出一倍。
2、开启、关闭的灵敏度高柱塞阀开启、关闭必须经过1.2mm的高度,本实用新型设有专门开启结构,经过0.2mm就可开启。又设有专门的关闭结构,安全阀在关闭时,高于工作压力时,就开始关闭,关严时,略低工作压力。故本实用新型的开启、关闭灵敏度高。
3、钢纤组合密封件,设有专门的受压、变形、退让的结构,可保持密封件的高寿命。
4、结构设计合理、简单,便于维修,加工的精度等级低,造价成本。
本实用新型与国外1000L/min双级柱塞阀相比,成本约低20%。
5、经济效益十分显著,本产品可派生出500升、300升、200升大流量、高寿命的平面安全阀。
6、本实用新型技术可用于煤矿液压支架的液控单向阀、操作阀、电液阀等有关液压阀上使用。
图1为1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀,关闭状态图。
图2为1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀开启状态图。
图3是本实用新型密封件5的剖面图。
图4是本实用新型阀芯3端面上的凸形沟槽的放大视图。
图5是本实用新型密封件5,安装在进液阀座1内,用螺钉4固定的剖面图。
图6进液阀座1的剖面图图7为图6的A向视图图8阀体2的剖面图图中1-进液阀座,2-阀体,3-阀芯,4-密封件固定螺钉,
5-钢纤组合密封件,6-弹簧座,7-外簧,8-内簧,9-外套,10-调压螺栓,11-防弯限位杆;12、13、14、为“O”密封圈15-钢球,16-供液孔,17-连接板,18-阀体上的卸流孔,19-阀芯中的卸流孔,20-阀芯侧壁上的卸流孔,21-斜形环形平面,22-斜形环形平面,23-环形平面,24-斜形环形平面,25-外圆柱形密封面,26-内圆柱形密封面,27-钢网,28-波形钢丝纤维,29-聚氨酯橡胶,30-受压变形退让槽
具体实施方式
根据附图对实施例做进一步的描述,本实施例是用来说明本实用新型的,而不是对本实用新型进行任何限制。
本实施例是一种用于保护煤矿液压支架的必须关键部件故称安全阀,外形尺寸、直径约为φ58×265mm。由进液阀座1、阀体2、阀芯3、钢纤组合密封件5等构成,进液阀座1连接阀体2,进液阀座1的连接板17上设有16个供液孔16,由聚氨酯橡胶29中充填钢网27和波形钢丝纤维28压制而成的钢纤组合密封件5安装在进液阀座1右端的密封槽内,用固定螺钉4固定,钢纤组合密封件5与阀芯3左端面上的不同高度的3个斜形环形平面21、22、24、环形平面23和两个圆柱形密封面25、26构成凸形多级密封副。安全阀在关闭时(即调紧工作压力时)转动调压螺栓10,调紧的压力,压向装在防弯限位杆外的外簧7与内簧8,弹簧座6与钢球15承受弹簧的压力压向阀芯3,阀芯3的左端面压向钢纤组合密封件5的右端面,构成多级密封副,3个斜形环形平面21、22、24、环形平面23和两个圆柱形密封面25、26构成凸形多级密封副。12、13、14为“O”密封件。当安全阀在开启时,如图2所示,高压液体PH从进液阀座1的供液孔16中经过阀芯3的左端面向阀芯中的卸流孔19和阀芯壁上的卸流孔20中流出卸压,如图中的低压液体Po。
进液阀座1右端的密封槽内壁上设有受压变形退让槽30,当安全阀在关闭时,阀芯3压向钢纤组合密封件5,密封件受压变形,退让到受压变形退让槽30之中,保证橡胶密封件受压时,不超过耐压强度。
凸形多级密封副的外斜形环形平面21为开启灵敏度高的结构,内斜形环形平面24为关闭灵敏度高的结构。如阀芯图4所示的21平面比23平面高出0.18mm,当安全阀在开启时,压力升高2Mpa时,阀芯上升0.2mm即安全阀开启0.2mm,高压液体PH流向平面21,因此阀芯受压面积增大,弹簧压向阀芯的压力不变,所以,需要开启的液压减小,故开启灵敏度高;如阀芯图4所示的24平面比23高出0.14mm,当安全阀在关闭时,平面23首先压入钢纤组合密封件5,弹簧压向密封件的压力不变,但钢纤组合密封件5承受压力的总面积减去平面24的面积,因此受压面积减小,故压强增大,提高了关闭压力,故也提高了关闭灵敏度。
权利要求1.一种1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀,包括有进液阀座、阀体、阀芯、组合密封件、外套和弹性部件,其特征是进液阀座(1)与阀体(2)用螺纹连接,进液阀座(1)的连接板(17)上设有若干个供液孔(16),钢纤组合密封件(5)安装在进液阀座(1)右端的密封槽内,阀芯(3)内设有卸流孔(19),在阀芯(3)的右端壁上又设有卸流孔(20),钢纤组合密封件(5)与阀芯(3)左端面上的不同高度的3个斜形环形平面(21)、(22)、(24)、环形平面(23)和两个圆柱形面(25)、(26)构成凸形多级密封副。
2.根据权利要求1所述的1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀,其特征在于所述钢纤组合密封件(5)由聚氨酯橡胶(29)中充填钢网(27)和波形钢丝纤维(28)压制而成。
3.根据权利要求1所述的1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀,其特征在于所述的进液阀座(1)右端的密封槽内壁上设有密封件受压变形退让槽(30)。
4.根据权利要求1所述的1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀,其特征在于凸形多级密封副的外斜形环形平面(21)为开启灵敏度高的结构。
5.根据权利要求1所述的1000升大流量、高寿命、平面型煤矿液压支架安全阀,其特征在于凸形多级密封副的内斜形环形平面(24)为关闭灵敏度高的结构。
专利摘要本实用新型属于煤矿采煤机械的液压支架控制用阀,它是保护液压支架安全的关键部件,由进液阀座、阀体、阀芯、组合密封件、外套和弹性部件构成,其特征是进液阀座与阀体相连,进液阀座的连接板上设有若干个供液孔,钢纤组合密封件安装在进液阀座右端的密封槽内,钢纤组合密封件与阀芯左端面上的不同高度的3个斜形环形平面、环形平面和两个圆柱形面构成凸形多级密封副,钢纤组合密封件由聚氨酯橡胶中充填钢网和波形钢丝纤维压制而成,具有加工简单,制造成本低,高寿命等优点,是一种开启、关闭灵敏度高的平面型煤矿液压支架安全阀。
文档编号E21D15/59GK2658400SQ20032011128
公开日2004年11月24日 申请日期2003年11月23日 优先权日2003年11月23日
发明者胡其廉, 胡克钢, 胡大为, 胡大勇 申请人:胡其廉, 胡克钢, 胡大为, 胡大勇