一种双注液双密封显压记忆型单体液压支柱

摘要

本发明公开了一种属于液压支柱技术领域的双注液双密封显压记忆型单体液压支柱，该支柱在中缸（32）的中上部增设用作装配多用阀（29）的多用阀座（27），同时在活柱活塞（38）上方的活柱柱体上设有活柱通液孔（35）；支柱各滑动密封处的密封圈各设为两个；在多用阀（29）上或在手把体（9）、多用阀座（27）上安装具有记忆功能的显压表（29-1）。本发明即使中缸或活柱外表面因破损而密封失效，也能正常使用；在密封表面的轴向连续受损长度不超过双道密封间距范围的情况下不可能漏液；可及时观察和了解支柱的压力变化和漏液情况，从而可以方便地及时发现问题、解决问题，提高了支柱支护的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及液压支柱技术领域，特别是涉及一种用于地下采矿工作面支 护的单体液压支柱。

背景技术

地下采矿工作面顶板支护用单体液压支柱，主要有单伸缩式、悬浮式和 双伸缩式三种类型。单伸缩式支柱，因支柱行程小，支护范围受限制，会造 成不同规格的支柱储备量增大和更换次数的增加，加大工人劳动强度，影响 生产效率，因此目前矿下使用的支柱主要为悬浮式和双伸缩式支柱。经过对 现有技术分析和现场使用情况的调查，发现现有单体液压支柱还存在一些个 性和共性问题，如：

1．现有的悬浮式、双伸缩式单体液压支柱均采用活柱与中缸的外表面密 封，密封表面易损坏，密封失效率较高，加大了用于维修和更换的资金投入。

2.包括单伸缩型在内的现有的各种单体液压支柱动密封均采用单道密 封，密封面较窄，易造成漏液，影响支柱的安全支护性能。

3．现有的各种单体液压支柱均无压力显示，对支柱所承受压力的变化情 况无法观察、监视，这也是目前使用单体液压支柱支护时的最大安全隐患。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种双注液双密封显压记忆型单体液压支柱， 这种支柱即使中缸或活柱外表面因破损而密封失效，也能正常使用。

为达到上述目的，本发明双注液双密封显压记忆型单体液压支柱包括外 缸、中缸、活柱，手把体通过手把体导向圈和手把体单向密封圈安装在外缸 的上端；中缸上端通过手把导向圈和手把单向密封圈装有手把，下端设有中 缸活塞；中缸活塞下端通过中缸活塞导向圈、中缸活塞单向密封圈、中缸密 封防挤圈与外缸的内侧面配合，上端用中缸活塞密封圈与中缸的内侧面密封 连接，在中缸活塞上方的中缸缸体上设有中缸通液孔；活柱下端设有活柱活 塞，活柱活塞下端通过活柱活塞导向圈、活柱活塞单向密封圈、活柱活塞防 挤圈与中缸的内侧面配合，上端用活柱活塞密封圈与活柱的内侧面密封连接， 在活柱活塞上方的活柱柱体上设有活柱通液孔；中缸中上部通过导液销套、 导液销套密封圈连接固定用作装配多用阀的多用阀座；在外缸上端设置的手 把体和中缸中上部设置的多用阀座内,分别装有用阀套密封圈密封、挡圈连接 的多用阀，手把体中的多用阀与中缸通液孔相通，多用阀座中的多用阀经中 缸上开设的导液孔与活柱通液孔相通。

采用上述技术方案的本发明，分别在手把体和多用阀座上设置多用阀， 形成双点注液、互为备用，一旦中缸或活柱外表面因破损而密封失效，两注 液点可方便地相互选择。与现有支柱在中缸或活柱外表面因破损而密封失效 时需更换中缸或活柱相比，极大地减少了维修工作量。

本发明的第二目的是有效地提高单体液压支柱各滑动密封处密封的可靠 性。

为达到该目的，本发明中的手把单向密封圈、手把体单向密封圈、中缸 活塞单向密封圈及活柱活塞单向密封圈各为两个，它们分别设在手把导向圈、 手把体导向圈、中缸活塞导向圈、活柱活塞导向圈的两边。

与现有支柱在滑动密封位置处采用单道密封相比，本发明在各滑动密封 位置均采用双道单向密封，在密封表面的轴向连续受损长度不超过双道密封 间距范围的情况下，不可能漏液，从而有效地提高了密封的可靠性。

本发明的第三目的是提高本双密封显压记忆型单体液压支柱的中缸的内 外表面的耐磨性、表面硬度和防腐性。

为达到该目的，本发明中的中缸由不锈钢中缸内套、不锈钢中缸外套与 中缸内、外层的常用材料复合而成。

支柱的中缸，外表面与外缸上端的手把体密封，内表面与活柱下端的活 柱活塞密封，对支柱的支护性能及是否产生漏液影响甚大。本发明的中缸内 外表面采用不锈钢中缸外套和中缸内套复合材料结构，与现有支柱的中缸相 比，提高了中缸内外表面的耐磨性和表面硬度，进一步降低了中缸内外表面 损坏的可能，同时解决了现有中缸表面需要进行防腐处理而带来的环保问题。

本发明的第四目的是使本双密封显压记忆型单体液压支柱具有动态压力 显示功能。

为达到该目的，本发明采用的一个方案是：所用的多用阀包括显压表、 多用阀套、安全阀套、弹簧垫、滑套、安全阀密封垫、导流套、巴登导液管， 其中多用阀套为整体结构，安全阀套固定在多用阀套内孔中、与卸载阀套螺 纹连接，显压表位于多用阀的泄压端、利用表壳圆柱体表面上的壳体螺纹装 配在安全阀套内；在导流套、安全阀套和显压表围成的空间中，显压表、调 压弹簧、弹簧垫、滑套及安全阀密封垫依次抵压；在弹簧垫、滑套、安全阀 密封垫和导流套的中心设有圆孔，圆孔内设有巴登导液管，巴登导液管一端 与显压表固定连接，另一端经弹簧垫、滑套、安全阀密封垫中心的圆孔与卸 载阀套内部的液体介质沟通。

为达到该目的，本发明采用的另一个方案是：在手把体或多用阀座上设 有安装显压表的安装孔，显压表在表壳小圆柱体的表面设有柱体螺纹，在柱 体螺纹的两边设有后端密封圈或柱体前端密封圈，显压表通过所述柱体螺纹、 柱体螺纹两边的后端密封圈或柱体前端密封圈密封安装在手把体或多用阀座 上开设的安装孔内，显压表通过巴登导液管与卸载阀套内部的液体介质沟通。

由于显压表与多用阀内部的液体相通，因此本发明与现有支柱相比，可 及时观察和了解支柱的压力变化和漏液情况，使操作人员可以方便地及时发 现问题、解决问题，从而提高了支柱支护的安全性。

本发明的第五目的是使本双密封显压记忆型单体液压支柱在显示压力的 同时，具有压力记忆功能。

为达到该目的，本发明中所用的显压表包括挡圈、记忆针、动态针、刻 度盘、盘旋巴登管、表壳、透明罩、定压线、阻尼环、阻尼轴、巴登导液管， 巴登导液管的直线段中心内孔与盘旋巴登管的内孔相通；记忆针为磁性材料 制成，其旋转轴经阻尼轴、磁性阻尼环装在刻度盘中心凸台的小孔中或装在 透明罩中心孔中，记忆针上设有一个向下垂直于针体的挡杆，动态针呈弯钩 状，穿过刻度盘同记忆针的挡杆形成搭接；在透明罩表面刻有定压线或在透 明罩中心装有定压针，透明罩外侧设有用作转动透明罩的转动把柄或槽孔。

与现有支柱相比，本发明在显压表中设置记忆针，使动态针穿过刻度盘 同记忆针的挡杆形成搭接，使得本发明在显示支柱动态压力的同时，还可以 对支柱的初撑力、顶板压力、安全阀动作情况进行记载，方便对支柱使用状 态进行分析判断。

另外，本发明由于采用多节伸缩方式，能够以最小原始高度获得最大行 程满足以适应支护高度变化范围较大的要求，因此与现有单伸缩式支柱相比 还具有可减少不同规格支柱的储备和更换次数、注排液高度适中、方便不同 身高的工人操作等优点。

附图说明

图1是显压表安装在手把体或多用阀座内时本发明的剖视图。

图2是图1的A-A向剖视图。

图3是图1的B-B向剖视图。

图4是图2和图3的C-C向剖视图，示出了多用阀组件的结构。

图5是显压表安装在手把体或多用阀座上时本发明的剖视图。

图6是图4和图5中的显压表的结构示意图。

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本双注液双密封显压记忆型矿用液压支柱包括外缸44、中 缸32、活柱31，手把体9通过手把体密封圈11、手把体连接钢丝12、手把 体防尘圈8、手把体导向圈10和手把体单向密封圈33、手把体密封防挤圈34 安装在外缸44的上端。

中缸32上端通过手把密封圈6及手把连接钢丝7、手把防尘圈22、手把 导向圈5和手把单向密封圈23、手把密封防挤圈24装有手把25，下端设有 中缸活塞41；中缸活塞41下端通过中缸活塞导向圈18、中缸活塞单向密封 圈39、中缸密封防挤圈40与外缸44的内侧面配合，上端用中缸活塞密封圈 17与中缸32的内侧面密封连接，中缸32外侧面的中下部装有中缸行程限位 钢丝15；中缸32中上部通过导液销套28、导液销套密封圈30固定用作装配 多用阀29的多用阀座27，在中缸活塞41上方的中缸缸体上设有中缸通液孔 35-1，手把体9中的多用阀29与中缸通液孔35-1相通；活柱31上端设有顶 盖组件1，活柱上端孔内装有活柱封头2、活柱封头密封圈3，顶盖组件1、 活柱封头2用均布的弹簧柱销21与活柱31的上端连接；拉簧座勾组件4固 定在活柱封头2的下端，活柱31下端设有活柱活塞38，活柱活塞38下端通 过活柱活塞导向圈16、活柱活塞单向密封圈36、活柱活塞防挤圈37与中缸 32的内侧面配合，上端用活柱活塞密封圈14与活柱31的内侧面密封连接， 活柱中部装有活柱行程限位钢丝13，在活柱活塞38上方的活柱柱体上设有活 柱通液孔35，多用阀座27中的多用阀29经中缸32上开设的导液孔30-1与 活柱通液孔35相通。

外缸44的下端通过底座连接钢丝42和底座密封圈43与底座20密封连 接，活柱31内腔的复位拉簧26两端分别挂在活柱封头2下端的拉簧座钩组 件4上和底座20上部的复位拉簧转动座钩19上。

如图1至图4所示，在中缸32中上部设置的多用阀座27和外缸44上端 设置的手把体9内,分别装有用阀套密封圈29-6密封、挡圈29-14连接的多 用阀29。

工作方式一：封闭图1中的活柱通液孔35，打开中缸通液孔35-1，如图 1、图2、图4所示，液体通过注液枪经手把体9中的多用阀29的注液端注液 （多用阀29的注液端、泄压端即图2至图4中所示的Y端、X端，下同），通 过液体压力打开单向阀球29-10进入多用阀29体内，经导流孔29-22、导液 孔29-20、支柱进液孔32-3，进入中缸32和外缸44之间的环形空间，再通 过中缸通液孔35-1进入由活柱31、中缸32和外缸44组成的密闭腔体内，受 液体压力的作用，活柱31、中缸32相对外缸44和底座20产生向上推力，当 推力大于复位拉簧26的拉力及外界阻力时，活柱31沿中缸32、中缸32沿着 外缸44开始向外伸出，直至伸展到需要的高度或最大限位高度为止。需要收 缩时，如图4所示，用卸载手把从泄压端向注液端推动安全阀套29-3，使排 液阀密封圈29-7打开，载压液体受复位拉簧26的拉力及支柱自重的作用， 沿进液通道反向经多用阀29的泄压端排出支柱体外，直至回缩到原始高度。 以上过程与现有悬浮式和双伸缩式支柱相同。这种方式，在活柱活塞38与中 缸32的内侧面密封良好的情况下，载压液体不能进入活柱31和中缸32之间 的环形空间，适于活柱外表面因腐蚀、碰撞等原因形成破损，致使中缸32上 端的手把25与活柱之间密封失效时使用。

工作方式二：封闭图1中的中缸通液孔35-1，打开活柱通液孔35，如图 1、图3、图4所示，液体通过注液枪经多用阀座27中的多用阀29的注液端 注液，通过液体压力打开单向阀球29-10进入多用阀29体内，经导流孔29-22、 导液孔29-20、中缸32上开设的导液孔30-1，进入活柱31和中缸32之间的 环形空间，再通过活柱通液孔35进入由活柱31、中缸32和外缸44组成的密 闭腔体内，受液体压力的作用，活柱31和中缸32相对外缸44和底座20产 生向上推力，当推力大于复位拉簧26的拉力及外界阻力时，活柱31和中缸 32沿着外缸44开始向外伸出，直至伸展到需要的高度或最大限位高度为止。 需要收缩时，如图4所示，用卸载手把从泄压端向注液端推动安全阀套29-3， 使排液阀密封圈29-7打开，载压液体受复位拉簧26的拉力及支柱自重的作 用，沿进液通道反向经多用阀29的泄压端排出支柱体外，直至回缩到原始高 度。这种方式，在中缸活塞41与外缸44的内侧面密封良好的情况下，载压 液体不能进入中缸32和外缸44之间的环形空间，适于中缸外表面因腐蚀、 碰撞等原因形成破损，致使外缸44上端的手把体9与中缸32之间密封失效 时使用。

现有支柱，手把单向密封圈23、手把体单向密封圈33、中缸活塞单向密 封圈39、活柱活塞单向密封圈36各为一个，一旦密封表面的轴向连续受损长 度大于密封圈宽度，密封即会失效，致使支柱漏液、支护性能下降。为降低 密封失效的可能，如图1所示，把单向密封圈23、手把体单向密封圈33、中 缸活塞单向密封圈39及活柱活塞单向密封圈36各设置两个，分别设在手把 导向圈5、手把体导向圈10、中缸活塞导向圈18、活柱活塞导向圈16的两边。 如此改进后，在密封表面的轴向连续受损长度不超过双道密封间距范围的情 况下，不可能漏液，从而可有效地提高密封的可靠性。

如图2、图3所示，为提高和解决中缸32内外表面的耐磨性和表面硬度 及表面防腐处理带来的环保问题，中缸32内外表面采用不锈钢中缸内套32-2 和不锈钢中缸外套32-1，中缸由不锈钢的内外套与中缸内外层的常用材料进 行复合而成。

上述安装在中缸32中上部多用阀座27和外缸44上端手把体9内的多用 阀29，可以是现有支柱上普遍使用的三用阀。为使其具有显示压力的功能， 如图4所示，本发明的多用阀29由显压表29-1、多用阀套29-2、安全阀套 29-3，安全阀套密封圈29-4、卸载弹簧29-5、阀套密封圈29-6、排液阀密封 圈29-7、注液咀29-8、单向阀垫29-9、单向阀球29-10、单向阀密封圈29-11、 防飞挡圈29-12、调压弹簧29-13、挡圈29-14、弹簧垫29-15、滑套29-16、 安全阀密封垫29-17、导流套密封圈29-18、导流套29-19、导液孔29-20、 卸载阀套29-21、导流孔29-22、单向阀压簧29-23、巴登导液管29-1/18组 成；多用阀套29-2为整体结构，安全阀套29-3固定在多用阀套29-2内孔中、 与卸载阀套29-21螺纹连接，注液咀29-8与卸载阀套29-21另一端的螺纹连 接；显压表29-1位于多用阀29的泄压端、利用表壳圆柱体表面的壳体螺纹 29-1/12装配在安全阀套29-3内；在导流套29-19、安全阀套29-3和显压表 29-1围成的空间中，显压表29-1、调压弹簧29-13、弹簧垫29-15、滑套29-16 及安全阀密封垫29-17依次抵压；在弹簧垫29-15、滑套29-16、安全阀密封 垫29-17和导流套29-19的中心设有圆孔，圆孔内设有巴登导液管29-1/18， 巴登导液管29-1/18一端与显压表29-1固定连接，另一端经弹簧垫29-15、 滑套29-16、安全阀密封垫29-17中心的圆孔与卸载阀套29-21内腔沟通，显 压表29-1通过巴登导液管29-1/18与卸载阀套29-21内部的液体介质沟通。

手把体9、多用阀座27与多用阀套29-2之间由阀套密封圈29-6密封和 挡圈29-14固定。多用阀套29-2与安全阀套29-3之间由安全阀套密封圈29-4 密封。在多用阀套29-2尾端（泄压方向）内孔中，设有防飞挡圈29-12或螺 纹式挡圈。

本多用阀原理及工作过程：单向阀垫29-9、单向阀密封圈29-11设在注 液咀29-8和卸载阀套29-21之间的空间中，并经卸载阀套29-21端面与注液 咀29-8内表面挤压固定，单向阀球29-10受单向阀压簧29-23的推力与单向 阀密封圈29-11构成单向密封；导流套29-19与安全阀套29-3之间靠卸载阀 套29-21螺纹连接挤压固定并由导流套密封圈29-18密封，安全阀密封垫 29-17与导流套29-19形成密封；旋进旋出显压表29-1位置便可调整安全阀 密封垫29-17与导流套29-19之间的安全开闭压力；安全阀套29-3上端部受 外力的作用，压缩卸载弹簧29-5，并经卸载阀套29-21推动注液咀29-8向注 液方向推移并打开排液阀密封圈29-7与多用阀套29-2内孔环形凸台表面的 密封，使支柱腔体内的液体经手把体9（多用阀座27）上的通液孔、导液孔 29-20、导流孔29-22通过排液阀密封圈29-7与多用阀套29-2内孔环形凸台 表面的空间排出阀体之外。

为使本发明具有显示压力的功能，如图5所示，也可以将显压表29-1安 装在手把体9或多用阀座27上，这时，如图5、图6所示，显压表29-1在表 壳29-1/6小圆柱体的表面设有柱体螺纹29-1/17，在柱体螺纹29-1/17的两 边设有后端密封圈29-1/7或柱体前端密封圈29-1/8，显压表29-1通过所述 柱体螺纹29-1/17、柱体螺纹29-1/17两边的后端密封圈29-1/7或柱体前端 密封圈29-1/8密封安装在手把体9或多用阀座27上开设的安装孔内，显压 表29-1通过巴登导液管29-1/18与卸载阀套29-21内部的液体介质沟通。在 本方案将显压表29-1安装在手把体或多用阀座上的情况下，手把体或多用阀 座中使用的多用阀29可为通用的三用阀。

上面所述的显压表29-1，可以是普通的压力表。为使该显压表同时具有 压力记忆功能，如图6、图7所示，本发明的显压表29-1，包括挡圈29-1/1、 记忆针29-1/2、动态针29-1/3、刻度盘29-1/4、盘旋巴登管29-1/5、表壳 29-1/6、透明罩29-1/9、定压线29-1/11、磁性阻尼环29-1/15、阻尼轴 29-1/16、巴登导液管29-1/18，巴登导液管29-1/18的直线段中心内孔与盘 旋巴登管29-1/5的内孔相通；记忆针29-1/2为磁性材料制成，其旋转轴经 阻尼轴29-1/16、磁性阻尼环29-1/15装在刻度盘29-1/4中心凸台的小孔中， 或装在透明罩9-1/9中心孔中，记忆针29-1/2受磁性阻尼环29-1/15的磁性 作用，在没有外力的情况下不会产生转动；记忆针29-1/2上设有一个向下垂 直于针体的挡杆，动态针29-1/3呈弯钩状，穿过刻度盘29-1/4同记忆针 29-1/2的挡杆形成搭接；在透明罩表面刻有定压线29-1/11或在透明罩中心 装有定压针，该定压线29-1/11位于透明罩的内外表面皆可，透明罩29-1/9 由挡圈29-1/1压紧固定在表壳29-1/6的上端。

受多用阀（三用阀）泄压端的内径所限，显压表的直径一般为25～28mm, 最大也超不过30mm,同时，显压表的透明罩需沉入泄压端的端面大约40mm的 距离内。为使显压表的透明罩能够旋转，当显压表安装在多用阀上时，透明 罩29-1/9外侧设有用作转动透明罩的转动把柄29-1/10或槽孔。

可以用磁性材料牵引记忆针29-1/2转动到需要的位置，也可以通过在透 明罩29-1/9的内侧安装调记忆针29-1/2的调针柄29-1/14，调针柄29-1/14 的顶端在用外力下压透明罩29-1/9时能够与记忆针29-1/2构成搭接，透明 罩29-1/9下表面与刻度盘29-1/4之间设有弹性垫圈29-1/13。如使用调针柄 29-1/14调整记忆针的位置，下压并转动透明罩29-1/9，调针柄29-1/14与 记忆针29-1/2构成搭接，可使记忆针29-1/2随从调针柄29-1/14移动到需 要的位置；取消外力，调针柄29-1/14随透明罩29-1/9受弹性垫圈29-1/13 的作用弹回原位。不下压时转动透明罩29-1/9，可使透明罩29-1/9上的定压 线29-1/11调整到支柱设定的压力位置（29-1/3动态针指示位置）。

为使本发明中具有显压记忆功能的显压表可在其它设备机体安装和拆 卸，可在大圆柱体上端设有用于平口扳手的手柄旋转槽口29-1/19。

显压表29-1中定压线或定压针29-1/11、记忆针29-1/2和动态针29-1/3 的作用及动作说明：

定压线或定压针29-1/11,是支柱初撑力的基准点，也是记忆针29-1/2和 动态针29-1/3变化情况的参照点，指示位置靠人工设置。记忆针29-1/2,用 于显示和保留支柱体内液体最高压力位置。记忆针29-1/2向高压方向移动靠 动态针29-1/3推动，回程靠人工转动调针柄29-1/14带动。动态针29-1/3, 是用于显示支柱体内液体压力变化动态的量化指示，它的动作是靠盘旋巴登 管29-1/5体内液体压力变化使盘旋巴登管产生旋转变形带动动态针29-1/3 转动实现的。

对定压线或定压针29-1/11、记忆针29-1/2和动态针29-1/3变动位置的 判定。

1.如三针重合，说明支柱受力情况正常。

2.如记忆针29-1/2和动态针29-1/3同时越过定压针29-1/11，说明有 外力影响，或者顶板来压。

3.如单一动态针29-1/3低于定压针29-1/11，记忆针29-1/2和定压针 29-1/11重合，说明支撑力不足，或者漏液。

4.如记忆针29-1/2超过定压针29-1/11，而且与动态针29-1/3脱离， 说明该支柱承受过高压，并已缓解。

5.如记忆针29-1/2位置固定或略高于该支柱额定压力线时，说明安全 阀已动作过，如超过太多，安全阀可能失效。

显然，本发明所采用的技术方案可以单独使用或调整顺序组合使用。单 独使用或调整顺序组合使用本发明技术方案的，应当认为在本发明的保护范 围之内。