一種用於液壓支架系統的液壓支柱的製作方法

2023-06-23 09:10:31

專利名稱：一種用於液壓支架系統的液壓支柱的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液壓支柱，尤其是一種用於液壓支架系統的液壓支柱。
背景技術：
衝擊地壓(也稱礦震或巖爆)是煤礦重大災害之一，是因採礦而誘發的一種巨大彈性能量的瞬間集中釋放。衝擊地壓發生的一瞬間釋放的巨大彈性能量，可以嚴重破壞運輸、通風巷道和採煤工作面，造成頂板瞬間下沉和底板瞬間臌起，大面積顛覆生產設備，破壞支架，還可以引起瓦斯湧出，甚至瓦斯爆炸等事故，並造成人員傷亡。據統計，目前我國具有衝擊地壓的煤礦已經達到一百多家。目前，國內外防治衝擊地壓災害的方法主要分為三種類型一為區域防範措施，主要有合理開採布局、煤層注水、開採保護層等；二為卸壓措施，主要有鑽孔卸壓、爆破卸壓、 水力壓裂等；三為支護措施，選用高工作阻力的液壓支架支護，以加強衝擊地壓工作面上下順槽超前支護的安全性。在液壓支架系統中，液壓支柱是液壓支架的主要支撐動力源。圖I為傳統的液壓支架系統中的液壓支柱結構示意圖，如圖I所示。液壓支柱包括活柱、缸體和安全閥；活柱置於缸體內，安全閥置於缸體外側。液壓支架系統中使用的液壓支柱具有一定的承受靜載荷的能力，在載荷超過工作阻力時能夠通過支柱安全閥洩液的方式達到支架讓位的目的，但即使選用最大流量的安全閥洩液最快也得需要幾秒或更長的時間。然而衝擊地壓發生過程是一個瞬間的動力過程，而現有的液壓支柱均不具有承受動載荷的能力。同時，衝擊地壓為瞬間發生的一種巨大動力現象。根據微震監測數據統計分析，衝擊發生的時間僅為0.01 0. I秒。而現有的液壓支柱安全閥的洩壓時間是以分鐘為計量單位，遠遠達不到防衝讓位時間的要求。因此，衝擊地壓發生時釋放的大量衝擊能量作用於液壓支架系統，往往使液壓支柱失效、彎曲、變形，甚至斷裂。使液壓支架系統嚴重損壞，由於支護被破壞，從而直接導致巷道變形破壞，衝擊地壓造成的後果，不僅給井下作業人員帶來傷亡的危險，而且巷道恢復工作也十分困難，因此，衝擊地壓發生後所帶來的人員安全事故和經濟損失都是非常嚴重的。

實用新型內容為了克服上述缺陷，本實用新型提供一種用於液壓支架系統的液壓支柱，該設備既保留了現有液壓支柱具有剛性支護的優點，又從根本上消除了現有液壓支柱不能瞬間讓位的缺陷。為實現上述實用新型目的，本實用新型提出一種用於液壓支架系統的液壓支柱，包括液壓單體支柱；其特徵在於，還包括吸能過渡段、吸能防衝讓位構件和活動柱底；所述吸能防衝讓位構件置於所述活動柱底內，所述吸能過渡段的一端套置於所述活動柱底的一端內，所述吸能過渡段的另一端嵌入所述液壓單體支柱內。更優選地，所述液壓單體支柱包括活柱、缸體和安全閥；所述活柱置於所述缸體內，所述安全閥置於所述缸體外側。[0007]更優選地，所述吸能防衝讓位構件的中軸線與所述液壓單體支柱的中軸線重合。更優選地，所述吸能防衝讓位構件包括多個節，每一節包括多條邊和兩個多邊形，所述多條邊均垂直於兩個多邊形所處的面，並把兩個多邊形相連，所述多邊形包括凸折紋和凹折紋，所述凹折紋和所述凸折紋按照一定的夾角相連。更優選地，所述吸能防衝讓位構件內置有筋板。本實用新型的優點在於，在保持現有的液壓支柱「剛性支護」優點的同時，使其具有足夠的承受靜載荷的能力，並在液壓支柱結構中設計了高速吸能讓位防衝構件，使本實用新型液壓支柱又具備了「柔性支護」的吸能特性，使液壓支柱本體同時具有足夠的承受衝擊載荷和靜載荷的應變能力特性，具有高工作阻力和快速吸能讓位雙重功能。在不發生衝擊地壓的工況條件下，本液壓支柱具有足夠的支護強度，能夠承受很高的礦山壓力；在發生衝擊地壓的工況條件下，吸能式防衝構件可以快速吸收大量的衝擊能量，實現快速吸能讓位的防衝功能，從而保護液壓支架系統整體不被損壞，可以有效防止巷道圍巖被破壞，切實保障井下作業人員的人身安全，大大縮短衝擊地壓發生後恢復生產的時間。 本技術方案的核心構件是吸能式防衝構件。該構件採用高速吸能讓位材料製造。該構件在靜載作用下具有足夠的強度，在不發生衝擊地壓時不降低液壓支架系統整體的承載能力。一旦發生衝擊地壓，該構件在衝擊載荷作用下可以高速吸能讓位，瞬間內吸收大部分衝擊能量，從而保護液壓支柱及液壓支架系統整體不被破壞，為採煤工人創造一個安全可靠的工作環境。

圖I為傳統的液壓支架系統中的液壓支柱結構示意圖；圖2為本實用新型的一種用於液壓支架系統的液壓支柱結構示意圖；圖3為本實用新型的一種用於液壓支架系統的液壓支柱中吸能式防衝構件的主視圖；圖4為本實用新型的一種用於液壓支架系統的液壓支柱中吸能式防衝構件的展開圖。附圖標記I、活柱，2、缸體，3、安全閥，4、吸能過渡段，5、吸能防衝讓位構件，6、活動柱底，7、液壓單體支柱，51、邊，52、夾角，53、凸折線，54、凹折線。
具體實施方式
以下結合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護範圍並不限於此。圖2為本實用新型的一種用於液壓支架系統的液壓支柱結構示意圖。如圖2所示，該防衝讓位液壓支柱由活柱I、缸體2、安全閥3、吸能過渡段4、吸能防衝讓位構件5、活動柱底6組成一個整體。其中，吸能防衝讓位構件5置於活動柱底6內，吸能過渡段4的一端套置於活動柱底6的一端內，吸能過渡段4的另一端嵌入液壓單體支柱7內。活柱I置於缸體2內，安全閥3置於缸體2外側。液壓單體支柱7設有的吸能防衝讓位構件5是不可或缺的一個主要構件。吸能防衝讓位構件5可以設置在液壓單體支柱7的上部，也可以設置在液壓單體支柱7的底部。吸能防衝構件5與液壓單體支柱7既可以設計為一個整體，也可以設計為一個與支柱軸線受力一致的組合件。用於液壓支架系統的吸能防衝讓位液壓支柱裝配工藝是首先將活柱I、缸體2、安全閥3和吸能過渡段4組裝為一體，然後將吸能防衝構件5裝入活動柱底6內，再將活動柱底6與吸能過渡段4套裝在一起，以保證吸能式防衝構件5的軸線與液壓支柱的軸線重合，然後將液壓支柱的兩個端頭分別安裝於液壓支架系統的支撐頂梁柱窩內和支架底座的柱窩內。液壓支架系統整體安裝完畢，最後將液壓支柱注液直至達到對頂板的支護初撐力，使液壓支架系統整體與巷道圍巖形成穩固的支撐狀態。在開採過程中，當巷道圍巖壓力低於防衝液壓支柱的工作阻力時，防衝液壓支柱與液壓支架整體處於正常工作狀態；當巷道圍巖壓力超過防衝液壓支柱的工作阻力的10%時，安全閥開啟，實現靜載工況下的讓位功能；當衝擊地壓發生時，吸能防衝構件5被瞬間壓潰收縮，同時快速吸收絕大部分衝擊能量，由於壓潰收縮而實現讓位功能，其功能效 果是，既可實現防衝擊的目的，又可保護液壓支架系統不被破壞，從而防止巷道圍巖變形破壞，有效保護現場人員的安全。吸能防衝讓位構件5的基本結構是根據薄壁金屬管件軸向受壓所具有的良好承載能力以及壓潰時較高的吸能率這一特性，採用高強度低碳鋼板或類似的彈塑性材料，製成有特殊折紋形狀的薄壁筒狀結構，使其具有更優越的承載與吸能特性。吸能防衝讓位構件5為多邊形薄壁筒狀結構，其高度方向上有多個節段，圖3為本實用新型提出的一種用於液壓支架系統的液壓支柱中吸能式防衝構件的主視圖，如圖3所示。吸能防衝讓位構件5包括多個節，每一節包括多條邊51和兩個多邊形，邊51垂直於兩多邊形所處的面，並把兩個多邊形相連，多邊形包括凸折紋53和凹折紋54，凹折紋54和凸折紋53按照一定的夾角52相連；其中，吸能防衝讓位構件5的邊長、變數、節長、節數和夾角是根據吸能防衝讓位構件5軸向受壓時的承載能力及壓潰時的吸能率利用計算機建模計算得到的。本實用新型是用鋼板沿凹凸折線按相應的角度折合而成，其展開情況如圖4所示，圖4為本實用新型提出的一種用於液壓支架系統的液壓支柱中吸能式防衝構件的展開圖。圖中實線部分為凸折線53，虛線部分為凹折線54。選用鋼板作為材料，鋼板沿凹凸折線按相應的角度折合而成。構件可以由兩對稱部分合成，也可以由四部分合成。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種用於液壓支架系統的液壓支柱，包括液壓單體支柱(7);其特徵在於，還包括吸能過渡段(4)、吸能防衝讓位構件(5)和活動柱底(6);所述吸能防衝讓位構件(5)置於所述活動柱底(6)內，所述吸能過渡段(4)的一端套置於所述活動柱底￠)的一端內，所述吸能過渡段(4)的另一端嵌入所述液壓單體支柱(7)內。
2.根據權利要求I所述的用於液壓支架系統的液壓支柱，其特徵在於，所述液壓單體支柱(7)包括活柱(I)、缸體(2)和安全閥(3);所述活柱(I)置於所述缸體(2)內，所述安全閥⑶置於所述缸體⑵外側。
3.根據權利要求I或2所述的用於液壓支架系統的液壓支柱，其特徵在於，所述吸能防衝讓位構件(5)的中軸線與所述液壓單體支柱(7)的中軸線重合。
4.根據權利要求3所述的用於液壓支架系統的液壓支柱，其特徵在於，所述吸能防衝讓位構件(5)包括多個節，每一節包括多條邊和兩個多邊形，所述多條邊均垂直於兩個多邊形所處的面，並把兩個多邊形相連，所述多邊形包括凸折紋和凹折紋，所述凹折紋和所述凸折紋按照一定的夾角相連。
5.根據權利要求4所述的用於液壓支架系統的液壓支柱，其特徵在於，所述吸能防衝讓位構件(5)內置有筋板。
專利摘要本實用新型公開了一種用於液壓支架系統的液壓支柱，包括液壓單體支柱(7)；其特徵在於，還包括吸能過渡段(4)、吸能防衝讓位構件(5)和活動柱底(6)；所述吸能防衝讓位構件(5)置於所述活動柱底(6)內，所述吸能過渡段(4)的一端套置於所述活動柱底(6)的一端內，所述吸能過渡段(4)的另一端嵌入所述液壓單體支柱(7)內。
文檔編號E21D15/44GK202531197SQ20122012419
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者徐興強, 李忠華, 潘一山, 王洪英, 陳志才 申請人:北京誠田恆業煤礦設備有限公司, 遼寧工程技術大學