鋼製礦井液壓支架的製作方法

2023-10-18 17:56:59 1

專利名稱：鋼製礦井液壓支架的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼製礦井液壓支架，該支架包括主要由一端為缸底、另一端為套圈的外缸筒構成的下支柱和由套圈一端出發通過至少一個導向圈在下支柱上可同軸心移動地導向的上支柱以及一個伸縮控制閥、一個設在內部的外伸限制裝置和一個復位彈簧。其上支柱主要由一個內缸筒構成，其一端為在外缸筒內壁上密封並導向的活塞，另一端是支柱頂部。
上述類型的礦井支架已在DE-OS 35 41 871專利中公開。在功能方面，這類礦井支架已經完全經受住了考驗。這類鋼製礦井支架的為數繁多的派生結構已為人們所公知。但輕金屬結構的礦井液壓支架仍然不能在有瓦斯危險的礦井應用，因為只要輕微撞擊輕金屬管就會生成火花導至瓦斯爆炸。此外，輕金屬結構的礦井液壓支架要比鋼製礦井液壓支架貴約一倍。
在已公開的類型的鋼製礦井支架中，外缸筒與缸底或與支柱的支腿焊在一起。由於外缸筒是做為內缸筒的內活塞的缸筒使用，所以要對其進行鏜、磨或珩磨等精切削加工。此外，還應用譬如鎘或鋅進行表面處理。在外缸筒的頂部車一個槽，以便通過一個嵌入相應的槽中的卡箍來固定設在該處的、帶手提把柄的套圈。套圈的任務是做為內缸筒伸出限位擋塊。為了確定伸出長度，在內缸和外缸筒之間設置了擋套，在內缸筒的活塞進行伸出運動時帶動該擋套一起伸出。根據該擋套的長度，當內缸筒伸出一定長度時，該擋套頂在做為內缸筒的第二個導向裝置的套圈的截止面上，使內缸筒不能再繼續伸出。然而，套圈須承受支柱生成的全部軸向力並通過卡箍把該力傳遞到外缸筒上。但由於外缸筒與缸底焊在一起，所以外缸筒必須用可焊性好的材質製作，從而不能採用高強度度合金鋼。由於外缸筒承受的負荷很在(出現的壓力為400巴)，因此外缸筒須增大其壁厚並從而增大重量。而在實踐中，這種礦井支架的運輸和安裝完全是手工勞動，這一點也必須加以考慮。
伸縮控制閥的閥殼焊在適宜的部位上。但和外缸筒與缸底的焊接作業一樣，這種焊接作業會產生焊接變形，一方面對閥殼的密封性有不良影響，另一方面會損傷缸筒上的、前面提到的保護層。
此外，在外缸筒上加工套圈卡箍用槽會消弱外缸筒的強度，因此須相應增加缸筒的厚度，這一點也須加以考慮。
內部的擋套會輕易起皮，從而使與缸筒的共同移動變為不可能。此外，由於該擋套在內缸筒的伸縮過程中隨同運動，所以不可避免地也會損傷外缸筒的內表面保護層。
從上述結構特徵可看出，這種公開的鋼製礦井支架結構很沉重，並且顯而易見的是，在沒有專業技術人員和優質加工工具機的條件下修理這種支柱是不可能的。既便具備這些條件，在修理過程中起碼總會損傷支柱缸筒的表面保護層。此外，由於需支護的高度不同，需要各種不同長度的鋼製礦井支柱，因此，總需庫存一定數量的、各種不同的所需長度的支柱。按需要在現場的地面車間製造這些礦井支柱是不可能的。按DE-OS3541871 專利所述，根據實際上要求的支護高度，需生產「只有」8種不同長度的礦井支柱，已可視為一大進步。
基於這種情況，本發明的目的在於，就改進這種鋼製礦井液壓支架提出建議。改進後的礦井支架的造價低、搬運也更為方便。這種支架便於維修，又可降低侖庫費用。此外，在支撐力和長度相同的條件下，支柱的重量有所減輕，並且可減少因汙染造成的故障。此外，還能按具體需求的長度在現場生產支柱。
按照本發明，上述在目的的解決方案在於，外缸筒和內缸筒兩者的端部分別在套圈和活塞的擋肩處以及在支柱頂部和缸底上的槽中固定，並至少在活塞、支柱頂部和缸底的固定部位加以密封；在支柱頂部和活塞之間設置一個在上述兩者之間承受拉力的構件；另一個與缸筒同軸線設置的抗拉構件固定在缸底上並做為固定杆穿過活塞向上伸展並在其自由端有一個固定構件，此外，還有一個做為復位彈簧使用的壓力彈簧與抗拉構件同軸線設置，彈簧鋼絲斷面呈矩形或正方形，該彈簧的一端支承在固定構件上，其另一端支承在承受拉力的構件上或支承在活塞上或支承在與上述抗拉構件或活塞相連的結構件上；伸縮控制閥與壓力腔的連接通過支柱頂部或缸底來實現。發明建議的支柱結構完全不需要焊接。因此毋須再選用可焊性好的材料，而可選用高強度鋼，譬如用以製作缸筒。這樣可以縮小缸筒的壁厚，從面減輕支柱的重量。缸筒只需以其端部插入相應的擋肩處或與其對應的槽內，連接處毋須焊接，只要求簡單的密封。這種密封譬如只設在內部，需要時，再加一個外部O形密封的密封。最好有目前公知的高效液體密封進行內密封，這種密封在室溫下固化，在高壓下也能保持絕對密封。之所以能把這種簡單密封用於缸筒，其原因在於，在發明的支柱中，缸筒毋須再承受太大的軸向拉伸力。此外，在支架交貨時，可能不包括缸筒在內的支架。做為缸筒，提交的是經過粗加工和根據需要經過表面處理的、按來價論價的管材，做為貯備。當根據某一支護高度製造一個鋼製礦井支架時，只須把做為來貨貯備的缸筒鋸出相應長度，去掉鋸口處的毛刺，與相應端面的部位連接固定並用液體密封。不需要任何焊接作業，因此，可避免焊接變形，也可防止損傷表面保護層。鋸切口部位所受的損傷消失在密封之中，因此是無害的。
上述外缸筒和內缸筒的端部分別固定在套圈和活塞的擋肩處以及支柱頂部和缸底的槽中，並至少在活塞、支柱頂部和缸底的固定部位加以密封;在支柱頂部和活塞之間設置一個在這兩者之間承受拉力的構件;另一個與缸筒同軸線設置的抗拉構件固定在缸底上並做為固定杆穿過活塞向上伸展，並且在其自由端有一個固定構件。此外，還有一個做為復位彈簧使用的壓力彈簧與抗拉構件同軸線設置。該彈簧的一端支承在固定構件上，另一端支承在承受拉力的構件上或支承在活塞上，或支承在與上述抗拉構件或活塞相連的結構件上。伸縮控制閥與壓力腔的連接通過支柱頂部或缸底來實現。


圖1所示的鋼製礦井支架主要由一個外缸筒1構成，該外缸筒以其下端插入缸底14′的相應端面槽中並在該處用液體密封5進行密封。需要時，在該處還可設橫向固定螺栓23，做為簡單的機械保險。但是，這些螺栓不能也不應該傳遞太大的機械力。缸底14′以一般的方式座入所謂的支柱底25中，支柱底25譬如通過夾緊套來固定缸底14′。在圖中只示出了夾緊套的孔46。
套圈16通過一個簡單的中心凹座座落在外缸筒1的另一端上。該套圈也可為組合結構。套圈16上有一個為內缸筒2而設的內導向圈12和一個汙物刮除器17。內缸筒2通過設在套圈16上的導向圈12導向並在外缸筒1中進行縱向移動。在外缸筒1之內，內缸筒2在其端部有一個活塞9。該活塞上有一圈在圖上表示得不夠清楚的擋肩。活塞通過上述擋肩插到內缸筒2之內。缸筒2的端部則與活塞9的擋肩的底部靠貼。內缸筒2與活塞9的這一連接部位最好也用液體密封5進行簡單密封。在外缸筒1內，活塞9通過導向圈12′進行導向並通過活塞密封圈10密封。
內缸筒2以其另一端插入閥殼24的一個沒有標示得很清楚的端部環形槽中並在該處也最好用液體密封5進行密封。通過公知的方式把公知的控制閥21裝入閥殼24。按常規，閥殼24上側的構形設計應能固定支柱頂部4，能使支柱頂部以通常方式與閥殼24相連並可支承在閥殼24上，使支承力可通過支柱頂部4和閥殼24傳至內缸筒2。
在閥殼24的裡面有一個標示得不很清楚的孔，其走向與鋼製礦井支架的縱向軸線同心。該孔與控制閥21用的孔相連，並且在其朝向缸筒的內部的一端設有螺紋。管子3擰入該螺紋，在該螺紋部位對管子3進行密封(圖中未加詳細標示)，使在管子3內建立的壓力不會延續到管子外側。
管子3的另一端穿過活塞9的一個相應同心的、未加詳細標示的孔並擰入一個螺母13(帶槽螺母或帶孔螺母)。螺母13的內端面支承在活塞9的凹陷部位的相應對應面上，並且在該處也要進行密封，使在壓力腔26中建立的壓力不會從此區域延續到管子3的外側。管子3在與螺母13相接的一端的內側有一個擋圈11。螺旋壓力彈簧6的端面支承在該擋圈上。該螺旋壓力彈簧伸展到管子3的內部。因此，也可把管子3稱為彈簧導向管。從結構布置可以看出，管子3把閥殼24，從而也把支柱頂部4與活塞9連在一起，結果使這些部件之間出現的拉力由管子3承受。但管子3不承受壓力。壓力由缸筒2承受。
螺旋壓力彈簧6的另一端支承在設在拉杆7的內自由端的固定件8上。拉杆7的另一端穿過缸底14′上的相對應的孔並通過安全環47固定，以防抽出。設在內側的密封48的功能在於，使壓力腔26中的壓力不會從該部位向外延續。
根據螺旋壓力彈簧的上述結構設置，螺旋壓力彈簧力求向缸底14′方向運動。進行這種運動的條件在於，伸縮控制閥21須處於相應的、人們公知的作用位置，即收縮位置。在此條件下，壓力腔26中的液體在螺旋壓力彈簧6的彈力作用下受到活塞9的排擠，液體通過其體積足能容下這些液體的管子3的內腔向上流向閥21並通過閥向外壓。
方向相反時，即為了支撐頂板支柱應當伸出時，閥21切換到伸出位置，使通常為水的壓力介質得以通過閥21進入管子3的內腔並經過該內腔流入壓力腔26。結果，活塞9和缸筒2及其上部結構向上伸出，直至支柱頂部4觸頂板為止。如因某種緣故，立柱設計得過短，則只會出現壓力彈簧6壓貼現象，通過這種現象，阻止伸出運動連續。作用在外缸筒1或套圈16的拉伸力不會出現。在內缸筒2和外缸筒1之間不需要設止動套。因此也不存在止動套損傷缸筒表面的問題。
設在外缸筒1的外表面27上的搬運手柄裝置18′是以圖中沒加詳細標示的但為人們公知的方式組裝的結構，因此可以卡在外表面27上或在此外表面上移動。
圖2所示的實施例的內部結構幾乎與圖1所示的實施例的完全相同。因此，可參閱對圖1的上述描述。但在圖2所示的實施例中，支柱頂部4是一整體結構，在其下沒設圖1所示的閥殼24。然而，按照圖2所示之實施例，閥21的閥殼系由設在外缸筒1的外表面27上的搬運手柄裝置18′構成。這也是公知的。在圖2所示的實施例中，閥21通過一條與手柄裝置18′密封連接的高壓軟管19與連接件20相連，該連接件是缸底14上的外凸肩。通過連接件20和缸底14的與連接件相鄰的部分，以及孔22通入壓力腔26內。孔22在固定外缸筒1的、標示得不很清楚的環形槽的下方通過，因此碰不到密封5構成的密封區。支柱的功能原理和其他結構與對圖1的描述相同。其結構設置的優點在於，既使在支柱伸出長度大的情況下也能輕易接觸到伸縮控制閥;在支柱伸出或縮入過程中，控制閥的高度位置不變。
圖3示出了一種支架，其主要結構特徵與圖1所示支架的相同。就此，也可參閱對圖1所示支架的描述。但在圖3所示的實施例中，活塞9′上有一個往往做為工作閥的洩壓安全閥15，其入口通過孔30與壓力腔26相連，其出口通過孔31與外缸筒1和內缸筒2之間的中間腔28相連。孔31通入中間腔28的入口設在活塞密封圈10的上方，因此，通入中間腔28沒有障礙。
同時，套圈16上至少有一個洩壓孔29，該孔的一端與中間腔28相通，其另一端通往大氣。
在一般情況下，活塞9′上的上述洩壓安全閥15的功能在於，在支柱過載時，可使內缸筒2收縮消除過載所需的一段長度。其具體降壓過程為，藉助於洩壓安全閥15，通過從壓力腔26中洩出相應的壓力介質來降低壓力介質的壓力。根據圖3所示的特殊設置和連接結構，可把壓力腔26的過壓經過孔道30、洩壓安全閥15和出口孔道31排入中間腔28，做為壓力介質使用的、一般的水也被充入中間腔28，同時把中間腔中的汙物衝刷走。來自孔道31的水然後可通過洩壓孔道29離開中間腔28。這種清洗過程不僅在支柱過載時進行，而且也可通過讓壓力介質故意造成過載來強制實現清洗過程。支架投入使用前的首次主動清洗中間腔28就能夠這樣進行。
圖4所示支架的結構與圖2所示的相同。但在圖4所示的實施例中，與圖3所示的實施例一樣，在活塞9′上有一個洩壓安全閥15，其設置結構及功能與對圖3的相應描述相同。
圖5所示的礦井支架的主要結構與上述各支架結構有差別。但這種結構差別僅指內部構件。外缸筒1和內缸筒2兩者的端部均有按圖1-4描述的裝置。在支柱頂部範圍內，做為彈簧導向管使用的管子3，和按圖1-4描述的一樣，也以同樣方式固定在該支柱頂部4上或閥殼24上。但在圖5的實施例中，與內缸筒2相連的內活塞27設有安全閥32。在圖5所示的實施例中，活塞37在橫向分為兩個部分。其中，一部分為管子的端板39，並且與活塞9和9′一樣，該端板的端部與內缸筒2相連，其中間設有密封5。管子端板39中有一帶螺紋的中心孔，管子3以標示得不清楚的相應螺紋擰入上述中心孔螺紋並加以密封。
在朝向壓力腔26的一端，通過螺栓49把做為真正的活塞使用的支承件40緊固在上述管子端板39上。對螺栓連接部位當然也要進行密封，使壓力腔26中的壓力不會延續到管子3的外側並從而進入內腔38。壓力延續出來，原則上雖無損害，但這意味著一般為水的壓力介質進行內腔38，不必要地增加了總重量。
支承件40有一中心孔45，該孔的孔徑比管子3的內徑小一些，因此，設在管子3內的螺旋壓力彈簧的端部可以支承在支承件40的中心孔區域。
支承件40有一個帶有底42的凹穴41。安全閥32插入底42的、沒標示清楚的孔中，其插入深度應以安全閥不超出凹穴41的上緣43為限。這樣才能保證，在活塞37到下方接觸缸底14′時，其相應負載不由安全閥32承受。
安全閥32通過孔道33與中間腔28相連。為此，通道33應在支承件40的導向圈12和活塞密封圈10的上方通入中間腔28，使液態壓力介質能沒有障礙地流出。安全閥32與壓力腔26相連的進水側沒有標示清楚，該進水側設在閥的本體上。
安全閥32有一個凸輪34，用於操縱該安全閥，該凸輪有一個貼靠在杆狀或管狀拉杆7′上的、圖中未加詳細標示的小葉輪。小葉輪在該貼靠位置時，安全閥32閉合。拉杆7′的結構基本與圖1-4所示的拉杆7的結構相同。但是，在圖1-4的實施例中，當支柱完全伸出時，螺旋壓力彈簧6壓縮到緊貼狀態，支柱的全部支撐力變為拉杆7的拉伸負荷。而在圖5的實施例中，作用在拉杆7′和螺旋壓力彈簧6的這種負荷則不會出現，因為拉杆7′上有一個軸向布置的環形槽35。環形槽35的位置選定準則在於，當支柱伸出一定高度時，即當螺旋壓力彈簧快到緊貼位置時，凸輪34落入環形槽35內並使安全閥32打開。壓力腔26因此而卸壓，壓力介質經過孔道33進入中間腔28並從中間腔譬如經過套圈16上的洩壓孔道29排出。結果，內缸筒不可能再繼續向外伸出，並且拉杆7′只承受螺旋壓力彈簧6的較小的彈力造成的拉伸負荷。因此，拉杆7′也可以做成管狀，其朝向缸底14′的一端座入缸底14′的相應凹槽之中並對該處進行密封。在該部位有圖中中沒標示清楚的內螺紋。用一個帶螺紋的堵頭44由外面穿過缸底14′擰入上述內螺紋，用以對拉杆7′進行軸向固定。
如果需要，管形拉杆7′的自由端也可以是敞開的並且管形拉杆上設橫向通道36，以避免壓力腔26中的壓力介質的壓力作用在拉杆7′上。
圖6所示的實施例是一種派生結構，與圖1-5的實施例中的壓力彈簧相反，在這種派生結構中用的是復位彈簧。就其基本結構而言，這種實施例與圖5所示的支柱結構一致。在圖6的實施例中，用管子51取代圖5中的拉杆7′。和圖5中的拉杆7′一樣，管子51透過活塞37插入管子3中。除了彈簧之外，圖6所示支柱的其他結構與圖5所示支柱的結構相同。但在圖6中，做為復位彈簧採用的是螺旋拉力彈簧50。該彈簧既伸展到管子3內，又伸展到管子51內，其一端以適宜和公知的方式固定在支柱頂部4上或附設的閥殼24上，另一端用帶螺紋的堵頭44固定。通過這種設置結構，彈簧在拉力負荷作用下縮短，因此，支柱頂部4和缸底14′相向移動，支柱則在無壓力狀態下按要求收縮。
在圖6所示的結構中，管子51同時也做為安全閥32的控制杆，其原因在於，當支柱伸至允許極限位置時，安全閥32的凸輪34側達到管子51的端頭52，這時凸輪可沒有障礙地移出並可把安全閥32打開。雖有這種功能存在，但想要採用更長些的管子51自然也是可能的，條件是，在位置52處需設切口或溝槽或凹陷。
權利要求
1.一種鋼製礦井液壓支架，設有下支柱，上支柱和一個伸縮控制閥、支柱外伸內限制裝置以及一個復位彈簧，其下支柱主要由一端為缸底、另一端為套圈的外缸筒構成，其上支柱由套圈一端出發通過至少一個導向圈在下支柱上可同軸心移動地導向，該上支柱主要由一個內缸筒構成，其一端為在外缸筒內壁上密封並導向的活塞，另一端為支柱頂部，活塞(37)上設有一個安全閥，該閥門在活密(37)的予先確定的端部位置通過也孔道(33)、中間腔(28)和洩壓孔道(29)把壓力腔(26)與周圍的大氣空間連在一起，在支柱頂部(4、24)和缸底之間設有螺旋拉力彈簧(50)，做為復位彈簧，該彈簧之外是承受支柱頂部(4、24)和活塞(37)之間的拉力的構件(3)和固定在缸底(14′)上的管子(51)，至少在支柱收縮狀態下，管子(51)包覆著螺旋拉力彈簧(50)伸入到管形構件(3)中，以操縱安全閥(32)。
2.按照權利要求1的裝置，其特徵在於，安全閥上有一個操縱用凸輪(34)，該凸輪貼靠在抗拉構件或管子(51)的表面上，並且當該凸輪到預定終點位置時表面狀發生變化，由凸輪把安全閥切換到另一狀態。
3.按照權利要求2的裝置，其特徵在於，用環形槽(35)、凹陷或切口做為表面形狀變化形式。
4.按照權利要求2的裝置，其特徵在於，用管子(51)的端頭(52)形成表面形狀變化。
5.按照權利要求1的裝置，其特徵在於，活塞(37)面向壓力腔(26)的一側開有凹槽(41)，安全閥在其底上的下陷深度及安全閥的出口側與孔道(33)的連接應確保安全閥不突出凹槽上緣(43)進入壓力腔(26)。
6.按照權利要求5的裝置，其特徵在於，抗垃構件(7′)至少一部分是空心的，通過帶螺紋的堵頭(44)把其固定在缸底(14＇)上。
7.按照權利要求1的裝置，其特徵在於，活塞(37)橫向分開成兩個部分，一是缸筒的擋肩端板，一是軸向與壓力腔(26)相接的支承構(40)件。
8.按照權利要求7的裝置，其特徵在於，支承構件上設有安全閥(32)和孔道(33)以及至少一個導向圈(12)和至少一個密封圈(10)及一個中心孔(45)的內壁與抗拉構件(7＇)或管子(51)的外表面之間的距離造成能讓壓力介質通過的間隙。
全文摘要
一種鋼製礦井液壓支架，包括主要由一端為缸底、另一端為套圈的外缸筒構成的下支柱和由套圈一端出發通過至少一個導向圈在下支柱上可同軸心移動地導向的上支柱以及一個伸縮控制閥、一個設在內部的限制裝置和一個復位彈簧。其上支柱主要由一個內缸筒構成，其一端為在外缸筒內壁上密封並導向的活塞，另一端是支柱頂部。這種支柱造價低，搬運方便，重量輕，並可減少因汙染造成的故障。
文檔編號E21D15/44GK1071994SQ9211147
公開日1993年5月12日 申請日期1992年10月6日 優先權日1989年10月3日
發明者馬撒-凱瑟·琳娜·海力加 申請人:馬撒-凱瑟·琳娜·海力加