專利名稱：具有內裝式安全閥和釘固的管子的支柱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于井下工作面和巷道的支柱，它包括可相互滑動的柱體和內柱以及與其相連的頂蓋、手把體和底座，還有內裝在柱頭里的安全閥和裝在內柱上的注液-放液閥。
在井下采礦和隧道工程中單體支柱用于支護開挖出的硐室。常見的支柱型式為單伸縮式或多伸縮式，多用乳化液(水、油)作工作介質。通過位于工作面之外或離工作面有一定距離的泵將乳化液經相應的膠管輸送到各個支柱。用所謂的注液槍使支柱內腔與泵接通并注液使支柱升起在頂底板之間撐緊。在已有的支柱中，其柱體和內柱的直徑不同，但與頂蓋以及與手把體和底座都分別用焊接連接。因為目前大多使用調質鋼管，即冷作硬化鋼管，因此當焊接頂蓋、手把體和底座時就會損傷甚至破壞金屬組織，而且又無法對變化的性質進行精確的核驗。此外，所用的注液-放液閥成本較高，通常注液-放液閥從外面固定在內柱上并與安全閥相連通，這樣可以將各個動作即升柱、降柱和過載保護等通過該集成閥相互連系起來。這些閥尤其是安全閥的流量較小，因此實際過載時的溢流下沉速度太慢。為此將具有大流量的安全閥裝在柱頭里(DE-OS 4035 874.7)，這樣，過流量就較大，可達每分鐘1000升。但其缺點與過去一樣還是需要成本較高的、裝在內柱外面的注液-放液閥。
本發(fā)明的任務是提供一種用冷作硬化的鋼管制作的支柱，加工時保持其調質狀況，并且可在溢流下沉速度要快的情況下使支柱可靠、快速地升、降。
按本發(fā)明，解決這些問題的方案在于，將柱體、底座、內柱和頂蓋釘固，內柱以及在柱體內滑動的活塞則制有相應的螺紋，并且注液-放液閥為帶雙注液槍接頭的卸載式單向閥結構。
采用這種結構的支柱的優(yōu)點首先是用抗剪力鋼絲有效而永久地連接支柱的各個部分。
將鋼絲插入相應的孔或槽內，因而最終的制造成本可以減少。尤其有利的是鋼管的調質狀況得以保持，因為實際上加工是在沒有升溫的情況下進行的。另外一個優(yōu)點是，通過眾所周知地將注液-放液閥與安全閥兩者分開，可以采用很大流量的安全閥。根據所需調定的壓力和出現(xiàn)的具體情況可以達到每秒3米或更快的下沉速度。因此，這種閥可用于有沖擊地壓的情況。最后，注液-放液閥也簡化了，因而使注液和降柱過程更容易，尤其是在降柱時可以將釋放的壓力收集起來，并經相應的膠管排出，可以實現(xiàn)壓力介質的回收。這大大減少了環(huán)境污染，而且對生產也是有利的，因為這樣在一定程度上就不再要連續(xù)不斷地向泵站補充新的乳化液了?？偟膩碚f，這種支柱最佳地滿足了現(xiàn)場生產和其它方面的條件。
按照本發(fā)明的一個相宜的結構，活塞具有一個用鋁制成的并釘固的活塞頭，該活塞頭裝有對柱體內壁密封的密封圈，與底座相連的支柱底也用鋁制成。所用的鋁制零件都放在支柱內部，因而根據德國采礦界通常的巷道標準這些鋁制零件可以認為是無危險的。因為這涉及到體積較大的零件，由于采用了鋁材而大大減輕了支柱的總重量。此外，使用了相應的活塞頭，從而在柱體與內柱之間的摩擦區(qū)內形成了一種可以大大減小摩擦的材料付。這樣，一方面壽命長，另一方面工作條件也好。
對于所述的活塞頭與柱體內壁之間較小的摩擦還可以加以改善，其條件在于，根據發(fā)明，將密封圈布置在活塞頭的遠離支柱底的一端，這樣，活塞頭就似乎在一個相應的水膜上浮動，因而不僅使活塞頭運行時摩擦較小，而且動作也均勻。
所述型式的支柱內裝有復位彈簧，由于支柱底上有一個帶鉤子的螺紋接頭，因此彈簧就方便地固定在支柱底上。在鋁制的支柱底里可以使用由相應的鋼材或類似材料制成的螺紋接頭并在相應的螺紋接頭上掛吊彈簧，這樣就不必擔心會過載尤其是破斷了。此外，這種連接方法尤其便于在接頭上做出內六方孔，因而可以用通常的板手拆裝。
活塞頭由減少摩擦的鋁制成，而活塞本身由鋼，即冷作硬化鋼制成。為了避免這里不必要的摩擦，按本發(fā)明，活塞頭有一個較大的、并與柱體內徑相配合的直徑，而活塞則在柱體和活塞外壁間保持形成了一個環(huán)形通道。在相應的支柱型式中該環(huán)形槽與外界空氣相通，因而在升降柱時都有空氣補償。就所述支柱型式而言，支柱內裝有復位彈簧，前面已對比作了說明。按本發(fā)明，如果環(huán)形通道一直達到手把體處，在環(huán)形通道的上方對著內柱處用一個密封圈密封，并有一個卸載式單向閥，該閥通過一個孔與環(huán)形通道相連，那么就可以不再需要這種復位彈簧而用液壓降柱，因而可通過卸載式單向閥輸入壓力液實現(xiàn)降柱，而且在第一個單向閥打開時就使支柱全液壓降下。對比所需的費用是很小的。
為了能夠在液壓降柱時不單另對這二個單向閥施加影響，本發(fā)明規(guī)定，將手把體上的卸載式單向閥與用作注液-放液閥的卸載式單向閥通過膠管相互連接起來，因而可以相互用控制壓力液體實現(xiàn)卸載。這樣例如在降柱時就可能向裝在手把體里的卸載式單向閥相應充液，同時也打開了用作注液-放液閥的卸載式單向閥，因而由支柱內腔壓出的液體也就排出并可以通過膠管輸出。反過來，在注液和升柱時，打開位于手把體的卸載式單向閥，環(huán)形腔內的液體就流出，支柱就能無阻礙地伸出。
為了在活塞頭范圍內保證必要的密封，除了在活塞頭上緣的密封之外也可在下緣有一個槽，內裝二級密封圈作為附加密封。這樣，在活塞頭的兩個方向上都能夠有效密封。同時，上下緣的密封都可以作成緊湊槽形密封圈。因而通過這些密封圈相應的形狀和長度在閥門開啟時尤其是發(fā)生過載時就不會出現(xiàn)顫動、歪斜等現(xiàn)象。
采用上述在活塞頭上、下緣的密封結構時，如按本發(fā)明在上下緣密封之間的活塞頭上作成空槽，并在空槽內旋轉聚四氟乙烯制成的密封帶，那么就可以保證均勻潤滑。采用聚四氟乙烯密封帶的優(yōu)點是保證活塞頭，從而也保證整個內柱的均勻動作。
對于所使用的卸載式單向閥的合理型式已經作了簡要的討論。所述的這些優(yōu)越功能尤其是在以下情況時才可以實現(xiàn)，即卸載式單向閥的閥體分成三部分，閥體內有一個克服閥彈簧力的可滑動的帶有頂桿和控制活塞的柱塞，柱塞的密封面使連接支柱內腔的閥腔與頂桿中間腔密閉，而控制活塞使頂桿中間腔與控制活塞腔密閉，并且頂桿中間腔與一個注液槍接頭相連，而控制活塞腔則與另一個注液槍接頭相連。這樣就能簡便而符合目的地打開單向閥，因而降柱時就只要施加控制壓力，以便從控制活塞腔作用而使控制活塞移動，使控制活塞由其密封面上抬起，壓力介質就能從支柱內腔流出。壓力介質流回的路徑與先前用注液槍和泵注入支柱內腔時相同，這樣，不僅使液控單向閥構造簡單，而且也保證使流出的壓力介質可靠地排至循環(huán)回路或者回收區(qū)。
安全閥的彈簧力可以用一個安裝在柱頭的調整板來移動調整。已有的調整板都用內六方，這種結構的加工費用較高。為了對此進行簡化，在安放于柱頭內可轉動的安全閥調整板上鉆幾個與板中心偏置的軸向孔，因而可用較簡單的工具來調整閥，從而可靠地保證所規(guī)定的開啟壓力。
本發(fā)明的明顯特點是，支柱由冷作硬化鋼管組裝而成，加工時不影響材料性能，因此仍完全保留了調質結果。由于這種支柱質量好，其工作壓力可達420巴，相應的支柱的初撐力可達40噸。由于采用了集成裝于支柱內的安全閥和簡化的注液-放液閥，所以溢流下沉速度可以達到3米/秒甚至更多，這樣，支柱甚至可以承受沖擊地壓的作用。采用卸載式單向閥的特殊型式的注液-放液閥就可能在降柱時回收釋放的壓力介質并排回循環(huán)回路。除此之外，由于采用特殊的結構從而保證了快速的可靠的升、降柱。
本發(fā)明的主題的其它細節(jié)和優(yōu)點在下面敘述附圖時加以說明。附圖中表示了一個優(yōu)選的實施例以及有關的細部結構和零件。圖示為

圖1 注液-放液閥的支柱縱斷面圖，圖2 注液-放液閥的斷面放大圖，
圖3 液壓降柱的支柱縱斷面圖，圖4 液壓降柱所需的二個卸載式單向閥。
圖1所示的支柱1由柱體2、用抗剪鋼絲連在柱體上的底座3和支柱底4以及內柱10組成。支柱底4裝在支體2里面用抗剪鋼絲連接。此外，底座3和支柱底4都用開口銷5與柱體2鎖住。要松開底座3時只要很方便地將開口鎖5敲入空腔6，此時它也可用于其它場合。
支柱底4里面有一個螺紋接頭7，上面有個鉤子9用于連接復位彈簧8。該螺紋接頭可用鋼制成，而其余的支柱底4由鋁制成，因而可以相應地減輕重量。
柱頭11與頂蓋12也用開口銷13相連。
為了在突然過載時能使支柱內腔14中的壓力降低，在柱頭11里裝了一個安全閥15。該閥有一個直徑較大的柱塞16，它在軸向和徑向都有對應的孔，因此當安全閥15開啟時在排油孔43的方向上就可以放出大量壓力液。相應的開啟壓力用彈簧17和18來調定，彈簧一端支在彈簧座19上，另一端則支于調整板20上。調整板20用螺紋裝在柱頭11內，可以移動，這是由相應的軸向孔21來實現(xiàn)的，軸向孔21從盤狀空腔22處伸展至彈簧17、18。用簡單的工具就可以準確地調定安全閥的開啟壓力。
支柱1的所有重要零件都用抗剪鋼絲26相互連接，只是在活塞25和內柱10之間采用了螺紋24，因為即使能用鋼絲的話成本也很高。
活塞頭27也是用鋼絲26與活塞25相連，該活塞頭27是由鋁制成的。這樣就形成了一個具有低摩擦的良好的材料付。在柱體2的內壁29和活塞頭27的對應外壁之間無法進入液體，因為那里在遠離底座3的一端30有一個密封圈31，把密封圈31設在端部30的槽32內的優(yōu)點是，整個活塞頭27在一個水膜上運行，從而進一步減小了可能出現(xiàn)的摩擦。空槽33則有利于形成并保持該水膜。支柱內腔14對該處則由密封圈28保證密封。
活塞頭27緊貼在柱體2的內壁29上，而在活塞25范圍內，在其外壁36和柱體2的內壁29之間則形成了一個環(huán)形通道35，并一直通到手把體37，此外還用一個密封圈38使這里密封。與此無關的是，環(huán)形通道35與外壁相連，因此當內柱10升降時不會在環(huán)腔35處形成一個壓力墊。
內柱10的側面是注液-放液閥40，它由通道39與支柱內腔14相連。該注液-放液閥作成卸載式單向閥41，其細節(jié)將在后面詳細討論。單向閥41有兩個注液槍接頭42和53，其閥體很堅固。
卸載式單向閥如圖2所示。在堅固的閥體44里面安有一個克服彈簧45的力可以滑動的柱塞46，與閥體44對應，該柱塞46有一個密封面47和一個長頂桿48，其端部裝有一個控制活塞49。閥體44的內腔分成三部分，也即閥腔50、頂桿中間腔51和控制活塞腔52。
在支柱1注液或初撐時，注液槍接頭42與泵連通。然后液體就通過注液槍接頭42注以入相應的孔54、55至頂桿中間腔51。柱塞46由密封座上，也就是密封面47上抬起，壓力液體即進入閥腔50并由此經一個未標明的孔到達支柱內腔14。
若支柱1又要降下，那么用相同的注液槍并經接頭53施加控制壓力，通過一個這里未標明的孔作用到控制活塞腔52。控制活塞49則相應發(fā)生移動，并通過頂桿48使柱塞46離開密封面47，從而壓力液體就能夠從支柱內腔14經由如前所述相應的通路，通過卸載式單向閥41流出，也就是通過注液槍接頭42。該接頭用一根軟管無壓地與一個容器相連(此外并未標明)，從而使壓力液體流到容器里，然后排回至循環(huán)回路里。
圖3表示一種液壓降柱的支柱1。為此支體2和內柱10(或活塞25)之間的環(huán)形通道35則通過一個連接孔56與第二個卸載式單向閥57相連。因而通過此卸載式單向閥57就能使壓力液體擠入環(huán)形空腔35里，這樣活塞頭27就推向了支柱底4。用一個附加的密封圈58就可以使該處也能有效地在向上面方向上密封。
支柱內腔14在圖3所示型式中則用二道密封圈密封，一道就是已經提到過的裝在上緣60的密封圈31，另一道就是在活塞頭27下緣59的溝槽61里的付密封圈62。為了保證在此處所需和希望的較小摩擦，活塞頭27上作了一個空槽63，里面放上聚四氟乙烯制成的密封帶64。這兩道密封62和31都作成緊湊型槽形密封圈，因而當活塞頭27移動時，即使很突然移動時也不會出現(xiàn)振動和歪斜。
圖3所示的支柱型式中保證了釋放的壓力液體的排出，因而不會使支柱內的壓力液體相互產生阻礙。為此將二個卸載式單向閥42，57用膠管相互交叉連接起來。據此可做到當通過注液槍接頭42充注壓力液時，就經過位于對面的第二接頭67和連在那里的膠管使壓力液體也到達第二個單向閥57的第二個注液槍接頭53′。這樣第二個單向閥57就卸載，而且環(huán)形腔35里的壓力液體就能夠通過打開的單向閥57而流出，而不妨礙支柱1的升柱過程。
與此相反，當支柱1用液壓降柱時，那么就由注液槍接頭42′供給壓力液體，因此壓力液體可以流入環(huán)形通道35。同時通過第二接頭68和連到控制接頭，即第二個注液槍接頭53的膠管使第一個卸載式單向閥41卸載。這樣支柱內腔14的壓力液體就能夠通過打開的單向閥41流出，因此通過環(huán)形通道35里的壓力液體就加速了降柱過程。
所述的所有特征，包括單獨由圖中可以得到的特征，其單個的和組合一起的都看作為發(fā)明的要點。
權利要求
1.用于井下工作面和巷道的支柱具有可以相互滑動的柱體和內柱以及與其連接的頂蓋、手把體、底座和裝在柱頭里的安全閥及裝在內柱上的注液-放液閥，其特征為將柱體(2)、底座(3)、內柱(10)和頂蓋(12)釘固，內柱和在柱體內滑動的活塞(25)則制有相應的螺紋(24)，而且注液-放液閥(40)為有二個注液槍接頭(42，53)的卸載式單向閥(41)結構。
2.按權利要求1的支柱，其特征為活塞(25)有一個由鋁制成并釘固的活塞頭(27)，其上有密封圈(31)緊貼柱體(2)的內壁(29)，與底座(3)相連接的支柱底(4)同樣也由鋁制成。
3.按權利要求2的支柱，其特征為密封圈(31)布置在活塞頭(27)的遠離支柱底(4)的一端(30)上。
4.按權利要求1的支柱，其特征為支柱底(4)有一個帶鉤子(9)的螺紋接頭(7)。
5.按權利要求12的支柱，其特征為活塞頭(27)有一個較大的、與柱體(2)的內徑相配合的直徑，而活塞(25)則在柱體和活塞(25)的外壁(36)之間形成一個環(huán)形通道(35)。
6.按權利要求5的支柱，其特征為環(huán)形通道(35)一直到手把體(37)，該環(huán)形通道(35)在環(huán)形通道上方對著內柱(10)用一個密封圈(38)密封，而且有一個卸載式單向閥(57)，該閥通過孔(56)與環(huán)形通道(35)相連。
7.按權利要求5和6的支柱，其特征為手把體(37)上的卸載式單向閥(57)與用作注液-放液閥(40)的卸載式單向閥(41)用膠管相互連接，從而可以相互用控制壓力液體卸載。
8.按權利要求5至7的支柱，其特征為除了在活塞頭(27)的上緣(60)有密封圈(31)之外，還在下緣(59)有一個槽(61)裝上第二道密封圈(62)。
9.按權利要求5至8的支柱，其特征為在上緣(60)上的密封(31)和第二道密封(62)之間，在活塞頭(27)中有一個空槽(63)，槽內放上聚四氟乙烯密封帶(64)。
10.按權利要求2和6的支柱，其特征為上緣(60)上的密封(31)和第二道密封(62)都為緊湊型槽形密封圈結構。
11.按權利要求1的支柱，其特征為卸載式單向閥(51，57)有一個分成三部分的閥體(44)，在該閥體中有一個克服彈簧(45)的力可以滑動的、帶有頂桿(48)和控制活塞(49)的柱塞(46)，柱塞的密封面(47)將與支柱內腔(14)相連的閥腔(50)與頂桿中間腔(51)密封，而控制活塞(49)則將頂桿中間腔(51)與控制活塞腔(52)密封，而且頂桿中間腔(51)與一個注液槍接頭(42)相連，控制活塞腔(52)與另外一個注液槍接頭(53)相連。
12.按權利要求1的支柱，其特征為安全閥(15)的調整板(20)放在柱頭(11)內可以轉動，該調整板有偏置于調整板中心的軸向孔(21)。
全文摘要
一種結構很緊湊而且具有流量很大的安全閥15的支柱1把柱頭11用作閥體44，因此安全閥15可以有利地裝在柱頭11內。由此并通過整個支柱1的特殊設計可以達到溢流下沉速度超過3米/秒。一個或必要時二個卸載式單向閥51，57用作注液-放液閥，它們可以裝在內柱10的外側面上，成本不高，而且這樣可以排放所釋放的壓力液體，因而使升柱和降柱速度加快。降柱時釋放的壓力液體經過卸載式單向閥41的相應作為注液槍接頭42，53結構的接頭排出，并且可以排放到循環(huán)回路中。
文檔編號E21D15/00GK1112369SQ9419049
公開日1995年11月22日 申請日期1994年7月9日 優(yōu)先權日1993年7月14日
發(fā)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