一种本架全液压快速移架程序控制系统 本发明涉及一种用于煤矿以乳化液为工作介质的液压支架控制系统。
目前煤矿液压支架控制系统主要有人工手动控制系统与微电脑电液程序控制系统。
微电脑电液程序控制系统,可以实现对液压支架的降、移、升、断程序控制,也可以同时对多架进行不同的控制。满足高产高效对快速移架的需要。国外,液压支架配备微电脑电液程序控制系统的综采工作面,日产达万t,有的达3~5万t。但由于煤矿井下环境恶劣,有淋水、有瓦斯、有煤尘。对压力高达30~40Mpa的乳化液,用电压不大于12V,电流不大于25mA的电磁阀控制非常困难。一、二百架液压支架的电脑相互间的通讯与信息传输也非常困难。我国为了研究、开发微电脑电液程序控制系统,3~4个单位,共花掉600多万元,历时12年,但至今仍未过技术关。我国引进1套微电脑电液程序控制系统,每架8.5万元。不仅价格昂贵,而且不便于掌握使用与维修。配有32Mpa、350L/min的快速移架人工手动控制系统,如图1所示,由立柱1、推移千斤顶2、双交替阀3、进液三通过滤器4、回液三通断路阀5、进回液集成阀板6、推移操纵阀7、升降柱操纵阀8、球形截止阀9、液控单向阀10、安全阀11等组成。控制元件每架0.7万元。移架降、移、升、断循环需10秒,工作面日产0.7万t,有的创造了日产3万多t的记录(产量与煤层厚度、倾角、顶底板状态、工作面其它设备、运输系统、劳动组织等众多因素有关;但移架速度是必要条件之一)。但这种人工手动控制方式,需多人操作,且操作工人需不停的工作,非常紧张,非常忙碌,非常辛苦,非常劳累。不能象微电脑电液程序控制系统那样仅由1人操作。英国原DOWTY公司曾研究过全液压程序控制系统(英国“采矿工艺”1970年第2期40~42页),可以左、右邻架传输信号,逐架联动。因为太复杂,更因为未能解决降柱控制问题,最终失败了。
本发明的目的是在快速移架人工手动控制系统基础上,构成32~40Mpa、350~400L/min简单经济实用的本架全液压快速移架程序控制系统。仅需人工把移架操纵阀手把打到移架位,则液压支架的降、移、升、断循环由本架液压系统自动完成。仅需6秒。本系统并保有本架手动控制功能。为了构成本系统,尚需创造结构简单、功能齐全、便于生产、经济耐用的新元件。
液压支架推移千斤顶有两种用法,①推移千斤顶差动推溜,②推移千斤顶用倒拉架传力。因此本发明构思按2种情况构成2种系统。
图2为本发明当推移千斤顶为差动推溜时本架全液压快速移架程序控制系统(实施例1)。由立柱1、推移千斤顶2、定量油缸3、进液三通过滤截止阀4、回液断路三通5、进液截止过滤回液断路板6、推移操纵阀7、升降柱操纵阀8、初撑定压回把阀9、液控单向阀10、溢流阀11、单向锁双交替阀12、行程阀13及多功能阀组14等元件组成(注:为说明原理,在图2中,把实际数量不止1个的元件,如立柱、液控单向阀、溢流阀等均简化用1个表示,并略去与本发明无关的元件)。多功能阀组像集成电路集成块一样含有多个分离元件功能,它是由是单向阀与交替液控单向截止阀的组合。交替液控单向截止阀的阀芯不仅能交替,还能受顶杆控制开启一个阀口,同时截止另一个阀口。下述多功能阀组,含功能与其相同的多个分离元件的组合。本架全液压快速移架程序控制系统的全部控制元件每架0.95万元。
工作面高压液管中的高压工作液经进液三通过滤截止阀4地过滤后,通过其开启的截止阀进入进液截止过滤回液断路板6。该板是操纵阀的带有进、回液接头座的阀接板,其内有第2道过滤,有方便的手把式截止阀,用于减少不可避免的操纵阀渗漏的影响(因全工作面操纵阀进液阀多达2000~3000个)。该手把式截止阀开启状态,高压工作液经其第2道过滤后进入操纵阀。而由操纵阀经进液截止过滤回液断路板6的回液与推移千斤顶2经单向锁双交替阀12的T口的回液都经R、回液断路三通5回至工作面回液管。
推移操纵阀7的移架口与定量油缸3活塞杆腔、行程阀13的I口、单向锁双替阀12的H口连通,定量油缸3活塞腔与多功能阀组14的C口连通,多功能阀组14的A口与升降柱操纵阀8降柱口连通,多功能阀组14的D口与升降柱操纵阀8升柱口、初撑定压回把阀9的F口、液控单向阀10的Q口连通,多功能阀组14的B口与液控单向阀10的E口及立柱上腔连通,而行程阀13的J口与升降柱操纵阀8液控口K连通;单向锁双替阀12的T口与回液断路三通5和进液截止过滤回液断路板6之间的管路R连通。
操作工人对每一要前移的支架,把推移操纵阀7的手把扳到移架位,启动程序。移架液一路进入定量油缸3的活塞杆腔,使其活塞腔的定比降压液经过多功能阀组14的C、B到立柱1上腔迫降;另一路打开液控单向阀10,使立柱下腔能经升降柱操纵阀8排液。当定量油缸活塞移到终点时,其活塞腔不会再排液,立柱降也就会自动停止,形成定量迫降。移架液另一路经单向锁双交替阀12的H、M进入推移千斤顶2移架腔(活塞杆腔),移架;而另一路去打开单向锁双交替阀12的单向锁,以便推移千斤顶推溜腔(活塞腔)的排液能经单向锁双交替阀12的T口回液。当推移千斤顶已完成移架行程,其活塞撞动顶杆开启行程阀13后,移架液通过另一支路经行程阀I、J去升降柱操纵阀8液控口K,使升降柱操纵阀供升柱液。升柱液经液控单向阀到立柱下腔,实现升柱;与此同时,升柱液经另一路到多功能阀组,通过其顶杆,打开立柱上腔经B、A到升降柱操纵阀降柱口的回液通道,并同时关闭立柱上腔与升柱液的连通;升柱液进入定量油缸的活塞腔。由于该定量油缸两腔同时有同值高压液(此时移架液仍有液压),则由于受液压作用面积不同,其活塞杆外伸,直到终点,为下一个循环定量降柱作好准备。当升柱液压升到初撑定压回把阀9调定值时(即保证初撑力达到定值),该阀动作,其柱塞式顶杆将推移操纵阀的手把顶开脱锁,复位到中立状态。移架液失压,升降柱操纵阀的液控口也随之失压,该阀也将复位到中立状态。从而本架执行元件恢复到与高压供液隔断的初始状态。
本系统中采用单向锁双交替阀12,①用它实现推移千斤顶差动推溜;②用它,以便移架时千斤顶活塞腔的回液不经操纵阀,减少回液阻力;③与进液截止过滤回液断路板6中的回液断路阀配合,消除回液引起其它千斤顶误伸(误伸影响移架的顺利与快捷),④单向锁双交替阀中的单向锁关闭推移千斤顶活塞腔,在其它支架移架时,由于被锁活塞腔的推移千斤顶的支撑,溜子不能后退。减少了许多防止溜子后退的手动推溜操作。
进液三通过滤截止阀4的截止与回液断路三通5,用于不停泵检修液压系统。
图2系统其它元件与连接不变,但不用单向锁双交替阀12,而用单向锁交替阀(由12-1与12-3组成),如图3所示(实施例2),由立柱1、推移千斤顶2、升降柱操纵阀8、推移操纵阀7、初撑定压回把阀9、定量油缸3、多功能阀组14、行程阀13等组成。推移操纵阀7的移架口与定量油缸3活塞杆腔、行程阀13的I口连通,定量油缸3活塞腔与多功能阀组14的C口连通,多功能阀组14的A口与升降柱操纵阀8降柱口连通,多功能阀组14的D口与升降柱操纵阀8升柱口、初撑定压回把阀9的F口、液控单向阀10的Q口连通,多功能阀组14的B口与液控单向阀10的E口及立柱上腔连通,而行程阀13的J口与升降柱操纵阀8液控口K连通;由人工操作推移操纵阀7的手把到移架位,移架液经定量油缸3转换及多功能阀组14的控制到立柱1上腔做定量迫降、同时到单向锁交替阀12-1与12-3的H口,并经单向锁交替阀12-1与12-3的M口到推移千斤顶2活塞杆腔移架、同时还到行程阀13的I口;当推移千斤顶2完成移架步距、其活塞使行程阀13导通时,移架液由I经J、K液控升降柱操纵阀8到升柱位,升柱;当升柱液压到初撑定压回把阀9调定的定压值时,初撑定压回把阀9将推移操纵阀7的手把推开脱锁恢复到中位。推移操纵阀7的推溜口与单向锁交替阀12-1与12-3的L口连通,推移千斤顶2活塞腔与单向锁交替阀12-1与12-3的N口连接,属减少其它功能,还仍能实现本发明的本架全液压快速移架程序控制,此时无T~R间的直接回液管,因此进液截止过滤回液断路板6中的断路阀6-1可取消。
图2系统其它元件与连接不变,但不用单向锁双交替阀12,而仅用交替阀12-3,如图4所示(实施例3),由立柱1、推移千斤顶2,升降柱操纵阀8、推移操纵阀7、初撑定压回把阀9、定量油缸3、多功能阀组14、行程阀13等组成。推移操纵阀7的移架口与定量油缸3活塞杆腔、行程阀13的I口连通,定量油缸3活塞腔与多功能阀组14的C口连通,多功能阀组14的A口与升降柱操纵阀8降柱口连通,多功能阀组14的D口与升降柱操纵阀8升柱口、初撑定压回把阀9的F口、液控单向阀10的Q口连通,多功能阀组14的B口与液控单向阀10的E口及立柱上腔连通,而行程阀13的J口与升降柱操纵阀8液控口K连通;由人工操作推移操纵阀7的手把到移架位,移架液经定量油缸3转换及多功能阀组14的控制到立柱1上腔做定量迫降、同时到交替阀12-3的H口,并经交替阀12-3的M口到推移千斤顶2活塞杆腔移架、同时还到行程阀13的I口;当推移千斤顶2完成移架步距、其活塞使行程阀13导通时,移架液由I经J、K液控升降柱操纵阀8到升柱位,升柱;当升柱液压到初撑定压回把阀9调定的定压值时,初撑定压回把阀9将推移操纵阀7的手把推开脱锁恢复到中位。推移操纵阀7的推溜口与推移千斤顶2活塞腔及交替阀12-3的N口连通。亦属减少其它功能,还仍能实现本发明的本架全液压快速移架程序控制,此时无T~R间的直接回液管,因此进液截止过滤回液断路板6中的断路阀6-1可取消。
图5为本发明当推移千斤顶用倒拉架时本架全液压快速移架程序控制系统(实施例4)。由立柱1、推移千斤顶2、定量油缸3、进液三通过滤截止阀4、回液断路三通5、进液截止过滤回液断路板6、推移操纵阀7、升降柱操纵阀8、初撑定压回把阀9、液控单向阀10、溢流阀11、单向锁交替阀12、行程阀13及多功能阀组14等元件组成。其推移千斤顶2活塞腔为移架腔,活塞杆腔为推溜腔。推移操纵阀的移架口与定量油缸活塞杆腔、推移千斤顶活塞腔直接连接,而推移操纵阀的推溜口经单向锁交替阀12的L、N口与推移千斤顶2活塞杆腔连接。
本系统中采用单向锁交替阀12,①用它,以便移架时千斤顶活塞杆腔的回液不经操纵阀,减少回液阻力;②与进液截止过滤回液断路板6中的回液断路阀配合,消除回液引起其它千斤顶误伸(误伸影响顺利、快捷移架),③单向锁交替阀中的单向锁关闭推移千斤顶活塞杆腔,在其它支架移架时,由于被锁活塞杆腔的推移千斤顶的支撑,溜子不能后退。减少了许多防止溜子后退的手动推溜操作。本图3实施例除上述与推移千斤顶用倒拉架、用单向锁交替阀12等有关的连接外,其余与图2实施例的连接相同。
图5系统其它元件与连接不变,不用单向锁交替阀12,而用单向锁12-1,如图6所示(实施例5),由立柱1、推移千斤顶2,其特征在于有升降柱操纵阀8、推移操纵阀7、初撑定压回把阀9、定量油缸3、多功能阀组14、行程阀13等组成。推移操纵阀7的移架口与定量油缸3活塞杆腔、行程阀13的I口连通,定量油缸3活塞腔与多功能阀组14的C口连通,多功能阀组14的A口与升降柱操纵阀8降柱口连通,多功能阀组14的D口与升降柱操纵阀8升柱口、初撑定压回把阀9的F口、液控单向阀10的Q口连通,多功能阀组14的B口与液控单向阀10的E口及立柱上腔连通,而行程阀13的J口与升降柱操纵阀8液控口K连通;由人工操作推移操纵阀7的手把到移架位,移架液经定量油缸3转换及多功能阀组14的控制到立柱1上腔做定量迫降、同时到推移千斤顶2活塞腔移架、同时还到行程阀13的I口;当推移千斤顶2完成移架步距、其活塞使行程阀13导通时,移架液由I经J、K液控升降柱操纵阀8到升柱位,升柱;当升柱液压到初撑定压回把阀9调定的定压值时,初撑定压回把阀9将推移操纵阀[7]的手把推开脱锁恢复到中位。推移操纵阀7的推溜口经单向锁12-1的H、N口与推移千斤顶2活塞杆腔连接。仍能实现本发明的本架全液压快速移架程序控制,此时无T~R间的直接回液管,因此进液截止过滤回液断路板6中的断路阀6-1可取消。
图5系统其它元件与连接不变,不用单向锁交替阀12,如图7所示(实施例6),由立柱1、推移千斤顶2,其特征在于有升降柱操纵阀8、推移操纵阀7、初撑定压回把阀9、定量油缸3、多功能阀组14、行程阀13等组成。推移操纵阀7的移架口与定量油缸3活塞杆腔、行程阀13的I口连通,定量油缸3活塞腔与多功能阀组14的C口连通,多功能阀组14的A口与升降柱操纵阀8降柱口连通,多功能阀组14的D口与升降柱操纵阀8升柱口、初撑定压回把阀9的F口、液控单向阀10的Q口连通,多功能阀组14的B口与液控单向阀10的E口及立柱上腔连通,而行程阀13的J口与升降柱操纵阀8液控口K连通;由人工操作推移操纵阀7的手把到移架位,移架液经定量油缸3转换及多功能阀组14的控制到立柱1上腔做定量迫降、同时到推移千斤顶2活塞腔移架、同时还到行程阀13的I口;当推移千斤顶2完成移架步距、其活塞使行程阀13导通时,移架液由I经J、K液控升降柱操纵阀8到升柱位,升柱;当升柱液压到初撑定压回把阀9调定的定压值时,初撑定压回把阀9将推移操纵阀[7]的手把推开脱锁恢复到中位。推移操纵阀7的推溜口经单向锁12-1的H、N口与推移千斤顶2活塞杆腔连接。仍能实现本发明的本架全液压快速移架程序控制,此时无T~R间的直接回液管,因此进液截止过滤回液断路板6中的断路阀6-1可取消。
6种实施例中,推溜可以是单架人工手动,也可以群组人工手动。当群组人工手动推溜时,推移操纵阀推溜侧做成带液控口S的结构。本群组内各架的S口间用信号管连通,再用2位3通阀控制。
从上述6种实施例中可见,在整个程序运行中始终供移架液,程序运行中间用定量油缸、行程阀、初撑定压回把阀等转变动作。用定量油缸与多功能阀组配合,实现定量降柱。升降柱操纵阀的升柱,由推移操纵阀的移架液与行程阀控制;而推移操纵阀的复位由升降柱操纵阀与初撑定压回把阀控制。
从中可见,本发明液压支架本架全液压快速移架程序控制系统,对液压支架的降、移、升、断循环,仅需人工把移架操纵阀手把打到移架位这一简单、短促的动作,由一人可轻松完成全工作面液压支架的控制。
本系统的人工手动操作也用这2片操纵阀,其操作不受液压程序控制影响。且这2种操纵阀对升柱、降柱、移架与推溜4种动作控制中,都有手控;升柱有液控,群组推溜时的推溜有液控。
当需要人工手动降柱时,操作升降柱操纵阀7使降柱液经多功能阀组14进入立柱上腔,同时打开液控单向阀10,开通立柱下腔的回液通道。
本发明一种本架全液压快速移架程序控制系统,采用进液三通过滤截止阀4、回液断路三通5、进液截止过滤回液断路板6、推移操纵阀7、升降柱操纵阀8、液控单向阀10、溢流阀11、单向锁交替阀12等35~40Mpa、400L/min等高压大流量元件构成快速移架液压系统,使降、移、升、断程序连同操作人员过架,能在6秒内完成。不用电,无防爆要求,元件较少,还兼顾手动控制需要,成本很低。不仅能取代人工手动控制系统,也能与国外微电脑程序控制系统抗衡,具有良好的发展前景。