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1、单体液压支柱主要分为二类： 一是内注式支柱，其特点是自身带泵及油，支设时用手摇把摇动就能快速升柱，降柱时不排出工作液，可较好地保护工作环境，且使用方便、管理灵活、装备简单。目前主要有φ90mm缸径，从0.6-3.15M共12个规格的内注式支柱。内注式单体液压支柱单体液压支柱属于液压传动设备之一,其工作原理是利用泵将工作介质(液体)压入密闭的油缸,迫使活柱上升;初撑时利用液体压力使支柱给予顶板一定的初撑力,当顶板压力超过支柱初撑力时,油缸中的液体压力提高,通过液体给予顶、底板一定的反力,使顶板压力形成新的平衡,阻止或延缓顶板离层或下沉,达到维
2、护顶板的目的。单体液压支柱属于恒阻式支柱,具有恒定不变的工作阻力,适用于不同的采煤工作面、不同的顶板条件和不同的矿山压力。它和金属铰接顶梁配合,可用于煤层倾角为35b以下的任何采煤工作面。单体液压支柱按供油方式可分成两大类,即外供液式单体液压支柱[1](简称外注式)和内供液式单体液压支柱(简称内注式)。关于内注式单体液压支柱的文献资料非常少,因此,本文将全面阐述内注式单体液压支柱的应用场合、结构特点及工作原理。1两种单体液压支柱的工作液比较①、外注式单体液压支柱是目前煤矿中使用的主导支柱产品,其工作液是含有2%~3%乳化剂的乳化液,回柱时乳
3、化液排至工作面采空区,流入地下水中,而乳化液中的乳化油是由基础油、乳化剂、防腐剂等组成的,进入地下水中以后很难将其彻底清除。据不完全统计,全国各煤矿每年约有8000t乳化油排入地下,长此以往,将会对矿山周围的水源水质和生态环境造成极其严重的污染[2];而且它的使用需要一套泵站和管路系统,系统多、环节多、管理较复杂;支柱在排空气升降过程和回柱时,支柱内腔乳化液外排,乳化液不能回收重复利用,消耗乳化液较大,提高吨煤成本,污_______染环境,不利于环保[3];支柱注液前要冲洗注油阀体,若操作不当则很容易弄湿工人衣服与工作面,劳动条件较差;支柱
4、三用阀是开式系统,单向阀、卸载阀暴露在外面,极易受到煤粉尘的污染,使之失效。②、内注式单体液压支柱工作液为5号液压油,回柱时油缸中液压油流回活柱内腔形成封闭式循环;不需要泵站和管路系统,配套设备少,成本低;在没有电源和泵站的地方照样使用,灵活性大、管理方便、简单;由于工作液是封闭式循环,支柱回柱时液压油流回活柱内腔,实现支柱本身液压油的闭路循环,液压油消耗很少;支柱液压系统为闭式系统,液压油不外溢,不污染环境,有利于环保,并对工作面生产影响小,较好地保持了工作面环境,劳动条件较好;支柱的阀全部装在支柱内腔,受外界污染的可能性小,可靠性高。2
5、内注式单体液压支柱的结构和工作原理2.1结构组成内注式单体液压支柱为内部供液结构的矿用单体液压支柱,主要由顶盖、通气阀、缸体、活柱体、活塞、手摇泵、卸载阀、安全阀和手把体等零部件组成,如图1所示。手摇泵为两级泵结构:一级泵的流量大、压力图1内注式单体液压支柱的结构组成低,主要供升柱用;二级泵的流量小、压力高,主要使支柱获得初撑力。它由泵活塞、泵套、柱塞、进油阀K1(由<7钢球、锥形托簧组成)、单向阀K2(由单向阀阀座、<10钢球、单向阀弹簧、衬套组成)、曲柄、滑块、套管等零部件组成。活塞由活塞头、单向阀K2、泵套、Y形密封圈、导向环、过滤网
6、等零部件组成,其结构如图2所示。它通过螺钉、芯管与活柱体相连接,主要起活柱导向和油缸密封的作用。图2活塞结构通气阀结构如图3所示。内注式单体液压支柱升柱和降柱时与大气压力有很大关系。当支柱上升时,活柱内腔贮存的液压油不断压入油缸,活柱内腔油量逐渐减少,需要不断补充大气;当支柱下降时,油缸内的液压油回到活柱储油腔,活柱内腔的多余气体需要经过通气阀排出;当支柱横放时,通气阀能自行关闭,防止储油腔内的图3通气阀结构油外溢。内注式单体液压支柱采用重力式结构的通气阀,通气阀是靠钢球的重力来动作的。2.2工作原理内注式单体液压支柱的工作原理分为升柱、初
7、撑、承载和回柱4个过程,现分别予以描述。(1)升柱过程升柱过程如图4所示。将手把体套入曲柄方头后上下摇动,通过曲柄、滑块机构迫使柱塞上的泵活塞作上下往复运动,从而使液压油在储油腔(A腔,指泵活塞以上的活柱体内腔)-低压腔(B腔,指泵活塞与活塞之间的空隙)-工作腔(C腔,指活塞与底座之间的内腔)流动,同时活柱内腔气压降低通过通气阀吸入大气;活柱因受液压而不断升高,连续摇动手把,直到支柱顶盖与顶梁或顶板接触,即完成升柱过程。在升柱过程中,由于油缸内油压较低,一级泵起主要作用,二级泵起次要作用。图4内注式单体液压支柱的升柱过程(2)初撑过程初撑过
8、程如图5所示。以泵活塞向下运动为例,支柱顶盖与顶梁或顶板接触时,继续摇动手把,当柱塞向上运动时,储油腔(A腔)内的油继续流入低压腔(B腔),并通过进油阀K1和活塞环形槽充满于泵套
