[發明專利]一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥及其應用

有效

• 申請號: 201911272562.0
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN110905576B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 王成龍;苗根遠;陳一方;王雪亭;陳萌;曾慶良
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21D23/16
• 分類號: E21D23/16;F15B13/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 顏洪嶺

本發明涉及一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥及其應用，包括閥體、閥芯、復位彈簧和先導閥；閥芯置于閥體內開設的閥芯腔內，先導閥置于閥體內開設的先導閥腔內；先導閥包括從左至右依次設置的磁控形狀記憶合金、電磁鐵、推桿、活塞、磁流變液控制線圈、先導閥芯；電磁鐵上設置有若干個磁控材料控制線圈，磁控形狀記憶合金貫穿電磁鐵后連接推桿，推桿與活塞連接，磁流變液位于活塞與先導閥芯之間。本發明采用磁流變液控制先導閥閥芯動作，依靠磁流變液極短的響應時間，并取消了傳統大流量安全閥先導閥芯中的復位彈簧結構，改由磁控形狀記憶合金作為先導閥閥芯的復位裝置，進而縮短響應時間。

技術領域

本發明涉及一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥及其應用，屬于閥技術領域。

背景技術

隨著地下淺層煤炭資源的日益枯竭，煤礦生產向著大采掘深度發展是必然趨勢，隨之而來的問題便是煤礦工作面支護壓力的陡然增大和頻繁的沖擊地壓現象。為應對以上問題，目前煤礦液壓支架大都采用加裝大流量安全閥的措施。但是實際應用時發現大流量安全閥在沖擊地壓發生時并不能及時響應，造成液壓支架結構破壞，甚至造成人員傷亡。通過現場調研和理論分析，研究人員發現，造成大流量安全閥在沖擊地壓發生時未能動作的原因主要是沖擊地壓發生時作用在液壓支架立柱上的時間極短，而沖擊地壓作用在支架上后通過立柱上下腔油液傳導到大流量安全閥閥芯上需要一定時間，大流量安全閥閥芯克服彈簧動作又需要一定時間。這兩段時間加起來超過了沖擊地壓的作用時間，造成沖擊能量未能及時卸載掉。巨大的沖擊能量便通過液壓支架的形變得到釋放，從而使液壓支架發生結構破壞變形失穩，造成煤礦安全事故。中國專利文獻CN107725083A和CN103953369A提供了一種使用氮氣進行閥芯復位的液壓支架安全閥復位方式，采用氣體作為彈性材料進行閥芯復位相較于傳統安全閥采用彈簧復位響應速度快，但是壓縮氣體是彈性體同樣存在彈性模量，響應速度仍然有提高空間。

針對液壓支架安全閥存在的響應時間問題，本發明提出了一種采用磁控材料的先導式液壓支架安全閥。該安全閥采用電氣控制部分控制磁控形狀記憶合和磁流變液來解決傳統安全閥在液壓沖擊傳導時間和彈簧響應時間過長的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥。

本發明還提供了上述一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥的工作方法。

本發明的技術方案如下：

一種基于磁控材料的液壓支架磁流變先導式安全閥，包括閥體、閥芯、復位彈簧和先導閥；閥芯置于閥體內開設的閥芯腔內，先導閥置于閥體內開設的先導閥腔內，復位彈簧位于閥芯頂端和閥體內開設的彈簧腔內，先導閥腔和閥芯腔之間通過兩條控制油流道連通，先導閥腔內填充有磁流變液，閥芯腔內填充有乳化液；

先導閥包括從左至右依次設置的磁控形狀記憶合金、電磁鐵、推桿、活塞、磁流變液控制線圈、先導閥芯；電磁鐵上設置有若干個磁控材料控制線圈，磁控形狀記憶合金貫穿電磁鐵，且磁控形狀記憶合金的前端連接推桿，推桿與活塞連接，磁流變液位于活塞與先導閥芯之間，磁流變液控制線圈軸向上設置有阻尼孔。

優選的，所述閥體包括外殼、閥座、端蓋和堵頭；外殼設置在閥座上，外殼上開設有進液口且進液口與閥芯腔相通，閥芯腔位于外殼內豎直方向，先導閥腔位于外殼內水平方向，先導閥腔一端通過先導閥端蓋封裝、另一端通過堵頭封裝，閥座底部通過端蓋封裝，閥座上開設有與閥芯腔相通的泄流口。

優選的，所述閥芯外形為十字結構，閥芯頂端開設有所述的彈簧腔，閥芯軸向上設置有兩條貫通的控制油流道。

優選的，所述閥芯底端設置成錐形體，當閥芯下降時，錐形體可封堵閥座上的泄流口。

優選的，所述先導閥端蓋設置有微調螺釘，微調螺釘與磁控形狀記憶合金的末端接觸。

優選的，所述先導閥腔內設置有位移傳感器，位移傳感器位于活塞一側。