一种多级控制阀 【技术领域】
本发明涉及了一种多级控制阀，特别是涉及了煤矿综采支护设备中液压支架用的一种多级控制阀。
背景技术
液压支架是实现综采工作面生产自动化的主要设备之一。利用液压支架可实现综采工作面生产设备的自动控制，提高工作面生产效率，改善工作面生产条件，达到安全生产的目的。
目前，通常的液压支架，在升柱将要到顶的时候，平衡油缸即停止供液，由立柱油缸将支架顶板顶到岩层，此过程中平衡油缸内液体压力升高，平衡安全阀长时间处于打开状态，使平衡油缸长期处于高压状态，影响其工作寿命，对液压支架姿态调整的平稳性产生不良影响。如果改变电控模式，可实现平衡油缸在升降柱时随动，此方法由于无法控制平衡油缸的承载压力且支架的平衡动作为开环控制，负载很小，有支架姿态倾斜的隐患，所以很少使用。
液压支架用多级控制阀的作用是在液压支架使用过程中，液压支架降柱-移架-升柱时，保护平衡缸，增加支架使用寿命，还以实现液压支架姿态调整的平稳性，确保支架安全运行。
在现有技术中，目前国内还很少见煤矿用多级控制阀的研究。在国外，德国DBT公司进行过多级控制阀的研究，但DBT公司的产品加工难度大，平衡性不容易控制，并且必须与专门的立柱液控单向阀配合使用。
【发明内容】
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种结构简单，加工容易，便于拆卸和维修，连接于液压支架平衡油缸和立柱油缸的多级控制阀，以实现液压支架姿态调整的平稳性，确保支架安全运行。并且与立柱液控单向阀单独成阀，互不影响，有利于现有液压支架的改造。
本发明的技术解决方案：一种多级控制阀，其特征在于：主要包括换向阀组件、安全阀组件和阀体，换向阀组件和安全阀组件均安装在阀体上，所述的阀体上设有换向阀进液腔P和换向阀控制腔K，所述的换向阀组件主要包括换向阀阀芯、换向阀阀套、换向接头、换向顶杆、换向阀弹簧座、换向弹簧，换向阀阀套上开有环形槽和径相通孔，作为换向阀回液腔，换向阀回液腔与换向阀进液腔P相通，换向阀阀芯位于换向阀阀套内，与换向阀组件配合起到换向功能，换向阀阀芯与换向阀控制腔K相通，换向接头安装在阀体上，控制换向阀阀芯的行程，换向顶杆与换向阀阀芯相连传递弹簧力；换向弹簧安装在换向弹簧座上，并共同装在换向接头内，换向顶杆在换向弹簧预定载荷的作用下对换向阀芯施加预定压力；所述的安全阀组件主要包括安全阀阀芯、安全阀阀套、安全阀接头、安全阀弹簧座、安全阀弹簧，安全阀进液腔与换向阀出液腔相通，安全阀出液腔与外界连通，安全阀阀芯与安全阀进液腔相通，并位于安全阀阀套内，安全阀接头安装在阀体上；安全阀弹簧安装在安全阀弹簧座上，并共同置于安全阀外壳内，安全阀外壳与安全阀接头连接在一起，在安全阀弹簧预定载荷的作用下通过安全阀弹簧座向安全阀阀芯施加预定压力从而控制安全阀组件的开启压力。
在所述的换向接头中有换向堵头，换向堵头与换向弹簧相接触，通过换向堵头的调节距离对换向弹簧施加预定载荷，从而调整换向阀组件的换向压力。
本发明的工作原理：
第一级，保证当前压力容器正常工作。当连接于换向阀控制腔的压力容器的流体压力降低到低于预定值，此时压力差低于换向阀弹簧上施加的预定载荷，换向阀阀芯就从与其配合的换向阀阀套的位置被移动或举起至打开位置，将换向阀进液腔P腔(接平衡油缸)的流体接到换向阀回液腔，同时接到安全阀进液腔，此时，当连接于换向阀进液腔的压力容器内的流体压力升高，作用在安全阀阀芯上的压力差大于安全阀弹簧上施加的预定载荷时，安全阀阀芯就从与安全阀阀套配合的位置被移动或举起至打开位置，打开从连接到换向阀进液腔的压力容器的流体经换向阀回液腔流至安全阀进液腔并通过安全阀组件进入安全阀回液腔。因此，连接到换向阀进液腔的压力容器中的流体压力从预定值被降低到安全阀弹簧施加的预定载荷，此压力值应大于能保证压力容器正常工作的最低压力值。
第二级，远控保压实现压力容器正常工作。当连接于换向阀控制腔的压力容器的流体压力升高到大于预定值，此时压力差大于换向阀弹簧上施加的预定载荷，换向阀阀芯就从其配合的换向阀阀套的位置被移动或返回到关闭位置，隔断从换向阀进液腔来的流体到换向阀回液腔再经安全阀回液腔流体的流动，此时，当连接于换向阀进液腔的压力容器内的流体压力升高，同时由于换向阀接头对换向阀阀芯的限位，因此，连接到换向阀进液腔压力容器中的流体压力持续保压。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明由于在阀体上集成了换向阀组件和安全阀组件，通过来自另一压力容器的压力控制当前压力容器的工作压力，实现当前压力容器压力分级控制，实现液压支架姿态调整的平稳性，确保支架安全运行，延长了压力容器寿命；并且与立柱液控单向阀单独成阀，互不影响，有利于现有液压支架的改造。
(2)本发明的多级控制阀结构简单，加工容易，便于拆卸和维修。
(3)本发明由于在换向阀组件和安全阀组件上均采用密封圈过孔的密封结构设计，保证了密封可靠性，确保阀体工作平稳；弹性元件采用可调式结构，增加了该阀的工作压力范围。
(4)本发明实现了平衡油缸与立柱油缸的带压随动，同时在液压支架支撑状态，确保了支架在支撑状态的承载能力，本发明可广泛用于类似工况的液压机械和液压设备，实现多油缸带压随动。
【附图说明】
图1为本发明的多级控制阀结构剖视图；
图2为换向阀组件换向前结构图；
图3为换向阀组件换向后的结构图；
图4为换向阀阀套的结构示意图；
图5为一种可用于本发明多级控制阀的安全阀组件示意图；
图6为一种可用于本发明多级控制阀的安全阀组件示意图；
图7为一种可用于本发明多级控制阀的安全阀组件示意图；
其中：1、换向阀控制腔(接一压力容器)，2、换向阀阀芯，3、换向阀组件垫片，4、换向阀阀套，5、换向阀接头，6、换向阀顶杆，7、换向阀弹簧座，8、换向阀弹簧，9、换向阀堵头，10、阀体，11、换向阀动密封圈，12、换向阀回液腔13、安全阀进液腔，14、换向阀进液腔(接另一压力容器)，15、安全阀阀芯，16、安全阀阀套，17、安全阀回液腔，18、安全阀弹簧座，19、安全阀弹簧，20、安全阀外壳，21、安全阀堵头，22、安全阀丝杆，23、安全阀接头。
【具体实施方式】
本发明的多级控制阀，包含第一级换向阀组件和第二级安全阀组件。换向阀组件包括有连通至液压支架平衡油缸的换向阀进液腔、连通至液压支架立柱油缸的换向阀控制腔以及连通至安全阀组件的换向阀回液腔，位于换向阀组件中的换向阀阀芯、阀套，安装在换向阀组件中换向接头内通过弹簧座及换向顶杆为换向阀芯施加预定载荷的换向阀组件调整弹簧、在换向阀组件调整弹簧预定载荷的作用下与换向阀组件换向顶杆配合的换向接头。安全阀组件包括有与换向阀组件出液腔连接的安全阀组件进液腔、直接排空的安全阀组件回液腔，还包括安全阀阀芯、阀套和安全阀弹簧，在安全阀弹簧预定载荷的作用下与安全阀阀芯配合的安全阀组件导向活塞。本发明结构简单，加工容易，便于拆卸和维修，实现提高液压支架平衡油缸寿命，并改善液压支架姿态调整的平稳性，确保液压支架安全运行。
如图1所示，为本发明多级控制阀的一种结构剖视图，换向阀组件和安全阀组件均安装在阀体10上，阀体10和换向阀组件之间设置换向阀组件垫片3，方便换向阀组件拆卸。其中换向阀组件的换向阀进液腔14的一端与压力容器连接，另一端连接换向阀回液腔12，在换向阀回液腔12中有换向阀组件阀芯2及换向阀组件阀套4，换向阀阀芯2通过三个动密封圈11与换向阀阀套4配合，同时换向阀阀芯2的一端与换向阀顶杆6相抵，通过调整换向堵头9的位置调整换向弹簧8的预压力经过换向顶杆6传递给换向阀芯2从而调整换向阀组件的换向压力，实现对连接于换向阀组件控制腔1(接另一压力容器)的压力容器的控制。换向阀阀芯2的周向设有两排孔，一排或多排也可以。所述的孔各自经过换向阀阀套4上的密封圈后实现换向，密封可靠。安全阀组件中的安全阀进液腔13与换向阀回液腔12连接，安全阀进液腔13中有安全阀阀芯15及安全阀阀座16，安全阀阀芯15上设有一排小孔，安全阀阀芯15通过一个动密封圈与安全阀阀座16配合，在经过安全阀阀套16上的动密封圈后实现安全阀的开启，密封可靠。安全阀弹簧19安装在安全阀弹簧座18上，并共同置于安全阀外壳20内，安全阀外壳20与安全阀接头23连接在一起，在安全阀外壳20中安装有安全阀堵头21，它与安全阀弹簧19相接触，安全阀堵头21上设置用于锁紧安全阀堵头21的安全阀丝杆22。安全阀堵头21通过调整位置实现调整安全阀弹簧19的预压力，并经过安全阀弹簧座18将该预压力传递给安全阀阀芯15，实现在换向阀阀芯2换向前对连接于换向阀进液腔14的压力容器压力的控制。安全阀阀芯15呈球面，与安全阀弹簧座18配合。换向阀顶杆6呈球面，与换向阀弹簧座7配合。
如图4所示，为本发明的换向阀阀套的结构示意图，从阀体10上的换向阀进液腔14进入的液体，从换向阀阀套4上的进液孔进入换向阀芯2，液体通过换向阀阀芯2后从换向阀阀套4的出液孔出来，进入换向阀组件的回液腔12。
本发明的工作过程，如图2和图3所示，为换向阀换向前和换向阀的结构示意图。本发明多级控制阀的工作原理如下：
当连接于换向阀组件控制腔1的压力容器的流体压力降低到低于预定值，此时压力差低于换向阀调整弹簧8上施加的预定载荷，换向阀阀芯2就从与其配合的换向阀阀套4的位置被移动或举起至打开位置，将换向阀进液腔14(接平衡油缸)的流体接到换向阀回液腔12，同时接到安全阀进液腔13，此时，当连接于换向阀进液腔14的压力容器内的流体压力升高，作用在安全阀阀芯15上的压力差大于安全阀弹簧19上施加的预定载荷时，安全阀阀芯15就从与安全阀阀套16配合的位置被移动或举起至安全阀阀芯15上的一排小孔越过安全阀阀套16上的密封圈到达打开位置，打开从连接到换向阀进液腔14的压力容器的流体经换向阀回液腔12流至安全阀进液腔13并通过安全阀组件进入安全阀回液腔17，安全阀回液腔17位于外壳的侧壁上，液体从安全阀外壳直接排空。连接到换向阀进液腔14的压力容器中的流体压力从预定值被降低到安全阀弹簧施加的预定载荷，此压力值应大于能保证压力容器正常工作的最低压力值。
当连接于换向阀控制腔1的压力容器的流体压力升高到大于预定值，此时压力差大于换向阀弹簧8上施加的预定载荷，换向阀阀芯2就从其配合的换向阀阀套4的位置被移动或返回到关闭位置，隔断从换向阀进液腔14来的流体到换向阀回液腔12再经安全阀组件至安全阀回液腔17流体的流动，此时，当连接于换向阀进液腔14的压力容器内的流体压力升高，同时由于换向阀接头5对换向阀阀芯2的限位，因此，连接到换向阀进液腔14压力容器中的流体压力持续保压。
本发明多级控制阀中的安全阀组件的结构可以有多种，图5、图6、图7所示的安全阀为公知的安全阀组件结构，均可用于多级控制阀上，只要稍作修改，使安全阀组件结构能与阀体配合即可。以上所述的只是本发明的实施例，本领域人员可以对多级控制阀的零部件作相应的修改、改进和更换，在不脱离本发明原理和权利要求书所述的范围的情况下，均在本发明的保护范围内，因此，本发明是广泛的。