一种液压支架用超大流量高压防冲压力控制阀技术领域
本发明属于巷道安全支护技术领域，特别是涉及一种液压支架用超大流量高压防冲压力
控制阀。
背景技术
近年来，随着煤矿开采深度的不断增加，冲击地压的发生率也在逐年增多，为了保护井
下设备及人员的安全，作为防冲支护装置的液压支架就成了最后一道防线。
目前，对于深部防冲液压支架来说，其内液压立柱的缸径已达300mm～350mm左右，当冲
击地压发生时，冲击速度可达1m/s～2m/s，此时需要液压立柱快速卸荷让压，以保证井下巷
道的完整，从而保护井下设备及人员的安全。
想要实现液压立柱的快速卸荷让压，压力控制阀是必不可少的，但是现有的压力控制阀
受到自身结构的限制，能够达到的最大卸荷流量只有1000L/min，而在1m/s～2m/s的冲击速
度下，现有的压力控制阀已经无法满足卸荷流量要求，也就无法实现快速卸荷让压，此时极
易出现液压立柱弯曲、折断及密封损坏等危险情况，极大的威胁了井下设备及人员的安全。
为此，必须增大压力控制阀的最大卸荷流量，但是，想要沿用现有压力控制阀的结构，且仅
通过加大现有压力控制阀的体积来满足最大卸荷流量要求，将会出现严重的弊端，由于压力
控制阀的体积增大，受到其自身结构限制，压力控制阀进行卸荷让压时的振动将更加剧烈，
强烈的振动会严重影响到压力控制阀的工作可靠性，所以，仅通过加大现有压力控制阀的体
积来满足最大卸荷流量要求的方式是不可行的。因此，亟需设计一种全新结构的压力控制阀，
其应具有体积小、流量大及振动小的特点。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种液压支架用超大流量高压防冲压力控制阀，
其具有体积小、流量大及振动小的特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种液压支架用超大流量高压防冲压力
控制阀，包括前半阀体、后半阀体、阀芯及预紧弹簧，前半阀体与后半阀体通过螺纹相连接；
所述阀芯位于前半阀体内，所述预紧弹簧位于后半阀体内；
所述前半阀体采用圆柱筒形结构，前半阀体一端为开口端，前半阀体另一端为封闭端，
前半阀体开口端与液压立柱的缸体内腔相连通，在前半阀体封闭端开设有一个中心通孔，在
前半阀体中部的筒壁上沿周向均布开设有若干卸荷孔；
所述阀芯采用二级阶梯圆柱体结构，分为大径端和小径端，阀芯大径端与前半阀体内筒
壁滑动密封配合，且阀芯大径端与卸荷孔相配合；所述阀芯小径端位于前半阀体封闭端中心
通孔内，阀芯小径端与中心通孔密封滑动配合，且阀芯小径端外伸出中心通孔至后半阀体内；
所述后半阀体采用圆柱筒形结构，后半阀体两端均为开口端，后半阀体一端通过螺纹与
前半阀体封闭端相固连，后半阀体另一端安装有堵头螺钉；在所述阀芯小径端的端头上安装
有弹簧挡块，所述预紧弹簧固定设置在堵头螺钉与弹簧挡块之间。
在所述阀芯大径端外侧的前半阀体内筒壁上螺纹连接有环形挡块。
在所述阀芯大径端内开设有若干透液阻尼孔，若干透液阻尼孔的轴向中心线与阀芯的轴
向中心线相平行，且若干透液阻尼孔在阀芯上周向均布设置。
在所述阀芯大径端外侧端部上安装有第一密封圈。
在所述前半阀体封闭端的中心通孔内孔壁上安装有第二密封圈。
在所述卸荷孔与前半阀体封闭端之间的内筒壁上安装有第三密封圈。
在所述前半阀体外部安装有排液防护套，通过排液防护套对卸荷孔的喷出液进行阻挡及
导流。
在所述后半阀体与堵头螺钉之间加装有弹性定位销。
所述卸荷孔内侧孔口加工有圆倒角。
所述卸荷孔采用腰形孔结构。
本发明的有益效果：
(一)本发明的阀芯采用了二级阶梯圆柱体结构，当液压支柱内的高压液体同时作用在
阀芯大径端和小径端时，由于阀芯两端存在的面积差，就会导致阀芯大径端实际承压面积等
于小径端的截面积，此时阀芯承受的液压力将大幅度减小，而所需的弹簧预紧力也可以相应
减小，进而可以选择体积更小的预紧弹簧，最终实现整体减小压力控制阀体积的目的。
(二)本发明的前半阀体中部筒壁上沿周向均布开设若干卸荷孔，可以保证卸荷过程中
前半阀体沿径向受力平衡，并保证阀芯运动灵活，同时实现在卸荷过程中具有最大过流断面，
以实现超大流量卸荷，其最大瞬时卸荷流量可达10000L/min。
(三)本发明的卸荷孔内侧孔口加工有圆倒角，可以避免阀芯在运动过程中卸荷孔内侧
孔口损伤第一密封圈，且由于若干卸荷孔均布设置，则在若干卸荷孔之间便形成了均布设置
的若干格栅，第一密封圈在若干格栅阻挡下被牢牢的限制在阀芯密封槽内，避免高速卸荷过
程中因第一密封圈突出阀芯密封槽而受损。
(四)本发明的前半阀体外部安装有排液防护套，通过排液防护套对卸荷孔的喷出液进
行阻挡及导流，在压力控制阀处于卸荷状态时，高压液体会通过卸荷孔高速喷出，而高速喷
出的液体如果沿径向喷出会有射伤人的风险，而加装排液防护套后，首先对喷出的液体进行
有效阻挡，然后再导流液体并使其沿轴向卸出，有效降低伤人风险。
(五)当压力控制阀处于卸荷状态时，阀芯会在前半阀体内往复运动，同时高压液体会
在透液阻尼孔内往复流动，并对阀芯起到阻尼作用，通过调整透液阻尼孔的数量、孔径及孔
深，还可以调节阀芯在运动过程中的阻尼系数，并使阀芯达到最优阻尼比，以显著改善阀芯
在卸荷过程中的振动特性。
附图说明
图1为本发明的液压支架用超大流量高压防冲压力控制阀结构示意图；
图2为本发明的液压支架用超大流量高压防冲压力控制阀(卸荷状态)结构示意图；
图3为本发明的前半阀体结构示意图；
图4为图3中A-A剖视图；
图5为图4中I部放大图；
图6为本发明的阀芯结构示意图；
图7为图6的右视图；
图中，1—前半阀体，2—后半阀体，3—阀芯，4—预紧弹簧，5—中心通孔，6—卸荷孔，
7—堵头螺钉，8—弹簧挡块，9—环形挡块，10—透液阻尼孔，11—第一密封圈，12—第二密
封圈，13—第三密封圈，14—排液防护套，15—弹性定位销，16—圆倒角，17—格栅。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～7所示，一种液压支架用超大流量高压防冲压力控制阀，包括前半阀体1、后半
阀体2、阀芯3及预紧弹簧4，前半阀体1与后半阀体2通过螺纹相连接；所述阀芯3位于前
半阀体1内，所述预紧弹簧4位于后半阀体2内；
所述前半阀体1采用圆柱筒形结构，前半阀体1一端为开口端，前半阀体1另一端为封
闭端，前半阀体1开口端与液压立柱的缸体内腔相连通，在前半阀体1封闭端开设有一个中
心通孔5，在前半阀体1中部的筒壁上沿周向均布开设有若干卸荷孔6；
若干卸荷孔6均布设置可以保证卸荷过程中前半阀体1沿径向受力平衡，并保证阀芯3
运动灵活，同时实现在卸荷过程中具有最大过流断面，以实现超大流量卸荷，其最大瞬时卸
荷流量可达10000L/min。
所述阀芯3采用二级阶梯圆柱体结构，分为大径端和小径端，阀芯3大径端与前半阀体
1内筒壁滑动密封配合，且阀芯3大径端与卸荷孔6相配合；所述阀芯3小径端位于前半阀
体1封闭端中心通孔5内，阀芯3小径端与中心通孔5密封滑动配合，且阀芯3小径端外伸
出中心通孔5至后半阀体2内；
所述后半阀体2采用圆柱筒形结构，后半阀体2两端均为开口端，后半阀体2一端通过
螺纹与前半阀体1封闭端相固连，后半阀体2另一端安装有堵头螺钉7；在所述阀芯3小径
端的端头上安装有弹簧挡块8，所述预紧弹簧4固定设置在堵头螺钉7与弹簧挡块8之间。
通过调整堵头螺钉7的旋进量，可以对预紧弹簧4的压缩量进行调整，进而实现对弹簧预紧
力的调整，从而满足对阀芯3开启压力的调整。
由于阀芯3采用了二级阶梯圆柱体结构，当液压支柱内的高压液体同时作用在阀芯3大
径端和小径端时，由于阀芯3两端存在的面积差，就会导致阀芯3大径端实际承压面积等于
小径端的截面积，此时阀芯3承受的液压力将大幅度减小，而所需的弹簧预紧力也可以相应
减小，进而可以选择体积更小的预紧弹簧，最终实现整体减小压力控制阀体积的目的。再有，
现有压力控制阀的卸荷流道都会经过预紧弹簧的安装腔，在卸荷过程中，高压液体在高速流
动时必然对预紧弹簧产生激振作用，这也是阀芯产生振动的最主要原因，而本发明的高压液
体并不流经预紧弹簧的安装腔，而是直接通过卸荷孔6排出，预紧弹簧不再产生激振作用，
从而将阀芯3的振动降到最低。
在所述阀芯3大径端外侧的前半阀体1内筒壁上螺纹连接有环形挡块9。
在所述阀芯3大径端内开设有若干透液阻尼孔10，若干透液阻尼孔10的轴向中心线与
阀芯3的轴向中心线相平行，且若干透液阻尼孔10在阀芯3上周向均布设置。
当压力控制阀处于卸荷状态时，阀芯3会在前半阀体1内往复运动，同时高压液体会在
透液阻尼孔10内往复流动，并对阀芯3起到阻尼作用。再有，通过调整透液阻尼孔10的数
量、孔径及孔深，还可以调节阀芯3在运动过程中的阻尼系数，并使阀芯3达到最优阻尼比，
以显著改善阀芯3在卸荷过程中的振动特性。
在所述阀芯3大径端外侧端部上安装有第一密封圈11。
在所述前半阀体1封闭端的中心通孔5内孔壁上安装有第二密封圈12。
在所述卸荷孔6与前半阀体1封闭端之间的内筒壁上安装有第三密封圈13。
在所述前半阀体1外部安装有排液防护套14，通过排液防护套14对卸荷孔6的喷出液
进行阻挡及导流。
在压力控制阀处于卸荷状态时，高压液体会通过卸荷孔6高速喷出，而高速喷出的液体
如果沿径向喷出会有射伤人的风险，因此，在加装排液防护套14后，首先对喷出的液体进行
有效阻挡，然后再导流液体并使其沿轴向卸出，有效降低伤人风险。
在所述后半阀体2与堵头螺钉7之间加装有弹性定位销15。在压力控制阀卸荷过程中，
由于振动可能会引起堵头螺钉7松动，当加装弹性定位销15后，堵头螺钉7便不会因振动而
松动，有效保证了压力控制阀的运行稳定性。
所述卸荷孔6内侧孔口加工有圆倒角16。
由于圆倒角16的存在，可以避免阀芯3在运动过程中卸荷孔6内侧孔口损伤第一密封圈
11。再有，由于若干卸荷孔6均布设置，则在若干卸荷孔6之间便形成了均布设置的若干格
栅17，第一密封圈11在若干格栅17阻挡下被牢牢的限制在阀芯3密封槽内，避免高速卸荷
过程中因第一密封圈11突出阀芯3密封槽而受损。
所述卸荷孔6采用腰形孔结构。
下面结合附图说明本发明的工作原理：
本发明的压力控制阀通过快速接头与液压立柱相连，液压立柱内的高压液体首先进入前
半阀体1中，并充满前半阀体1，此时高压液体同时作用在阀芯3两端，由于阀芯3两端存
在面积差，阀芯3大径端实际承压面积等于小径端的截面积，即液压力实际作用面积就等于
阀芯3小径端的截面积，当未发生冲击地压时，液压力小于预紧弹簧4的弹簧预紧力，阀芯
3不动作，卸荷孔6被阀芯3封堵。
当冲击地压发生时，液压立柱内液体的压力急速升高，阀芯3承受的液压力超过弹簧预
紧力，阀芯3开始移动并压缩预紧弹簧4，同时卸荷孔6逐渐露出，此时高压液体会立即通
过卸荷孔6排出。由于卸荷流量与冲击地压的强度有关，冲击地压越大，液压立柱内的液压
力就越大，而阀芯3的移动距离也就越大，进而使卸荷孔6露出的面积也就越大，其瞬时卸
荷流量就越大。当卸荷孔6全部露出时，压力控制阀即达到最大瞬时卸荷流量，按照设计要
求可达10000L/min，完全满足现阶段“快速卸荷让压”要求。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施
或变更，均包含于本案的专利范围中。