立柱安全阀护罩浅析

常宽 侯西龙 郑波

摘 要：高阻力大采高液压支架在采煤过程中，煤层突然来压，立柱泄压液体排出，高压液体对人或设备造成伤害，安全阀护罩可以有效的保证人员与设备安全，护罩应易于生产，便于安装，标准化批量生产。

关键词：安全阀;护罩;立柱;结构

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.050

0 引言

我国目前的能源分布是多煤少油少气，煤田在经历了多年的开采后，现在已成集团化大规模生产，目前神华、陕煤等大型煤企已采用了工作阻力达12000-18000kN支架，支架一般采用电液控制系统，设备造价昂贵，且自动化成都较高。设备在采煤过程中，会遇到大地周期性来压运动，此时支架立柱安全阀会开启泄液，保护支架。当液体排除时，如果不进行干涉防护，高压液体极易对设备造成损坏，同时对现场工作人员也是一种潜在的危害。

1 目前安全阀使用状况

立柱（图1）是液压支架的主要受力部件，主要有外缸、中缸、活柱、缸底、底阀、立柱控制阀组、安全阀等部件组成。立柱外缸、中缸、活柱多采用无缝钢管，材质一般为27SiMn。柱与柱之间采用密封件连接，能够双向密封。立柱可承受高压，根据密封类型不同，压力可达到60MPa以上。立柱外缸上有安全阀座与缸体焊接，阀座上连接通液管与缸底相连，通液管上一般焊有护罩，可以保护通液管，防止通液管挤伤变形，安全阀安装在安全阀座上。

安全阀是液压支架液压系统中重要的控制元件，用来调节支架的实际工作阻力，并使其不超过限定值。安全阀与通液管连同，当液体开启时，压力与通液管相同，且排液孔向上，通常无防护措施。现在的高阻力大采高液压支架立柱的初撑力状态下，液体压力需达到37.5MPa，工作时可达45.84MPa。当支架遭受冲击地压时，安全阀开启，高压液体飞出，此时急速飞出的液体极易冲击坏附件管件及操纵阀组，且因液体含有乳化液成分，可导电，对电器原件有潜在的危害，且飞出的液体对人的眼睛也会造成严重伤害，液体如果排除不及时，会使立柱涨缸报废，严重时会压穿底座，使支架设备整体报废。

2 安全护罩的结构与形式

安全阀护罩目前有两种形式。一种是整体式安全阀，单独的将安全阀与护罩设计成整体结构，通过管路将安全阀排除的液体进行收集，并最终回到回液管路里。这种方案的优势在于保证了工作介质的正常回收，不外泄，可重复使用。且安全阀的通用性好，同一接口压力的可以呼换使用，保证了零件的呼换性。这种方案不但使得安全阀体积增大，需要更大的工作空间，制造工序增加，提升产品制造时的废品率，而且液压系统在设计时，需要额外增加液压元件及胶管，对于本来就不易布置的管路系统增添了困难，胶管的增多，加大了支架动作时挤伤胶管的概率，这样不便于支架的排查与维修。一种是结构件式。护罩采用薄钢板压弯，在其上部焊接半圆形钢板，底部采用开槽钢板，整体焊接而成。此结构在连接时，有两种连接方案选择，最初采用的是旋转式连接方式，在立柱的外缸上一侧焊接移个圆形钢管，以安全阀座孔为中心，对称位置焊接U形挂块。护罩一侧焊接圆形钢管，一侧压弯出耳，在耳上割长圆孔。连接时，一侧采用销轴连接固定，一侧采用螺栓紧固连接。此种连接结构可以旋转护罩，便于工人在检修设备。由于立柱为圓形，外缸上圆形钢管与U形座中心尺寸在焊接时数值误差较大，且护罩在压弯时，变形量不易控制，护罩上圆形孔与耳板中心距难以保证，造成安装困难，往往需配对焊接，互换性较差。经过长期的实际安装使用，此种结构返工率较大，支架装配完成后，操作空间较小，工人工作工位不方便，对产品的生产造成一定困难。后采用了一种新型连接结构（图2），立柱外缸上安全阀座增大，并钻孔。护罩底部压弯出两侧耳子，并在耳子上割长圆孔。护罩与安全阀座采用螺栓连接。此种结构简单，安全阀座孔中心距采用划线，摇臂钻床钻成，尺寸误差较小，易保证。护罩耳板采用长圆孔，中心距可有效调整，大大的提高了护罩与安全阀座的连接性。且安全阀座标准化成度已较高，便于以后库存存储，大大的提高了护罩的互换性。

3 结语

整体式安全阀现在已普遍应用于高阻力大采高支架的平衡千斤上，虽然设备造价昂贵，但是可以有效的保证液体的回收，减少设备浸水时间，大大的延长了设备的使用。而结构件式的护罩，刚性较好，液体排除时经护罩导流至柱窝处，经过排水孔，排出支架，且部分煤矿已采用纯水支架，可减少排除液体对地下水环境的污染。总体来看，结构式护罩制造简单，制造成本低，便于批量生产。

作者简介：常宽（1988-），男，河南林州人，大专，助理工程师，研究方向：液压支架设计。