乳化液泵用卸載閥的結(jié)構(gòu)與卸載原理研究

摘 要：乳化液泵是用來(lái)向綜采工作面液壓支架輸送乳化液的設(shè)備，也是液壓支架和單體液壓支柱等設(shè)備的動(dòng)力源。基于此，本文以乳化液泵用卸載閥作為研究對(duì)象，分析乳化液泵用卸載閥的結(jié)構(gòu)，分別從外卸載與內(nèi)卸載兩種類型的乳化液泵用卸載閥進(jìn)行探究，分析兩種卸載閥的卸載特點(diǎn)與卸載原理。

關(guān)鍵詞：乳化液泵用卸載閥；結(jié)構(gòu)分析；卸載原理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.054

0 引言

實(shí)際上，乳化液泵用卸載閥是乳化液泵的自動(dòng)保護(hù)裝置。當(dāng)液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作、泵中排出的液體壓力較大時(shí)，自動(dòng)防護(hù)裝置會(huì)降低系統(tǒng)壓力，保護(hù)乳化液泵的液路系統(tǒng)。如果液路系統(tǒng)中單體支柱或者液壓支架需要降低壓力時(shí)，乳化液泵會(huì)立即恢復(fù)壓力與流量，確保工作面工作不受影響。

1 乳化液泵用卸載閥結(jié)構(gòu)分析

乳化液泵作為液壓支架的動(dòng)力源，如果使用不當(dāng)或者維護(hù)不到位，就會(huì)造成壓力、流量不足等故障，影響液壓支架的支撐性能。例如GRB315/31.5型號(hào)的五柱塞大流量乳化液泵WXF6卸載閥，該卸載閥由兩套單向閥、主閥以及一個(gè)先導(dǎo)閥組成，其中單向閥與主閥呈現(xiàn)并聯(lián)狀態(tài)。乳化液泵用卸載閥具體由單向閥座、閥芯、單向閥螺堵、排液閥彈簧、O形密封圈、調(diào)整螺套、壓緊螺套、鎖緊螺母以及節(jié)流堵組成。當(dāng)前乳化液泵廠家采用的乳化液泵自動(dòng)卸載閥有多種結(jié)構(gòu)，但是實(shí)質(zhì)上只有外卸載與內(nèi)卸載兩種結(jié)構(gòu)，外卸載式乳化液泵用卸載閥有兩種結(jié)構(gòu)，一種是七十年代初德國(guó)引進(jìn)的，也是當(dāng)前我國(guó)普遍使用的乳化液泵用卸載閥；另一種是九十年代從英國(guó)引進(jìn)的，本文接下來(lái)將針對(duì)這兩種卸載閥結(jié)構(gòu)的卸載原理加以分析[1]。

2 乳化液泵用卸載閥卸載原理研究

2.1 外卸載的卸載原理與卸載特點(diǎn)

2.1.1 卸載原理

乳化液泵用卸載閥中，外卸載的工作原理是排液閥后采用自動(dòng)卸載閥開始卸載，乳化液泵依舊處在壓力狀態(tài)下。其卸載原理與先導(dǎo)式溢流閥的工作原理相似，是先導(dǎo)式溢流閥技術(shù)的延續(xù)，乳化液泵外卸載閥的工作面壓力可以控制先導(dǎo)閥芯。上文提到過(guò)外卸載乳化液泵用卸載閥的兩種結(jié)構(gòu)，其中德國(guó)引進(jìn)的外卸載結(jié)構(gòu)卸載閥工作原理如下：乳化液泵用卸載閥的主閥芯兩端需要承受乳化液泵輸出的液壓力，主閥芯右端面積比較大，且通常處于關(guān)閉狀態(tài)。液路系統(tǒng)的壓力比彈簧調(diào)定壓力大時(shí)，先導(dǎo)閥芯會(huì)打開，回液口和主閥芯右端相連接，主閥芯的作用力出現(xiàn)不平衡，主閥芯因此被打開，實(shí)現(xiàn)乳化液泵自動(dòng)卸載。

英國(guó)引進(jìn)的外卸載結(jié)構(gòu)卸載閥的工作原理如下：壓力液經(jīng)過(guò)主閥芯的阻尼小孔到達(dá)先導(dǎo)閥芯，如果乳化液泵液路壓力升高到可以克服彈簧調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥被打開，阻尼孔內(nèi)出現(xiàn)壓力液流動(dòng)，主閥芯兩端壓力呈現(xiàn)出不平衡狀態(tài)，主閥芯被打開，液路系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)卸載。系統(tǒng)卸載使工作面的壓力下降，直到活塞推力無(wú)法克服彈簧彈力，乳化液泵停止卸載，泵體恢復(fù)供應(yīng)流量與壓力[2]。

2.1.2 卸載特點(diǎn)

分析兩種不同結(jié)構(gòu)的外卸載乳化液泵的卸載特點(diǎn)，具體如下：（1）德國(guó)引進(jìn)的外卸載乳化液泵，卸載閥可以在彈簧力作用下實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)閥芯組件向下運(yùn)動(dòng)，在乳化液影響下向上運(yùn)動(dòng)，兩種運(yùn)動(dòng)方式需要克服O形密封圈與運(yùn)動(dòng)件的靜摩擦力。卸載閥經(jīng)過(guò)乳化液泵死區(qū)以后可以克服摩擦力，實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)的外卸載乳化液泵先導(dǎo)閥芯組件有兩道往復(fù)運(yùn)動(dòng)的O形密封，在一定程度上會(huì)影響乳化液泵卸載閥的性能。（2）英國(guó)引進(jìn)的外卸載結(jié)構(gòu)乳化液泵，卸載閥因?yàn)橄葘?dǎo)閥芯的作用，傳感活塞沒有實(shí)用往復(fù)運(yùn)動(dòng)O形密封，有效降低靜摩擦力，消除爬行現(xiàn)象。傳感活塞沒有應(yīng)用面積環(huán)差設(shè)計(jì)，使用的是壓差方式，不需要太大彈簧力也能控制卸載閥的先導(dǎo)閥芯。但是整體乳化液泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度較高，不方便應(yīng)用在組織生產(chǎn)中。

2.2 內(nèi)卸載的卸載原理與卸載特點(diǎn)

2.2.1 卸載原理

內(nèi)卸載式乳化液泵自動(dòng)卸載閥是我國(guó)自主研發(fā)的產(chǎn)品。壓力液進(jìn)入乳化液泵卸載閥體之后，通過(guò)控制通道到達(dá)活塞中間位置，活塞上下面積之間存在環(huán)形差，在環(huán)形差的影響下產(chǎn)生向右的作用力，該作用力可以和彈簧彈力對(duì)抗，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化液泵卸載閥上閥芯的有效控制。進(jìn)入乳化液泵卸載閥的液壓力和工作面相連通，工作面壓力可以直接對(duì)上閥芯動(dòng)作進(jìn)行控制。如果工作面需要供液，乳化液泵輸出的壓力無(wú)法克服彈簧壓力，乳化液泵卸載閥的下閥芯會(huì)關(guān)閉，乳化液泵正常運(yùn)行。如果工作面不需要流量，液壓力升高直到頂開乳化液泵下閥芯，與此同時(shí)上閥芯關(guān)閉，上閥芯和下閥芯中間腔的壓力可以達(dá)到吸液閥的活塞腔，推動(dòng)活塞向上移動(dòng)，吸液閥被打開，液體從乳化液泵吸液口排出，乳化液泵內(nèi)卸載閥下閥芯關(guān)閉，乳化液泵持續(xù)進(jìn)行卸載工作。

2.2.2 卸載特點(diǎn)

內(nèi)卸載式乳化液泵卸載閥完成卸載后，乳化液泵不需要承受任何壓力，乳化液泵體可以處于空載狀態(tài)，有效提高了乳化液泵的承壓能力，延長(zhǎng)乳化液泵的使用壽命。卸載之后乳化液泵不會(huì)排除流量與壓力，因此不會(huì)有卸載沖擊，也不用蓄能器吸收沖擊力，應(yīng)用起來(lái)更加高效便利。內(nèi)卸載式乳化液泵在卸載的時(shí)候，乳化液泵流量不用經(jīng)過(guò)卸載閥，卸載閥結(jié)構(gòu)大小與流量無(wú)關(guān)，可以使用同一種結(jié)構(gòu)、同一種尺寸的卸載閥對(duì)不同流量的乳化液泵完成控制，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的高效開發(fā)。但是這種內(nèi)卸載式乳化液泵卸載閥在結(jié)構(gòu)上也有缺點(diǎn)，控制壓力部分使用了活塞面積環(huán)差與O形密封圈結(jié)構(gòu)，彈簧力比較大，容易使活塞出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，造成乳化液泵機(jī)械死區(qū)問(wèn)題。

3 總結(jié)

總而言之，分析乳化液泵卸載閥的兩種卸載結(jié)構(gòu)，得知外卸載式乳化液泵卸載閥動(dòng)作更加可靠，技術(shù)相對(duì)成熟。大多數(shù)綜采工作面使用的是大流量噴霧泵，泵的流量普遍高于200L/min，如果依舊使用外卸載式乳化液泵卸載閥，卸載閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較龐大，不符合實(shí)際操作。內(nèi)卸載式乳化液泵卸載閥屬于我國(guó)專利產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)尺寸與泵流量無(wú)關(guān)，已經(jīng)成為乳化液泵用卸載閥未來(lái)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]武宗才.高壓高水基礦用乳化液泵站卸載閥的研究[D].太原科技大學(xué)，2017.

[2]楊師斌，周西杰.乳化液泵用卸載閥的結(jié)構(gòu)研究[J].煤礦機(jī)械，

2016（10）：53-55.

作者簡(jiǎn)介：張忠祥（1987-），男，黑龍江樺南人，大專，助理工程師，研究方向：煤礦用乳化泵組裝及測(cè)試。