[发明专利]一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀及其应用

说明书

本发明涉及一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀及其应用，包括阀体、阀芯、复位弹簧和先导阀；阀芯置于阀体内开设的阀芯腔内，先导阀置于阀体内开设的先导阀腔内；先导阀包括从左至右依次设置的磁控形状记忆合金、电磁铁、推杆、活塞、磁流变液控制线圈、先导阀芯；电磁铁上设置有若干个磁控材料控制线圈，磁控形状记忆合金贯穿电磁铁后连接推杆，推杆与活塞连接，磁流变液位于活塞与先导阀芯之间。本发明采用磁流变液控制先导阀阀芯动作，依靠磁流变液极短的响应时间，并取消了传统大流量安全阀先导阀芯中的复位弹簧结构，改由磁控形状记忆合金作为先导阀阀芯的复位装置，进而缩短响应时间。

技术领域

本发明涉及一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀及其应用，属于阀技术领域。

背景技术

随着地下浅层煤炭资源的日益枯竭，煤矿生产向着大采掘深度发展是必然趋势，随之而来的问题便是煤矿工作面支护压力的陡然增大和频繁的冲击地压现象。为应对以上问题，目前煤矿液压支架大都采用加装大流量安全阀的措施。但是实际应用时发现大流量安全阀在冲击地压发生时并不能及时响应，造成液压支架结构破坏，甚至造成人员伤亡。通过现场调研和理论分析，研究人员发现，造成大流量安全阀在冲击地压发生时未能动作的原因主要是冲击地压发生时作用在液压支架立柱上的时间极短，而冲击地压作用在支架上后通过立柱上下腔油液传导到大流量安全阀阀芯上需要一定时间，大流量安全阀阀芯克服弹簧动作又需要一定时间。这两段时间加起来超过了冲击地压的作用时间，造成冲击能量未能及时卸载掉。巨大的冲击能量便通过液压支架的形变得到释放，从而使液压支架发生结构破坏变形失稳，造成煤矿安全事故。中国专利文献CN107725083A和CN103953369A提供了一种使用氮气进行阀芯复位的液压支架安全阀复位方式，采用气体作为弹性材料进行阀芯复位相较于传统安全阀采用弹簧复位响应速度快，但是压缩气体是弹性体同样存在弹性模量，响应速度仍然有提高空间。

针对液压支架安全阀存在的响应时间问题，本发明提出了一种采用磁控材料的先导式液压支架安全阀。该安全阀采用电气控制部分控制磁控形状记忆合和磁流变液来解决传统安全阀在液压冲击传导时间和弹簧响应时间过长的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀。

本发明还提供了上述一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于磁控材料的液压支架磁流变先导式安全阀，包括阀体、阀芯、复位弹簧和先导阀；阀芯置于阀体内开设的阀芯腔内，先导阀置于阀体内开设的先导阀腔内，复位弹簧位于阀芯顶端和阀体内开设的弹簧腔内，先导阀腔和阀芯腔之间通过两条控制油流道连通，先导阀腔内填充有磁流变液，阀芯腔内填充有乳化液；

先导阀包括从左至右依次设置的磁控形状记忆合金、电磁铁、推杆、活塞、磁流变液控制线圈、先导阀芯；电磁铁上设置有若干个磁控材料控制线圈，磁控形状记忆合金贯穿电磁铁，且磁控形状记忆合金的前端连接推杆，推杆与活塞连接，磁流变液位于活塞与先导阀芯之间，磁流变液控制线圈轴向上设置有阻尼孔。

优选的，所述阀体包括外壳、阀座、端盖和堵头；外壳设置在阀座上，外壳上开设有进液口且进液口与阀芯腔相通，阀芯腔位于外壳内竖直方向，先导阀腔位于外壳内水平方向，先导阀腔一端通过先导阀端盖封装、另一端通过堵头封装，阀座底部通过端盖封装，阀座上开设有与阀芯腔相通的泄流口。

优选的，所述阀芯外形为十字结构，阀芯顶端开设有所述的弹簧腔，阀芯轴向上设置有两条贯通的控制油流道。

优选的，所述阀芯底端设置成锥形体，当阀芯下降时，锥形体可封堵阀座上的泄流口。

优选的，所述先导阀端盖设置有微调螺钉，微调螺钉与磁控形状记忆合金的末端接触。

优选的，所述先导阀腔内设置有位移传感器，位移传感器位于活塞一侧。