乳化液泵用卸载阀的结构与卸载原理研究
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摘 要：乳化液泵是用来向综采工作面液压支架输送乳化液的设备，也是液压支架和单体液压支柱等设备的动力源。基于此，本文以乳化液泵用卸载阀作为研究对象，分析乳化液泵用卸载阀的结构，分别从外卸载与内卸载两种类型的乳化液泵用卸载阀进行探究，分析两种卸载阀的卸载特点与卸载原理。
关键词：乳化液泵用卸载阀；结构分析；卸载原理
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.054
0 引言
实际上，乳化液泵用卸载阀是乳化液泵的自动保护装置。当液压系统执行机构不动作、泵中排出的液体压力较大时，自动防护装置会降低系统压力，保护乳化液泵的液路系统。如果液路系统中单体支柱或者液压支架需要降低压力时，乳化液泵会立即恢复压力与流量，确保工作面工作不受影响。
1 乳化液泵用卸载阀结构分析
乳化液泵作为液压支架的动力源，如果使用不当或者维护不到位，就会造成压力、流量不足等故障，影响液压支架的支撑性能。例如GRB315/31.5型号的五柱塞大流量乳化液泵WXF6卸载阀，该卸载阀由两套单向阀、主阀以及一个先导阀组成，其中单向阀与主阀呈现并联状态。乳化液泵用卸载阀具体由单向阀座、阀芯、单向阀螺堵、排液阀弹簧、O形密封圈、调整螺套、压紧螺套、锁紧螺母以及节流堵组成。当前乳化液泵厂家采用的乳化液泵自动卸载阀有多种结构，但是实质上只有外卸载与内卸载两种结构，外卸载式乳化液泵用卸载阀有两种结构，一种是七十年代初德国引进的，也是当前我国普遍使用的乳化液泵用卸载阀；另一种是九十年代从英国引进的，本文接下来将针对这两种卸载阀结构的卸载原理加以分析[1]。
2 乳化液泵用卸载阀卸载原理研究
2.1 外卸载的卸载原理与卸载特点
2.1.1 卸载原理
乳化液泵用卸载阀中，外卸载的工作原理是排液阀后采用自动卸载阀开始卸载，乳化液泵依旧处在压力状态下。其卸载原理与先导式溢流阀的工作原理相似，是先导式溢流阀技术的延续，乳化液泵外卸载阀的工作面压力可以控制先导阀芯。上文提到过外卸载乳化液泵用卸载阀的两种结构，其中德国引进的外卸载结构卸载阀工作原理如下：乳化液泵用卸载阀的主阀芯两端需要承受乳化液泵输出的液压力，主阀芯右端面积比较大，且通常处于关闭状态。液路系统的压力比弹簧调定压力大时，先导阀芯会打开，回液口和主阀芯右端相连接，主阀芯的作用力出现不平衡，主阀芯因此被打开，实现乳化液泵自动卸载。
英国引进的外卸载结构卸载阀的工作原理如下：压力液经过主阀芯的阻尼小孔到达先导阀芯，如果乳化液泵液路压力升高到可以克服弹簧调定压力时，先导阀被打开，阻尼孔内出现压力液流动，主阀芯两端压力呈现出不平衡状态，主阀芯被打开，液路系统进行自动卸载。系统卸载使工作面的压力下降，直到活塞推力无法克服弹簧弹力，乳化液泵停止卸载，泵体恢复供应流量与压力[2]。
2.1.2 卸载特点
分析两种不同结构的外卸载乳化液泵的卸载特点，具体如下：（1）德国引进的外卸载乳化液泵，卸载阀可以在弹簧力作用下实现先导阀芯组件向下运动，在乳化液影响下向上运动，两种运动方式需要克服O形密封圈与运动件的静摩擦力。卸载阀经过乳化液泵死区以后可以克服摩擦力，实现正常运动，这种结构的外卸载乳化液泵先导阀芯组件有两道往复运动的O形密封，在一定程度上会影响乳化液泵卸载阀的性能。（2）英国引进的外卸载结构乳化液泵，卸载阀因为先导阀芯的作用，传感活塞没有实用往复运动O形密封，有效降低静摩擦力，消除爬行现象。传感活塞没有应用面积环差设计，使用的是压差方式，不需要太大弹簧力也能控制卸载阀的先导阀芯。但是整体乳化液泵的结构复杂，加工难度较高，不方便应用在组织生产中。
2.2 内卸载的卸载原理与卸载特点
2.2.1 卸载原理
内卸载式乳化液泵自动卸载阀是我国自主研发的产品。压力液进入乳化液泵卸载阀体之后，通过控制通道到达活塞中间位置，活塞上下面积之间存在环形差，在环形差的影响下产生向右的作用力，该作用力可以和弹簧弹力对抗，实现对乳化液泵卸载阀上阀芯的有效控制。進入乳化液泵卸载阀的液压力和工作面相连通，工作面压力可以直接对上阀芯动作进行控制。如果工作面需要供液，乳化液泵输出的压力无法克服弹簧压力，乳化液泵卸载阀的下阀芯会关闭，乳化液泵正常运行。如果工作面不需要流量，液压力升高直到顶开乳化液泵下阀芯，与此同时上阀芯关闭，上阀芯和下阀芯中间腔的压力可以达到吸液阀的活塞腔，推动活塞向上移动，吸液阀被打开，液体从乳化液泵吸液口排出，乳化液泵内卸载阀下阀芯关闭，乳化液泵持续进行卸载工作。
2.2.2 卸载特点
内卸载式乳化液泵卸载阀完成卸载后，乳化液泵不需要承受任何压力，乳化液泵体可以处于空载状态，有效提高了乳化液泵的承压能力，延长乳化液泵的使用寿命。卸载之后乳化液泵不会排除流量与压力，因此不会有卸载冲击，也不用蓄能器吸收冲击力，应用起来更加高效便利。内卸载式乳化液泵在卸载的时候，乳化液泵流量不用经过卸载阀，卸载阀结构大小与流量无关，可以使用同一种结构、同一种尺寸的卸载阀对不同流量的乳化液泵完成控制，提高生产效率，实现新产品的高效开发。但是这种内卸载式乳化液泵卸载阀在结构上也有缺点，控制压力部分使用了活塞面积环差与O形密封圈结构，弹簧力比较大，容易使活塞出现爬行现象，造成乳化液泵机械死区问题。
3 总结
总而言之，分析乳化液泵卸载阀的两种卸载结构，得知外卸载式乳化液泵卸载阀动作更加可靠，技术相对成熟。大多数综采工作面使用的是大流量喷雾泵，泵的流量普遍高于200L/min，如果依旧使用外卸载式乳化液泵卸载阀，卸载阀的结构设计比较庞大，不符合实际操作。内卸载式乳化液泵卸载阀属于我国专利产品，结构尺寸与泵流量无关，已经成为乳化液泵用卸载阀未来的发展方向。
参考文献：
[1]武宗才.高压高水基矿用乳化液泵站卸载阀的研究[D].太原科技大学，2017.
[2]杨师斌，周西杰.乳化液泵用卸载阀的结构研究[J].煤矿机械，
2016（10）：53-55.
作者简介：张忠祥（1987-），男，黑龙江桦南人，大专，助理工程师，研究方向：煤矿用乳化泵组装及测试。
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