乳化液泵用卸載閥的結構與卸載原理研究

摘 要：乳化液泵是用來向綜采工作面液壓支架輸送乳化液的設備，也是液壓支架和單體液壓支柱等設備的動力源。基于此，本文以乳化液泵用卸載閥作為研究對象，分析乳化液泵用卸載閥的結構，分別從外卸載與內卸載兩種類型的乳化液泵用卸載閥進行探究，分析兩種卸載閥的卸載特點與卸載原理。

關鍵詞：乳化液泵用卸載閥；結構分析；卸載原理

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

0 引言

實際上，乳化液泵用卸載閥是乳化液泵的自動保護裝置。當液壓系統執行機構不動作、泵中排出的液體壓力較大時，自動防護裝置會降低系統壓力，保護乳化液泵的液路系統。如果液路系統中單體支柱或者液壓支架需要降低壓力時，乳化液泵會立即恢復壓力與流量，確保工作面工作不受影響。

1 乳化液泵用卸載閥結構分析

乳化液泵作為液壓支架的動力源，如果使用不當或者維護不到位，就會造成壓力、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、主閥以及一個先導閥組成，其中單向閥與主閥呈現并聯狀態。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、調整螺套、壓緊螺套、鎖緊螺母以及節流堵組成。當前乳化液泵廠家采用的乳化液泵自動卸載閥有多種結構，但是實質上只有外卸載與內卸載兩種結構，外卸載式乳化液泵用卸載閥有兩種結構，一種是七十年代初德國引進的，也是當前我國普遍使用的乳化液泵用卸載閥；另一種是九十年代從英國引進的，本文接下來將針對這兩種卸載閥結構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

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卸載閥開始卸載，乳化液泵依舊處在壓力狀態下。其卸載原理與先導式溢流閥的工作原理相似，是先導式溢流閥技術的延續，乳化液泵外卸載閥的工作面壓力可以控制先導閥芯。上文提到過外卸載乳化液泵用卸載閥的兩種結構，其中德國引進的外卸載結構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，且通常處于關閉狀態。液路系統的壓力比彈簧調定壓力大時，先導閥芯會打開，回液口和主閥芯右端相連接，主閥芯的作用力出現不平衡，主閥芯因此被打開，實現乳化液泵自動卸載。

英國引進的外卸載結構卸載閥的工作原理如下：壓力液經過主閥芯的阻尼小孔到達先導閥芯，如果乳化液泵液路壓力升高到可以克服彈簧調定壓力時，先導閥被打開，阻尼孔內出現壓力液流動，主閥芯兩端壓力呈現出不平衡狀態，主閥芯被打開，液路系統進行自動卸載。系統卸載使工作面的壓力下降，直到活塞推力無法克服彈簧彈力，乳化液泵停止卸載，泵體恢復供應流量與壓力[2]。

2.1.2 卸載特點

分析兩種不同結構的外卸載乳化液泵的卸載特點，具體如下：（1）德國引進的外卸載乳化液泵，卸載閥可以在彈簧力作用下實現先導閥芯組件向下運動，在乳化液影響下向上運動，兩種運動方式需要克服O形密封圈與運動件的靜摩擦力。卸載閥經過乳化液泵死區以后可以克服摩擦力，實現正常運動，這種結構的外卸載乳化液泵先導閥芯組件有兩道往復運動的O形密封，在一定程度上會影響乳化液泵卸載閥的性能。（2）英國引進的外卸載結構乳化液泵，卸載閥因為先導閥芯的作用，傳感活塞沒有實用往復運動O形密封，有效降低靜摩擦力，消除爬行現象。傳感活塞沒有應用面積環差設計，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閥芯。但是整體乳化液泵的結構復雜，加工難度較高，不方便應用在組織生產中。

2.2 內卸載的卸載原理與卸載特點

2.2.1 卸載原理

內卸載式乳化液泵自動卸載閥是我國自主研發的產品。壓力液進入乳化液泵卸載閥體之后，通過控制通道到達活塞中間位置，活塞上下面積之間存在環形差，在環形差的影響下產生向右的作用力，該作用力可以和彈簧彈力對抗，實現對乳化液泵卸載閥上閥芯的有效控制。進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上閥芯動作進行控制。如果工作面需要供液，乳化液泵輸出的壓力無法克服彈簧壓力，乳化液泵卸載閥的下閥芯會關閉，乳化液泵正常運行。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，與此同時上閥芯關閉，上閥芯和下閥芯中間腔的壓力可以達到吸液閥的活塞腔，推動活塞向上移動，吸液閥被打開，液體從乳化液泵吸液口排出，乳化液泵內卸載閥下閥芯關閉，乳化液泵持續進行卸載工作。

2.2.2 卸載特點

內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，有效提高了乳化液泵的承壓能力，延長乳化液泵的使用壽命。卸載之后乳化液泵不會排除流量與壓力，因此不會有卸載沖擊，也不用蓄能器吸收沖擊力，應用起來更加高效便利。內卸載式乳化液泵在卸載的時候，乳化液泵流量不用經過卸載閥，卸載閥結構大小與流量無關，可以使用同一種結構、同一種尺寸的卸載閥對不同流量的乳化液泵完成控制，提高生產效率，實現新產品的高效開發。但是這種內卸載式乳化液泵卸載閥在結構上也有缺點，控制壓力部分使用了活塞面積環差與O形密封圈結構，彈簧力比較大，容易使活塞出現爬行現象，造成乳化液泵機械死區問題。

3 總結

總而言之，分析乳化液泵卸載閥的兩種卸載結構，得知外卸載式乳化液泵卸載閥動作更加可靠，技術相對成熟。大多數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，卸載閥的結構設計比較龐大，不符合實際操作。內卸載式乳化液泵卸載閥屬于我國專利產品，結構尺寸與泵流量無關，已經成為乳化液泵用卸載閥未來的發展方向。

參考文獻：

[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，2017.

[2]楊師斌，周西杰.乳化液泵用卸載閥的結構研究[J].煤礦機械，

2016（10）：53-55.

作者簡介：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試。