液压支架用千升安全阀的关键技术研究

　　0 引言

　　随着矿压和采高标准的提高，对使用在液压支架立柱上的大流量安全阀性能要求越来越高。当来自顶板的压力造成液压支架被动受力时，安全阀能否及时卸荷直接影响液压支架的强度、安全系数和支护能力的发挥。随着液压支架大采高的发展和立柱缸径越来越大，对立柱安全阀的流量要求也越来越大[1]。目前国内外液压支架用安全阀的额定流量基本在千升以内，而千升及更大流量的安全阀又是高端液压支架的急需。郑煤机在以往研制大流量安全阀的经验基础上，研制成功了FAD1000/50 型大流量安全阀。其设计流量为1000 L/min，阀芯直径达到13 mm，阀芯上的泄油孔为4 排孔结构。FAD1000/50 安全阀结构图如图1 所示。

　　1 工作原理

　　该安全阀的工作原理是: 当基本顶来压突然下沉，立柱受到冲击时，立柱下腔的液体压力瞬间增大，高压液体推动安全阀阀芯，阀芯克服弹簧力向右运动，当阀芯上的小孔刚刚越过 O 形密封圈时，安全阀开始卸荷，此时的压力称为安全阀的设定压力。当压力继续升高，阀芯进一步向右运动，当阀芯上的 4 排径向小孔全部越过 O 形密封圈时，安全阀大流量卸荷; 当立柱内的压力即安全阀入口压力下降到一定值时，弹簧推动阀芯向左运动，使安全阀关闭，这样安全阀完成一启溢闭过程。

　　2 关键技术分析

　　与油压传动相比，以乳化液作为工作介质具有价格低廉、阻燃性好、安全性高、压缩系数小等优点。由于乳化液是由95% 水和5% 的乳化油混合而成，不同采煤区的水质不同，而且可能导致乳化液具有强腐蚀性，这给安全阀的设计带来了一定的难度; 另外，乳化液的低黏度和高气化压力都给安全阀的研制和使用寿命带来一系列的挑战。就直动式安全阀而言，其关键技术问题主要有以下3 个方面:

　　( 1) 耐强腐蚀性设计 由于各个矿区井下环境和水质的不同所引起的化学腐蚀和腐蚀磨损也不尽相同，乳化液中水的腐蚀能力强的会使安全阀的材料强度降低，这给以乳化液为介质的安全阀零件的材料选配提出了很高的要求。如何保证安全阀具有耐腐蚀性成为设计中必须考虑的问题。通常采用强耐腐蚀性材料及对关键零件进行电化学耐蚀处理等办法;

　　( 2) 气蚀与拉丝抑制 乳化液的气化压力高，加之安全阀阀口压差大，流速高，安全阀很容易产生气蚀; 另外，乳化液介质黏度较低，高速流过阀口时，会对阀芯与阀体产生严重的冲刷作用，长期冲刷会在其上面造成一道道沟痕，即形成拉丝侵蚀。为解决如上问题，通常从结构和新材料上入手。如采用二级节流形式或者高硬度材料抑制气蚀和拉丝冲蚀;