纯水安全阀在液压支架中的应用

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摘 要：随着当前材料科学的发展和加工技术的提高，具有良好环保、清洁等优点的纯水安全阀在冶金、食品等工业领域中应用越来越广泛。同时，在能源节约与环保的主题日益成为经济发展前提，并受到各国人民的广泛重视之下，纯水液压技术已经在世界范围内成为液压界的探索研究热点。本文着重对纯水液压安全阀在煤矿液压支架的应用展开对纯水安全阀深入、系统的研究分析。

关键词：纯水安全阀；液压支架；应用措施

中图分类号：TD355 文献标识码：A

随着社会的进步和可持续发展战略在各国的制定，绿色环保、安全卫生逐渐成为人们关注的话题。而煤矿绿色环保开采技术的应用和发展，为纯水液压技术在煤矿液压支护系统中的发展应用开发了良好的市场前景。本文针对纯水安全阀在技术方面的关键问题，提出具体的解决措施，并在材质选择和设计制造方面，对纯水安全阀的应用深入探讨和研究。

1关于煤矿液压支架的安全阀

液压支架，是综采工作面中必不可少的设备，它对于工作空间和工作人员的安全以及管理顶板的控制都有重要意义。伴随煤炭工业的发展，人们对于大工作阻力的液压支架的需求也在随之增大。在井下设备中，液压支架是应用最为广泛的设备装置。其中，阀类机械器件有安全阀、操纵阀、过滤器、液控单双向阀、进回液截止阀等，而安全阀是用来获取额定的工作阻力，保护和过载液压元件与结构件的，为了维持立柱、各种千斤顶恒阻和液压支架不会因为顶板急剧而快速的下沉而受到损坏，随着对煤矿高产高效的需求不断增高，安全阀也在不断的更新发展，安全阀的流量从上世纪七十年代的4L/min，经32 L/min、100 L/min、160 L/min发展到400 L/min。

因为矿井地质条件复杂，对于液压支架上的安全阀的要求也很高。首先，安全阀在关闭时，液路系统也必须随之完全闭合；其次，为了使得液压支架承载均匀，关闭压力、释放压力之间压差要很小；再者，在顶板缓慢或者激烈的下沉时，能将立柱、各种千斤顶内压力控制在安全的数值之内；最后，要寿命长，结构简单，调整压力保持准确。从目前来看，液压支架的安全阀有两种，一种是结构复杂但性能优越的充气式结构，然其缺点是内部气体压力难以检测；另外一种是结构简单且性能可靠的弹簧式结构，其缺点是容易污染环境。

在液压支架安全阀中，纯水这一工作介质具有着清洁、环保、廉价和抗燃的性质。这不仅除去了煤矿生产过程中可能引发的火灾，还大大的降低了包括储运、处理、清洁维护等的资金成本，经济性效益很高，最重要的是，纯水不同于油液，对矿井下的环境不会造成任何污染。纯水液压安全阀这抗燃、廉价和清洁环保的特质大大满足了工业技术安全和环保的要求，因而被人们广泛关注。纯水安全阀在液压支架中的应用技术起步于18世纪，然而受当时科技水平所限，其技术应用也未能发展。但在进入十二世纪九十年代以来，环保战略的发展趋势给纯水安全阀在液压支架中的应用发展带来了前所未有的机遇。目前，随着精密加工技术和计算技术及摩擦学的发展，纯水作为工作介质的一些缺点得到了克服，水压传动技术的工程应用，即纯水安全阀的应用范围逐渐广泛，某些纯水介质的传动设备如清洗水泵、单体水压支柱等设备已经在煤矿生产得到广泛应用。

2在液压支架中纯水安全阀的关键问题

纯水自身的特殊理化性能，决定了纯水安全阀要在液压支架中得到应用需解决一些关键技术难题。其一，是气蚀问题。在使用纯水液压安全发工作之时，水的气化压力会高于管道内的压力，如此将导致严重气蚀，减短安全阀的寿命；其二，水压安全阀较之油压安全阀泄漏量偏大，因此必须加强密封与减少泄漏；其三，水的密度比油大10%，弹性模量比油大50%，纯水安全阀的应用容易引发噪音和震动问题；其四，水的粘度和度低，容易对零件造成冲蚀损害，因而需要使用耐磨材料的同时，还要提高对水的过滤精度、降低水速；其五，水的腐蚀性很强，尤其是海水。因此材料不仅要有防电能力，还要有强大的抗腐蚀性能；最后，因为纯水介质特殊的理化性能，在设计纯水安全阀之时，必须根据水介质的自身特点来进行研究分析。

3在液压支架中纯水安全阀的应用措施

针对纯水液压安全阀在液压支架中应用所呈现的问题，最好的解决方法就是更新所用的工程材料和结构形式。在工程材料上，主要有耐蚀合金、工程陶瓷、工程塑料和不锈钢材料适宜选择。耐蚀合金中钛合金等的性能最好，在纯水介质中不易被腐蚀，但价格很高。而耐蚀铜、铜合金等耐蚀性能不及钛合金，但是价格相对便宜。陶瓷是纯水液压原件材料耐高温、耐气浊中性能最好的。

关于结构形式的更新，要针对纯水安全阀的技术应用问题。首先，是纯水安全阀在应用过程中最为明显的振动问题。振动源于水的密度和弹性模量大，导致的后果是加速安全阀磨损和失灵。因此，在对锥阀式安全阀进行设计时，安全阀的阀座可使用二级孔方式消除振动；还可以增加消振塞和消振垫来消除噪声和振动。另外，添加蓄能器等也可以消除振动与噪声。其次，在泄漏和拉丝侵蚀的问题上，纯水安全阀的设计要尽量防止使用滑阀式结构的安全阀，因为这种结构的安全阀的泄漏问题十分严重。关于拉丝侵蚀问题，可在安全阀的主阀芯和主阀套之间添加组合密封件，提高主阀芯材料的硬度，都是良好的解决办法。至于纯水压安全阀中的气浊问题，可以将主阀芯的结构改变成二级节流形式，可以在相同流量和开启情况下，增大过流面积，提高通流能力，以此减少纯水安全阀应用中衍生的气浊的程度，以减少对材料元件的耗损。

结语

面对人们节能环保价值观的确立和对环境要求程度的增强，煤矿这种能源开发行业对液压设备提出更高要求。纯水液压支架在煤矿生产中具有清洁、廉价、防燃和安全等的特质，适合当前能源与环境的双重需求。纯水安全阀在煤矿液压支架应用上，纯水安全阀是关键元件。因而，将来对于纯水安全阀的研究会越来越多且不断深入，其设备也会受到普遍的推广使用，从而提高经济效益。

参考文献

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