專利名稱：壓力數(shù)字顯示的單體液壓支柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能數(shù)字顯示壓力的外注式單體液壓支柱。
目前使用的外注式單體液壓支柱由頂蓋、三用閥、活柱、缸體等組成。使用時用注液槍將高壓乳化液通過三用閥注入支柱下腔使活柱升起。當(dāng)支柱升起撐緊頂板后，支柱下腔液體壓力達(dá)到乳化液泵站的工作壓力，此時支柱給予頂板的支撐力即為初撐力。隨著頂板下沉，工作面頂板作用在支柱上的負(fù)荷增加，當(dāng)頂板壓力超過三用閥安全閥的支柱工作阻力時，支柱內(nèi)的高壓液體外溢，腔內(nèi)壓力隨之降低，支柱下縮；當(dāng)支柱所受載荷低于工作阻力時，安全閥關(guān)閉，腔內(nèi)液體停止外溢，上述現(xiàn)象在支護(hù)過程中重復(fù)出現(xiàn)。因此，支柱工作載荷應(yīng)始終保持在額定工作阻力左右。但是，支柱在工作時無法得知支柱內(nèi)壓力的具體數(shù)值，所以，是否達(dá)到初撐力僅靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)來判定，這樣無法保證支柱升柱時都達(dá)到初撐力。如果支柱出現(xiàn)緩慢泄漏，會引起支柱的下降，造成工作面上各支柱載荷不均勻，這往往會引起倒柱的事故。如果三用閥中安全閥出現(xiàn)故障，支柱內(nèi)高壓液體無法外溢，造成支柱下腔壓力急劇增加，以至損壞支柱。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種壓力數(shù)字顯示的外注式單體液壓支柱，它可以在支柱的整個工作過程中顯示其內(nèi)腔的壓力，而且能在支柱達(dá)到初撐力時發(fā)出燈光指示，并在支柱支撐力超過工作阻力時報(bào)警指示。
本實(shí)用新型的構(gòu)成是由頂蓋、三用閥、活柱、缸體等組成的外注式單體液壓支柱，在其頂蓋與活柱之間加一加長段，壓力傳感器、比較放大電路、數(shù)顯電路及電源均置于加長段內(nèi)，數(shù)碼顯示器及報(bào)警指示燈置于加長段外表面上。采用線性霍爾元件作為敏感元件的壓力傳感器與活柱用螺紋聯(lián)接并與活柱內(nèi)工作介質(zhì)相通，當(dāng)支柱受載時，內(nèi)腔壓力升高并作用于壓力傳感器上，壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其成線性關(guān)系的電壓信號，該電壓信號經(jīng)比較放大電路和數(shù)顯電路后，數(shù)碼顯示活柱內(nèi)腔的壓力值，并通過比較電路實(shí)現(xiàn)達(dá)到初撐力燈光指示和支柱壓力超限報(bào)警指示。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，且保留原有支柱的性能，從而可使用已有的所有配套設(shè)備；在支柱整個工作過程中實(shí)現(xiàn)支柱壓力的數(shù)字顯示，從而及時了解支柱的壓力變化情況；初撐力顯示的實(shí)現(xiàn)，保證了升柱時達(dá)到規(guī)定的初撐力；當(dāng)安全閥出現(xiàn)故障，支柱壓力超限時能及時報(bào)警，以便采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。采用本實(shí)用新型，可便于頂板管理，減少頂板局部冒落和支柱傾斜和倒塌事故，減少工作面停產(chǎn)時間。
本實(shí)用新型的實(shí)施例結(jié)合附圖作詳細(xì)說明，其中


圖1a為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖1b為其A向視圖。
圖2為本實(shí)用新型的電氣原理圖。
參考
圖1所示在由缸體1、活柱2、三用閥3、頂蓋4等組成的外注式單體液壓支柱上，頂蓋4與活柱2之間加一加長段9，壓力傳感器5、比較放大電路和數(shù)顯電路6、電源8均置于加長段9內(nèi)，數(shù)碼顯示器和報(bào)警指示燈7置于加長段9外表面上。壓力傳感器5與活柱2用螺紋聯(lián)接并與活柱內(nèi)工作介質(zhì)相通。該壓力傳感器2是采用線性霍爾元件作為敏感元件，當(dāng)支柱受載時，活柱內(nèi)腔壓力升高并作用于壓力傳感器上，壓力傳感器5將壓力信號轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電壓信號，該電壓信號送比較放大電路和數(shù)顯電路6。
參考圖2所示本實(shí)用新型的比較放大電路和數(shù)顯電路6是將壓力傳感器2輸出的電壓信號經(jīng)電阻R2、R3分壓送運(yùn)放IC1的3端，IC1的2端分別經(jīng)電阻R1接可調(diào)電位器W1和經(jīng)電阻R4接IC1的1端。調(diào)節(jié)與電源Vcc連接的W1可提供一基準(zhǔn)電壓，該電壓與支柱空載時傳感器的靜態(tài)電壓相等。IC1的1端輸出的放大后的電壓信號分三路一路送運(yùn)放IC2的5端和運(yùn)放IC3的9端，一路送運(yùn)放IC4的12端，一路經(jīng)電阻R18送IC6的31端。Vcc經(jīng)電阻R5、R6分壓接IC2的6端，IC2的7端輸出經(jīng)電阻R9接三極管BG1的基極，Vcc經(jīng)發(fā)光管LED1、電阻R11接BG1的集電極，BG1的發(fā)射極接三極管BG2的集電極；Vcc經(jīng)電阻R7、R8分壓接IC3的10端，IC3的8端輸出經(jīng)電阻R10接BG2的基極，BG2的發(fā)射極接地。這里R5、R6為IC2提供一基準(zhǔn)電壓，該電壓值相當(dāng)于支柱達(dá)到初撐力時IC1輸出電壓，所以當(dāng)IC1的輸出電壓大于該基準(zhǔn)電壓時，IC2的7端輸出高電平，BG1導(dǎo)通，LED1亮；R7、R8為IC3提供一基準(zhǔn)電壓，該電壓值稍大于達(dá)到初撐力時IC1的輸出電壓，當(dāng)IC1輸出電壓大于此基準(zhǔn)電壓時，IC3的8端輸出為低電平，BG2截止，LED1滅，這樣實(shí)現(xiàn)了初撐力的燈光指示。Vcc經(jīng)電阻R12、R13分壓接IC4的13端，IC4的14端輸出經(jīng)電阻R14接三極管BG3的基極，Vcc經(jīng)發(fā)光管LED2、電阻R15接BG3的集電極，BG3的發(fā)射極接地。這里R12、R13為IC4提供一基準(zhǔn)電壓，該電壓稍大于支柱達(dá)到工作阻力時IC1的輸出電壓，當(dāng)IC1輸出電壓大于該基準(zhǔn)電壓時，IC4的14端輸出為高電平，BG3導(dǎo)通，LED2亮，從而實(shí)現(xiàn)超壓報(bào)警指示。IC1～I(xiàn)C4是采用一片集成芯片LM324四運(yùn)放。由集成芯片(ADC7107)IC6、電位器W2、電阻R16～R19、電容C1～C5、三位LED數(shù)碼管構(gòu)成了7107數(shù)顯電路的典型應(yīng)用接法，由于本電路是單電源供電，而7107是正負(fù)電源供電，所以增加一個由六反相器(CD4069)IC5構(gòu)成的DC－DC電源變換器。其中其“非門”5、6和電阻R20、R21、電容C8組成多諧振蕩器，“非門”1～4四組并聯(lián)作緩沖器輸出，以擴(kuò)大驅(qū)動能力，脈沖電壓經(jīng)電容C7耦合至兩個二極管D1、D2作倍壓整流，再經(jīng)C6濾波接入7107的26端，7107將IC1輸出電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并驅(qū)動三位LED數(shù)碼管使其顯示IC1輸出電壓的大小。由于可將IC1輸出電壓大小調(diào)至與壓力的大小在數(shù)值上相等，所以三位LED數(shù)碼顯示的電壓值即代表了活柱內(nèi)腔的壓力值，從而實(shí)現(xiàn)了壓力的數(shù)值顯示。電源6采用電池電壓Vcc(＋12V)或?qū)?20V交流電壓經(jīng)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后得到直流工作電壓Vcc(＋12V)。
權(quán)利要求1.一種壓力數(shù)字顯示的單體液壓支柱，是在由缸體(1)、活柱(2)、三用閥(3)、頂蓋(4)組成的外注式單體液壓支柱上，頂蓋(4)與活柱(2)之間加一加長段(9)，其特征在于a.壓力傳感器(5)、比較放大電路和數(shù)顯電路(6)、電源(8)均置于加長段(9)內(nèi)，數(shù)碼顯示器與報(bào)警指示燈(7)置于加長段(9)的外表面上；采用線性霍爾元件作為敏感元件的壓力傳感器(5)與活柱(2)用螺紋聯(lián)接并與活柱內(nèi)工作介質(zhì)相通，壓力傳感器(5)輸出的電壓信號送比較放大電路和數(shù)顯電路(6)；b.比較放大電路和數(shù)顯電路(6)是將壓力傳感器(5)輸出的電壓信號經(jīng)電阻R2、R3分壓后送運(yùn)放IC1的3端，IC1的2端分別經(jīng)電阻R1接可調(diào)電位器W1和經(jīng)電阻R4接IC1的1端，Vcc經(jīng)W1接地，IC1的1端輸出分三路一路送運(yùn)放IC2的5端和運(yùn)放IC3的9端，一路送運(yùn)放IC4的2端，一路經(jīng)電阻R18送IC6(7107)的31端；c.Vcc經(jīng)電阻R5、R6分壓接IC2的6端，IC2的7端輸出經(jīng)電阻R9接三極管BG1的基極，Vcc經(jīng)發(fā)光管LED1、電阻R11接BG1的集電極，BG1的發(fā)射極接三極管BG2的集電極，Vcc經(jīng)電阻R7、R8分壓接IC3的10端，IC3的8端輸出經(jīng)電阻R10接BG2的基極，BG2的發(fā)射極接地；d.Vcc經(jīng)電阻R12、R13分壓接IC4的13端，IC4的13端，IC4的14端輸出經(jīng)電阻R14接三極管BG3的基極，Vcc經(jīng)發(fā)光管LED2、電阻R15接BG3的集電極，BG3的發(fā)射極接地；e.由集成芯片(ADC7107)IC6、電阻R16～R19、電位器W2、電容C1～C5、三位LED數(shù)碼管構(gòu)成了7107數(shù)顯電路的典型應(yīng)用接法，作為DC-DC電源變換器用的六反相器(CD4069)IC5，是將其“非門”5、6和電阻R20、R21、電容C8組成多諧振蕩器，“非門”1～4四組并聯(lián)作緩沖器輸出，脈沖電壓經(jīng)電容C7耦合至兩個二極管D1、D2作倍壓整流，再經(jīng)C6濾波后接7107的26端，7107將IC1輸出電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并驅(qū)動三位LED數(shù)碼管使其顯示出IC1輸出電壓的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單體液壓支柱，其特征在于當(dāng)支柱受載時，活柱內(nèi)腔壓力升高并作用于壓力傳感器(5)上，壓力傳感器(5)將壓力信號轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單體液壓支柱，其特征在于調(diào)節(jié)W1為IC1提供的一基準(zhǔn)電壓與支柱空載時傳感器(5)的靜態(tài)電壓相等；R5、R6為IC2提供的一基準(zhǔn)電壓相當(dāng)于支柱達(dá)到初撐力時IC1的輸出電壓；R7、R8為IC3提供的一基準(zhǔn)電壓稍大于達(dá)到初撐力時IC1的輸出電壓；R12、R13為IC4提供的一基準(zhǔn)電壓稍大于支柱達(dá)到工作阻力時IC1的輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單體液壓支柱，其特征在于IC1～I(xiàn)C4是采用一片集成芯片四運(yùn)放LM324。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體液壓支柱，其特征在于IC1～I(xiàn)C4是采用一片集成芯片四運(yùn)放LM324。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單體液壓支柱，其特征在于IC1輸出的電壓大小調(diào)至與壓力的大小在數(shù)值上相等，三位LED數(shù)碼顯示的電壓值即為活柱內(nèi)腔的壓力值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單體液壓支柱，其特征在于IC1輸出的電壓大小調(diào)至與壓力的大小在數(shù)值上相等，三位LED數(shù)碼顯示的電壓值即為活柱內(nèi)腔的壓力值。
專利摘要一種壓力數(shù)字顯示的單體液壓支柱，是在由缸體、活柱、三用閥、頂蓋等組成的外注式單體液壓支柱上，頂蓋與活柱之間加一加長段，置于加長段內(nèi)的壓力傳感器與活柱用螺紋聯(lián)接，并與活柱內(nèi)工作介質(zhì)相通。壓力傳感器輸出的電壓信號經(jīng)置于加長段內(nèi)的比較放大電路和數(shù)顯電路，數(shù)碼顯示活柱內(nèi)腔的壓力值，并由比較電路實(shí)現(xiàn)達(dá)到初撐力燈光指示和支柱壓力超限報(bào)警指示。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可及時了解支柱工作過程中的壓力變化情況。
文檔編號E21D15/44GK2195617SQ93237480
公開日1995年4月26日 申請日期1993年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月18日
發(fā)明者陳翀, 王玉坤 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)