感谢您选购本公司DN型煤矿矿用单体液压支柱，本产品由煤炭科学院设计，执行煤炭行业MT112.1-2006《矿用单体液压支柱》标准，现有13种规格分别适用于0.5—3.5米煤层厚度的工况使用，希望它能顺利的为您生产作出贡献。

1 型号和规格

DN型内注式单体液压支柱共有12种型号和规格，分别为：DN06-250/80、DN08-250/80、DN10-250/80、DN12-250/80、DN14-250/80、DN16-250/80、DN18-250/80 、DN20-300/90、DN22-300/90 、DN25-250/90 DN28-200/90、DN31.5-160/90。

型号和规格的意义（以DN18-250/80为例）：D—单体支柱，DN20-300/90，N—内注式，18—支柱最大高度为1800mm ，250—支柱工作阻力为250KN, 80—支柱缸径为80mm。

2 支柱的用途及适用范围

2.1 支柱的用途

    DN型内注式单体液压支柱为恒阻式支柱，与金属铰接顶梁配合适用于煤矿一般机械化采煤工作面顶板的支护，也可用于综合机械化采煤工作面端头支护或临时支护。

2.2 适用范围

⑴煤层倾角：煤层倾角小于20°的缓倾斜回采工作面,采取一定安全措施后亦可用于倾角为25°～35° 的回采工作面。

⑵高度：不大于支柱的最大高度，即DN18型支柱最大支撑高度为1.8m，支撑高度变化范围一般为1.3～1.8m；DN22型支柱最大支撑高度为2.2m，支撑高度变化范围一般为1.6～2.2m等等。

⑶煤层顶、底板条件

1)底板不宜过软,支柱压入底板深度以不恶化顶板状况，不影响支柱回收为限,否则需采取“穿鞋”、换大底座等措施；

2)顶板冒落情况良好,不影响支柱回收，对于破碎顶板，应采取铺设金属网等防止顶板漏顶措施；

   3)老顶来压强度低于Ⅲ级。对于老顶来压显现强烈的工作面，应采取减小支柱间距和行距、密集支柱等技术措施；

   4)支柱在承压过程中不应以支柱的中部作为推溜千斤顶的支点推溜； 

   5) 在炮采工作面使用时，应采取措施防止支柱的活柱表面被崩坏。

3 主要技术特征

DN型内注式单体液压支柱主要技术特征

4 支柱的结构

DN型内注式单体液压支柱主要由顶盖1、通气阀2、安全阀3、卸载阀4、活柱体5、手把体6、活塞8、油缸体10、手摇泵9、卸载装置11等零、部件组成，其结构如图1所示 。 

4.1 顶盖

单体液压支柱的顶盖,是将顶板岩石的压力传递到支柱上的部件。利用顶盖上面的柱爪,防止了顶板来压时支柱滑倒失效。

4.2 通气装置

内注式单体液压支柱在支柱升高时,活柱内腔贮存的液压油不断压入油缸,需要不断补充大气；支柱下降时,油缸内液压油排入活柱内腔,活柱内腔多余的气体要通过通气装置排出；支柱倒下时,通气装置自行关闭,防止内腔液压油外溢。 

DN型支柱采用重力式通气阀（图2) ，通气阀是靠钢锥体的重力来动作的。它是由端盖1、钢球2、通气阀体3、顶杆5、阀芯6、弹簧7等零件组成。端盖上装有两道过滤网,防止吸气时煤尘等脏物进入支柱内腔。支柱直立时,钢球重量加在顶杆、阀芯上,并压缩弹簧7、使阀芯6离开阀体,打开通气阀。空气经端盖上过滤网过滤后进入阀体,通过阀芯与阀体的间隙进入活柱体上腔,补充随着支柱升高，活柱上腔存油减少所需要的空气。回柱时,油缸中的液压油流回活柱上腔,活柱内腔之空气从通气阀排出。支柱倾斜或倒下时,钢锥体靠重力自动离开顶杆,阀芯6在弹簧作用下关闭通气阀,防止活柱内腔的液压油外溢。

4.3 安全阀

单体液压支柱与摩擦式金属支柱工作特性不同,摩擦式金属支柱不论MW型还是MJ型支柱均靠摩擦力和活柱表面的斜度获得工作阻力,其工作特性为微增阻式和急增阻式。单体液压支柱则不同,它是通过液体压力来工作的,其工作特性是恒阻式的。随着顶板下沉,活柱下缩,支柱对顶板的作用力基本保持不变。单体液压支柱的这一特性是靠安全阀来保证的, 同时安全阀也起着安全保护作用,保护支柱不致因超载过大而损坏。 

DN型支柱采用聚氨脂橡胶阀垫平面式密封,它是由连接螺杆1、 阀座2、阀针4、安全阀垫5、六角导向套7、安全阀弹簧10、阀套11、调压螺丝12等主要零件组成（图3）。支柱所受载荷超过额定工作阻力时,高压液体作用在安全阀垫5和六角导向套7上的推力大于安全阀弹簧弹力,这时安全阀弹簧产生压缩变形,安全阀垫和六角导向套一起发生轴向移位,使安全阀垫离开阀座2 ,高压液体经阀针节流后,从阀座与安全阀及六角导向套之间缝隙外溢,支柱内腔油压降低、活柱下缩,当支柱所受的载荷低于额定工作阻力时,高压液体作用在安全阀垫和六角导向套上的力减小,在安全阀弹簧弹力作用下, 安全阀垫连同六角导向套复位,关闭安全阀,高压液体停止外溢,支柱载荷不再降低,保证支柱工作阻力基本恒定。旋动调压螺丝,给予安全阀弹簧不同压缩力,便可使安全阀获得不同的工作阻力,以适应不同型号支柱的需要。

4.4 卸载阀

支柱正常工作时,卸载阀关闭。回柱时卸载阀打开,使油缸中高压液体经过它回流到活柱体内腔,从而达到支柱降柱目的。DN型支柱卸载阀由阀体凸台,专用橡胶制成的卸载阀垫20、卸载阀座22、卸载阀弹簧24等零件组成。和安全阀一样,卸载阀也是采用平面密封，硬接触、软密封的原理工作的。靠专用橡胶制成的阀垫的弹性密封,卸载阀座与阀体凸台直接接触承受所受的力,以保护阀垫。为了减少卸载时高压液体运动阻力,提高密封性能,卸载阀垫密封面制成圆弧形（见图３）。

4.5 单向阀

DN内注式单体液压支柱的单向阀采用球阀结构。球形单向阀具有结构简单、制造容易、工作可靠等优点。DN型支柱单向阀装在活塞上,它是由橡胶单向阀阀座、钢球、单向阀弹簧及螺套等零件组成。当液体作用在钢球上的力超过单向阀弹簧弹力时,单向阀弹簧被压缩,钢球离开阀座,工作液体便从钢球与阀座间缝隙流入。当工作液体从相反方向作用在钢球上的力超过进液方向液体作用在钢球上的力时,单向阀关闭。随着在油缸中液体压力提高,作用在钢球上的力逐渐加大,钢球对阀座的压力愈来愈大,提高单向阀密封性能（图4）。

4.6 活塞

活塞是密封油缸和活柱运动时导向用的，支柱的阀和手摇泵大都装在活塞上。DN支柱活塞由泵套1、过滤网2、活塞头4、单向阀K2、皮碗防挤圈11、y型密封圈12、导向环8等零部件组成（图5）。支柱工作时,活塞靠聚甲醛导向环导向,可减少摩擦和损坏,保护油缸镀层,导向环损坏时也容易更换。用耐油橡胶制作的y型密封圈起密封油缸的作用, 随着油缸中液体压力的增大,作用在y型圈唇边上的力逐渐加大,保证唇边紧贴在油缸上, 提高了支柱密封性能。y型密封圈唇部有倒角,一方面便于装配,更主要的原因是,当液体压力为零或很低时,由于密封圈的密封性能被“过盈量”所产生的接触压力的分布状态所决定,唇部有倒角的密封圈其压力分布值最大。

活塞与油缸之间必然存在间隙,否则回柱、升柱困难。由于间隙的存在,为了防止高压液体作用时y型密封圈挤入活塞与油缸间缝隙,在y型密封圈上装设皮碗防挤圈,保护y型圈不致损坏。

4.7 活柱体

活柱体是支柱上部承压杆体,顶板岩石对支柱的压力经活柱体传递到油缸内液压油和底座上。支柱在使用过程中,由于各种原因,如顶板不平,支设角度不合适等,支柱往往处于偏心受力状态。活柱体在工作过程中,不仅承受压应力,同时要承受弯矩。支柱的这种工作特点决定了活柱体必须具备足够的强度；内注式单体液压支柱与外注式支柱不同,是靠本身贮存的液压油内部循环工作的,活柱体内腔是贮存液压油的仓库。DN型内注式支柱活柱体由接长管1、阀体3、连接环5、活柱筒6、芯管7等零部件组焊成一体（图6）。

4.8 油缸体

油缸体是支柱下部承载忏体,回采工作面顶板压力经它传递到底板上。油缸体是由油缸1、底座3、底座套筒2等组成（图7）。 

DN型内注式单体液压支柱底座有三种:平底座、圆底座和大底座，用户可根据煤层底板条件进行选择，支柱底座面积大小以支柱不压入底板,或压入底板深度不恶化顶板完整性,不影响支柱回收为宜。实践证明,平底座虽然在支设时稳定性较好,在角度较大的煤层中使用时不易下滑。但由于工作面底板不可能很平整,往往平底座中部压成凹坑,造成底座油缸焊缝开裂,更主要的是进一步恶化支柱受力状况,加大支柱受力时的偏心矩。圆底座克服了平底座的缺点,改善了支柱受力状况,一般使用较多。对于软岩底板,为防止支柱压入底板造成回柱困难,应采用较大面积的大底座。

4.9 手把体

手把体通过连接钢丝装在油缸上,便于搬运和回收支柱,同时也是活柱上部的导向装置。手把体内槽上装有防尘圈。活柱下缩时防尘圈将活柱上的煤粉等脏物刮掉，防止煤粉和其他污物进入油缸上腔。

4.10手摇泵

内注式支柱的升柱和对顶板的初撑力,是靠手摇泵来实现的。DN型支柱采用双级泵结构的手摇泵。活柱升高时,主要利用活柱内腔与泵活塞组成的一级泵工作,由于泵活塞面积大, 一级泵的排油量大,升柱速度较快。一般手摇泵动作一次活柱可升高20mm以上。活柱升高时,尽管泵活塞面积大,但由于升柱所需压力很低(0.3 MPa左右) ,所需操作力很小。支柱初撑时是芯管、柱塞的联接头和泵套组成的二级泵起主要作用。初撑时需要手摇泵产生的工作压力较高。例如缸径为80mm的DN型支柱,要获得70～80 kN的初撑力,二级泵需产生14～16MPa的工作压力。如果泵活塞面积较大,作用在手摇泵摇把上的力非常大,甚至无法实现。另一方面尽管初撑时所需压力较高,但活柱升高量较少（一般10mm) ,采用面积较小的联接头与泵套等组成的二级泵来达到这一目的，就比较容易实现。无论采用单级泵结构或双级泵结构形式的手摇泵,都是靠手摇把、曲柄、滑块等零件组成的曲柄滑块机构,将手把上下摆动变成活塞的直线运动来工作的。

4.11 缷载装置

    单体液压支柱不论内注式还是外注式都是采用人工方式回柱。根据回柱时顶板状况好坏，采用近距离或远距离回柱，保证回柱的安全。DN型支柱缷载装置如图8所示。图8 a用于近距离回柱，图8 b用于远距离回柱。

5 工作原理

    DN型内注式单体液压支柱工作原理包括升柱、初撑、承载和回柱四个过程,分述如下:

5.1 升柱

支柱立起来后,通气阀中的钢球,靠自重将橡胶阀芯打开,活柱上腔即与大气相通。将手摇把套在曲柄方头上,摇动手把,通过曲柄滑块机构,带动柱塞作上下往复运动。柱塞带动泵活塞向上运动时, 使一级泵活塞紧贴在特制档圈上,泵活塞下腔（低压B腔)形成负压,储油A腔内贮存的油,在大气压力和自重的作用下,沿泵活塞与柱塞联接头、特制档圈之间的间隙,流入低压B腔内,完成一次吸油过程。柱塞向下运动时,泵活塞上部端面顶在柱塞联接头凸出的圆环面上,低压B腔内受压缩的油绝大部分经进油阀K1，单向阀K2压入工作C腔即油缸内，使活柱升高。连续摇动手把,活柱不断升高,直至顶盖与顶梁、顶板接触为止,完成升柱过程（图10）。

5.2 初撑

  支柱顶盖与顶梁接触时,继续摇动手把。当柱塞向上运动时，储油A腔内的液压油和升柱过程一样流入低压B腔内,经过进油阀K1、活塞环形槽充满泵套和联接头之间的空间。当柱塞向下运动时, 由于油缸中油压已较高,低压B腔内的油虽经一级泵泵活塞压缩,但压力较低,打不开单向阀K2,而经泵活塞上的两个阻尼孔和泵活塞与活柱间的间隙返回到储油A腔,以减轻操作阻力。此与同时,柱塞联接头内腔的油同时受到压缩,高压油经活塞头环形槽返回,迫使进油阀K1关闭,单向阀K2打开,高压液被压到工作C腔内,使工作腔内油压继续升高。柱塞向上运动时,二级泵内油压降低并形成真空,单向阀K1中钢球在自重及两边压力差作用下复位,打开进油通道,活柱上腔的油继续进入低压B腔内。同时油缸中压力油将单向阀K1关闭。低压B腔内的液压油又经活塞头环形槽吸入二级泵完成吸油过程,这样反复动作,可使支柱获得规定的初撑力,完成初撑过程。 

5.3 承载

随着回采工作面推进，支护空间的扩大和支护时间的延长，工作面顶板产生不同程度的下沉,作用在支柱上的顶板压力逐渐增加。当支柱所受载荷尚未达到额定工作阻力时,支柱呈弹性状态。有微量（一般不超过10mm)液压油压缩变形和钢材弹性变形。当支柱所受载荷达到额定工作阻力时,油缸中高压油经芯管进入安全阀，安全阀开启活柱下缩，顶板下沉，顶板压力形成新的平衡。当顶板作用在支柱上的载荷降低到支柱额定工作阻力以下时,支柱内腔油压降低。在安全阀弹簧作用下,六角导向套复位,安全阀自行关闭,工作C腔内的油停止向储油A腔回流。支柱在整个工作过程中,上述现象反复出现,使支柱始终处于恒阻工作状态,从而达到有效管理顶板的目的。

5.4 回柱 

工作面放顶回收支柱时,可根据工作面顶板状况的好坏,采用远距离方式或近距离方式回柱。

顶板条件较好时,采用近距离回柱。将手把插在卸载装置的卸载环中（或将卸载手把插在阀体卸载孔中) ,扳动手把（或卸载手把）带动凸轮转动迫使安全阀带动卸载阀作轴向运动，使卸载阀离开阀体上凸台，压缩卸载阀弹簧打开卸载阀。油缸中高压液体经芯管、卸载阀垫与阀体接触平面间间隙及阀体上三个径向孔流回储油腔。活柱在自重作用下快速降柱，而储油腔中的空气经通气阀，弹性圆柱销槽口及顶盖与接长管间间隙排出,从而达到回柱的目的。转动手把使卸载环回到初始位置,在卸载阀弹簧作用下,卸载阀连同安全阀回到初始位置。卸载阀关闭，油缸中液体不再外溢，活柱随时可以停止下缩。

工作面顶板条件不好时，可采用远距离方式回柱。即在手把上拴根绳子,同样将手把插在卸载环上（或用较长的铁钩子钩住卸载环）,操作者站在远离支柱的安全地点，拉动绳子（或铁钩），卸载环同样被拉动，打开卸载阀,实现远距离卸载回柱的目的。

支柱回收倒下后，通气阀中的钢球，在重力作用下，离开顶杆，橡胶阀在弹簧作用下关闭通气阀，防止支柱上腔油外溢。

注：1.储油A腔:指泵活塞以上的整个活柱体内腔。

2.低压B腔:指泵活塞与活塞单向阀K2之间的空间。

 3.工作C腔:指活塞与底座之间油缸空间。

6 支柱拆装

6.1 支柱的拆卸

支柱的拆装按下列顺序进行。将支柱卡在工作台上或台钳上,用冲头冲出三个弹性圆柱销，取下顶盖，用扳手拧下通气阀,放掉支柱内腔液压油。用钳子将手把体中连接钢丝抽出,从油缸体上退出手把体；打开卸载阀从油缸中拔出活柱体。拆卸活柱体时用扳手拧下螺钉,取下弹簧垫圈、钢球,将手摇把装在曲柄上, 摇动手把冲下活塞取下手把体。用轴用挡圈钳取下曲柄上弹簧挡圈,用铜棒敲出套管, 取下曲柄、滑块,从芯管上取下柱塞，利用压簧夹具压缩卸载阀弹簧，用孔用挡圈钳取下挡圈，松开夹具，在卸裁阀弹簧作用下,堵头自动退出,并取下卸载阀弹簧。

用孔用挡圈钳取下卸载装置、孔用挡圈、孔堵。用钳子拔下卸载装置上的开口销。退出方销、凸轮和卸载环,将大一字形螺丝刀卡在安全阀与阀套一字型槽内,将套筒扳手套在卸载阀座上,拧下卸载阀座,用钢棒小心退出安全阀。

通气阀的拆卸:拔下端盖，取出钢球，用一字形螺丝刀拧下丝堵,取下弹簧、阀芯和顶杆,从阀芯上拔下顶杆。

安全阀的拆卸：将安全阀卡在台钳上,用调压螺丝刀拧下调压螺丝, 用镊子将安全阀弹簧、六角导向套取出,取下阀针。从另一头用扳手拧下连接螺杆,在阀座上装一旧导向套,用铁棒(中心带锥孔) 退出阀座。

活塞的拆卸:用手拔下过滤网、导向环，用螺丝刀取下y形圈和皮碗防济圈。用一字形螺丝刀拧下螺套,取出单向阀弹簧和钢球。用铜棒或竹棍轻轻敲打钢球，单向阀座连同托簧和钢球一起退出。将专用工具涨锥装在泵套内,用扳手拧动锥套,使涨圈外径增大,紧压在泵套上。冲击涨锥使泵套将活塞中的32×3.5密封圈剪坏,将涨锥连同泵套一起从活塞上抽出。用扳手反向拧动锥套,使涨锥自泵套上退出。

6.2 支柱的组装

6.2.1 注意事项

支柱的组装按拆卸过程相反的顺序进行。组装过程中应注意下列事项:

    1、严格清洗,压气次净各零部件，防止脏东西进入系统。

2、手把体内表面,顶盖与接长管,活塞与活柱筒配合面,套管与护管,套筒与曲柄, 曲柄与滑块，滑块与滑块体的配合面，组装前应涂防锈油。

3、活塞的组装:

⑴拧紧螺套时用力要适当,既要压紧单向阀座,又不能因压紧力过大、使单向阀座密封面变形而影响密封性能。

⑵组装后导向环外径应大于活塞头最大直径。

4、安全阀组装：

⑴组装前应严格检查六角导向套等零件毛刺是否清除干净。用镊子夹住六角导向套,检查在阀套中活动是否灵活,不得有卡阻涩滞现象。

⑵压紧螺钉应拧紧,安全阀垫工作表面应平整,不允许有凹凸现象, 六角导向套装配时,应保证阀座对安全阀垫的压缩量为0.2-0.3毫米。

⑶阀针不允许露出阀座端面。

⑷连接螺杆与阀套螺纹连接处应涂少量厌氧胶防松。

⑸调好的安全阀调压螺丝不应露出阀套端面。

6.2.2组装

    1、连接钢丝应打入槽内,钢丝头部弯成“O”形(折回长度以不出槽为宜) ,保证手把体转动过程中不致将钢丝带出。连接钢丝装好后,槽口用火漆或油漆腻子封口,以防钢丝锈蚀。

2.组装安全阀时,应使阀套外圆端部一字形槽与活柱筒轴线平行。

3.安装顶盖时,应按顶盖内( 86毫米)中心线与阀体轴线平行,并符合图纸装配位置的要求;

4.弹性圆柱销安装时,注意应使开口呈水平位置,安装后圆柱销口应有1～2mm间隙,在装橡胶塞时,应防止圆柱销开口堵塞,影响进气。

    5.所有安装弹簧挡圈处应涂防锈油。

    6.组装时不允许用铁器敲打缸体和活柱筒等零件，支柱全部装好后应按要求定量注入清洁的专用液压油。

7.组装完毕的支柱,活柱应落到底,在搬运、保管过程中，不允许任意摔砸,防止零件损坏。

6.2.3 试验

     DN型支柱组装后，应参照煤炭行业相关标准的要求进行试验。 

  1.安全阀

 （1） 安全阀开启压力的调定：在流量为20-30ml/min的情况下进行调定，额定工作压力的偏差≤±1MPa。为确保调定准确，应进行校核。安全阀关闭压力应不小于额定工作压力的90%。

（2）安全阀高、低压密封性能试验：