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液壓閥的密封技術及其分析

  液壓支架中各種液壓閥的使用壽命很低,國外解決的途徑和辦法是提高系統的過濾精度和提高乳化液的質量,但收效不大。本文分析了支架閥的密封副的發展過程,論述了密封副的材料與密封性能之間的關系。指出了密封技術是提高液壓支架中液壓閥使用壽命的關鍵。

  液壓支架是采煤機械中的支護設備,經過大修在井下一般可使用五年,但是液壓支架中各種液壓閥的使用壽命卻很低,長的3個月,短的只有幾個星期,國外解決的途徑和辦法是增加系統的過濾精度和提高乳化液的質量,但收效不大。以英國某液壓閥為例,雖然加工精度及整個液壓系統的過濾精度都比較高,但因使用壽命低,已在我國面臨淘汰。

1、影響液壓閥密封性能的主要因素

  密封元件損壞的主要因素是工作液中的雜質。這些雜質在密封元件間研磨,使閥產生泄漏。因此,國外曾提出相應等級的液壓元件,應采用相應精度的過濾器。他們認為5µM的油泵密封元件,如果采用過濾精度為3/µM的過濾器,壽命可比采用10µM的提高10倍。

  但液壓支架用閥,工作環境十分惡劣。在采煤工作面,油管總長1000多米,接頭插口多達4000多個,液箱無特殊的防塵設施。乳化液中有大量的漂浮雜質,在立柱缸底和閥腔,留有較多的煤粉、巖粒和鐵屑。進液閥芯和閥座,由于開啟關閉比較頻繁,液體流速高,密封很快就會失效。實踐證明減少支架液壓系統液體的污染雜質,是十分困難的,有人曾經設想在乳化液泵站采用高壓過濾器,同時在每臺支架進口處增加小型過濾器。但在工作中很快被堵塞,形成斷流。

  另一方面,隨著液壓支架技術的發展。對閥的使用性能和閥的使用壽命提出了更高的要求。目前,在裝有120目時的過濾器和磁過濾裝置的條件下,用通過被測試閥的乳化液的總流量和閥的啟閉次數,來計量閥的壽命。但實際上室內型式試驗與井下實際工作結果相差很大。現在許多國家的形式實驗,增加了抗污染要求,有的是在乳化液中摻入適當的煤粉,有的是加入機械雜質。

  為此,需要使用新型的、抗污染能力強的、適合于井下工作條件的密封副。

2、液壓閥密封材料的歷史及現狀

  閥芯和閥座接觸面的泄漏,是工作液體分子擠入的結果。影響密封效果的主要原因是閥芯和閥座的接觸比壓、不平度及壓差。當閥芯與閥座的接合面以P力壓緊,工作液體分子以F力擠入,密封材料會產生彈性變形。如果密封副總抗力大于分子斥力,則密封有效,否則就會形成泄漏。

  早期的液壓支架,運動副之間沒有其他密封措施,是金屬直接接觸密封,即要求密封副接觸平面吻合,具有較高的加工精度,否則必須加大密封副的結合力,使接觸表面產生塑性變形,堵塞泄漏通道。

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