CN101144494A - 钻机用变量柱塞泵系统 - Google Patents
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Abstract
一种钻机用变量柱塞泵系统，包含集成控制阀组、柱塞泵、旋转马达和上下马达，其中所述的集成控制阀组为片式阀，把单向调节阀体、旋转马达控制阀、上下马达控制阀和单向减压阀体相应的油孔位置对应，使主油路和控制油路联通，用螺丝把各阀串连联接而成，再用油管与限压流量控制阀体连接，最后与柱塞泵连接成一体。优点是：外形为片状，内部可根据需要装有各种功能的控制阀芯和相应的油路，每个阀的油孔位置对应，结构紧凑简单，重量轻，制造维护方便，柱塞泵与液压系统无管路连接，集成控制阀回油孔直通柱塞泵进油孔，具有液压功率回收作用，主油路取消溢流阀和节流阀液压损耗元件，钻机有良好的操控性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及钻机用柱塞泵系统，特别是一种钻机用的变量柱塞泵。
背景技术
目前国内外钻机上使用的各种液压控制系统，都由动力带动液压泵将机械能转化为压力能，再通过执行元件将压力能转化为机械能，转换过程中由各种功能的控制阀实现执行元件(液压马达、油缸等)的旋转、上下运动。这些控制阀(溢流阀、节流阀、比例换向阀等)不同程度的存在损耗液压功率，导致系统发热高，噪音大，并且集成度不高，无法把系统和泵组合成一体化，组成系统时连接管路多，体积大，重量重，故障率高。现有国内公开的专利技术，有的把普通阀简单地集装在一起，没有采用容积变量技术。有的采用手动比例多路阀和变量泵用管路连接，连接管路多，结构复杂。还有目前钻机上存在的实际问题，特别是在各种复杂地形(山地)上作业，经常打一个孔要搬一个位置，为了搬迁方便要分解设备，过多的管路连接拆解麻烦，周边环境也极易通过管路污染系统和液压油，导致油泵和阀极易出现故障损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钻机用变量柱塞泵系统，采用片式阀结构，用螺丝把各阀串连成集成控制阀组，使系统与柱塞泵组成整体，柱塞泵和控制系统集成一体，取消了柱塞泵主阀的连接管路，阀的回油孔直通泵的进油孔，油箱只起补充系统泄漏作用，大大减小了油箱体积，结构紧凑，体积小，极大地方便搬迁时拆卸移机，减小移机周边环境对液压系统和对油液的污染。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：本发明采用片式阀结构，其外形为片状，内部装有各种功能的控制阀芯和相应的油路，每个阀的油孔位置对应，用螺丝把各阀体串接起来，使其集成为控制阀组。本发明的钻机用变量柱塞系统，包括集成控制阀组、柱塞泵、旋转马达和上下马达，其特点是，所述的集成控制阀组为片式阀，把单向调节阀体、旋转马达控制阀、上下马达控制阀和单向减压阀体相应的油孔位置对应，使主油路和控制油路与各阀油腔联通，用螺丝把各阀串连联接而成，再用油管与限压流量控制阀体连接，最后与柱塞泵连接成一体。
所述的限压流量控制阀体，其内装有限压阀和流量控制阀组合而成；限压阀，包括限压阀芯和复位弹簧；流量控制阀，包括流量控制阀芯和复位弹簧。
所述的单向调节阀体，其内装有止逆单向阀和调节阀组合而成，其一侧有主油路的进油孔和回油孔，另一侧有主油路的出油孔和回油孔及控制油孔。
所述的旋转马达控制阀和上下马达控制阀，二者结构基本相同，包括控制阀体、控制阀芯和复位弹簧，控制阀体上设有控制阀进油腔、控制阀排油腔A、控制阀排油腔B、控制阀回油腔和控制阀控制油腔，在控制阀芯上开有依控制行程与控制阀体上的油腔相对应的环形油槽，同时在控制油腔相对应的控制阀芯上的环形油槽两边轴向各开有一斜形槽，阀的两侧有主油路的进出油孔、回油孔和控制油孔。
所述的旋转马达控制阀，其控制阀排油腔A(12)和控制阀排油腔B(13)通过管路与旋转马达连接。
所述的上下马达控制阀，其控制阀排油腔A(12)和控制阀排油腔B(13)通过管路与上下马达连接。
所述的单向减压阀体，其内装有减压阀和单向阀，减压阀，包括减压阀芯和复位弹簧，单向阀包括复位弹簧，其一侧有进油孔，出油孔，回油孔。
集成控制阀组中的控制阀进油孔和回油孔与柱塞泵出油孔和进油孔位置相对应，把集成控制阀组与柱塞泵用螺丝连接成一体。
在钻机用变量柱塞泵系统上还装有系统压力表、差压压力表和钻进压力表。
本发明的优越功效是：
1、本发明为片式阀，其外形为片状，内部可根据需要装有各种功能的控制阀芯和相应的油路，每个阀的油孔位置对应，只要用螺丝把各阀串起来固定即可，使柱塞泵和液压控制系统集成一体整体，结构紧凑简单，体积小，重量轻，制造维护方便。
2、柱塞泵与液压系统无管路连接，集成控制阀的回油孔直通柱塞泵的进油孔，具有液压功率回收作用，主油路上取消了溢流阀和节流阀等液压损耗元件，无节流损失，效率高，发热少。
3、本发明的上下马达可用液压油缸替代。
4、本发明的液压系统与柱塞泵的集成组合，使用时，液压油流量都是从小到大或从大到小的一个渐变过程，马达的启动和停止无冲击，使钻机具有良好的操控性和稳定性，与现有技术相比具有本质的飞跃。
附图说明
图1为本发明的变量柱塞泵系统原理图。
图2为本发明的变量柱塞泵结构示意图。
附图中标号说明
1—柱塞泵 2—变量缸 201—斜盘
202—复位弹簧 3—限压阀 31—限压阀芯
32—复位弹簧 33—钻进压力表 34—限压流量阀体
341—油管 4—流量控制阀 41—流量控制阀芯
42—复位弹簧 5—止逆单向阀 56—单向调节阀体
6—调节阀 7—旋转马达控制阀 8—上下马达控制阀
9—控制阀体 10—控制阀芯 11—控制阀进油腔
12—控制阀排油腔A 13—控制阀排油腔B
14—控制阀回油腔 15—控制阀控制油腔
16—斜形槽 17—复位弹簧 18—单向减压阀体
19—减压阀 20—单向阀 21—旋转马达
22—上下马达 23—油箱 24—集成控制阀组
25—主油路 251—系统压力表 26—控制油路
261—差压压力表 27—出油孔 28—进油孔
29—进油孔 30—回油孔
具体实施方式
以下结合附图对本发明的结构作进一步描述。
请参阅图1、2所示，本发明由片式阀组合后再与柱塞泵连接成一体，由柱塞泵1、变量缸2、限压阀3、流量控制阀4、止逆单向阀5、调节阀6、旋转马达控制阀7、上下马达控制阀8、减压阀19、单向阀20、旋转马达21和上下马达22组成。
其中，限压阀3和流量控制阀4安装在限压流量阀体34内，限压阀3由限压阀芯31和复位弹簧32组成；流量控制阀4由流量控制阀芯41和复位弹簧42组成；止逆单向阀5和调节阀6安装在单向调节阀体56内；减压阀19和单向阀20安装在单向减压阀体18内；
所述的旋转马达控制阀7和上下马达控制阀8，二者结构基本相同，包括控制阀体9、控制阀芯10和复位弹簧17，控制阀体9上设有控制阀进油腔11、控制阀排油腔A 12、控制阀排油腔B 13、控制阀回油腔14和控制阀控制油腔15，在控制阀芯10上开有依控制行程与控制阀体9上的油腔相对应的环形油槽，同时在控制油腔相对应的控制阀芯上的环形油槽两边轴向各开有一斜形槽16，阀的两侧有主油路的进出油孔、回油孔和控制油孔。
本发明是采用片式阀结构，其外形为片状，每个阀的油孔位置对应，用螺丝把各阀串连连接而成，即把单向调节阀体56、旋转马达控制阀7、上下马达控制阀8和单向减压阀体18相应的位置对应，使主油路25和控制油路26与各阀油腔联通，用螺丝把各阀串连成集成控制阀组24，再用油管341与限压流量阀体34连接、集成控制阀组24中进油孔28、回油孔30与柱塞泵1上的出油孔27、进油孔29位置相对应，用螺丝把集成控制阀组24与柱塞泵1连接成一体。集成控制阀组24上的回油孔30直接对着柱塞泵1上的进油孔29，具有功率回收作用，油箱23只起油路泄漏的补油作用。本发明的钻机用变量柱塞泵系统上还装有系统压力表251、差压压力表261、钻进压力表33。
工作过程
旋转马达的运行：
工作前，旋转马达控制阀7的手柄处于中位，主油路25关闭，控制油路26打开，此时启动发动机带动柱塞泵1运转，有很少一部份压力油向控制油路26供油，由于调节阀6的阻尼作用，在此两端产生较大的压力差信号，此信号加在流量控制阀4两端，使流量控制阀芯41移动，导至部份压力油进入变量缸2，推动斜盘201(图2)角度至零，柱塞泵1不向主油路25排油。此时向右扳动手柄位置，旋转马达控制阀7的控制阀芯10向左相应的位置移动，首先导通主油路25，同时控制阀芯10上的斜形槽16在控制油路26中起阻尼作用并加大，调节阀6至旋转马达控制阀7间的压力升高，调节阀6两端的压力差减少，流量控制阀4两端的压力差也减少，使流量控制阀芯41移动，至进入变量缸2的压力油减少，斜盘201在复位弹簧202作用下角度增大，柱塞泵1向主油路25排油增加。此时主油路25已打开，压力油推开止逆单向阀5进入控制阀进油腔11，通过控制阀排油腔B 13经管路接至旋转马达21，推动旋转马达21运转，回油经管路接至控制阀排油腔A 12再通过控制阀回油腔14至柱塞泵1的进油孔29。当扳动手柄到终点，控制阀芯10上的斜形槽16把控制油路25关闭，此时调节阀6两端压力相等，压力差为零，流量控制阀4两端压力差也为零，在弹簧作用下，流量控制阀芯41也移动到端点，变量缸2右腔同回油路接通，斜盘201也达到最大角度，柱塞泵1达到最大排量(可设定)，旋转马达21也达到最高转速。当向相反方向扳动手柄，也产生同样的变量效果，只是主油路25上旋转马达控制阀7至旋转马达21的压力油方向也改变，同时旋转马达21向相反方向运行。
上下马达的运行：
工作前，上下马达控制阀8的手柄处于中位，主油路25关闭，控制油路26打开，此时启动发动机带动柱塞泵1运转，有很少一部份压力油向控制油路26供油，由于调节阀6的阻尼作用，在此两端产生较大的压力差信号，此信号加在流量控制阀4两端，使流量控制阀芯41移动，导至部份压力油进入变量缸2，推动斜盘201(图2)角度至零，柱塞泵1不向主油路25排油。此时向右扳动手柄位置，上下马达控制阀8的控制阀芯10向左相应的位置移动，首先导通主油路25，同时控制阀芯10上的斜形槽16在控制油路26中起阻尼作用并加大，调节阀6至上下马达控制阀8间的压力升高，调节阀6两端的压力差减少，流量控制阀4两端的压力差也减少，使流量控制阀芯41移动，至进入变量缸2的压力油减少，斜盘201在复位弹簧202作用下角度增大，柱塞泵1向主油路25排油增加。此时主油路25已打开，压力油推开止逆单向阀5进入控制阀进油腔11，通过控制阀排油腔B 13至减压阀19再经管路接至上下马达22，推动上下马达22运转，回油经管路接至控制阀排油腔A 12再通过回油腔14至柱塞泵进油孔29。当扳动手柄到终点，控制阀芯10上的斜形槽16把控制油路26关闭，此时调节阀6两端压力相等，压力差为零，流量控制阀4两端压力差也为零，在弹簧作用下，流量控制阀芯41也移动到端点，变量缸2右腔同回油路接通，斜盘201也达到最大角度，柱塞泵1达到最大排量(可设定)，上下马达22也达到最高转速。当向相反方向扳动手柄，也产生同样的变量效果，只是主油路25上上下马达控制阀7至上下马达22的压力油方向也改变，同时上下马达22向相反方向运行。上下马达22的回油经单向阀20返回至上下马达控制阀8的控制阀排油腔B13，再通过回油腔14至柱塞泵进油孔29。减压阀19，单向阀20供钻进时压力调整和返回快速提升用。
系统的压力设定：
当系统工作压力超过限压阀3设定的值，部份压力油推动限压阀芯31移动，至另一部份压力油进入变量缸2右腔，推动斜盘201至零，柱塞泵1不向系统排油，保护系统安全。以上可以看出，钻机所有动作仅靠两个手柄的位置，完成正反转和上下动作以及动作过程的变速，操纵及其简单。
Claims (9)
1.一种钻机用变量柱塞泵系统，包含集成控制阀组、柱塞泵、旋转马达和上下马达，其特征在于：
所述的集成控制阀组为片式阀，把单向调节阀体(56)、旋转马达控制阀(7)、上下马达控制阀(8)和单向减压阀体(18)相应的油孔位置对应，使主油路(25)和控制油路(26)与各阀油腔联通，用螺丝把各阀串连联接而成，再用油管(341)与限压流量控制阀体(34)连接，最后与柱塞泵(1)连接成一体。
2.根据权利要求1所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
所述的限压流量控制阀体(34)，其内装有限压阀(3)和流量控制阀(4)组合而成；限压阀(3)，包括限压阀芯(31)和复位弹簧(32)；流量控制阀(4)，包括流量控制阀芯(41)和复位弹簧(42)。
3.根据权利要求1所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
所述的单向调节阀体(56)，其内装有止逆单向阀(5)和调节阀(6)组合而成，其一侧有主油路的进油孔(28)和回油孔(30)，另一侧有主油路的出油孔和回油孔以及控制油孔。
4.根据权利要求1所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
所述的旋转马达控制阀(7)和上下马达控制阀(8)，二者结构基本相同，包括控制阀体(9)、控制阀芯(10)和复位弹簧(17)，控制阀体(9)上设有控制阀进油腔(11)、控制阀排油腔A(12)、控制阀排油腔B(13)、控制阀回油腔(14)和控制阀控制油腔(15)，在控制阀芯(10)上开有依控制行程与控制阀体(9)上的油腔相对应的环形油槽，同时在控制油腔相对应的控制阀芯上的环形油槽两边轴向各开有一斜形槽(16)，阀的两侧有主油路的进出油孔、回油孔和控制油孔。
5.根据权利要求1或4所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
所述的旋转马达控制阀(7)，其中控制阀排油腔A(12)和控制阀排油腔B(13)通过管路与旋转马达(21)连接。
6.根据权利要求1或4所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
所述的上下马达控制阀(8)，其中控制阀排油腔A(12)和控制阀排油腔B(13)通过管路与上下马达(22)连接。
7.根据权利要求1所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
所述的单向减压阀体(18)，其内装有减压阀(19)和单向阀(20)，减压阀(19)，包括减压阀芯和复位弹簧，单向阀(20)包括复位弹簧，其一侧有进油孔，出油孔，回油孔。
8.根据权利要求1所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
集成控制阀组(24)中的控制阀进油孔(28)和回油孔(30)与柱塞泵出油孔(27)和进油孔(29)位置相对应，把集成控制阀组(24)与柱塞泵(1)用螺丝连接成一体。
9.根据权利要求1所述的钻机用变量柱塞泵系统，其特征在于：
在钻机用变量柱塞泵系统上还装有系统压力表(251)、差压压力表(261)和钻进压力表(33)。
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Cited By (2)
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2007
- 2007-10-29 CN CNB2007100475320A patent/CN100540919C/zh not_active Expired - Fee Related
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