CN102434100B - 一种旋挖钻机及其自动纠偏系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种旋挖钻机及其自动纠偏系统。该自动纠偏系统包括：换向阀；执行部件，所述执行部件包括第一接口和第二接口；倾角传感器，所述倾角传感器检测钻进过程中的钻杆倾角信息；压力控制阀和控制器，所述压力控制阀连接于进入第一接口的油路上，所述控制器连接倾角传感器和压力控制阀，在倾角大于预设值时，所述控制器控制压力控制阀，使得进入第一接口的液压油压力减小。本发明通过倾角传感器实时采集倾角信息，并通过控制器控制压力控制阀，减弱了打斜孔的趋势，具有钻进精度高、可实现多级加压等优点。

Description

一种旋挖钻机及其自动纠偏系统

技术领域

本发明主要涉及工程机械领域，特别涉及一种旋挖钻机自动纠偏系统，以及包括该自动纠偏系统的旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机钻进系统主要工作装置包括主卷扬、加压系统和动力头系统。一般情况下，在钻进过程中，主卷扬处于浮动状态，当遇到斜硬面或者软硬不均的地层等情况时，钻头受力不均匀，进而会使得钻头偏向一边钻进。

现有技术中，加压系统主要由换向阀、缓冲阀块、及加压马达或者加压缸构成。该结构的加压系统在钻进过程中，当碰到斜硬面时，加压力会增大，导致倾斜程度更加严重。

该加压系统常常造成钻孔倾斜度大于设计和规范要求，这样需要返回修偏孔，并用混凝土填充偏移空间。因而，现有结构不仅会浪费很多的时间，延长施工工期；而且也会造成混凝土超方，增加项目成本。

由于钻进精度是衡量旋挖钻机性能优劣的关键因素之一，因此如何提供一种能够及时纠正钻杆偏移程度的旋挖钻机，以满足施工现场对其日益增多的需求，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种旋挖钻机自动纠偏系统，该纠偏系统能够避免钻进过程中的倾斜，以符合施工设计和规范要求。

本发明的旋挖钻机自动纠偏系统，包括：

换向阀，所述换向阀包括第一进油口、第一回油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一进油口连接系统进油口，所述第一回油口连接油箱；

执行部件，所述执行部件包括第一接口和第二接口，所述第一接口连接第一工作油口，第二接口连接第二工作油口，所述第一接口进油时，旋挖钻机向下钻进；所述第二接口进油时，旋挖钻机的钻杆上提；

倾角传感器，所述倾角传感器检测钻进过程中的钻杆倾角信息；

压力控制阀和控制器，所述压力控制阀连接于进入第一接口的油路上，所述控制器连接倾角传感器和压力控制阀，在倾角大于预设值时，所述控制器控制压力控制阀，使得进入第一接口的液压油压力减小。

进一步地，所述压力控制阀为比例溢流阀，所述比例溢流阀包括第二进油口和第二回油口，所述第二回油口连接油箱。

进一步地，所述第二进油口连接系统进油口和第一进油口之间的油路。

进一步地，所述第二进油口连接第一工作油口和第一接口之间的油路。

进一步地，所述压力控制阀为比例减压阀，所述比例减压阀串接于进入第一接口的油路上。

进一步地，还包括：

第一单向阀，所述第一单向阀包括第三进油口和第三出油口，第三进油口连接油箱，第三出油口连接第一工作油口和第一接口之间的回路；

和/或

第二单向阀，所述第二单向阀包括第四进油口和第四出油口，第四进油口连接油箱，第四出油口连接第二工作油口和第二接口之间的回路。

进一步地，还包括：

第一平衡阀，所述第一平衡阀包括第五进油口和第五出油口；以及

第二平衡阀，所述第二平衡阀包括第六进油口和第六出油口；

所述第五出油口连接第六出油口，所述第五进油口连接第一工作油口和第一接口之间的回路，所述第六进油口连接第二工作油口和第二接口之间的回路。

进一步地，所述倾角传感器为旋挖钻机的桅杆倾角传感器，用于采集桅杆X方向和Y方向的倾角信息。

进一步地，所述执行部件为旋挖钻机的加压马达或加压缸。

本发明的另一个方面，还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机包括前述的旋挖钻机自动纠偏系统。

本发明通过倾角传感器实时采集倾角信息，并在倾角大于预设值时，通过控制器控制压力控制阀，使得进入第一接口的液压油压力减小，减压钻进并控制钻进速度，从而减弱打斜孔的趋势。与现有技术相比，本发明可以纠正钻杆偏移的程度，避免了进一步钻偏的趋势，因此有利于提高钻进精度；此外，本发明可以将液压油压力调整在不同等级，有利于钻头的多元化作业，可实现多级加压等多种功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的旋挖钻机自动纠偏系统的结构图；

图2是本发明另一实施例的旋挖钻机自动纠偏系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示是本发明一实施例的旋挖钻机自动纠偏系统的结构图，该自动纠偏系统用于在旋挖钻机钻进过程中，及时纠正钻杆偏移的程度。从图中可以看出，本发明的自动纠偏系统至少包括换向阀1、执行部件2、倾角传感器3、压力控制阀4和控制器5。

换向阀1包括第一进油口、第一回油口、第一工作油口和第二工作油口，第一进油口连接系统进油口，第一回油口连接油箱。该换向阀1可以是如图1和图2所示的三位四通阀，以分别控制执行部件2的进出油方向。该换向阀1也可以是如二位四通阀等其它结构的方向控制阀，本发明并不受限于此。

执行部件2包括第一接口和第二接口，其中第一接口连接第一工作油口，第二接口连接第二工作油口，第一接口进油时，旋挖钻机向下钻进；第二接口进油时，旋挖钻机的钻杆上提。执行部件2可以为旋挖钻机的加压马达或加压缸。在图1和图2所示的实施例中，该执行部件2为双向液压马达，在第一接口进油时，该液压马达可以正转，从而驱动钻头向下钻进，该第一接口侧为加压侧；在第二接口进油时，该液压马达可以反转，从而便于钻杆的收缩和上提作业，该第二接口侧为上提侧。

倾角传感器3检测钻进过程中的钻杆倾角信息，该倾角传感器3可以设置于旋挖钻机上多个可以直接或间接测量钻杆倾角信息的位置，本发明并不受限于此。由于钻机过程中，桅杆倾角和钻杆倾角一致，该倾角传感器3可以为旋挖钻机的桅杆倾角传感器，用于采集桅杆X方向和Y方向的倾角信息。

控制器5连接倾角传感器3和压力控制阀4，前述所指连接可以是通讯线路连接。压力控制阀4连接于进入第一接口的油路上，在倾角大于预设值时，控制器5控制压力控制阀4，使得进入第一接口的液压油压力减小。

在上述技术方案的基础上，本发明可以根据倾角传感器3检测的倾角信息，在钻头受力不均匀等情况时，及时减小进入执行部件2的液压油压力，通过实时调整加压力，可以纠正钻杆偏移的程度，避免了进一步钻偏的趋势，因此有利于提高钻进精度，顺利地保证了施工工期，并可以避免因修偏孔而造成的成本增加。

本发明的压力控制阀4可以采用多种结构的阀结构，并可以安装于前述液压回路的多个油路上，本发明并不受限于此。作为一个实施例，该压力控制阀4为比例溢流阀，比例溢流阀包括第二进油口和第二回油口，第二回油口连接油箱。比例溢流阀的第二进油口可以连接于多个位置，在图1所示的实施例中，该第二进油口连接系统进油口和第一进油口之间的油路。在图2所示的实施例中，第二进油口连接第一工作油口和第一接口之间的油路。该比例溢流阀为常闭状态，当控制器5控制比例溢流阀打开时，部分液压油泄入油箱，从而可以减小进入第一接口的液压油压力。

作为另一个实施例，本发明的压力控制阀4也可以为比例减压阀，比例减压阀串接于进入第一接口的油路上。该比例减压阀为常开状态，当控制器5控制比例溢流阀时，比例溢流阀可以在不同比例等级上减压。

为了对本发明的执行部件2进行缓冲保护作用，本发明还可以包括第一单向阀61和/或第二单向阀62。其中，第一单向阀61包括第三进油口和第三出油口，第三进油口连接油箱，第三出油口连接第一工作油口和第一接口之间的回路；第二单向阀62包括第四进油口和第四出油口，第四进油口连接油箱，第四出油口连接第二工作油口和第二接口之间的回路。在第一接口侧压力较小(如接近真空)时，液压油从油箱经第一单向阀61进入第一接口；当第二接口侧压力较小时，液压油从油箱经第二单向阀62进入第二接口。通过油箱的补油，可以保证执行部件2平稳作业。

进一步地，为本发明还可以包括第一平衡阀71和第二平衡阀72。其中，第一平衡阀71包括第五进油口和第五出油口，第二平衡阀72包括第六进油口和第六出油口；第五出油口连接第六出油口，第五进油口连接第一工作油口和第一接口之间的回路，第六进油口连接第二工作油口和第二接口之间的回路。

在第一接口侧压力大于第一平衡阀71的开启压力时，液压油依次经过第一平衡阀71、第二平衡阀72进入第二接口侧；在第二接口侧压力大于第二平衡阀72的开启压力时，液压油依次经过第二平衡阀72、第一平衡阀71进入第一接口侧，从而可以避免液压回路内的高压，有利于保护执行部件2。

除了前述旋挖钻机自动纠偏系统外，本发明还提供一种包括前述自动纠偏系统的旋挖钻机。该旋挖钻机的其它结构参考现有技术，本文在此不再赘述。

综上所述，本发明旋挖钻机自动纠偏系统，通过倾角传感器3实时采集倾角信息，并通过控制器5控制压力控制阀4，减弱了打斜孔的趋势。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)钻进精度高

本发明在钻头受力不均匀等情况时，根据倾角传感器3检测的倾角信息，及时减小进入执行部件2的液压油压力，通过实时调整加压力，可以纠正钻杆偏移的程度，避免了进一步钻偏的趋势，因此有利于提高钻进精度，顺利地保证了施工工期，并可以避免因修偏孔而造成的成本增加。

2)可实现多级加压

除了前述自动纠偏的功能外，本发明还可以实现多级加压等多种功能。在不同工况下，控制器5可以根据需要，调整比例溢流阀或比例减压阀在不同比例，从而可以将液压油压力调整在不同等级，有利于钻头的多元化作业。

因此，本发明的有益效果是显而易见的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种旋挖钻机自动纠偏系统，其特征在于，包括：

换向阀（1），所述换向阀（1）包括第一进油口、第一回油口、第一工作油口和第二工作油口，所述第一进油口连接系统进油口，所述第一回油口连接油箱；

执行部件（2），所述执行部件（2）包括第一接口和第二接口，所述第一接口连接第一工作油口，第二接口连接第二工作油口，所述第一接口进油时，旋挖钻机向下钻进；所述第二接口进油时，旋挖钻机的钻杆上提，所述执行部件（2）为加压马达或加压缸；

倾角传感器（3），所述倾角传感器（3）检测钻进过程中的钻杆倾角信息；

压力控制阀（4）和控制器（5），所述压力控制阀（4）连接于进入第一接口的油路上，所述控制器（5）连接倾角传感器（3）和压力控制阀（4），在倾角大于预设值时，所述控制器（5）控制压力控制阀（4），使得进入第一接口的液压油压力减小。

2.根据权利要求1所述的自动纠偏系统，其特征在于，所述压力控制阀（4）为比例溢流阀，所述比例溢流阀包括第二进油口和第二回油口，所述第二回油口连接油箱。

3.根据权利要求2所述的自动纠偏系统，其特征在于，所述第二进油口连接系统进油口和第一进油口之间的油路。

4.根据权利要求2所述的自动纠偏系统，其特征在于，所述第二进油口连接第一工作油口和第一接口之间的油路。

5.根据权利要求1所述的自动纠偏系统，其特征在于，所述压力控制阀（4）为比例减压阀，所述比例减压阀串接于进入第一接口的油路上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自动纠偏系统，其特征在于，所述倾角传感器（3）为旋挖钻机的桅杆倾角传感器，用于采集桅杆X方向和Y方向的倾角信息。

7.一种旋挖钻机，其特征在于，所述旋挖钻机包括权利要求1-6任一项所述的旋挖钻机自动纠偏系统。