CN102756952B - 液压卷管控制系统、连续墙抓斗和扩孔钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压卷管控制系统，包括：第一卷管马达连接至第一卷盘；第二卷管马达连接至第二卷盘；压力油源提供的压力油通过进油路连接至卷管控制阀组的P口，卷管控制阀组的T口与回油路连通，卷管控制阀组的第一工作口与第一卷管马达的第一进油口和第二卷管马达的第二进油口连接，卷管控制阀组的第二工作口与第一卷管马达的第二进油口和第二卷管马达的第一进油口连接，卷管控制阀组根据控制器的电信号，调节从第一工作口或从第二工作口输出的压力油的压力；检测单元，用于检测工作装置的深度变化数据；控制器根据深度变化数据生成控制卷管控制阀组的电信号。实现了卷管压力随下放深度增加而成比例变化。还提供了一种连续墙抓斗和扩孔钻机。

Description

液压卷管控制系统、连续墙抓斗和扩孔钻机

技术领域

本发明涉及液压卷管控制技术领域，具体而言，涉及液压卷管控制系统、连续墙抓斗和扩孔钻机。

背景技术

目前的连续墙抓斗、扩孔钻机等深基础桩工机械，都需要同时输送两根胶管和工作装置深入到地下进行施工作业。卷管器有弹簧卷管器和液压卷管器两种，由于弹簧卷管器受到弹簧限制，因此机械的挖掘深度或者扩孔深度都会受到限制。所以目前深基础桩工机械使用液压卷管器越来越多。液压卷管器的控制形式主要有两种：恒张力卷管控制系统和变力卷管控制系统。不管是恒张力卷管控制系统，还是变力卷管控制系统，都存在两侧卷盘在工作装置施工作业时出现转向相反问题，尤其是在操作液压手柄速度过快时，两侧卷盘就会出现明显的一个放和一个收现象。两侧卷管的这种转动相反现象，对胶管受力十分有害。

因此，需要一种液压卷管控制技术，能够避免卷管出现的转动相反现象，控制卷管的同步收放。

发明内容

考虑到上述背景技术，本发明的一个目的是提供一种液压卷管控制系统，能够避免卷管出现的转动相反现象，控制卷管的同步收放。

根据本发明的一个方面，提供了一种液压卷管控制系统，用于深基础桩工机械，包括：第一卷盘、第二卷盘、第一卷管马达、第二卷管马达、卷管控制阀组、压力油源、检测单元和控制器，其中，所述第一卷管马达连接至所述第一卷盘，以驱动所述第一卷盘转动；所述第二卷管马达连接至所述第二卷盘，以驱动所述第二卷盘转动；所述压力油源提供的压力油通过进油路连接至所述卷管控制阀组的P口，所述卷管控制阀组的T口与回油路连通，所述卷管控制阀组的第一工作口与所述第一卷管马达的第一进油口和所述第二卷管马达的第二进油口连接，所述卷管控制阀组的第二工作口与所述第一卷管马达的第二进油口和所述第二卷管马达的第一进油口连接，所述卷管控制阀组根据所述控制器的电信号，调节从所述第一工作口或从所述第二工作口输出的压力油的压力；所述检测单元连接至所述控制器，用于检测所述深基础桩工机械的工作装置的深度变化数据并输出至所述控制器；所述控制器根据所述检测单元采集的所述深度变化数据生成控制所述卷管控制阀组的电信号。

从卷管控制阀组的工作口输出的压力油能够同时供给两个卷管马达的同一个进油口，保证两个卷管马达的输出扭矩的方向和大小均相同，使得两个卷盘在相同方向上旋转，使两条胶管能够同步收放，解决了两个卷盘出现转向相反的技术问题，并且控制器能够随着工作装置的深度变化控制卷管控制阀调节压力油的压力，从而控制卷管马达的输出扭矩和输出转速，进而调节两个卷盘的转速，可同步收缩和释放胶管。

在上述技术方案中，优选地，所述卷管控制阀组可以包括：第一压力控制阀、第二压力控制阀、单向阀和第一换向阀，所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀的进油口均连接至所述卷管控制阀组中的进油路，所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀的出油口均连接至与所述卷管控制阀组中的回油路，所述第一换向阀用于在所述第一工作口和所述第二工作口之间更换所述进油路的输出口。

第一压力控制阀和第二压力控制阀可保证进油路上的压力油的压力，随着第一压力控制阀和第二压力控制阀的压力阈值的变化，所保证的进油路上的压力油的压力也随之变化，从而起到调节进油路的压力的作用。

第一卷管马达和第二卷管马达均为双向马达，假设当卷管控制阀组的第一工作口作为出油口时，可以使两个卷管马达输出顺时针旋转的转速，若第一换向阀进行换向时，使卷管控制阀组的第二工作口作为出油口，则可使两个卷管马达输出逆时针旋转的转速，这样就可以使两个卷盘同时正向旋转或同时反向旋转，即实现了同时收缩胶管和同时释放胶管的作用。

在上述技术方案中，优选地，所述卷管控制阀组还可以包括：第二换向阀，所述第二换向阀的进油口连接至所述第一压力控制阀与所述第二压力控制阀之间的进油路，所述第二换向阀的出油口连接至所述第一压力控制阀与所述第二压力控制阀之间的回油路，在处于不得电时第一位置时，将所述进油路的压力油泄至所述回油路，在处于得电时的第二位置时，截止所述进油路与所述回油路之间的通路。

在上述技术方案中，优选地，所述卷管控制阀组还可以包括：第三压力控制阀，与所述T口连接。

在上述技术方案中，优选地，所述第一压力控制阀、所述第二压力控制阀和所述第三压力控制阀均为比例溢流阀。

在比例溢流阀为电控比例溢流阀时，能够根据控制器的电信号调节比例溢流阀的压力阈值，在比例溢流阀为液控比例溢流阀时，则根据控制器的电信号调节比例溢流阀的先导控制油的压力，从而调节比例溢流阀的压力阈值，将电信号转换为液控信号，也可以实现比例溢流阀的压力阈值调节。

在上述技术方案中，优选地，所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀的压力阈值相同，所述第三压力控制阀的压力阈值小于所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀的压力阈值。

设置比例溢流阀一方面可以保证进油路上的压力恒定，且使系统压力稳定在压力阈值附近，另一方面也可起到安全泄压的作用，可以限制系统的最高压力，当压力超过压力阈值时，溢流阀打开溢流，保证系统完全工作。

在上述技术方案中，优选地，所述第一压力控制阀和所述第二压力控制阀均根据来自所述控制器的电信号调节各自的压力阈值，以调节所述进油路的压力。

当检测到深度变深时，则控制器向第一压力控制阀和第二压力控制阀发送电信号，调高它们的压力阈值，使得进油路的压力值上升，则提高了卷管马达的输出转速和输出扭矩，进一步提高了卷盘的转速，因此，胶管的释放速度加快。

在上述任一技术方案中，优选地，还可以包括：第一减速机和第二减速机，所述第一减速机连接在所述第一卷盘和所述第一卷管马达之间，所述第二减速机连接在所述第二卷盘和所述第二卷管马达之间。

通过减速机能够进一步控制输出至卷盘的速度，使卷盘的旋转速度能够满足工作装置的深度变化。

在上述任意技术方案中，优选地，所述压力油源可以包括变量泵或定量泵，连接至所述深基础桩工机械的底盘主泵的动力输出口。

在上述任一技术方案中，优选地，所述检测单元可以包括接近开关，检测用于悬挂所述工作装置的钢丝绳的运动速度，根据所述运动速度计算得到所述深度变化数据。

检测钢丝绳的运动速度就可以知道工作装置的下放速度或上升速度，为了避免胶管不受损坏，需尽量使胶管的长度能够满足工作装置的下放深度，因此，就需要根据工作装置的下放深度来调节胶管的长度，那么就需要调节转盘的旋转方向和转速，旋转方向通过卷管控制阀组中的第一换向阀来调节，而转速则间接由卷管控制阀组中的第一压力控制阀和第二压力控制阀来调节。

根据本发明的另一方面，还提供了一种连续墙抓斗，包括如上述任一项所描述的液压卷管控制系统。

根据本发明的又一方面，还提供了一种扩孔钻机，包括如上述任一项所描述的液压卷管控制系统。

根据本发明的液压卷管控制系统，卷管压力由电气系统与液压系统联合控制，实现了卷管压力随下放深度增加而成比例变化，使胶管受力更为合理，同时也大大提高了胶管的使用寿命。通过独特设计的卷管控制阀组，有效地减小了两侧卷盘因系统压力突然升高而造成的冲击甩动，解决了两侧卷盘因系统压力冲击而造成的转动干扰问题。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的液压卷管控制系统的示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的液压卷管控制系统中的电气控制示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的液压卷管控制系统应用于连续墙抓斗的示意图。

图1至图3中的部件名称与附图标记之间的对应关系为：

302第一卷管马达；306第一减速机；310第一卷盘；304第二卷管马达；308第二减速机；312第二卷盘；100卷管控制阀组；102第一换向阀；104第一压力控制阀；108第二压力控制阀；112单向阀；106第二换向阀；110第三压力控制阀；114第一工作口；116第二工作口；3高压过滤器；2电磁阀。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

首先结合图1和图2详细说明根据本发明的液压卷管控制系统

图1示出了本实施例的液压卷管控制系统的示意图，图2示出了本实施例中的液压卷管控制系统中的电气控制示意图。

如图1和图2所示，根据本发明的实施例的液压卷管控制系统，可用于深基础桩工机械，可包括：第一卷盘310、第二卷盘312、第一卷管马达302、第二卷管马达304、卷管控制阀组100、压力油源、检测单元4和控制器1，其中，

该第一卷管马达302连接至第一卷盘310，以驱动第一卷盘310转动，第一卷盘310带动其中一根胶管的收缩和释放；该第二卷管马达304连接至第二卷盘312，以驱动第二卷盘312转动，该第一卷盘310带动另一根胶管的收缩和释放；

压力油源200提供的压力油通过进油路连接至卷管控制阀组100的P口，卷管控制阀组100的T口与回油路连通，该卷管控制阀组100的第一工作口114与第一卷管马达302的第一进油口和第二卷管马达304的第二进油口连接，卷管控制阀组100的第二工作口116与第一卷管马达302的第二进油口和所述第二卷管马达304的第一进油口连接，卷管控制阀组100可根据所述控制器1的电信号，调节从第一工作口114或从第二工作口116输出的压力油的压力；

所述检测单元4连接至所述控制器1，用于检测深基础桩工机械的工作装置的深度变化数据并输出至所述控制器1；所述控制器1根据所述检测单元4采集的所述深度变化数据生成控制所述卷管控制阀组100的电信号并发送至该卷管控制阀组100。

从图1中可以看出，从卷管控制阀组100的工作口输出的压力油能够同时供给两个卷管马达的同一个方向的进油口，保证两个卷管马达的输出扭矩的方向和大小均相同，使得两个卷盘在相同方向上旋转，使两条胶管能够同步收放，解决了两个卷盘出现转向相反的技术问题，并且控制器1能够随着工作装置（若深基础桩工机械为连续墙抓头，则工作装置为抓斗斗头部分）的深度变化控制卷管控制阀组100调节进油路上的压力，从而控制卷管马达的输出扭矩和输出转速，进而调节两个卷盘的转速，可同步收缩和释放胶管。

如图1所示，所述卷管控制阀组100可包括：第一压力控制阀104、第二压力控制阀108、单向阀112和第一换向阀102，所述第一压力控制阀104和所述第二压力控制阀108的进油口均连接至所述卷管控制阀组100中的进油路，所述第一压力控制阀104和所述第二压力控制阀108的出油口均连接至与所述卷管控制阀组100中的回油路，所述单向阀112设置于所述第一压力控制阀104与所述第二压力控制阀108之间的进油路，所述第一换向阀102用于在所述第一工作口114和所述第二工作口116之间更换所述进油路的输出口。

第一压力控制阀和第二压力控制阀可保证进油路上的压力油的压力，随着第一压力控制阀和第二压力控制阀的压力阈值的变化，所保证的进油路上的压力油的压力也随之变化，从而起到调节进油路的压力的作用。

第一卷管马达和第二卷管马达均为双向马达，假设当卷管控制阀组的第一工作口作为出油口时，可以使两个卷管马达输出顺时针旋转的转速，若第一换向阀进行换向时，使卷管控制阀组的第二工作口作为出油口，则可使两个卷管马达输出逆时针旋转的转速，这样就可以使两个卷盘同时正向旋转或同时反向旋转，即实现了同时收缩胶管和同时释放胶管的作用。

优选地，该卷管控制阀组100还可以包括：第二换向阀106，第二换向阀106的进油口连接至第一压力控制阀102与第二压力控制阀108之间的进油路，第二换向阀106的出油口连接至第一压力控制阀102与第二压力控制阀108之间的回油路，在处于不得电时第一位置时，将进油路的压力油泄至回油路，在处于得电时的第二位置时，截止进油路与回油路之间的通路；该卷管控制阀组100还可以包括：第三压力控制阀110，与所述T口连接。

需说明的是，所述第一压力控制阀104、所述第二压力控制阀108和所述第三压力控制阀110均为比例溢流阀。

在比例溢流阀为电控比例溢流阀时，能够根据控制器的电信号调节比例溢流阀的压力阈值，在比例溢流阀为液控比例溢流阀时，则根据控制器的电信号调节比例溢流阀的先导控制油的压力，从而调节比例溢流阀的压力阈值，将电信号转换为液控信号，也可以实现比例溢流阀的压力阈值调节。

可调节第一压力控制阀104和第二压力控制阀108的压力阈值相同，第三压力控制阀110的压力阈值小于所述第一压力控制阀104和所述第二压力控制阀108的压力阈值，如图1所示，将第一压力控制阀104和第二压力控制阀108的压力阈值设置为200bar，将第三压力控制阀110的压力阈值设置为25bar，应理解，这些压力数值仅用于解释说明，并不用于限制本发明。

设置比例溢流阀一方面可以保证进油路上的压力恒定，且使系统压力稳定在压力阈值附近，另一方面也可起到安全泄压的作用，可以限制系统的最高压力，当压力超过压力阈值时，溢流阀打开溢流，保证系统完全工作。

如图2所示，卷管控制阀组100中的第一压力控制阀104和第二压力控制阀108均根据来自控制器1的电信号调节各自的压力阈值，以调节进油路的压力。当检测到深度变深时，则控制器向第一压力控制阀和第二压力控制阀发送电信号，调高它们的压力阈值，使得进油路的压力值上升，则提高了卷管马达的输出转速和输出扭矩，进一步提高了卷盘的转速，因此，胶管的释放速度加快。

优选地，该液压卷管控制系统还可以包括：第一减速机306和第二减速机308，该第一减速机306连接在第一卷盘310和第一卷管马达302之间，该第二减速机308连接在第二卷盘312和第二卷管马达304之间。

通过减速机能够进一步控制输出至卷盘的速度，使卷盘的旋转速度能够满足工作装置的深度变化。

图2中所示的检测单元4可以包括接近开关，检测用于悬挂所述工作装置的钢丝绳的运动速度，根据所述运动速度计算得到所述深度变化数据。

检测钢丝绳的运动速度就可以知道工作装置的下放速度或上升速度，为了避免胶管不受损坏，需尽量使胶管的长度能够满足工作装置的下放深度，因此，就需要根据工作装置的下放深度来调节胶管的长度，那么就需要调节转盘的旋转方向和转速，旋转方向通过卷管控制阀组中的第一换向阀来调节，而转速则间接由卷管控制阀组中的第一压力控制阀和第二压力控制阀来调节。

所述压力油源200包括变量泵或定量泵，连接至所述深基础桩工机械的底盘主泵的动力输出口。

在图1中，该压力油源200为变量泵，通过调节油缸来调节变量泵的排量。

接下来结合图3来说明将根据本发明的液压卷管控制系统应用于连续墙抓斗的示例。

如图3所示，第一卷管马达302以及减速机总成通过法兰连接在连续墙抓斗的卷管安装座上，卷管控制阀组100安装在连续墙抓斗的臂架上。卷管辅泵（即压力油源200）安装在连续墙抓斗的底盘主泵的动力输出口上，压力油源输出的压力油经高压过滤器3输入卷管控制阀组100。

连续墙抓斗在刚开机和液压卷管控制系统不操作时，电磁阀2不得电，此时卷管辅泵工作在最小排量，可以有效节省液压系统能量。在液压卷管控制系统开始工作时，电磁阀2得电，压力油被引回到卷管辅泵的反控口，卷管辅泵会按照系统所需输出相应的流量，无多余流量溢流发热，节能环保。

在工作装置正常提升工况时，卷管控制阀组100内的比例溢流阀接收来自控制器1的电气程序指令，随工作装置的深度变化成比例改变系统卷管压力；在工作装置正常下放工况时，卷管控制阀组100内的比例溢流阀接收来自控制器1的电气程序指令，随工作装置的深度变化成比例改变系统卷管压力，同时卸荷电磁阀（即第三压力控制阀110）得电，卷管辅泵输出流量被泄到卷管马达的低压侧，为卷管马达提供必须的补油，防止卷管马达吸空。该电磁阀2可以是二位二通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀或者三维四通电磁换向阀。

在工作装置快速操作时，卷管控制阀组100内置并联的比例溢流阀隔断了两侧卷盘的相互干扰，解决了两侧卷盘转向相反的问题；同时比例溢流阀接收到系统压力信号，压力陡生到一个比较大的压力，从而提高了减速机的输出扭矩，阻抗了系统压力冲击而引起的卷盘甩动。

以上结合附图详细说明了根据本发明的液压卷管控制系统，卷管压力由电气系统与液压系统联合控制，实现了卷管压力随下放深度增加而成比例变化，使胶管受力更为合理，同时也大大提高了胶管的使用寿命。通过独特设计的卷管控制阀组，有效地减小了两侧卷盘因系统压力突然升高而造成的冲击甩动，解决了两侧卷盘因系统压力冲击而造成的转动干扰问题。

根据本发明的另一方面还提供了一种连续墙抓斗，包括上面所描述的液压卷管控制系统。具有与液压卷管控制系统相同的技术效果。

根据本发明的又一方面，还提供了一种扩孔钻机，包括上面所描述的液压卷管控制系统。具有与液压卷管控制系统相同的技术效果。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种液压卷管控制系统，用于深基础桩工机械，其特征在于，包括：第一卷盘(310)、第二卷盘(312)、第一卷管马达(302)、第二卷管马达(304)、卷管控制阀组(100)、压力油源、检测单元(4)和控制器(1)，其中，

所述第一卷管马达(302)连接至所述第一卷盘(310)，以驱动所述第一卷盘(310)转动；

所述第二卷管马达(304)连接至所述第二卷盘(312)，以驱动所述第二卷盘(312)转动；

所述压力油源(200)提供的压力油通过进油路连接至所述卷管控制阀组(100)的P口，所述卷管控制阀组(100)的T口与回油路连通，所述卷管控制阀组(100)的第一工作口(114)与所述第一卷管马达(302)的第一进油口和所述第二卷管马达(304)的第二进油口连接，所述卷管控制阀组(100)的第二工作口(116)与所述第一卷管马达(302)的第二进油口和所述第二卷管马达(304)的第一进油口连接，所述卷管控制阀组(100)根据所述控制器(1)的电信号，调节从所述第一工作口(114)或从所述第二工作口(116)输出的压力油的压力；

所述检测单元(4)连接至所述控制器(1)，用于检测所述深基础桩工机械的工作装置的深度变化数据并输出至所述控制器(1)；

所述控制器(1)根据所述检测单元(4)采集的所述深度变化数据生成控制所述卷管控制阀组(100)的电信号；

所述卷管控制阀组(100)包括：第一压力控制阀(104)、第二压力控制阀(108)、单向阀(112)和第一换向阀(102)，所述第一压力控制阀(104)和所述第二压力控制阀(108)的进油口均连接至所述卷管控制阀组(100)中的进油路，所述第一压力控制阀(104)和所述第二压力控制阀(108)的出油口均连接至与所述卷管控制阀组(100)中的回油路，所述单向阀(112)设置于所述第一压力控制阀(104)与所述第二压力控制阀(108)之间的进油路，所述第一换向阀(102)用于在所述第一工作口(114)和所述第二工作口(116)之间更换所述进油路的输出口。

2.根据权利要求1所述的液压卷管控制系统，其特征在于，所述卷管控制阀组(100)还包括：第二换向阀(106)，所述第二换向阀(106)的进油口连接至所述第一压力控制阀(102)与所述第二压力控制阀(108)之间的进油路，所述第二换向阀(106)的出油口连接至所述第一压力控制阀(102)与所述第二压力控制阀(108)之间的回油路，在处于不得电时第一位置时，将所述进油路的压力油泄至所述回油路，在处于得电时的第二位置时，截止所述进油路与所述回油路之间的通路。

3.根据权利要求2所述的液压卷管控制系统，其特征在于，所述卷管控制阀组(100)还包括：第三压力控制阀(110)，与所述T口连接。

4.根据权利要求3所述的液压卷管控制系统，其特征在于，所述第一压力控制阀(104)、所述第二压力控制阀(108)和所述第三压力控制阀(110)均为比例溢流阀。

5.根据权利要求4所述的液压卷管控制系统，其特征在于，所述第一压力控制阀(104)和所述第二压力控制阀(108)的压力阈值相同，所述第三压力控制阀(110)的压力阈值小于所述第一压力控制阀(104)和所述第二压力控制阀(108)的压力阈值。

6.根据权利要求5所述的液压卷管控制系统，其特征在于，所述第一压力控制阀(104)和所述第二压力控制阀(108)均根据来自所述控制器(1)的电信号调节各自的压力阈值，以调节所述进油路的压力。

7.根据权利要求1所述的液压卷管控制系统，其特征在于，还包括：第一减速机(306)和第二减速机(308)，所述第一减速机(306)连接在所述第一卷盘(310)和所述第一卷管马达(302)之间，所述第二减速机(308)连接在所述第二卷盘(312)和所述第二卷管马达(304)之间。

8.根据权利要求1所述的液压卷管控制系统，其特征在于，所述压力油源(200)包括变量泵或定量泵，连接至所述深基础桩工机械的底盘主泵的动力输出口。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的液压卷管控制系统，其特征在于，所述检测单元(4)包括接近开关，检测用于悬挂所述工作装置的钢丝绳的运动速度，根据所述运动速度计算得到所述深度变化数据。

10.一种连续墙抓斗，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的液压卷管控制系统。

11.一种扩孔钻机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的液压卷管控制系统。