CN103062142A - 卷管器液压系统及桩工机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷管器液压系统及桩工机械。所述卷管器液压系统包括变量泵、比例控制阀组和卷管器马达；所述变量泵的第一油口接于所述卷管器马达的上提油口；所述比例控制阀组的进出油口分别接于所述变量泵的第一油口和所述变量泵的变量活塞缸，从而形成所述变量泵的负反馈通道；所述变量泵的第一油口的油液在其压力达到所述比例控制阀组的设定值时经所述比例控制阀组作用于所述变量活塞缸。实施本发明，能够改变主油管承受的张紧力的大小，使主油管承受的张紧力与其所处的深度相适应，即避免了主油管在任何深度都承受着最大的张紧力，提高了主油管的使用寿命，从而降低了施工成本。

Description

卷管器液压系统及桩工机械

技术领域

本发明涉及卷管器控制技术领域，特别涉及一种卷管器液压系统及桩工机械。

背景技术

目前连续墙液压抓斗、扩孔钻机等深基础桩工机械一般由底盘、工作装置等组成。在施工过程中，为了实现工作装置的往复动作，需要通过分别缠绕在左右两卷管器上的两根液压胶管（又称左右主油管）实现进油和回油，具体而言，其中一根液压胶管将底盘主泵输出的高压液压油传输给工作装置，另一根液压胶管为工作装置提供回油通道。

由于两根液压胶管需要与工作装置一起深入地下进行施工作业，随着工作装置的提升/下放，左右两卷管器需随之进行上提/下放操作，实现主油管的收管/放管，以保证主油管与工作装置的随动运动。现有的卷管器液压系统一般采用定量泵开式液压系统，提升时，卷管器液压系统具有最大的恒定提升溢流压力，以保证此压力输出的卷管器扭矩能够将最大施工深度时的主油管提起，并使主油管时刻承受较大的恒张力，也保证了主油管与工作装置的同步；下放时，工作装置拽着主油管同步下放，卷管器液压系统具有恒定溢流背压。

现有的卷管器液压系统存在着以下不足或缺陷：由于在提升/下放时，液压系统的调定压力为一个比较大的恒定值，使得主油管在任何深度都承受着最大的张紧力，降低了主油管的使用寿命，增加了施工成本；另外，由于采用定量泵，在工作装置（左右主油管）提升/下放时，液压系统一直存在溢流损失，系统效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种卷管器液压系统及桩工机械，通过控制卷管器液压系统中的比例控制阀组的设定值，能够改变主油管承受的张紧力的大小，使主油管承受的张紧力与其所处的深度相适应，从而提高主油管的使用寿命。

一方面，本发明提供了一种卷管器液压系统，所述卷管器液压系统包括变量泵、比例控制阀组和卷管器马达；所述变量泵的第一油口接于所述卷管器马达的上提油口；所述比例控制阀组的进出油口分别接于所述变量泵的第一油口和所述变量泵的变量活塞缸，从而形成所述变量泵的负反馈通道；所述变量泵的第一油口的油液在其压力达到所述比例控制阀组的设定值时经所述比例控制阀组作用于所述变量活塞缸。

进一步地，所述变量泵为闭式变量泵，所述变量泵的第一油口接于所述卷管器马达的上提油口，所述变量泵的第二油口接于所述卷管器马达的下放油口。

进一步地，所述卷管器马达包括第一卷管器马达和第二卷管器马达；所述卷管器液压系统还包括同步控制阀组；所述变量泵的第一油口通过所述同步控制阀组接于所述第一卷管器马达和所述第二卷管器马达的上提油口，所述变量泵的第二油口通过所述同步控制阀组接于所述第一卷管器马达和所述第二卷管器马达的下放油口。

进一步地，所述比例控制阀组与所述变量泵的第一油口之间的油路上设置有换向阀和/或第一节流阀。

进一步地，所述比例控制阀组为比例顺序阀组或者比例换向阀组。

进一步地，所述比例顺序阀组包括顺序阀和第一溢流阀；所述顺序阀为液控式，所述第一溢流阀为比例电磁阀；所述顺序阀的进油口接于所述变量泵的第一油口，所述顺序阀的出油口接于所述变量泵的变量活塞缸，所述顺序阀的第一液控端接于所述顺序阀的进油口，所述顺序阀的第二液控端同时接于所述顺序阀的进油口和所述第一溢流阀的进油口，所述第一溢流阀的溢流口接于油箱。

进一步地，所述比例顺序阀组还包括第二节流阀和第三节流阀；所述顺序阀的进油口和第二液控端分别通过所述第一节流阀和所述第二节流阀接于所述第一溢流阀的进油口。

进一步地，所述比例顺序阀组还包括第二溢流阀，所述第二溢流阀的进油口接于所述顺序阀的出油口，所述第二溢流阀的溢流口接于油箱。

进一步地，所述比例顺序阀组还包括第四节流阀，所述第四节流阀设置于所述顺序阀的出油口至所述变量活塞缸之间的油路上。

另一发明，本发明还提供了一种桩工机械，该桩工机械设置有上述任一项所述的卷管器液压系统。

本发明的卷管器液压系统在使用时，可通过控制比例控制阀组的（压力）设定值，例如可使该设定值与主油管下放深度成比例同步增加或者减少，在提升时，若卷管器的收管速度大于工作装置的提升速度，主油管将被拉到超紧状态，此时，系统压力（即变量泵第一油口的压力）达到比例控制阀组的设定值，比例控制阀组打开，变量泵第一油口的油液将通过比例控制阀组作用至变量泵的变量活塞缸，变量泵的排量减少，卷管器的收管速度放缓，主油管由超紧状态变松为比例控制阀组的设定值所对应的张紧度；若卷管器的收管速度低于工作装置的提升速度，主油管将处于松弛状态，此时，系统压力小于比例控制阀组的设定值，比例控制阀组关闭，变量泵第一油口的油液未反馈作用至变量活塞缸，变量泵的排量增大，卷管器快速收管，直至主油管达到比例控制阀组的设定值对应的张紧度；与现有技术相比，本发明的卷管器液压系统能够改变主油管承受的张紧力的大小，使主油管承受的张紧力与其所处的深度相适应，即避免了主油管在任何深度都承受着最大的张紧力，提高了主油管的使用寿命，从而降低了施工成本。

本发明的桩工机械设置有上述的卷管器液压系统，由于上述的卷管器液压系统具有上述技术效果，因此，该桩工机械也具有相应的技术效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种卷管器液压系统的结构示意图；

图2为图1所示卷管器液压系统的一种具体实施方式的液压原理示意图。

主要元件符号说明：

1发动机

2变量泵

3同步控制阀组

4比例控制阀组

5第一卷管器

6第二卷管器

7第一卷管器马达

8第二卷管器马达

9比例顺序阀组

11顺序阀

12第二节流阀

13第三节流阀

14第一溢流阀

15第二溢流阀

16第四节流阀

17第一节流阀

18换向阀

具体实施方式

应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1和图2，下面将结合实施例对本发明作详细说明。

结合图1所示，该实施例的卷管器液压系统包括变量泵2、同步控制阀组3、比例控制阀组4、第一卷管器马达7和第二卷管器马达8。为了描述的方便，同时便于公众理解，图中还示出发动机1、第一卷管器5和第二卷管器6；但应当说明的是，本发明实施例提供的液压系统可以不包括发动机1、第一卷管器5和第二卷管器6。

其中，发动机1的动力输出轴与变量泵2的动力输入轴驱动连接；变量泵2为闭式变量泵，变量泵2的第一油口A通过同步控制阀组接于第一卷管器马达7和第二卷管器马达8的上提油口，变量泵2的第二油口B通过同步控制阀接于第一卷管器马达7和第二卷管器马达的下放油口。

比例控制阀组4的进出油口分别接于变量泵2的第一油口和变量泵2的变量活塞缸，从而形成所述变量泵2的负反馈通道；比例控制阀组4具有比例可调的（压力）设定值，当变量泵2的第一油口A的油液压力达到该设定值时，比例控制阀组4打开，第一油口A的油液经比例控制阀组4作用于变量泵2的变量活塞缸，使变量泵2的斜盘角度变小，进而使变量泵2的排量减小，当变量泵2的第一油口A的油液压力小于该设定值时，比例控制阀组4关闭。

在具体实施时，可将第一卷管器5和第二卷管器6对称安装于桩工机械（如连续墙抓斗或者旋挖扩孔钻机）的臂架上，第一卷管器马达7和第二卷管器马达8分别与第一卷管器5和第二卷管器6驱动连接，左右主油管的一端分别缠绕于第一卷管器5和第二卷管器5上，另一端绕经臂架顶端的托架后向下连接于工作装置，从而为工作装置提供进油通道和回油通道；发动机1和变量泵2安装于桩工机械的上车内部；同步控制阀组3和比例控制阀组4安装于上车顶部。另外，同步控制阀组3可采用分流集流阀块实现。

在工作过程中，可控制比例控制阀组4的设定值，例如可使该设定值与主油管下放深度成比例同步增加或者减少。在提升时，变量泵2的第一油口A向卷管器马达的上提油口进油，卷管器马达的下放油口向变量泵2的第二油口B回油，若卷管器的收管速度大于工作装置的提升速度，主油管将被拉到超紧状态，此时，系统压力（即变量泵2第一油口的压力）达到比例控制阀组4的设定值，比例控制阀组4打开，变量泵第一油口的油液将通过比例控制阀组作用至变量泵2的变量活塞缸，变量泵的排量减少，卷管器的收管速度放缓，主油管由超紧状态变松为比例控制阀组4的设定值所对应的张紧度；若卷管器的收管速度低于工作装置的提升速度，主油管将处于松弛状态，此时，系统压力小于比例控制阀组4的设定值，比例控制阀组4关闭，变量泵2第一油口的油液未反馈作用至变量活塞缸，变量泵2的排量增大，卷管器快速收管，直至主油管达到比例控制阀组的设定值对应的张紧度；在具体实施时，通过给定相应的设定值，可使主油管在任何深度时的张紧力为在该深度位置时的自身重力。在下放时，主油管向下拽着卷管器使其反向旋转，卷管器马达的下放油口为进油状态，卷管器马达的上提油口为回油状态，若主油管的张紧力较大，将造成变量泵2第一油口的油液压力过大并超过比例控制阀组4的设定值，此时，负反馈通道其作用，变量泵2的排量减少，使主油管由超紧状态变松为比例控制阀组4的设定值所对应的张紧度。

从上述可知，本发明上述实施例的卷管器液压系统能够改变主油管承受的张紧力的大小，使主油管承受的张紧力与其所处的深度相适应，即避免了主油管在任何深度都承受着最大的张紧力，提高了主油管的使用寿命，从而降低了施工成本；另外，由于采用闭式变量泵与两卷管器马达形成闭式液压回路，与现有技术相比，避免了系统溢流的发热损失，提高了系统效率。

为了更清楚的展示上述实施例的核心部分，下面结合图2给出上述实施的一种优选实施方式。另外，为了便于说明，图2中省略了同步控制阀组3。

结合图2所示，在该优选方式中，变量泵2采用A4VG泵，比例控制阀组4采用比例顺序阀组9。

具体而言，比例顺序阀组9优选地包括顺序阀11和第一溢流阀14；顺序阀11为液控式两位两通阀，第一溢流阀14为比例电磁阀，顺序阀11的进油口接于变量泵2的第一油口A，顺序阀11的出油口通过变量泵2的X4口接于变量活塞缸的右腔，顺序阀11的第一液控端接于顺序阀11的进油口，顺序阀11的第二液控端接于顺序阀11和第一溢流阀14的进油口，第一溢流阀14的溢流口接于油箱；在使用过程中，通过改变第一溢流阀14的控制电流（电磁线圈的电流），即可控制比例顺序阀组9的设定值。更优选地，比例顺序阀组9与变量泵2的第一油口之间的油路上设置有换向阀18和/或第一节流阀17，通过控制换向阀18的状态，可决定是否启用负反馈通道，而第一节流阀17能够避免第一油口A的油液因压力过大而对比例控制阀组9造成影响。在上述两种优选情形的基础上，比例顺序阀组9还优选地包括第二节流阀12和第三节流阀13；顺序阀11的进油口和第二液控端分别通过第二节流阀12和第三节流阀13接于第一溢流阀14的进油口。在上述三种优选情形的基础上，比例顺序阀组9还优选地包括第二溢流阀15，第二溢流阀15的进油口接于顺序阀11的出油口，第二溢流阀15的溢流口接于油箱。在上述四种优选情形的基础上，比例顺序阀组9还优选包括第四节流阀16，第四节流阀16设置于顺序阀11的出油口至所述变量活塞缸之间的油路上。各种节流阀的设置有助于减少液压冲击力并使液压系统的控制更加平稳、精确。

需要说明的是，上述优选方式中，比例顺序阀组9采用如上形式，但并不局限于此，在其他实施例中，只要能实现上述功能的比例顺序阀组均可采用。

需要说明的是，上述优选方式中，比例控制阀组4采用比例顺序阀组9，但并不局限于此，在其他实施例中，只要能实现上述功能的比例控制阀均可采用，例如，该比例控制阀组4还可以是比例换向阀组。

需要说明的是，上述实施方式中，变量泵2为闭式变量泵，并且整个系统采用闭式液压系统，但在其他实施例中，也可以采用开始液压系统，在这种情形下，变量泵的进油口接于油箱，变量泵的出油口（第一油口）（通过主换向阀、分流集流阀等）接于第一卷管器马达7和第二卷管器马达8的上提油口，第一卷管器马达7和第二卷管器马达8的下放油口（通过分流集流阀、主换向阀等）接于油箱，如此也能实现本发明的相应功能。

本发明实施例还提供了一种桩工机械，例如旋挖扩孔钻机或者连续墙抓斗，该桩工机械设置有上述实施例所述的卷管器液压系统，由于上述的卷管器液压系统具有上述技术效果，因此，该桩工机械也应具备相应的技术效果，其相应部分的具体实施过程与上述实施例类似，其他部分的具体实施过程可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。

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 (10)

1.一种卷管器液压系统，其特征在于：

包括变量泵（2）、比例控制阀组（4）和卷管器马达；

所述变量泵（2）的第一油口接于所述卷管器马达的上提油口；

所述比例控制阀组（4）的进出油口分别接于所述变量泵（2）的第一油口和所述变量泵（2）的变量活塞缸，形成所述变量泵（2）的负反馈通道；

所述变量泵（2）的第一油口的油液在其压力达到所述比例控制阀组（4）的设定值时经所述比例控制阀组（4）作用于所述变量活塞缸。

2.如权利要求1所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述变量泵（2）为闭式变量泵，所述变量泵（2）的第一油口接于所述卷管器马达的上提油口，所述变量泵（2）的第二油口接于所述卷管器马达的下放油口。

3.如权利要求2所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述卷管器马达包括第一卷管器马达（7）和第二卷管器马达（8）；所述卷管器液压系统还包括同步控制阀组（3）；所述变量泵（2）的第一油口通过所述同步控制阀组（3）接于所述第一卷管器马达（7）和所述第二卷管器马达（8）的上提油口，所述变量泵（2）的第二油口通过所述同步控制阀组（3）接于所述第一卷管器马达（7）和所述第二卷管器马达（8）的下放油口。

4.如权利要求1所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述比例控制阀组（4）与所述变量泵（2）的第一油口之间的油路上设置有换向阀（18）和/或第一节流阀（17）。

5.如权利要求1至4任一项所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述比例控制阀组（4）为比例顺序阀组（9）或者比例换向阀组。

6.如权利要求5所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述比例顺序阀组（9）包括顺序阀（11）和第一溢流阀（14）；所述顺序阀（11）为液控式，所述第一溢流阀（14）为比例电磁阀；所述顺序阀（11）的进油口接于所述变量泵（2）的第一油口，所述顺序阀（11）的出油口接于所述变量泵（2）的变量活塞缸，所述顺序阀（11）的第一液控端接于所述顺序阀（11）的进油口，所述顺序阀（11）的第二液控端同时接于所述顺序阀（11）的进油口和所述第一溢流阀（14）的进油口，所述第一溢流阀（14）的溢流口接于油箱。

7.如权利要求6所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述比例顺序阀组（9）还包括第二节流阀（12）和第三节流阀（13）；所述顺序阀（11）的进油口和第二液控端分别通过所述第一节流阀（12）和所述第二节流阀（13）接于所述第一溢流阀（14）的进油口。

8.如权利要求6所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述比例顺序阀组（9）还包括第二溢流阀（15），所述第二溢流阀（15）的进油口接于所述顺序阀（11）的出油口，所述第二溢流阀（15）的溢流口接于油箱。

9.如权利要求6所述的卷管器液压系统，其特征在于：所述比例顺序阀组（9）还包括第四节流阀（16），所述第四节流阀（16）设置于所述顺序阀（11）的出油口至所述变量活塞缸之间的油路上。

10.一种桩工机械，其特征在于：所述桩工机械设置有权利要求1至9任一项所述的卷管器液压系统。

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