CN104214147A - 一种盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置，包括三位四通换向阀、二位二通换向阀、二个液控单向阀、顺序阀、溢流阀、蓄能器、液压缸。该系统采用蓄能器作为能量吸收和储存元件，将盾构推进过程中外界突变载荷导致的峰值液压能吸收存储，供推进液压缸在空载快速回退时的大流量工况利用。由于该装置的存在，推进系统突变载荷工况下的压力波动得到有效抑制，运动平稳性得到有效改善，同时具有较明显的节能效果。该装置的工作全部采用系统液压油控制，使盾构推进电控系统得以简化，非常适合盾构掘进机推进液压系统的实际工况需要。

Description

一种盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置

技术领域

本发明属于液压系统技术领域，涉及一种流体压力控制机构，具体涉及一种盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置。

背景技术

推进系统是盾构掘进机的重要组成部分。由于盾构掘进地质情况复杂多变，因而推进系统承受的负载不确定性很大，特别是在极端地质情况下容易遭受随机突变大载荷。突变载荷所导致的压力突变和能量积聚对推进液压系统正常可靠工作造成较大的影响。

现有盾构推进液压系统普遍采用溢流阀作为突变载荷下系统保护元件，溢流阀需频繁开启，系统响应的快速性很难得到保证，且溢流损失较大导致系统发热严重。此外，突变载荷下不仅要保护液压系统承受安全压力，还要保证安全阀开启之后液压缸工作腔压力不能降低至正常工作压力之下，以维持开挖面稳定。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置，该装置既能吸收复杂地质工况下掘进突变载荷导致的压力波动并作为液压能存储，同时又能可靠保压，维持开挖面稳定。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括三位四通换向阀、液压缸以及蓄能器；三位四通换向阀的进油口与主进油路相连，回油口与回油路相连，第一出油口与液压缸的无杆腔相连通，第二出油口液压缸的有杆腔相连通；由第一出油口与第二出油口至液压缸的两油路之间还设置有用于吸收并存储推进系统在突变载荷工况下的变化液压能，同时在液压缸回退时将能量释放出来做功的蓄能器；第一出油口上还连接有溢流阀。

所述的第二出油口与液压缸之间还设置有二位二通换向阀；三位四通换向阀的第一出油口分别与第二液控单向阀的进油口、二位二通换向阀的控制油口以及溢流阀的进油口相连；三位四通换向阀的第二出油口与第一液控单向阀的控制油口和二位二通换向阀的进油口相连；二位二通换向阀的出油口分别与第二液控单向阀的控制油口、第一液控单向阀的进油口以及液压缸的有杆腔相连；第二液控单向阀的出油口分别与顺序阀的进油口以及液压缸的无杆腔相连；

所述顺序阀的出油口与第一液控单向阀的出油口汇合后分别与蓄能器和溢流阀的控制油口相连；溢流阀的出油口连接到油箱上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用蓄能器吸收并存储推进系统突变载荷工况下的变化液压能，在推进液压缸回退时将能量释放出来做功，实现节能。另外，液压缸有杆腔和无杆腔回路上设置了液控单向阀组，消除了突变负载对系统主油路压力的影响，同时在暂停推进时仍能保持工作腔具有一定压力，并将液压缸在原有位置处可靠锁紧。最后，本发明盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置的工作全部采用液压油控制，大幅减少了电控元件数量，提高了电气控制系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明的原理图。

其中：1为三位四通换向阀；2为二位二通换向阀；3为溢流阀；4、7为液控单向阀；5为蓄能器；6为顺序阀；8为液压缸；9为油箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1，本发明包括三位四通换向阀1、液压缸8以及蓄能器5；三位四通换向阀1的进油口P1与主进油路相连，回油口T1与回油路相连，第一出油口A1与液压缸8的无杆腔相连通，第二出油口B1液压缸8的有杆腔相连通；由第一出油口A1与第二出油口B1至液压缸8的两油路之间还设置有用于吸收并存储推进系统在突变载荷工况下的变化液压能，同时在液压缸回退时将能量释放出来做功的蓄能器5；第一出油口A1上还连接有溢流阀3。第二出油口B1与液压缸8之间还设置有二位二通换向阀2；三位四通换向阀1的第一出油口A1分别与第二液控单向阀7的进油口A7、二位二通换向阀2的控制油口K2以及溢流阀3的进油口P3相连；三位四通换向阀1的第二出油口B1与第一液控单向阀4的控制油口K4和二位二通换向阀2的进油口A2相连；二位二通换向阀2的出油口B2分别与第二液控单向阀7的控制油口K7、第一液控单向阀4的进油口A4以及液压缸8的有杆腔相连；第二液控单向阀7的出油口B7分别与顺序阀6的进油口A6以及液压缸8的无杆腔相连；顺序阀6的出油口B6与第一液控单向阀4的出油口B4汇合后分别与蓄能器5和溢流阀3的控制油口K3相连；溢流阀3的出油口T3连接到油箱9上。

本发明的工作原理如下：

如附图所示，当盾构向前推进时，三位四通换向阀1左边电磁铁得电，工作在左位，主进油路高压油经三位四通换向阀1的进油口P1、第一出油口A1流至第二液控单向阀7进油口A7，由于第二液控单向阀7导通，压力油经出油口B7至液压缸8无杆腔推动活塞杆伸出，液压缸8有杆腔液压油通过管路流至二位二通换向阀2出油口B2。由于三位四通换向阀1第一出油口A1与二位二通换向阀2控制油口K2相连，在来自三位四通换向阀1第一出油口A1的高压油作用下二位二通换向阀2工作在左位，进油口A2与出油口B2连通，液压缸8有杆腔液压油经二位二通换向阀2流至三位四通换向阀1第二出油口B1。由于三位四通换向阀1工作在左位，液压缸8有杆腔液压油经二位二通换向阀2至三位四通换向阀1第二出油口B1流入，T1口流出至回油路。

正常推进时，液压缸8无杆腔压力油流至顺序阀6进油口A6，由于工作压力低于顺序阀6弹簧调定压力，顺序阀6不工作，进油口A6和出油口B6不通。由于第一液控单向阀4控制油口K4与回油路连接，且蓄能器5中有高压油，此时第一液控单向阀4进油口A4和出油口B4不通。第二液控单向阀7的控制油口K7与回油路连接，因此第二液控单向阀7不会反向导通。蓄能器5中的油液压力没有达到设定安全压力值，因此与其连接的溢流阀3控制油口K3未达到使阀开启的压力，进油口P3与出油口T3不通，溢流阀3不工作。

当盾构推进遭遇突变负载时，系统工作压力增大。当压力超过顺序阀6调定压力时，顺序阀6开启，进油口A6和出油口B6连通。从第二液控单向阀7出油口B7中流出的高压油一部分通过顺序阀6进油口A6、出油口B6进入蓄能器5，开始充液。当突变载荷较大使得蓄能器5充液压力高于设定安全值时，蓄能器5中高压油通过溢流阀3控制油口K3作用使溢流阀3开启，进油口P3与出油口T3连通，来自三位四通换向阀1第一出油口A1的高压油经溢流阀3进油口P3、出油口T3流回油箱9。在极端情况下，液压缸8无杆腔压力升至远高于系统压力时，由于第二液控单向阀7控制油口K7与回油路相连，第二液控单向阀7反向截止，防止压力波动对主油路的冲击。

当盾构推进液压缸需要回退时，三位四通换向阀1右边电磁铁得电，工作在右位，主进油路高压油经三位四通换向阀1的进油口P1、第二出油口B1，一部分至第一液控单向阀4控制油口K4，将第一液控单向阀4反向导通，蓄能器5中的高压油经第一液控单向阀4出油口B4、进油口A4流至液压缸8有杆腔推动活塞杆缩回。由于三位四通换向阀1工作在右位，第一出油口A1与回油口T1连通，二位二通换向阀2控制油口K2与回油路接通，在右端弹簧力作用下二位二通换向阀2工作在右位，三位四通换向阀1第二出油口B1的另一部分液压油经二位二通换向阀2进油口A2、出油口B2流向液压缸8有杆腔，与蓄能器共同推动液压缸快速回退。由于二位二通换向阀2具有内置单向阀，可防止蓄能器5中高压油倒流回主油路。由于主油路经二位二通换向阀2进油口A2、出油口B2与第二液控单向阀7控制油口K7相连，第二液控单向阀7反向导通，液压缸8无杆腔液压油经第二液控单向阀7出油口B7、进油口A7以及三位四通换向阀1第一出油口A1、回油口T1流至回油路，从而实现液压缸回退。此时，顺序阀6进油口A6、溢流阀3进油口P3均与回油路连接，故顺序阀6和溢流阀3均不工作。

当盾构暂停推进时，三位四通换向阀1全部电磁铁断电，阀工作在中位，进油口P1与第一出油口A1和第二出油口B1断开，主油路压力油经进油口P1、回油口T1至回油路，系统卸荷。由于此时二位二通换向阀2工作于右位，与第二液控单向阀7共同组成液压锁，从而使液压缸8位置锁定，保证开挖面的稳定。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置，其特征在于：包括三位四通换向阀(1)、液压缸(8)以及蓄能器(5)；三位四通换向阀(1)的进油口(P1)与主进油路相连，回油口(T1)与回油路相连，第一出油口(A1)与液压缸(8)的无杆腔相连通，第二出油口(B1)液压缸(8)的有杆腔相连通；由第一出油口(A1)与第二出油口(B1)至液压缸(8)的两油路之间还设置有用于吸收并存储推进系统在突变载荷工况下的变化液压能，同时在液压缸回退时将能量释放出来做功的蓄能器(5)；第一出油口(A1)上还连接有溢流阀(3)。

2.根据权利要求1所述的盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置，其特征在于：所述的第二出油口(B1)与液压缸(8)之间还设置有二位二通换向阀(2)；三位四通换向阀(1)的第一出油口(A1)分别与第二液控单向阀(7)的进油口(A7)、二位二通换向阀(2)的控制油口(K2)以及溢流阀(3)的进油口(P3)相连；三位四通换向阀(1)的第二出油口(B1)与第一液控单向阀(4)的控制油口(K4)和二位二通换向阀(2)的进油口(A2)相连；二位二通换向阀(2)的出油口(B2)分别与第二液控单向阀(7)的控制油口(K7)、第一液控单向阀(4)的进油口(A4)以及液压缸(8)的有杆腔相连；第二液控单向阀(7)的出油口(B7)分别与顺序阀(6)的进油口(A6)以及液压缸(8)的无杆腔相连。

3.根据权利要求2所述的盾构推进液压系统突变载荷能量吸收装置，其特征在于：所述顺序阀(6)的出油口(B6)与第一液控单向阀(4)的出油口(B4)汇合后分别与蓄能器(5)和溢流阀(3)的控制油口(K3)相连；溢流阀(3)的出油口(T3)连接到油箱(9)上。