CN104214162A - 一种单向平衡阀及桅杆油缸控制系统和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种单向平衡阀及桅杆油缸控制系统和旋挖钻机，该单向平衡阀包括进油管道、出油管道、比例开关阀和单向阀；比例开关阀的进油口与进油管道连接，出油口与出油管道连接；比例开关阀还设置有比例控制装置，在比例开关阀的控制端达到预定压力时比例控制装置控制比例开关阀打开到预定程度；第一单向阀的进油口与进油管道连接，出油口与出油管道连接；通过在进油和出油管道之间并联一比例开关阀和单向阀，使该单向平衡阀在进油时可以通过第一单向阀瞬间连通，回油时，通过比例开关阀按照一定的比例渐渐打开回油通道，使其连接在油路上时可以有效减少液压回路上启闭不稳定装状态，将其应用在桅杆油缸上可有效减少桅杆的脉动和晃动。

Description

一种单向平衡阀及桅杆油缸控制系统和旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械，特别涉及一种单向平衡阀及设置有该单向平衡阀的桅杆油缸控制系统和旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种基础施工中使用的大口径高效成孔设备，其利用始终保持垂直方向的钻杆对地面进行直接旋转、挖掘。从而在地面快速形成所需直径和深度的桩孔，旋挖钻机桅杆在立桅杆和倒桅杆时通过桅杆油缸控制，由于桅杆油缸的负载较大，所以，如图1所示，桅杆油缸01的液压油路需要设置双向平衡阀02来控制油路平衡。

如图1所示，桅杆油缸01在立桅和倒桅过程中由于桅杆角度的变化负载也随之发生变化，双向平衡阀02由于其固有的结构特性而会出现启闭不稳的状态，回油端(立桅时候为有杆腔；倒桅时候为无杆腔)压力会随之发生变化，阀LS(反馈阀)(图中未示出)反馈至泵的信号油压力不稳，泵的排量处于时刻变化的状态，桅杆会出现脉动、晃动等情况，严重的话会出现重大的安全事故。为了解决此现象，现有技术是在双向平衡阀02两油口增加单向节流阀03或单向顺序阀，但是这样会增加油缸背压，功率损失大。

因此，针对现有的桅杆用双向平衡阀启闭容易出现不稳定状态，导致桅杆出现脉动和晃动的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有的桅杆用双向平衡阀启闭容易出现不稳定状态，导致桅杆出现脉动和晃动的问题，本发明提供一种单向平衡阀及设置有该单向平衡阀的桅杆油缸控制系统和旋挖钻机。

本发明提供的一种单向平衡阀，包括：

进油管道，设有进油口，用于连接主油路；

出油管道，设置有出油口，用于连接负载油路；

比例开关阀，所述比例开关阀的进油口与所述进油管道连接，出油口与所述出油管道连接；所述比例开关阀还设置有比例控制装置，在所述比例开关阀的控制端达到预定压力时，所述比例控制装置控制所述比例开关阀打开到预定程度；

第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述进油管道连接，出油口与所述出油管道连接。

进一步地，所述比例开关阀为比例液控换向阀；

所述比例液控换向阀包括两个工作状态，第一工作状态和第二工作状态，

在所述第一工作状态下，所述比例液控换向阀的进油口与其出油口断开；

在所述第二工作状态下，所述比例液控换向阀的进油口与其出油口按照预定的比例开度连通；其中，

在所述比例液控换向阀的液控端低于预定压力后，所述比例控制装置控制所述比例液控换向阀切换到第一工作状态，在所述比例液控换向阀的液控端高于预定压力后，所述比例控制装置控制所述比例液控换向阀切换到第二工作状态。

进一步地，所述比例控制装置包括：

弹簧腔侧活塞，设置在所述比例液控换向阀边侧，并与所述比例液控换向阀的液控端连接；

节流阀，所述节流阀的进油口与所述弹簧腔侧活塞的有杆腔连接，所述节流阀的出油口与所述弹簧腔侧活塞的无杆腔连接；

第二单向阀，所述第二单向阀与所述节流阀并联，所述第二单向阀的进油口与所述弹簧腔侧活塞的有杆腔连接，所述第二单向阀的出油口与所述弹簧腔侧活塞的无杆腔连接。

进一步地，所述比例开关阀与所述第一单向阀并联。

进一步地，还包括：

顺序阀，所述顺序阀的出油口与所述进油管道连接，进油口与所述出油管道连接；

所述顺序阀与所述第一单向阀并联。

进一步地，所述第一单向阀为弹簧单向阀。

进一步地，所述比例液控换向阀为二位二通比例液控换向阀。

进一步地，所述单向平衡阀还设置有：

与所述比例开关阀的控制端连接的压力进油口；

与所述进油管道连接的回油口；以及与所述顺序阀的进油口连接的压力油口。

本发明还提供一种桅杆油缸控制系统，包括向桅杆油缸供油的主油路和回油油路，还包括：

第一单向平衡阀，所述主油路连接所述第一单向平衡阀的进油口；所述第一单向平衡阀的出油口连接所述桅杆油缸的有杆腔；

第二单向平衡阀，所述回油油路连接所述第二单向平衡阀的进油口，所述第二单向平衡阀的出油口连接所述桅杆油缸的无杆腔；其中，

所述主油路还连接所述第二单向平衡阀的第二比例开关阀的控制端；所述回油油路还连接所述第一单向平衡阀的第一比例开关阀的控制端；

所述第一单向平衡阀为上述的单向平衡阀；所述第二单向平衡阀为上述的单向平衡阀。

本发明还提供一种旋挖钻机，包括桅杆油缸，还包括上述的桅杆油缸控制系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

本发明提供的单向平衡阀，通过在进油和出油管道之间并联比例开关阀、第一单向阀和顺序阀，使该单向平衡阀在进油时可以通过第一单向阀瞬间连通，回油时，通过比例开关阀按照一定的比例渐渐打开回油通道，使其连接在油路上时可以有效减少液压回路启闭不稳定装状态，将其应用在桅杆油缸上可有效减少桅杆的脉动和晃动。

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所示为相关技术的桅杆油缸液压控制系统的局部结构示意框图；

图2所示为本发明实施例中单向平衡阀的结构示意图；

图3所示为本发明实施例应用于桅杆油缸液压系统的结构示意图。

附图标记说明：

图1中，

01、桅杆油缸；02、双向平衡阀；03、单向节流阀；

图2和图3中，

1、进油管道；11、出油管道；2、比例液控换向阀；21、弹簧腔侧活塞；22、节流阀；23、第二单向阀；3、弹簧单向阀；4、顺序阀；5、第一单向平衡阀；6、第二单向平衡阀；

P、压力进油口；V、进油口；T、回油口；M、压力油口；C、出油口；

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。

针对现有桅杆油缸在立桅杆和倒桅杆过程中由于桅杆角度的变化，负载也随之发生变化，其液压系统上的双向平衡阀由于固有结构，会出现启闭不稳定的现象，导致桅杆出现脉动和晃动等情况；本发明实施例通过设置可缓冲平衡阀启闭脉冲的单向平衡阀，以将其使用在桅杆油缸上，使其在立桅杆和倒桅杆过程中不会因为平衡阀启闭不稳而造成桅杆脉动和晃动，提高桅杆稳定性。

本发明优选实施例为，如图2所示，该单向平衡阀包括进油管道1、出油管道11、比例液控换向阀2、弹簧单向阀3和顺序阀4；其中，进油管道1设有进油口V和回油口T，用于连接主油路；出油管道11设置有出油口C和压力油口M，用于连接负载油路；在进油管道1和出油管道11之间并联比例液控换向阀2、弹簧单向阀3和顺序阀4；在比例液控换向阀2的控制端还开设有压力进油口P。

如图2所示，该比例液控换向阀2优选为二位二通比例液控换向阀，其进油口连接进油管道1，出油口连接出油管道11。比例液控换向阀2包括：两个工作状态：第一工作状态和第二工作状态；在第一工作状态下，比例液控换向阀2的进油口与其出油口断开；在第二工作状态下，比例液控换向阀2按照预定的比例缓慢连通其进油口和出油口。

比例液控换向阀2通过其自身的比例控制装置及控制端压力进油口P进油压力控制其向第一工作状态和第二工作状态切换，具体为：在比例液控换向阀2的液控端压力进油口P进油压力低于预定压力后，比例控制装置控制比例液控换向阀2切换到第一工作状态，在比例液控换向阀2的液控端高于预定压力后，比例控制装置控制所述比例液控换向阀2切换到第二工作状态。

如图2所示，本实施例优选的比例控制装置包括：弹簧腔侧活塞21、第二单向阀23和节流阀22；其中，弹簧腔侧活塞21设置在比例液控换向阀2边侧，并与比例液控换向阀2的液控端连接；节流阀22的进油口与弹簧腔侧活塞21的有杆腔连接，节流阀22的出油口与弹簧腔侧活塞21的无杆腔连接；第二单向阀23与节流阀22并联，并且，第二单向阀23的进油口与弹簧腔侧活塞21的有杆腔连接，第二单向阀23的出油口与弹簧腔侧活塞21的无杆腔连接。

该比例控制装置的工作原理为，在比例液控换向阀2液控端的压力进油口P进油，并压力达到一定值后，压力进油口P进油可以推动弹簧腔侧活塞21收缩，压紧弹簧腔侧活塞21无杆腔内的弹簧，由于弹簧腔侧活塞21并联节流阀22和第二单向阀23，所以，在弹簧腔侧活塞21收缩过程中，无杆腔内液压油只能通过节流阀22流到有杆腔，通过节流阀22的节流，使弹簧腔侧活塞21的活塞杆缓慢收缩，缓慢地压缩弹簧腔侧活塞21内的弹簧；使比例液控换向阀2缓慢地连通其进油口和出油口，防止进油口和出油口快速连通后液压不稳定现象。

而在比例液控换向阀2液控端的压力低于预定值后，弹簧腔侧活塞21内弹簧依靠其回复力，使弹簧腔侧活塞21内活塞杆快速伸出，此时，弹簧腔侧活塞21的有杆腔内液压油可以通过第二单向阀23快速回流到无杆腔内，使活塞杆可以快速伸出，使比例液控换向阀快速切断其进油口和出油口。

如图2所示，弹簧单向阀3的进油口与进油管道1连接，出油口与出油管道11连接，用于在进油管道1进油时，可以直接通过弹簧单向阀3流到出油管道内。

如图2所示，顺序阀4的进油口连接出油管道11，出油口连接进油管道1，用于在出油管道11内液压油超过预定压力情况下泄油。

在其他实施例中，比例液控换向阀2也可以选择其他具有比例调节开关的比例开关阀，若选择其他比例开关阀，需要比例开关阀的进油口与进油管道连接，出油口与出油管道连接；比例开关阀还上设置比例控制装置，比例开关阀的控制端在达到预定压力时比例控制装置控制比例开关阀打开到预定程度。只要能实现此功能的比例开关阀都可以实现本发明的目的。

在其他实施例中，弹簧单向阀3也可以选择其他的第一单向阀。

在其他实施例中，该单向平衡阀可以省略顺序阀4的设计，其中，只包括进油管道1、出油管道11、比例液控换向阀2和弹簧单向阀3；具体结构可以参照上述优选实施例，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种桅杆油缸控制系统，如图2所示，包括向桅杆油缸供油的主油路和回油油路，还包括：第一单向平衡阀5，主油路连接第一单向平衡阀的进油口V；第一单向平衡阀5的出油口C连接桅杆油缸的有杆腔；第二单向平衡阀6，回油油路连接第二单向平衡阀的进油口V，第二单向平衡阀6的出油口C连接桅杆油缸的无杆腔；其中，主油路还连接第二单向平衡阀6的第二比例开关阀的控制端；回油油路还连接第一单向平衡阀5的第一比例开关阀的控制端；第一单向平衡阀和第二单向平衡阀均为上述的单向平衡阀。

本发明单向平衡阀应用在桅杆油缸上的工作原理为：本发明实施例的单向平衡阀应用在桅杆油缸控制系统上时，如图2和图3所示，在桅杆油缸有杆腔端和无杆腔端各装一个单向平衡阀(第一单向平衡阀5和第二单向平衡阀6)。第一单向平衡阀5的出油口C与桅杆油缸的有杆腔或无杆腔连接，第一单向平衡阀5的进油口V与主油路上的多路阀A口或B口连接，第一单向平衡阀5的压力进油口P与第二单向平衡阀6的进油口V连接。此时两个单向平衡阀(第一单向平衡阀5和第二单向平衡阀6)开启不受负载压力(桅杆油缸压力)的变化影响，只与主油路进油口压力以及先导比有关。通过比例液控换向阀2的弹簧腔侧活塞21及其配合的节流阀22和第二单向阀23的连接形式使得两个单向平衡阀(第一单向平衡阀5和第二单向平衡阀6)启闭特性较稳，两个单向平衡阀(第一单向平衡阀5和第二单向平衡阀6)回油端(立桅时候为有杆腔；倒桅时候为无杆腔)背压不会变化，阀LS反馈至泵的信号油压力会较稳，泵的排量变化较稳，桅杆脉动、晃动等情况得到缓解，同时油缸背压较小，功率损失小。

本发明实施例还提供一种旋挖钻机，包括桅杆油缸，还包括上述的桅杆油缸控制系统。

由于上述的桅杆油缸控制系统具有上述的有益效果，所以设置有该桅杆油缸控制系统的旋挖钻机也同样具有上述有益效果，其具体实施例与上述类似，在此不再赘述

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)

1.一种单向平衡阀，其特征在于，包括：

进油管道(1)，设有进油口(V)，用于连接主油路；

出油管道(11)，设有出油口(C)，用于连接负载油路；

比例开关阀，所述比例开关阀的进油口与所述进油管道(1)连接，出油口与所述出油管道(11)连接；所述比例开关阀还设置有比例控制装置，在所述比例开关阀的控制端达到预定压力时，所述比例控制装置控制所述比例开关阀打开到预定程度；

第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述进油管道(1)连接，出油口与所述出油管道(11)连接。

2.根据权利要求1所述的单向平衡阀，其特征在于，所述比例开关阀为比例液控换向阀(2)；

所述比例液控换向阀(2)包括两个工作状态，第一工作状态和第二工作状态，

在所述第一工作状态下，所述比例液控换向阀(2)的进油口与其出油口断开；

在所述第二工作状态下，所述比例液控换向阀(2)的进油口与其出油口按照预定的比例开度连通；其中，

在所述比例液控换向阀(2)的液控端低于预定压力后，所述比例控制装置控制所述比例液控换向阀(2)切换到第一工作状态，在所述比例液控换向阀(2)的液控端高于预定压力后，所述比例控制装置控制所述比例液控换向阀(2)切换到第二工作状态。

3.根据权利要求2所述的单向平衡阀，其特征在于，所述比例控制装置包括：

弹簧腔侧活塞(21)，设置在所述比例液控换向阀(2)边侧，并与所述比例液控换向阀(2)的液控端连接；

节流阀(22)，所述节流阀(22)的进油口与所述弹簧腔侧活塞(21)的有杆腔连接，所述节流阀(22)的出油口与所述弹簧腔侧活塞(21)的无杆腔连接；

第二单向阀(23)，所述第二单向阀(23)与所述节流阀(22)并联，所述第二单向阀(23)的进油口与所述弹簧腔侧活塞(21)的有杆腔连接，所述第二单向阀(23)的出油口与所述弹簧腔侧活塞(21)的无杆腔连接。

4.根据权利要求1所述的单向平衡阀，其特征在于，所述比例开关阀与所述第一单向阀并联。

5.根据权利要求1-4任一项所述的单向平衡阀，其特征在于，还包括：

顺序阀(4)，所述顺序阀(4)的出油口与所述进油管道(1)连接，进油口与所述出油管道(11)连接；

所述顺序阀(4)与所述第一单向阀并联。

6.根据权利要求1-4任一项所述的单向平衡阀，其特征在于，所述第一单向阀为弹簧单向阀(3)。

7.根据权利要求2所述的单向平衡阀，其特征在于，所述比例液控换向阀(2)为二位二通比例液控换向阀。

8.根据权利要求5所述的单向平衡阀，其特征在于，所述单向平衡阀还设置有：

与所述比例开关阀(2)的控制端连接的压力进油口(P)；

与所述进油管道(1)连接的回油口(T)；以及与所述顺序阀(4)的进油口连接的压力油口(M)。

9.一种桅杆油缸控制系统，包括向桅杆油缸供油的主油路和回油油路，其特征在于，还包括：

第一单向平衡阀(5)，所述主油路连接所述第一单向平衡阀(5)的进油口(V)；所述第一单向平衡阀(5)的出油口(C)连接所述桅杆油缸的有杆腔；

第二单向平衡阀(6)，所述回油油路连接所述第二单向平衡阀(6)的进油口(V)，所述第二单向平衡阀(6)的出油口(C)连接所述桅杆油缸的无杆腔；其中，

所述主油路还连接所述第二单向平衡阀(6)的第二比例开关阀的控制端；所述回油油路还连接所述第一单向平衡阀(5)的第一比例开关阀的控制端；

所述第一单向平衡阀为权利要求1-8任一项所述的单向平衡阀；所述第二单向平衡阀为权利要求1-8任一项所述的单向平衡阀。

10.一种旋挖钻机，包括桅杆油缸，其特征在于，还包括如权利要求9所述的桅杆油缸控制系统。