CN104847721B - 一种保压控制装置及具有其的工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保压控制装置及具有其的工程机械。所述保压控制装置包括液控选择阀(4)，所述液控选择阀(4)能够在保压回路中压力的控制下在保压工作位置和液动工作位置之间切换，在所述保压工作位置，所述液控选择阀(4)的进油口(41)与第一工作油口(43)连通，在所述液动工作位置，所述液控选择阀(4)的进油口(41)与第二工作油口(44)连通，在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，所述液控选择阀(4)在保压回路中压力的控制下处于所述保压工作位置。本发明的保压控制装置能够自动检测保压回路的压力，在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，能够自动对保压回路充压，无需人工控制。

Description

一种保压控制装置及具有其的工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种保压控制装置及具有其的工程机械。

背景技术

在工程机械液压控制领域，常常需要对某一液压回路做保压控制或恒压控制。

例如，在架柱式钻机中，钻机在驱动旋转头向前做进给时，立柱顶紧装置必须顶紧坑道顶、底面而固定。这就要求顶紧油缸顶紧且其液压系统压力必须大于一定值，以确保整个钻机在前向钻孔作业时不会发生倾倒翻机事故。在现有技术中，顶紧液压系统压力由操作台上的液压表显示，在钻机进给油缸系统的施工过程中，要求操作人员时刻所述液压表的压力值变化。当压力低于一定值时，操作人员必须立即人工给顶紧装置液压系统进行充压操作。这就增加了施工人员操作负担，在恶劣的施工环境下也极易因疏忽造成整机倾倒的翻机事故。而且，为了保证对顶紧液压系统的冲压操作，通常针对顶紧液压系统单独设置一个独立液压源，该独立液压源与钻机驱动液压源是相互独立的。与之类似，在其他的应用场合，也有需要严格保压的情形。

因此希望有一种保压控制装置来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保压控制装置来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。

为实现上述目的，本发明提供一种保压控制装置，所述保压控制装置包括液控选择阀，所述液控选择阀具有进油口、第一工作油口和第二工作油口，所述进油口与供油回路连通，所述第一工作油口与保压回路连通，所述第二工作油口与工作油路连通，

其中，所述液控选择阀能够在保压回路中压力的控制下在在保压工作位置和液动工作位置之间切换，在所述保压工作位置，所述液控选择阀的进油口与第一工作油口连通，在所述液动工作位置，所述液控选择阀的进油口与第二工作油口连通，

在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，所述液控选择阀在保压回路中压力的控制下处于所述保压工作位置。

优选地，所述保压控制装置进一步包括常开顺序阀，所述常开顺序阀具有进油口与出油口，

所述液控选择阀进一步具有第一液控口和第二液控口，所述第一液控口与保压回路连通，其第二液控口与常开顺序阀的出油口连通，在所述液控选择阀的第二液控口的压力大于等于其第一液控口的压力时，所述液控选择阀处于所述保压工作位置，否则处于所述液动工作位置，

所述常开顺序阀的进油口与保压回路连通，且所述常开顺序阀的液控口与所述保压回路连通，在所述保压回路中的压力等于或高于第一设定阈值时，所述常开顺序阀断开。

优选地，在所述常开顺序阀上设置有低压调节旋钮，用于调节所述第一设定阈值。

优选地，所述保压控制装置进一步包括单向阀，所述单向阀设置在所述液控选择阀的第一工作油口与保压回路之间，且其方向设置为仅允许从所述液控选择阀的第一工作油口向保压回路的流动。

优选地，所述保压控制装置进一步包括液控换向阀，所述液控换向阀具有第一油口、第二油口、回油口以及液控口，

其中，所述液控换向阀的第一油口与所述液控选择阀的第二液控口连通，所述液控换向阀的第二油口与所述保压回路连通，所述液控换向阀的回油口与油箱连通，所述液控换向阀的液控口与所述保压回路连通，

在所述液控换向阀的液控口的压力大于等于第二设定阈值时，所述液控换向阀的第一油口与其回油口连通，否则所述液控换向阀的第一油口与其第二油口连通，其中所述第二设定阈值大于所述第一设定阈值。

优选地，在所述液控换向阀上设置有高压调节旋钮，用于调节所述第二设定阈值。

优选地，所述保压控制装置进一步包括逻辑阀，所述逻辑阀具有进油口、出油口以及第一液控口、第二液控口，所述逻辑阀的进油口和所述保压回路连通，所述逻辑阀的出油口和所述液控换向阀的第二油口连通，所述逻辑阀的第一液控口与所述保压回路连通，所述逻辑阀的第二液控口与所述液控选择阀的第二液控口连通，

其中，当所述逻辑阀的第二液控口的压力泄压时，所述逻辑阀截止，否则所述逻辑阀的进油口与出油口连通。

可以理解的是，所述逻辑阀可以仅仅保留其第二液控口，即可检测所述液控选择阀的第二液控口处的压力而进行相应控制。

本发明还提供一种工程机械，所述工程机械包括如上所述的保压控制装置。

优选地，所述工程机械为架柱式钻机，其包括立柱顶紧装置和钻机进给装置，其中，所述保压回路用于驱动所述立柱顶紧装置，所述工作油路用于驱动所述钻机进给装置。

本发明的保压控制装置能够自动检测保压回路的压力，在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，能够自动对保压回路充压，无需人工控制。从而，简单、高效、可靠地保证保压回路的压力。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的保压控制装置的示意图。

附图标记：

1	常开顺序阀	5	单向阀
				2	液控换向阀	6	低压调节旋钮
3	逻辑阀	7	高压调节旋钮
				4	液控选择阀

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供一种保压控制装置，所述保压控制装置包括液控选择阀。所述液控选择阀具有进油口、第一工作油口和第二工作油口，所述进油口与供油回路连通，所述第一工作油口与保压回路连通，所述第二工作油口与工作油路连通。其中，所述保压回路例如用于驱动架柱式钻机的立柱顶紧装置，或类似的需要保持较恒定压力的液压装置或液压机构。所述工作油路用于驱动架柱式钻机的的钻机进给装置，或类似液力装置。所述液控选择阀能够在保压回路中压力的控制下在在保压工作位置和液动工作位置之间切换，在所述保压工作位置，所述液控选择阀的进油口与第一工作油口连通，在所述液动工作位置，所述液控选择阀的进油口与第二工作油口连通。在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，所述液控选择阀在保压回路中压力的控制下处于所述保压工作位置。

本发明的保压控制装置能够自动检测保压回路的压力，在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，能够自动对保压回路充压，无需人工控制。从而，简单、高效、可靠地保证保压回路的压力。

图1是根据本发明一实施例的保压控制装置的示意图。图1所示的保压控制装置包括常开顺序阀1(下文中也简称为“阀1”)、液控换向阀2(下文中也简称为“阀2”)、逻辑阀3(下文中也简称为“阀3”)、液控选择阀4(下文中也简称为“阀4”)、单向阀5(下文中也简称为“阀5”)、低压调节旋钮6和高压调节旋钮7。

常开顺序阀1为常开阀。常开顺序阀1具有进油口11、出油口12和液控口13。常开顺序阀1的进油口11与保压回路连通；常开顺序阀1的出油口12与液控选择阀4的第二液控口46连通；且常开顺序阀的液控口13与所述保压回路连通，在常开顺序阀的液控口13的压力(所述保压回路中的压力)等于或高于第一设定阈值时，所述常开顺序阀1断开。

在常开顺序阀1上设置有低压调节旋钮6，用于调节所述第一设定阈值。

参见图1，液控换向阀2具有第一油口21、第二油口22、回油口23以及液控口24。液控换向阀2的第一油口21与液控选择阀4的第二液控口46连通。液控换向阀2的第二油口22与保压回路连通。液控换向阀2的回油口23与油箱连通。液控换向阀2的液控口24与所述保压回路连通。

在液控换向阀2的液控口24的压力大于等于第二设定阈值时，液控换向阀2的第一油口21与其回油口23连通，否则液控换向阀2的第一油口21与其第二油口22连通。需要指出的是，所述第二设定阈值大于所述第一设定阈值。

在液控换向阀2上设置有高压调节旋钮7，用于调节所述第二设定阈值。

通过设置上述的第一设定阈值和第二设定阈值，确定保压回路中的压力范围。在保压回路中的压力(即立柱顶紧装置中的液压，P_顶)低于第一设定阈值(P_低)时，对保压回路充压，在保压回路中的压力(即立柱顶紧装置中的液压，P_顶)达到第二设定阈值(P_高)时，停止对保压回路充压。

逻辑阀3具有进油口31、出油口32以及第一液控口33、第二液控口34。逻辑阀3的进油口31和保压回路连通。逻辑阀3的出油口32和液控换向阀2的第二油口22连通。逻辑阀3的第一液控口33与保压回路连通，逻辑阀3的第二液控口34与液控选择阀4的第二液控口46连通。

当逻辑阀3的第一液控口33的压力为泄压压力时，逻辑阀3截止(断开)，否则逻辑阀的进油口31与出油口32连通。逻辑阀3的第一液控口33的压力为泄压压力，即逻辑阀3的第一液控口33的压力为零或非常接近零的压力。这是由于液控换向阀2的液控口24的压力大于等于第二设定阈值(P_高)使得液控换向阀2处于右位而导致的。此时，可以停止对保压回路充压。具体地，使得液控选择阀4处于右位。

液控选择阀4具有进油口41、第一工作油口43和第二工作油口44。所述进油口41与供油回路连通，第一工作油口43与保压回路连通，第二工作油口44与工作油路连通。

液控选择阀4能够在保压回路中压力的控制下在在保压工作位置和液动工作位置之间切换。在所述保压工作位置，液控选择阀4的进油口41与第一工作油口43连通，在液动工作位置，所述液控选择阀4的进油口41与第二工作油口44连通。在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，所述液控选择阀4在保压回路中压力的控制下处于所述保压工作位置。

参见图1，液控选择阀4进一步具有第一液控口45和第二液控口46。第一液控口45与保压回路连通，其第二液控口46与常开顺序阀1的出油口12连通。在液控选择阀4的第二液控口46的压力大于等于其第一液控口45的压力时，所述液控选择阀4处于所述保压工作位置(图中左位)，否则处于所述液动工作位置(图中右位)。

单向阀5设置在液控选择阀4的第一工作油口43与保压回路之间，且其方向设置为仅允许从液控选择阀的第一工作油口43向保压回路的流动。

根据本发明一实施例的工程机械包括如上所述的保压控制装置。

优选地，所述工程机械为架柱式钻机，其包括立柱顶紧装置和钻机进给装置，其中，所述保压回路用于驱动所述立柱顶紧装置，所述工作油路用于驱动所述钻机进给装置。

由于工程机械液压系统往往集成几个液压回路，如能用其它回路的液压油源，来自动控制恒压回路(也称为保压回路，其工作时压力需保持在一定的范围之内)，则既减少了成本又节约了安装空间。本发明的保压控制装置是基于上述思路设计的。另外，上述实施例中的常开顺序阀1、液控换向阀2、逻辑阀3、液控选择阀4、单向阀5可以利用市场上通用的螺纹插装阀。从而，本发明的保压控制装置实际上是螺纹插装式自动切换恒压控制装置，实现可成本的降低，而且能够节省安装空间，另外由于是螺纹插装式全液压控制，结构简单价格低廉。另外，由于采用了全液压控制，整机不存在电信号控制，因而杜绝了电火花产生的可能，特别适用于高瓦斯环境下煤矿施工的液压系统。

换句话说，本发明利用螺纹插装阀等常用液压元件，研究出了一种利用同一液压泵液压油源，能实现两回路中的恒压回路的自动充压、与两回路中的工作回路自动切换工作的全液压控制的装置。

结合图1，以架柱式钻机为例，对本发明保压控制装置的工作原理介绍如下。

当施工人员完成钻机的移动、安装后，首先操作操作台上的顶紧操作阀，立柱上的顶紧油缸伸展、使立柱撑固住施工坑道的顶、底板，再使顶紧操作阀复中位，这时双联齿轮泵中小泵开始通过顶紧操作阀中位向自动切换阀组供油，自动切换阀开始进入下述工况。

初始充液工况这时单向阀5后的顶紧油缸系统压力低于低压调节压力值(P_顶＜P_低)，说明立柱顶紧坑道顶、底板力量不足、不能启动进给油缸进给施工。此时常开顺序阀1(阀1)开启，液控换向阀2(阀2)、逻辑阀3(阀3)、液控选择阀4(阀4)在弹簧力作用下均工作在左位，液控选择阀4通过单向阀5向顶紧油缸系统供油充压。

充液向进给切换的工况由于液控选择阀4向顶紧油缸系统充压，保压回路(顶紧油缸)内压力(P_顶)持续上升，当P_低＜P_顶＜P_高时，常开顺序阀1断开，但单向阀5后的压力仍可以通过阀3、阀2作用到阀4的左弹簧腔，弹簧力作用下阀4仍处于左位，阀4继续向顶紧油缸系统供油充压，P_顶继续上升。当P_低＜P_高＜P_顶时，常开顺序阀1断开，阀2工作在右位，阀3、阀4左弹簧腔通过阀2泄油，阀3、阀4切换到右位，这时，阀4停止向顶紧油缸系统的充压供油，切换到向进给系统供油的工况。由于单向阀5的作用，顶紧油缸系统将长时间保压。

进给向充液切换的工况保压中的顶紧油缸系统，由于内、外泄漏的客观存在，实际系统压力P_顶将缓缓下降，当P_低＜P_顶＜P_高时，阀2由右位切换到左位，但阀1、阀3仍然处于断开状态，阀3、阀4的左端弹簧腔压力依然为0，阀4依然工作在右位，继续向进给油缸系统工作供油、不给顶紧油缸系统充压供油。当P_顶继续下降到P_顶＜P_低＜P_高时，阀1由断开切换到接通状态，单向阀5后的液压压力通过阀1，作用到阀3、阀4两阀左端弹簧腔，在弹簧力作用下阀3再次接通、而阀4的阀芯切换至左位，阀4将向顶紧油缸系统供油充压，同时断开向进给油缸系统的工作供油。

充液再次向进给切换的工况阀4向顶紧油缸系统充压，顶紧油缸内压力P_顶将再次上升，当P_低＜P_顶＜P_高时，阀1断开，但单向阀5后的压力仍可以通过阀3、阀2作用到阀4左弹簧腔，弹簧力作用下阀4仍处于左位，阀4继续向顶紧油缸系统供油充压，P_顶继续上升，当P_低＜P_高＜P_顶时，常开顺序阀1断开，阀2工作在右位，阀3、阀4左弹簧腔通过阀2泄油，阀3、阀4工作到右位，于是阀4断开向顶紧油缸系统的充压供油、再次切换到向进给系统供油的工况。

所述保压控制装置的上述工作原理，可用表1所列的各阀工作状态表来概括。

表1 各阀工作状态表

工作条件

阀1

阀2

阀3

阀4

阀5

工况

通

左位

通

左位

打开

充液

断

左位

通

左位

打开

充液

断

左位

通

左位

打开

充液

断

右位

断

右位

锁闭

进给

断

右位

断

右位

锁闭

进给

断

左位

断

右位

锁闭

进给

断

左位

通

左位

打开

充液

本发明充分利用市场常用液压元件来实现，阀1、阀2、阀3、阀5均采用Vickers螺纹插装阀，而阀4采用了Vickers板式安装的液控换向阀，结构紧凑、全液压控制、自动化程度高。本发明具有下列特点功能：

(1)自动检测紧油缸液压系统的压力，与顶紧油缸系统构成自动充压回路，无需人工控制。

(2)顶紧油缸系统压力区间任意控制，压力区间ΔP＝P_高－P_低，P_高及P_低均可调节。

(3)实现顶紧油缸系统供油充压与进给油缸系统供油工作的液压上的互锁功能，消除了安全隐患。

本发明的保压控制装置，与顶紧油缸系统、进给油缸系统构成的自动充压及进给工作系统，不仅能使顶紧油缸系统在设定的P低到P高压力区间内工作，避免了人工对顶紧油缸系统频繁的充压操作，提高了生产效率；也由于两系统在液压上的互锁，避免了由于操作疏忽造成翻机倾覆的可能，提高了安全可靠性。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种保压控制装置，其特征在于，包括液控选择阀(4)，所述液控选择阀(4)具有进油口(41)、第一工作油口(43)和第二工作油口(44)，所述进油口(41)与供油回路连通，所述第一工作油口(43)与保压回路连通，所述第二工作油口(44)与工作油路连通，

其中，所述液控选择阀(4)能够在保压回路中压力的控制下在保压工作位置和液动工作位置之间切换，在所述保压工作位置，所述液控选择阀(4)的进油口(41)与第一工作油口(43)连通，在所述液动工作位置，所述液控选择阀(4)的进油口(41)与第二工作油口(44)连通，

在保压回路中的压力低于第一设定阈值时，所述液控选择阀(4)在保压回路中压力的控制下处于所述保压工作位置；

所述保压控制装置进一步包括常开顺序阀(1)，所述常开顺序阀(1)为常开阀，具有进油口(11)、出油口(12)和液控口(13)，所述液控选择阀(4)进一步具有第一液控口(45)和第二液控口(46)，所述第一液控口(45)与保压回路连通，其第二液控口(46)与常开顺序阀(1)的出油口(12)连通，在所述液控选择阀(4)的第二液控口(46)的压力大于等于其第一液控口(45)的压力时，所述液控选择阀(4)处于所述保压工作位置，否则处于所述液动工作位置，

所述常开顺序阀(1)的进油口(11)与保压回路连通，且所述常开顺序阀的液控口(13)与所述保压回路连通，在所述保压回路中的压力等于或高于第一设定阈值时，所述常开顺序阀(1)断开。

2.如权利要求1所述的保压控制装置，其特征在于，在所述常开顺序阀(1)上设置有低压调节旋钮(6)，用于调节所述第一设定阈值。

3.如权利要求1所述的保压控制装置，其特征在于，进一步包括单向阀(5)，所述单向阀(5)设置在所述液控选择阀(4)的第一工作油口(43)与保压回路之间，且其方向设置为仅允许从所述液控选择阀的第一工作油口(43)向保压回路的流动。

4.如权利要求1所述的保压控制装置，其特征在于，进一步包括液控换向阀(2)，所述液控换向阀(2)具有第一油口(21)、第二油口(22)、回油口(23)以及液控口(24)，

其中，所述液控换向阀(2)的第一油口(21)与所述液控选择阀(4)的第二液控口(46)连通，所述液控换向阀(2)的第二油口(22)与所述保压回路连通，所述液控换向阀(2)的回油口(23)与油箱连通，所述液控换向阀(2)的液控口(24)与所述保压回路连通，

在所述液控换向阀(2)的液控口(24)的压力大于等于第二设定阈值时，所述液控换向阀(2)的第一油口(21)与其回油口(23)连通，否则所述液控换向阀(2)的第一油口(21)与其第二油口(22)连通，其中所述第二设定阈值大于所述第一设定阈值。

5.如权利要求4所述的保压控制装置，其特征在于，在所述液控换向阀(2)上设置有高压调节旋钮(7)，用于调节所述第二设定阈值。

6.如权利要求4所述的保压控制装置，其特征在于，进一步包括逻辑阀(3)，所述逻辑阀(3)具有进油口(31)、出油口(32)以及第一液控口(33)、第二液控口(34)，所述逻辑阀(3)的进油口(31)和所述保压回路连通，所述逻辑阀(3)的出油口(32)和所述液控换向阀(2)的第二油口(22)连通，所述逻辑阀(3)的第一液控口(33)与所述保压回路连通，所述逻辑阀(3)的第二液控口(34)与所述液控选择阀(4)的第二液控口(46)连通，

其中，当所述逻辑阀(3)的第二液控口(34)的压力为泄压压力时，所述逻辑阀截止，否则所述逻辑阀的进油口(31)与出油口(32)连通。

7.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的保压控制装置。

8.如权利要求7所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为架柱式钻机，其包括立柱顶紧装置和钻机进给装置，其中，所述保压回路用于驱动所 述立柱顶紧装置，所述工作油路用于驱动所述钻机进给装置。