CN104985694A - 一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统及控制方法，包括主机电机及液压站电机，主机电机通过联轴器驱动第一泵和第二泵，第一泵和第二泵分别控制泵送系统和发泡系统；液压站电机通过联轴器驱动第三泵、第四泵及第五泵，第三泵、第四泵及第五泵分别控制搅拌系统、螺旋上料系统和供水系统；泵送系统中，泵送油缸行程接近终点时，控制油依靠压力差打开逻辑阀，输出的控制油使先导液动阀换向，先导液动阀控制的主换向阀控制油使主换向阀换向，实现两只泵送油缸的切换。将部分电气控制系统改为液压控制系统，电力驱动改为液压驱动，除了电机启动停止其余动作全部是手动或者液压自动控制，更加容易实现设备的防爆要求。

Description

一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于矿用机械领域，特别涉及一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统及控制方法。

背景技术

目前现有的地面水泥发泡机的驱动电机有5台，分别控制泵送、发泡、搅拌、水泥输送、供水5个系统，有较复杂的电控系统，并且每个系统都是不可缺少的。由于对矿用机电产品的防爆要求，一套设备上超过两台电机施工措施会非常麻烦，而且存在较高的安全隐患，因此地面设备用在煤矿井下既不安全，也不方便。

此外，地面设备是靠接近开关发出信号，经过电控系统控制电磁阀实现换向的。电磁阀需要靠通断电来实现换向。用于煤矿井下等有爆炸气体就需要有复杂的防爆措施，增加了难度和运行危险性。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种除了电机启动停止外其余动作全部是手动或者液压自动控制的水泥发泡机控制系统及控制方法。本发明将部分电气控制系统改为液压控制系统，电力驱动改为液压驱动，除了电机启动停止其余动作全部是手动或者液压自动控制，更加容易实现设备的防爆要求。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，包括主机电机及液压站电机，主机电机通过联轴器驱动第一泵和第二泵，第一泵和第二泵分别控制泵送系统和发泡系统；液压站电机通过联轴器驱动第三泵、第四泵及第五泵，第三泵、第四泵及第五泵分别控制搅拌系统、螺旋上料系统和供水系统；泵送系统中，泵送油缸行程接近终点时，控制油依靠压力差打开逻辑阀，输出的控制油使先导液动阀换向，先导液动阀控制的主换向阀控制油使主换向阀换向，实现两只泵送油缸的切换。

所述第一泵和第二泵是双联齿轮泵；

所述第三泵、第四泵及第五泵是三联齿轮泵；齿轮泵其优点是抗污染能力好，对液压油的清洁要求比较低，因而其成本也较低；另外其本身结构简单，较之柱塞泵、叶片泵都要简单的多，适用于此工况。

所述第一泵与主机电机相连，第一泵还依次与第一调速阀、溢流阀、第一手动换向阀及主换向阀相连，所述主换向阀还依次与先导液动阀及第二手动换向阀相连，所述主换向阀还与单向阀相连，所述单向阀与一个泵送油缸，该泵送油缸与另一个泵送油缸相连，这两个泵送油缸均与主换向阀相连。

所述两个泵送油缸分别与各自对应逻辑阀相连。

所述第二泵由主机电机驱动，所述第二泵与第一手动阀相连，第一手动阀与第一马达相连，所述第一手动阀还与泵送系统中的第二手动换向阀相连。

所述第三泵与液压站电机相连，所述第三泵与第二手动阀相连，所述第二手动阀与第二马达相连。

所述第四泵由液压站电机驱动，所述第四泵依次与第二调速阀、第三手动阀及第三马达相连。

所述第五泵由液压站电机驱动，所述第五泵依次与第四手动阀及第四马达相连。

一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：启动主机电机及液压站电机；主机电机通过联轴器驱动第一泵和第二泵，第一泵和第二泵分别控制泵送系统和发泡系统；液压站电机通过联轴器驱动第三泵、第四泵及第五泵，第三泵、第四泵及第五泵分别控制搅拌系统、螺旋上料系统和供水系统；

步骤二：扳动第一手动换向阀手柄至工作位置，泵送系统开始加载；

步骤三：扳动第二手动换向阀手柄至工作位置，外部控制压力通过第二手动换向阀和先导液动阀控制主换向阀至工作位置，系统开始工作；

步骤四：液压油通过主换向阀后进入泵送油缸的有杆腔，活塞杆缩回，闭合腔的液压油同时推动另一泵送油缸的活塞杆推出；

步骤五：当推出的活塞杆到达行程终点时，活塞前后的压差打开逻辑阀；

步骤六：逻辑阀瞬间输出一个控制压力经过单向阀后至先导液动阀，使先导液动阀换向；

步骤七：外部控制压力因先导液动阀换向而改变了控制压力的方向，到了主换向阀的另一端，从而使主换向阀换向；

步骤八：因主换向阀的换向，改变了泵送系统油路的方向，两个泵送油缸的动作方向相反；至此完成泵送系统自动换向工作的一个循环；

步骤九：当工作结束时通过操作手动阀使系统停止工作。

第一泵驱动泵送系统，泵送系统全液压控制，初始动作信号手动阀控制，自动换向采用液压信号，泵送系统可调速。

第二泵驱动发泡系统，液压马达驱动整套发泡系统，包括空压机、清洗机及发泡剂微泵，手动阀控制液压马达启停。

第三泵驱动搅拌机，手动阀控制液压马达启停。

第四泵驱动螺旋输送机，螺旋输送机可调速，手动阀控制马达启停。

第五泵驱动水泵，手动阀控制马达启停。

上述这几个系统在正常工作的时候只需要启动就可以了，当工作结束时通过操作手动阀使系统停止工作。

本发明的有益效果是：

本申请将部分电气控制系统改为液压控制系统，电力驱动改为液压驱动，除了电机启动停止其余动作全部是手动或者液压自动控制，更加容易实现设备的防爆要求。

本申请泵送系统采用全液压控制，泵送液压控制系统能够实现物料的连续推送，每个冲程到终点能够自动换向，采用液压控制代替电控系统控制，既能满足防爆要求，又能实现自动化生产。

本机在泵送液压系统和螺旋输送液压系统里设置了调速阀，能够实现多种不同容重的发泡混凝土的生产；泵送液压系统和螺旋输送液压系统能够实现推送、物料输送的无级调速，自动化程度高。

附图说明

图1：煤矿井下水泥发泡机液压系统原理图；

其中，1第一泵、2主机电机、3第一调速阀、4溢流阀、5第一手动换向阀、6主换向阀、7先导液动阀、8第二手动换向阀、9泵送油缸、10逻辑阀、11单向阀、12第一马达、13第一手动阀、14第二马达、15第二手动阀、16第二调速阀、17第三马达、18第三手动阀、19第四马达、20第四手动阀、21第五泵、22第四泵、23第三泵、24液压站电机、25第二泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，包括主机电机2及液压站电机24，主机电机2通过联轴器驱动第一泵1和第二泵25，第一泵1和第二泵25分别控制泵送系统和发泡系统；液压站电机24通过联轴器驱动第三泵23、第四泵22及第五泵21，第三泵23、第四泵22及第五泵21分别控制搅拌系统、螺旋上料系统和供水系统；泵送系统中，泵送油缸9行程接近终点时，控制油依靠压力差打开逻辑阀10，输出的控制油使先导液动阀7换向，先导液动阀7控制的主换向阀6控制油使主换向阀6换向，实现两只泵送油缸9的切换。

所述第一泵1和第二泵25是双联齿轮泵；

所述第三泵23、第四泵22及第五泵21是三联齿轮泵；

所述泵送系统包括第一泵1，所述第一泵1与主机电机2相连，第一泵1还依次与第一调速阀3、溢流阀4、第一手动换向阀5及主换向阀6相连，所述主换向阀6还依次与先导液动阀7及第二手动换向阀8相连，所述主换向阀6还与单向阀11相连，所述单向阀11与一个泵送油缸9，该泵送油缸9与另一个泵送油缸9相连，这两个泵送油缸9均与主换向阀6相连。

所述两个泵送油缸9分别与各自对应逻辑阀10相连。

所述发泡系统包括第二泵25，所述第二泵25由主机电机2驱动，所述第二泵25与第一手动阀13相连，第一手动阀13与第一马达12相连，所述第一手动阀13还与泵送系统中的第二手动换向阀8相连。

所述搅拌系统包括第三泵23，所述第三泵23与液压站电机24相连，所述第三泵23与第二手动阀15相连，所述第二手动阀15与第二马达14相连。

所述螺旋上料系统包括第四泵22，所述第四泵22由液压站电机24驱动，所述第四泵22依次与第二调速阀16、第三手动阀18及第三马达17相连。

所述供水系统包括第五泵21，所述第五泵21由液压站电机24驱动，所述第五泵21依次与第四手动阀20及第四马达19相连。

调速阀的作用是调节液压系统的流量的，从而改变油缸的推进速度或者马达的转速。

溢流阀4的作用是限制系统的最高工作压力，使电机不会过载，不会超过元件的额定工作压力。

手动换向阀的作用是通过扳动手柄改变阀芯的位置，从而改变油流的方向。

主换向阀6的作用是在换向控制油路压力的作用下改变了阀芯的位置，从而使油缸前进或者后退。

先导液动阀7的作用是在换向信号油压力作用下改变阀芯的位置，从而改变了主换向阀6控制油路的方向。

逻辑阀10的作用是输出换向信号油。

单向阀11的作用是使液压油只能单向流动。

一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：启动主机电机2；

步骤二：扳动第一手动换向阀5手柄至工作位置，泵送系统开始加载；

步骤三：扳动第二手动换向阀8手柄至工作位置，外部控制压力通过第二手动换向阀8和先导液动阀7控制主换向阀6至工作位置，系统开始工作；

步骤四：液压油通过主换向阀6后进入泵送油缸9的有杆腔，活塞杆缩回，闭合腔的液压油同时推动另一泵送油缸9的活塞杆推出；

步骤五：当推出的活塞杆到达行程终点时，活塞前后的压差打开逻辑阀10；

步骤六：逻辑阀10瞬间输出一个控制压力经过单向阀11后至先导液动阀7，使其换向；

步骤七：外部控制压力因先导液动阀7换向而改变了控制压力的方向，到了主换向阀6的另一端，从而使其换向；

步骤八：因主换向阀6的换向，改变了泵送系统油路的方向，两个泵送油缸9的动作方向相反；至此完成泵送系统自动换向工作的一个循环。

第一泵1驱动泵送系统。泵送系统全液压控制，初始动作信号手动阀控制，自动换向采用液压信号。泵送系统可调速。第二泵25驱动发泡系统：液压马达驱动整套发泡系统，包括空压机、清洗机、发泡剂微泵，手动阀控制液压马达启停。第三泵23驱动搅拌机，手动阀控制液压马达启停。第四泵22驱动螺旋输送机，螺旋输送机可调速，手动阀控制马达启停。第五泵21驱动水泵，手动阀控制马达启停。

泵送液压控制系统，其主要功能是实现物料的连续推送，每个冲程到终点要能够自动换向，推送缸缩回，另一吸满物料的缸推出，如此循环往复。

本申请是靠液压逻辑阀10发出液压信号直接控制液动阀实现换向的。油缸行程接近终点时，控制油依靠压力差打开逻辑阀10，输出的控制油使先导液动阀7换向，先导液动阀7控制的主阀换向控制油使主阀换向，实现两只泵送油缸9的切换，如此往复。

发泡混凝土容重的控制：为了实现多种发泡混凝土容重的生产，本机在泵送液压系统和螺旋输送液压系统里设置了调速阀，能够实现推送、物料输送的无级调速。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，包括主机电机及液压站电机，主机电机通过联轴器驱动第一泵和第二泵，第一泵和第二泵分别控制泵送系统和发泡系统；液压站电机通过联轴器驱动第三泵、第四泵及第五泵，第三泵、第四泵及第五泵分别控制搅拌系统、螺旋上料系统和供水系统；泵送系统中，泵送油缸行程接近终点时，控制油依靠压力差打开逻辑阀，输出的控制油使先导液动阀换向，先导液动阀控制的主换向阀控制油使主换向阀换向，实现两只泵送油缸的切换。

2.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述第一泵和第二泵是双联齿轮泵。

3.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述第三泵、第四泵及第五泵是三联齿轮泵。

4.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述泵送系统包括第一泵，所述第一泵与主机电机相连，第一泵还依次与第一调速阀、溢流阀、第一手动换向阀及主换向阀相连，所述主换向阀还依次与先导液动阀及第二手动换向阀相连，所述主换向阀还与单向阀相连，所述单向阀与一个泵送油缸，该泵送油缸与另一个泵送油缸相连，这两个泵送油缸均与主换向阀相连。

5.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述两个泵送油缸分别与各自对应逻辑阀相连。

6.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述发泡系统包括第二泵，所述第二泵由主机电机驱动，所述第二泵与第一手动阀相连，第一手动阀与第一马达相连，所述第一手动阀还与泵送系统中的第二手动换向阀相连。

7.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述搅拌系统包括第三泵，所述第三泵与液压站电机相连，所述第三泵与第二手动阀相连，所述第二手动阀与第二马达相连。

8.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述螺旋上料系统包括第四泵，所述第四泵由液压站电机驱动，所述第四泵依次与第二调速阀、第三手动阀及第三马达相连。

9.如权利要求1所述的一种煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统，其特征是，所述供水系统包括第五泵，所述第五泵由液压站电机驱动，所述第五泵依次与第四手动阀及第四马达相连。

10.一种基于如权利要求1所述的煤矿井下水泥发泡机的液压控制系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：启动主机电机及液压站电机；主机电机通过联轴器驱动第一泵和第二泵，第一泵和第二泵分别控制泵送系统和发泡系统；液压站电机通过联轴器驱动第三泵、第四泵及第五泵，第三泵、第四泵及第五泵分别控制搅拌系统、螺旋上料系统和供水系统；

步骤二：扳动第一手动换向阀手柄至工作位置，泵送系统开始加载；

步骤三：扳动第二手动换向阀手柄至工作位置，外部控制压力通过第二手动换向阀和先导液动阀控制主换向阀至工作位置，系统开始工作；

步骤四：液压油通过主换向阀后进入泵送油缸的有杆腔，活塞杆缩回，闭合腔的液压油同时推动另一泵送油缸的活塞杆推出；

步骤五：当推出的活塞杆到达行程终点时，活塞前后的压差打开逻辑阀；

步骤六：逻辑阀瞬间输出一个控制压力经过单向阀后至先导液动阀，使先导液动阀换向；

步骤七：外部控制压力因先导液动阀换向而改变了控制压力的方向，到了主换向阀的另一端，从而使主换向阀换向；

步骤八：因主换向阀的换向，改变了泵送系统油路的方向，两个泵送油缸的动作方向相反；至此完成泵送系统自动换向工作的一个循环；

步骤九：当工作结束时通过操作手动阀使系统停止工作。