CN104989694A - 一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，包括旋转泵(1)、旋转主阀(3)、安全阀(4)、第一旋转马达(5)、第二旋转马达(6)、控制电磁阀(7)和液压油箱(10)，旋转泵通过连接盘固定在发动机的主取力口上，并分别与液压油箱、旋转主阀、控制电磁阀连接；旋转主阀与安全阀、液压油箱连接，控制电磁阀与液压油箱连接，安全阀与第一旋转马达、第二旋转马达及液压油箱连接。本发明通过对旋转泵内部电磁阀的控制，实现了旋转泵输出的液压油比例变化，通过对旋转马达电磁阀的控制，实现了动力头输出多挡旋转速度，继而使旋转马达有更强劲的动力和更高的转速，其可以适应不同的地层需求，提高了工作效率。

Description

一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统
技术领域
本发明涉及一种水平定向钻机控制系统，具体是一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，属于水平定向钻机动力头旋转控制系统技术领域。
背景技术
水平定向钻机是在不开挖地表的条件下，铺设各种地下公用设施(管道，电缆等)的一种施工机械，已被广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖地表的条件下进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设。目前市场上销售的水平定向钻机，其动力头旋转速度单一，因此很难适应复杂地层即淤泥及流砂层、卵石堆积层、岩石层等的需要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，能够实现旋转泵输出的液压油比例变化，动力头可以输出多挡旋转速度，适应不同的地层需求，提高工作效率。
为了实现上述目的，本发明采用的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，包括旋转泵、旋转主阀、安全阀、第一旋转马达、第二旋转马达、控制电磁阀和液压油箱，所述的旋转泵通过连接盘固定在发动机的主取力口上，并分别与液压油箱的吸油口S及回油口T、旋转主阀的P口、控制电磁阀的G口连接；所述旋转主阀的A口、B口及T口分别与安全阀的C1口、C2口及液压油箱连接，所述控制电磁阀的T口与液压油箱连接，所述安全阀的V1口、V2口及T口分别与第一旋转马达、第二旋转马达的A口、B口及液压油箱连接。
优选地，还包括散热器和滤油器，所述旋转主阀的T口和安全阀的T口均通过液压管路与散热器连接；所述散热器通过滤油器与液压油箱连接；从安全阀的T口及旋转主阀的T口流出的液压油通过散热器、滤油器流回液压油箱。散热器和滤油器的设置可实现对液压系统中油液的散热及过滤，进一步保证了该液压系统工作的稳定性及可靠性。
为了使动力头旋转速度的控制过程更方便快捷、安全可靠，达到电液联合控制的效果， 可以采用如下控制电路，所述控制电路包括电源、旋转手柄、旋转高速开关、正转电磁阀、反转电磁阀、第一旋转马达电磁阀和第二旋转马达电磁阀，所述电源正极通过导线分别连接旋转手柄的正极和旋转高速开关的端口3，旋转手柄的信号输出端、正转开关输出端、反转开关输出端及负极分别连接正转电磁阀、反转电磁阀、旋转泵控制电磁阀的正极及电源负极；所述旋转高速开关的端口1和端口7分别连接第一旋转马达电磁阀及第二旋转马达电磁阀的正极，正转电磁阀、反转电磁阀、旋转泵控制电磁阀、第一旋转马达电磁阀及第二旋转马达电磁阀的负极接电源负极；所述第一旋转马达电磁阀和第二旋转马达电磁阀分别用于控制第一旋转马达和第二旋转马达工作。
为了方便利用钻机上的电瓶直接作为输出源，可以使所述电源为24V直流电源。
为了实现对旋转泵及其液压系统的进一步保护，所述旋转泵可内置有用于给旋转泵补油的补油泵，补油泵的吸油口连接液压油箱的S端。补油泵的设置可防止旋转系统内的液压油因壳体泄漏而减少，影响旋转液压系统工作或损坏液压元件的情况发生。
为了实现对旋转泵的控制及保护，所述旋转泵可内置有用于控制旋转泵输出液压油流量的旋转泵控制电磁阀。
为了实现对旋转主阀的保护，所述旋转主阀可内置有溢流压力为350bar的溢流阀。
优选地，所述旋转主阀与控制电磁阀集成为一体，控制电磁阀为旋转主阀提供控制油，用于控制旋转主阀的A口或B口输出高压油。
为了确保旋转主阀输出液压油的安全，所述可采用双向溢流阀作为安全阀，无论从双向溢流阀的C1口或C2口输入高压油，只要系统压力超过350bar，系统的液压油均会从安全阀的T口流回液压油箱或经散热器、滤油器流回液压油箱。
优选地，所述第一旋转马达和第二旋转马达均内置有电磁阀，当第一旋转马达或第二旋转马达有电时，马达高速旋转；旋转马达内置电磁阀无电时，马达低速旋转；所述第一旋转马达、第二旋转马达的壳体回油直接流回液压油箱。
与现有技术相比，本发明通过对旋转泵内部电磁阀的控制，实现了旋转泵输出的液压油比例变化，通过对旋转马达电磁阀的控制，实现了动力头输出多挡旋转速度，继而使旋转马达有更强劲的动力和更高的转速，其可以适应不同的地层需求，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明液压系统部分的结构示意图；
图2为本发明电路系统部分的原理图。
图中：1、旋转泵，2、旋转泵控制电磁阀Y1，3、旋转主阀，4、安全阀，5、第一旋转马达，6、第二旋转马达，7、控制电磁阀，8、散热器，9、滤油器，10、液压油箱，11、旋转手柄，12、旋转高速开关，13、正转电磁阀，14、反转电磁阀，15、第一旋转马达电磁阀，16、第二旋转马达电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，包括旋转泵1、旋转主阀3、安全阀4、第一旋转马达5、第二旋转马达6、控制电磁阀7和液压油箱10，所述的旋转泵1通过连接盘固定在发动机的主取力口上，并分别与液压油箱10的吸油口S及回油口T、旋转主阀3的P口、控制电磁阀7的G口连接；所述旋转主阀3的A口、B口及T口分别与安全阀4的C1口、C2口及液压油箱10连接，所述控制电磁阀7的T口与液压油箱10连接，所述安全阀4的V1口、V2口及T口分别与第一旋转马达5、第二旋转马达6的A口、B口及液压油箱10连接。
作为本发明的进一步改进，还可包括散热器8和滤油器9，所述旋转主阀3的T口和安全阀4的T口均通过液压管路与散热器8连接；所述散热器8通过滤油器9与液压油箱10连接；从安全阀4的T口及旋转主阀3的T口流出的液压油通过散热器8、滤油器9流回液压油箱10。而散热器和滤油器的设置可实现对液压系统中油液的散热及过滤，进一步保证了该液压系统工作的稳定性及可靠性
为了使动力头旋转速度的控制过程更方便快捷、安全可靠，达到电液联合控制的效果，可以采用如下控制电路，所述控制电路包括电源、旋转手柄11、旋转高速开关12、正转电磁阀13、反转电磁阀14、第一旋转马达电磁阀15和第二旋转马达电磁阀16，所述电源正极通过导线分别连接旋转手柄11的正极和旋转高速开关12的端口3，旋转手柄11的信号输出端、正转开关输出端、反转开关输出端及负极分别连接正转电磁阀13、反转电磁阀14、旋转泵控制电磁阀2的正极及电源负极；所述旋转高速开关12的端口1和端口7分别连接第一旋转马达电磁阀15及第二旋转马达电磁阀16的正极，正转电磁阀13、反转电磁阀14、旋转泵控制电磁阀2、第一旋转马达电磁阀15及第二旋转马达电磁阀16的负极接电源负极；所述第一 旋转马达电磁阀15和第二旋转马达电磁阀16分别用于控制第一旋转马达5和第二旋转马达6工作。
为了方便利用钻机上的电瓶直接作为输出源，可以使所述电源为24V直流电源。
为了实现对旋转泵及其液压系统的进一步保护，所述旋转泵1内置有用于给旋转泵1补油的补油泵，补油泵的一端连接液压油箱10的S端。补油泵的设置可防止旋转系统内的液压油因壳体泄漏而减少，影响旋转液压系统工作或损坏液压元件的情况发生。
为了实现对旋转泵的控制及保护，所述旋转泵1可内置有用于控制旋转泵1输出液压油流量的旋转泵控制电磁阀2。
为了实现对旋转主阀的保护，所述旋转主阀3内置有溢流阀，其溢流压力为350bar。
优选地，所述旋转主阀3与控制电磁阀7集成为一体，控制电磁阀7为旋转主阀3提供控制油，用于控制旋转主阀3的A口或B口输出高压油。
为了确保旋转主阀输出液压油的安全，所述安全阀4可采用双向溢流阀，无论从溢流阀4的C1口或C2口输入高压油，只要系统压力超过350bar，系统的液压油均会从安全阀4的T口流回液压油箱10。
所述第一旋转马达5和第二旋转马达6均内置有电磁阀，当第一旋转马达5或第二旋转马达6有电时，马达高速旋转；旋转马达内置电磁阀无电时，马达低速旋转；所述第一旋转马达5、第二旋转马达6的壳体回油直接流回液压油箱10。
工作过程：水平定向钻机工作时，动力头在钻架上前后运行，动力头前方通过钻铤连接钻杆，钻杆的正、反旋转是由旋转手柄前推或后拉实现的，向前推或向后拉的行程越大，旋转手柄的S端输出到旋转泵控制电磁阀2的电流越大，旋转泵控制电磁阀2阀芯的运行距离越长，旋转泵1内部的斜盘摆角越大，旋转泵1排出的液压油越多，旋转马达转的越快。
当旋转手柄11从中位慢慢向前推时，旋转手柄11的S端输出到旋转泵控制电磁阀2的电流变大，旋转泵控制电磁阀2阀芯的运行距离变长，旋转泵1内部的斜盘摆角变大，旋转泵1排出的液压油变多，同时旋转手柄11输出电信号到正转电磁阀13，正转电磁阀13得电后动作，该电磁阀的A口输出控制液压油到旋转主阀3，旋转主阀3的阀芯动作，旋转泵1的P口输出的高压油经旋转主阀3的P口流入，A口流出，再经安全阀4的C1口流入，V1口流出到旋转马达的A口，此时旋转马达正转，钻机钻杆正转。
当旋转手柄11从中位慢慢向后推时，旋转手柄11的S端输出到旋转泵控制电磁阀2的电流变大，旋转泵控制电磁阀2阀芯的运行距离变长，旋转泵1内部的斜盘摆角变大，旋转泵排出的液压油变多，同时旋转手柄输出电信号到反转电磁阀14，反转电磁阀14得电后动作，该电磁阀的B口输出控制液压油到旋转主阀3，旋转主阀3的阀芯动作，旋转泵1的P口流出的高压油经旋转主阀3的P口流入，B口流出，再经安全阀4的C2口流入，V2口流出到旋转马达的B口，此时旋转马达反转，钻机钻杆反转。
若动力头钻铤连接的钻杆需要高速旋转时，按下旋转高速开关12的Ⅰ挡，此时旋转速度选择开关的端口3与端口1接通，第一旋转马达电磁阀15有电动作，此时，向前或向后推旋转手柄11，第一旋转马达5高速Ⅰ挡旋转，动力头连接的钻杆高速Ⅰ挡旋转；按下旋转高速开关12的Ⅱ挡，此时旋转高速开关的端口3与端口1、端口7接通，第一旋转马达电磁阀15及第二旋转马达电磁阀16有电动作，此时，向前或向后推旋转手柄11，第一旋转马达5及第二旋转马达6高速Ⅱ挡旋转，动力头连接的钻杆高速Ⅱ挡旋转
由上述结构可见，本发明通过对旋转泵内部电磁阀的控制，实现了旋转泵输出的液压油比例变化，通过对旋转马达电磁阀的控制，实现了动力头输出多挡旋转速度，继而使旋转马达有更强劲的动力和更高的转速，其可以适应不同的地层需求，提高了工作效率。

Claims (10)

1.一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，包括旋转泵(1)、旋转主阀(3)、安全阀(4)、第一旋转马达(5)、第二旋转马达(6)、控制电磁阀(7)和液压油箱(10)，所述的旋转泵(1)通过连接盘固定在发动机的主取力口上，并分别与液压油箱(10)的吸油口S及回油口T、旋转主阀(3)的P口、控制电磁阀(7)的G口连接；所述旋转主阀(3)的A口、B口及T口分别与安全阀(4)的C1口、C2口及液压油箱(10)连接，所述控制电磁阀(7)的T口与液压油箱(10)连接，所述安全阀(4)的V1口、V2口及T口分别与第一旋转马达(5)、第二旋转马达(6)的A口、B口及液压油箱(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，还包括散热器(8)和滤油器(9)，所述旋转主阀(3)的T口和安全阀(4)的T口均通过液压管路与散热器(8)连接；所述散热器(8)通过滤油器(9)与液压油箱(10)连接；从安全阀(4)的T口及旋转主阀(3)的T口流出的液压油通过散热器(8)、滤油器(9)流回液压油箱(10)。
3.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，还包括用于实现电液联合控制的控制电路，所述控制电路包括电源、旋转手柄(11)、旋转高速开关(12)、正转电磁阀(13)、反转电磁阀(14)、第一旋转马达电磁阀(15)和第二旋转马达电磁阀(16)，所述电源正极通过导线分别连接旋转手柄(11)的正极和旋转高速开关(12)的端口3，旋转手柄(11)的信号输出端、正转开关输出端、反转开关输出端及负极分别连接正转电磁阀(13)、反转电磁阀(14)、旋转泵控制电磁阀(2)的正极及电源负极；所述旋转高速开关(12)的端口1和端口7分别连接第一旋转马达电磁阀(15)及第二旋转马达电磁阀(16)的正极，正转电磁阀(13)、反转电磁阀(14)、旋转泵控制电磁阀(2)、第一旋转马达电磁阀(15)及第二旋转马达电磁阀(16)的负极接电源负极；所述第一旋转马达电磁阀(15)和第二旋转马达电磁阀(16)分别用于控制第一旋转马达(5)和第二旋转马达(6)工作。
4.根据权利要求3所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，所述电源为24V直流电源。
5.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，所述旋转泵(1)内置有用于给旋转泵(1)补油的补油泵，补油泵的吸油口连接液压油箱(10)的S端。
6.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，所述旋转泵(1)内置有用于控制旋转泵(1)输出液压油流量的旋转泵控制电磁阀(2)。
7.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，所述旋转主阀(3)内置有用于保护旋转主阀(3)的溢流阀，其溢流压力为350bar。
8.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，所述旋转主阀(3)与控制电磁阀(7)集成为一体，控制电磁阀(7)为旋转主阀(3)提供控制油，用于控制旋转主阀(3)的A口或B口输出高压油。
9.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，所述安全阀(4)为双向溢流阀，无论从溢流阀(4)的C1口或C2口输入高压油，只要系统压力超过350bar，系统的液压油均会从安全阀(4)的T口流回液压油箱(10)。
10.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机动力头旋转多挡速度安全控制系统，其特征在于，所述第一旋转马达(5)和第二旋转马达(6)均内置有电磁阀，当第一旋转马达(5)或第二旋转马达(6)有电时，马达高速旋转；旋转马达内置电磁阀无电时，马达低速旋转；所述第一旋转马达(5)、第二旋转马达(6)的壳体回油直接流回液压油箱(10)。
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