CN109231051A - 一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统及其操作方法，其中系统包括液压油箱（1）、电动机（2）、起升液压泵（3）、控制泵（4）、补油泵（5）、手动泵（8）、比例方向阀（10）、梭阀（12）、减压阀（13）、液控换向阀（14）、平衡阀（15）、液压马达（16）、制动器（17）、压力传感器（18）、补油单向阀（19）、液控手柄（24）、起升上电磁换向阀（25）和起升下电磁换向阀（26）；操作方法指出当起重机在吊货或吊人时失去动力、且在臂架处于大角度或环境恶劣时，液压系统的远程应急操作方法步骤。实现了高位绞车安全自锁，安全可靠；且能够实现远程应急释放，避免人员登高操作时的安全风险。

Description

一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种液压系统，更具体地说涉及一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统及其操作方法，属于海事起重机液压控制技术领域。

背景技术

海事起重机空间要求紧凑，受空间限制，部分起重机的起升绞车只能安装在臂架上。在起重机处于搁置状态时，起升绞车高度与液压油箱基本持平；但是，当起重机正常工作，随着臂架变幅向上，其与水平方向角度逐渐变大时，起升绞车位置会明显高于液压油箱。在吊货时，起重机常需要将臂架保持在某个大角度状态，如果待机时间较长，操作者一般会选择停机；如果停机较长时间后再次起机，由于液压系统很难保持零泄漏，在停机时油液会逐渐泄回油箱，再次起机进行二次起吊时，马达工作油口可能会吸空，无法建立高压和支承负载，因此存在一定的安全风险。

另外，当起重机在吊货或吊人时失去动力，则需要进行手动应急释放。如果起升绞车安装在臂架上，一般在臂架上从臂架低处到高处的起升绞车之间会设置爬梯和操作平台，人员可以通过爬梯登高至操作平台，然后再进行操作。但是，如果在臂架处于最大角度（约80°），且环境恶劣的低温、雨雪或大风等极端天气时，则人员登高作业存在一定的安全风险。

发明内容

本发明针对现有的海事起重机停机较长时间后再次起机存在的安全风险、恶劣天气登高作业存在的安全风险等问题，提供一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统及其操作方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：包括液压油箱、电动机、起升液压泵、控制泵、补油泵、比例方向阀、梭阀、减压阀、液控换向阀、平衡阀、液压马达、制动器、补油单向阀、液控手柄、起升上电磁换向阀和起升下电磁换向阀，所述的液压油箱分别与起升液压泵、控制泵、补油泵、手动泵连接，所述的起升液压泵与电动机连接，起升液压泵、控制泵和补油泵依次串接，所述的制动器与液压马达输出轴连接，所述的液压马达一个工作油口与平衡阀一个工作油口连接，液压马达另一个工作油口连接有压力传感器，且液压马达该工作油口与补油单向阀出口连接，所述的平衡阀另一个工作油口分别与比例方向阀工作油口、梭阀一个进口连接，所述的梭阀输出口分别与起升液压泵负载敏感口、减压阀入口连接，所述的起升液压泵出口与比例方向阀进口连接，所述的比例方向阀回油口接有背压单向阀，所述的补油单向阀自由流动口与补油泵连接，比例方向阀左侧液控口与起升上电磁换向阀出口连接，比例方向阀右侧液控口与起升下电磁换向阀出口连接，所述的起升上电磁换向阀进油口与液控手柄一个工作油口连接，所述的起升下电磁换向阀进油口与液控手柄另一个工作油口连接，所述的液控手柄进油口与控制泵连接，液控手柄回油口分别与减压阀泄油口、液控换向阀泄油口、液压马达泄油口连接，所述的液控换向阀出口与制动器进油口连接。

还包括有手动泵液控球阀Ⅰ、液控球阀Ⅱ、液控球阀Ⅲ、截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ，所述的液控球阀Ⅲ一个工作油口与液压马达一个工作油口连接，所述的液控球阀Ⅲ另一个工作油口分别与液压马达另一个工作油口、截止阀Ⅰ出口连接，且液控球阀Ⅲ液控油路与截止阀Ⅰ出口连接，所述的液控球阀Ⅰ一个工作油口与比例方向阀工作油口连接，液控球阀Ⅰ另一个工作油口分别与补油单向阀出口、梭阀另一个进口连接，所述的截止阀Ⅱ出口分别与液控球阀Ⅰ液控口、液控球阀Ⅱ液控口连接， 所述的手动泵出口分别与截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ进口连接。

所述的液控球阀Ⅲ工作油口与液压马达另一个工作油口之间设置有固定阻尼孔。

所述的液控球阀Ⅲ液控油路与截止阀Ⅰ出口之间设置有顺序阀。

所述的手动泵出口分别与截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ进口之间设置有压力表。

所述的控制泵连接有控制泵溢流阀。

所述的补油泵连接有补油泵溢流阀。

一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统的应急操作方法，包括以下步骤：步骤一，打开截止阀Ⅱ，操作手动泵，观察出口压力表，当压力升高至液控球阀Ⅰ、液控球阀Ⅱ设定的换向压力时，压力油克服液控球阀Ⅰ、液控球阀Ⅱ的弹簧力换向，使平衡阀的控制油路、液压马达的另一个工作油口油路关闭，然后关闭截止阀Ⅱ；步骤二，打开截止阀Ⅰ，操作手动泵，油液通过梭阀、减压阀、液控换向阀进入制动器的油缸；步骤三，观察压力表，当压力升高至制动器的打开压力时，制动器打开，且此时压力还不足以打开顺序阀；步骤四，当压力升高至顺序阀的开启压力时，顺序阀打开，压力油克服液控球阀Ⅲ的弹簧力换向，使液压马达的两个工作油口连通，负载拖动液压马达转动，且固定阻尼孔限制了液压马达的最高转速，即限制了应急释放时的最高速度；步骤五，在进行应急释放过程中，持续操作手动泵，补充液压马达的泄油；步骤六，在应急释放完成后，先打开手动泵自带的泄压截止阀，再打开截止阀截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ，将管路中的压力完全释放，使液控球阀Ⅰ、液控球阀Ⅱ、液控球阀Ⅲ复位；步骤七，关闭手动泵自带的泄压截止阀、截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ，恢复到正常工作状态，结束应急操作。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、本发明通过主动补油和压力传感器监测液压马达低压油口压力，并与液控手柄自锁，防止液压马达吸空后无法建立高压和支承负载，实现了高位绞车安全自锁，安全可靠。

、本发明液控球阀Ⅰ、液控球阀Ⅱ、液控球阀Ⅲ用于远程应急操作，顺序阀用于控制液控球阀Ⅲ的手动泵油源，截止阀Ⅰ用于控制到液压马达、液控球阀Ⅲ的手动泵油源，截止阀Ⅱ用于控制到液控球阀Ⅰ、液控球阀Ⅱ的手动泵油源；当起重机失去动力后，能够实现远程应急释放，避免人员登高操作时的安全风险。

附图说明

图1是本发明结构原理图。

图2是本发明中起升绞车在高位时起重机工作状态图。

液压油箱1，电动机2，起升液压泵3，控制泵4，补油泵5，补油泵溢流阀6，控制泵溢流阀7，手动泵8，压力表9，比例方向阀10，背压单向阀11，梭阀12，减压阀13，液控换向阀14，平衡阀15，液压马达16，制动器17，压力传感器18，补油单向阀19，液控球阀Ⅰ20，液控球阀Ⅱ21，液控球阀Ⅲ22，固定阻尼孔23，液控手柄24，起升上电磁换向阀25，起升下电磁换向阀26，截止阀Ⅰ28，截止阀Ⅱ29，液压泵站30，主起升绞车31，副起升绞车32，货物33。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1，一种高位绞车安全自锁和远程应急操作方法，其特征在于：包括液压油箱1、电动机2、起升液压泵3、控制泵4、补油泵5、手动泵8、比例方向阀10、梭阀12、减压阀13、液控换向阀14、平衡阀15、液压马达16、制动器17、补油单向阀19、液控球阀Ⅰ20、液控球阀Ⅱ21、液控球阀Ⅲ22、液控手柄24、起升上电磁换向阀25、起升下电磁换向阀26、截止阀Ⅰ28和截止阀Ⅱ29。

参见图1，所述的液压油箱1分别与起升液压泵3、控制泵4、补油泵5、手动泵8连接，所述的起升液压泵3与电动机2连接，起升液压泵3、控制泵4和补油泵5依次串接。

参见图1，所述的制动器17与液压马达16输出轴连接，所述的液压马达16一个工作油口分别与液控球阀Ⅲ22一个工作油口和平衡阀15一个工作油口连接；液压马达16另一个工作油口连接有压力传感器18，且液压马达16该工作油口与补油单向阀19出口连接。所述的液控球阀Ⅲ22另一个工作油口与截止阀Ⅰ28出口连接，且液控球阀Ⅲ22液控油路与截止阀Ⅰ28出口连接。

参见图1，所述的平衡阀15另一个工作油口分别与比例方向阀10工作油口、梭阀12一个进口连接，平衡阀15右侧为控制油口；所述的梭阀12输出口分别与起升液压泵3负载敏感口、减压阀13入口连接。所述的起升液压泵3出口与比例方向阀10进口连接，所述的比例方向阀10回油口接有背压单向阀11，比例方向阀10工作油口与液控球阀Ⅰ20一个工作油口连接；所述的液控球阀Ⅰ20另一个工作油口分别与补油单向阀19出口、梭阀12另一个进口连接，所述的补油单向阀19自由流动口与补油泵5连接。

参见图1，所述的比例方向阀10左侧液控口与起升上电磁换向阀25出口连接，比例方向阀10右侧液控口与起升下电磁换向阀26出口连接；所述的起升上电磁换向阀25进油口与液控手柄24一个工作油口连接，所述的起升下电磁换向阀26进油口与液控手柄24另一个工作油口连接。所述的液控手柄24进油口与控制泵4连接，控制泵4用于提供油源；液控手柄24回油口分别与减压阀13泄油口、液控换向阀14泄油口、液压马达16泄油口连接，所述的液控换向阀14出口与制动器17进油口连接。所述的截止阀Ⅱ29出口分别与液控球阀Ⅰ20液控口、液控球阀Ⅱ21液控口连接， 所述的手动泵8出口分别与截止阀Ⅰ28、截止阀Ⅱ29进口连接。

参见图1，所述的液控球阀Ⅲ22工作油口与液压马达16另一个工作油口之间设置有固定阻尼孔23。

参见图1，所述的液控球阀Ⅲ22液控油路与截止阀Ⅰ28出口之间设置有顺序阀27。

参见图1，所述的控制泵4连接有补油泵溢流阀6，用于限制控制泵4出口压力。

参见图1，所述的补油泵5连接有控制泵溢流阀7，用于限制补油泵5出口压力。

参见图1，所述的手动泵8出口分别与截止阀Ⅰ28、截止阀Ⅱ29进口之间设置有压力表9。

参见图1，起升液压泵3为负载敏感泵，用于保证比例方向阀10进油油路的进出口压差不变，使液压马达16转速仅与比例方向阀10开口有关。

参见图1，所述的控制泵4为液控手柄24提供压力油源，补油泵5为液压马达16右侧工作油口主动补油，防止吸空。手动泵8用于提供应急油源，且自带泄压截止阀，压力表9用于显示手动泵8出口压力。

参见图1，液控手柄24用于控制比例方向阀10换向和调速，压力传感器18用于监测液压马达16另一个工作油口压力；起升上电磁换向阀25、起升下电磁换向阀26与压力传感器18自锁，仅当压力传感器18检测到补油压力大于要求压力值时，起升上电磁换向阀25和起升下电磁换向阀26才允许得电，液控油才能进入比例方向阀10的液控口，防止吸空。

参见图1，比例方向阀10用于控制液压马达16转动方向和速度，梭阀12用于将比例方向阀10出口最高压力传递给起升液压泵3。减压阀13、液控换向阀14用于控制制动器17油缸打开或关闭。平衡阀15用于防止负载下放时失速，液压马达16用于驱动起升绞车，制动器17为驻车制动器。

参见图1，补油单向阀19在液压马达16正转时关闭，在液压马达16反转时，补油单向阀19被打开，用补油泵5为液压马达16另一个工作油口主动补油，防止吸空。

参见图1，液控球阀Ⅰ20、液控球阀Ⅱ21、液控球阀Ⅲ22用于远程应急操作。液控球阀Ⅲ22和固定阻尼孔23串连在液压马达16的两个工作油口，根据额定载荷大小和需求的应急释放速度来配置固定阻尼孔23的大小，限制应急操作时液压马达16的最高转速。顺序阀27用于控制液控球阀Ⅲ22的手动泵油源，截止阀Ⅰ28用于控制到液压马达16、液控球阀Ⅲ22的手动泵油源；截止阀Ⅱ29用于控制到液控球阀Ⅰ20、液控球阀Ⅱ21的手动泵油源。

参见图2，某海事起重机的主起升绞车31和副起升绞车32，安装在臂架上，在工作时随着臂架变幅向上，与水平方向角度逐渐变大时，主起升绞车31和副起升绞车32位置会明显高于液压泵站30中的液压油箱1。当把货物33吊离空中停机较长一段时间后，液压马达16两个工作油口的油液会慢慢泄回液压油箱1。

参见图1，在进行二次起吊时，当电动机2启动后，补油泵5通过补油单向阀19为液压马达16的另一个工作油口补油；该工作油口的压力传感器18用于监测油口压力。当操作液控手柄24时，控制油液需要先经过起升上电磁换向阀25或起升下电磁换向阀26才能进入控制比例方向阀10的左侧液控口或右侧液控口。当压力传感器18检测到补油压力大于要求的压力值时（如相对压力2bar），升上电磁换向阀25、起升下电磁换向阀26、才允许得电，液控油才能进入比例方向阀10的液控口，液压马达16才能转动；通过压力传感器18和起升上电磁换向阀25、起升下电磁换向阀26实现自锁功能，安全可靠。

参见图1，当起重机在吊货或吊人时失去动力，如果在臂架处于最大角度（约80°），且环境恶劣的低温、雨雪或大风等极端天气时，为保证人员安全，需要进行远程应急释放，本高位绞车安全自锁和远程应急液压系统的应急操作方法包括以下步骤：

步骤一，打开截止阀Ⅱ29，操作手动泵8，观察出口压力表9，当压力升高至液控球阀Ⅰ20、液控球阀Ⅱ21设定的换向压力时，压力油克服液控球阀Ⅰ20、液控球阀Ⅱ21、的弹簧力换向，使平衡阀15的控制油路、液压马达16的的另一个工作油口（即图1中右侧工作油口）油路关闭，然后关闭截止阀Ⅱ29。

步骤二，打开截止阀Ⅰ28，操作手动泵8，油液通过梭阀12、减压阀13、液控换向阀14进入制动器17的油缸。

步骤三，观察压力表9，当压力升高至制动器17的打开压力时，制动器17打开，且此时压力还不足以打开顺序阀27。

步骤四，当压力升高至顺序阀27开启压力时，顺序阀27打开，压力油克服液控球阀Ⅲ22的弹簧力换向，使液压马达16的两个工作油口连通，负载拖动液压马达16转动，且固定阻尼孔23限制了液压马达16的最高转速，即限制了应急释放时的最高速度。

步骤五，在进行应急释放过程中，持续操作手动泵8，补充液压马达16的泄油。

步骤六，在应急释放完成后，先打开手动泵8自带的泄压截止阀，再打开截止阀截止阀Ⅰ28、截止阀Ⅱ29，将管路中的压力完全释放，使液控球阀Ⅰ20、液控球阀Ⅱ21、液控球阀Ⅲ22复位。

步骤七，关闭手动泵8自带的泄压截止阀、截止阀Ⅰ28、截止阀Ⅱ29，恢复到正常工作状态，结束应急操作。

参见图1至图2，本发明在起升绞车位置高于液压油箱1的液压系统中，在起重机进行二次起吊时，特别是长时间停机后，通过主动补油和压力传感器18监测液压马达16低压油口压力，并与液控手柄24自锁，防止液压马达16吸空后无法建立高压和支承负载，安全可靠。同时，当起重机失去动力后，通过远程操作实现应急释放，避免人员登高操作时的安全风险。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：包括液压油箱(1)、电动机(2)、起升液压泵(3)、控制泵(4)、补油泵(5)、比例方向阀(10)、梭阀(12)、减压阀(13)、液控换向阀(14)、平衡阀(15)、液压马达(16)、制动器(17)、补油单向阀(19)、液控手柄(24)、起升上电磁换向阀(25)和起升下电磁换向阀(26)，所述的液压油箱(1)分别与起升液压泵(3)、控制泵(4)、补油泵(5)、手动泵(8)连接，所述的起升液压泵(3)与电动机(2)连接，起升液压泵(3)、控制泵(4)和补油泵(5)依次串接，所述的制动器(17)与液压马达(16)输出轴连接，所述的液压马达(16)一个工作油口与平衡阀(15)一个工作油口连接，液压马达(16)另一个工作油口连接有压力传感器(18)，且液压马达(16)该工作油口与补油单向阀(19)出口连接，所述的平衡阀(15)另一个工作油口分别与比例方向阀(10)工作油口、梭阀(12)一个进口连接，所述的梭阀(12)输出口分别与起升液压泵(3)负载敏感口、减压阀(13)入口连接，所述的起升液压泵(3)出口与比例方向阀(10)进口连接，所述的比例方向阀(10)回油口接有背压单向阀(11)，所述的补油单向阀(19)自由流动口与补油泵(5)连接，比例方向阀(10)左侧液控口与起升上电磁换向阀(25)出口连接，比例方向阀(10)右侧液控口与起升下电磁换向阀(26)出口连接，所述的起升上电磁换向阀(25)进油口与液控手柄(24)一个工作油口连接，所述的起升下电磁换向阀(26)进油口与液控手柄(24)另一个工作油口连接，所述的液控手柄(24)进油口与控制泵(4)连接，液控手柄(24)回油口分别与减压阀(13)泄油口、液控换向阀(14)泄油口、液压马达(16)泄油口连接，所述的液控换向阀(14)出口与制动器(17)进油口连接。

2.根据权利要求1所述的一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：还包括有手动泵(8)液控球阀Ⅰ(20)、液控球阀Ⅱ(21)、液控球阀Ⅲ(22)、截止阀Ⅰ(28)和截止阀Ⅱ(29)，所述的液控球阀Ⅲ(22)一个工作油口与液压马达(16)一个工作油口连接，所述的液控球阀Ⅲ(22)另一个工作油口分别与液压马达(16)另一个工作油口、截止阀Ⅰ(28)出口连接，且液控球阀Ⅲ(22)液控油路与截止阀Ⅰ(28)出口连接，所述的液控球阀Ⅰ(20)一个工作油口与比例方向阀(10)工作油口连接，液控球阀Ⅰ(20)另一个工作油口分别与补油单向阀(19)出口、梭阀(12)另一个进口连接，所述的截止阀Ⅱ(29)出口分别与液控球阀Ⅰ(20)液控口、液控球阀Ⅱ(21)液控口连接，所述的手动泵(8)出口分别与截止阀Ⅰ(28)、截止阀Ⅱ(29)进口连接。

3.根据权利要求2所述的一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：所述的液控球阀Ⅲ(22)工作油口与液压马达(16)另一个工作油口之间设置有固定阻尼孔(23)。

4.根据权利要求2所述的一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：所述的液控球阀Ⅲ(22)液控油路与截止阀Ⅰ(28)出口之间设置有顺序阀(27)。

5.根据权利要求2所述的一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：所述的手动泵(8)出口分别与截止阀Ⅰ(28)、截止阀Ⅱ(29)进口之间设置有压力表(9)。

6.根据权利要求1所述的一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：所述的控制泵(4)连接有控制泵溢流阀(7)。

7.根据权利要求1所述的一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统，其特征在于：所述的补油泵(5)连接有补油泵溢流阀(6)。

8.一种高位绞车安全自锁和远程应急液压系统的应急操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，打开截止阀Ⅱ(29)，操作手动泵(8)，观察出口压力表(9)，当压力升高至液控球阀Ⅰ(20)、液控球阀Ⅱ(21)设定的换向压力时，压力油克服液控球阀Ⅰ(20)、液控球阀Ⅱ(21)的弹簧力换向，使平衡阀(15)的控制油路、液压马达(16)的另一个工作油口油路关闭，然后关闭截止阀Ⅱ(29)；

步骤二，打开截止阀Ⅰ(28)，操作手动泵(8)，油液通过梭阀(12)、减压阀(13)、液控换向阀(14)进入制动器(17)的油缸；

步骤三，观察压力表(9)，当压力升高至制动器(17)的打开压力时，制动器(17)打开，且此时压力还不足以打开顺序阀(27)；

步骤四，当压力升高至顺序阀(27)的开启压力时，顺序阀(27)打开，压力油克服液控球阀Ⅲ(22)的弹簧力换向，使液压马达(16)的两个工作油口连通，负载拖动液压马达(16)转动，且固定阻尼孔(23)限制了液压马达(16)的最高转速，即限制了应急释放时的最高速度；

步骤五，在进行应急释放过程中，持续操作手动泵(8)，补充液压马达(16)的泄油；

步骤六，在应急释放完成后，先打开手动泵(8)自带的泄压截止阀，再打开截止阀截止阀Ⅰ(28)、截止阀Ⅱ(29)，将管路中的压力完全释放，使液控球阀Ⅰ(20)、液控球阀Ⅱ(21)、液控球阀Ⅲ(22)复位；

步骤七，关闭手动泵(8)自带的泄压截止阀、截止阀Ⅰ(28)、截止阀Ⅱ(29)，恢复到正常工作状态，结束应急操作。