CN111692143A - 一种钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置及液控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置及液控方法，该装置包括控制装置、液压系统和执行元件。其中控制装置包括并联式减压阀、可调斜面控制装置；液压系统包括三位六通换向阀、梭阀、主阀、先导手柄、液压管线；执行元件包括回转马达及给进油缸。可调斜面手柄控制两个直线型并联式减压阀通过斜面输出定比例压力至液压系统主阀先导控制口，进而使得主阀中回转及给进阀按照斜面机构的比例输出相应流量，驱动给进油缸及回转马达，完成上卸扣动作。所述控制装置的控制方法包含本发明能够有效解决钻杆上卸扣时给进及回转不匹配问题，减少丝扣的磨损，通过调节可调斜面角度，可控制回转及给进速度比例，从而适应不同钻机。

Description

一种钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置及液控方法
技术领域
本发明涉及煤矿井下巷道工程的技术领域，尤其涉及一种实现钻机上卸扣给进与回转速度匹配控制装置及其液控方法。
背景技术
坑道钻机普遍使用在煤矿井下瓦斯抽采、隐蔽灾害探查等施工。钻机有中心通孔后部加杆及中间加杆两种接续钻杆方式，尤其是中间加杆式钻机，施工过程接续钻杆需要频繁上卸扣，目前上卸扣过程采用动力头与夹持器中间浮动，但由于加工精度或者液压控制等问题，钻杆扣往往出现严重磨损。虽然也有通过位移传感器，转速编码器等手段进行电控操作，从某种程度能扣解决这一问题，但设备成本高等，并且无法将此技术移植到纯液压钻机上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现钻机上卸扣给进与回转速度匹配装置及其液控方法，减少钻杆丝扣磨损，提高施工效率，并可移植于已有钻机上，适用性强。
为解决上述问题，本发明采取如下技术手段：
一种钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，包含控制装置和液压系统；
所述控制装置用于调节输出给液压系统的先导控制油的比例，包括减压阀和可调斜面装置；
所述可调斜面装置包括可调斜面、转动座和转动手柄；所述可调斜面连接于转动座上，转动手柄连接在转动座上，可调斜面在转动手柄作用下，可实现绕转动座中心轴倾斜转动；
所述减压阀与可调斜面的一端连续接触，当可调斜面转动时会对减压阀施加特定的挤压力，所述减压阀通过可调斜面装置输出特定比例的压力，从而调节先导控制油；
所述液压系统用于按照控制装置输出的先导控制油比例控制钻机上卸扣的回转、给进速度。
进一步，所述可调斜面通过上顶紧螺栓、下顶紧螺栓以及下顶紧螺栓内套装的弹性件实现斜面角度调节。
更进一步，所述可调斜面装置还包括销轴和固定座；可调斜面通过销轴连接于转动座上，并在上顶紧螺栓、下顶紧螺栓及弹性件作用下，固定为一个斜面角度；转动手柄固定在转动座上，转动座在固定座转动套内，在转动手柄作用下，可绕固定座中心轴转动。
优选的，所述减压阀为并联式减压阀，包含2个可调减压阀，可在可调斜面作用下，以斜面角度正相关的相应比例进行减压。
进一步，所述液压系统包括三位六通换向阀、梭阀及主阀；进入三位六通换向阀的先导控制油，通过梭阀选择按照特定比例流至主阀，实现上卸扣的切换。
更进一步，所述先导控制油由控制装置调节后，进入三位六通阀的左位或右位，通过梭阀选择，流向主阀控制口或主阀给进及回转联液控端，推动阀芯将主阀给进及回转联液控端或主阀控制口无压油经过梭阀泄至油箱，同时将高压油输出至给进油缸或换向至起拔及反转油路，钻机按照主阀阀芯开口决定的流量实现上扣动作或卸扣动作。
优选的，所述液压系统还包括先导手柄，用于实现给进及回转流量的控制；先导控制油经由三位六通阀输出口与先导手柄输出口通过梭阀选择后，流向主阀控制口或主阀给进及回转联液控端，实现正常施工与上卸扣的切换。
进一步，还包括执行元件，所述执行元件包括给进油缸及回转马达，钻机按照液压系统输出的流量，驱动给进油缸及回转马达，完成上卸扣动作。
本发明还提供一种钻机用上卸扣液控方法，结合上述的整套装置，包含以下步骤：
步骤一、将控制装置接入，通过可调斜面装置控制减压阀输出特定比例压力调节先导控制油；
步骤二、先导控制油输入至液压系统匹配回转及给进速度并输出相应流量，驱动给进油缸及回转马达，完成钻机上卸扣。
与现有技术相比，本发明具有的技术效果包括：
1、可调斜面手柄控制两个直线型并联式减压阀通过斜面输出定比例压力至液压系统主阀先导控制口，进而使得主阀中回转及给进阀按照斜面机构的比例输出相应流量，驱动给进油缸及回转马达，完成上卸扣动作。通过调节可调斜面角度，可适应不同钻机通过对给进与回转速度的匹配控制，极大地改善了目前钻机上卸扣磨损钻杆丝扣及卡瓦的情况。
2、适用于大多数钻机的液压系统，可进行自动化改装。
3、创新性的提出通过油缸浮动解决伤扣问题，不受外部负载的影响，在本发明以前，并未有类似液压系统。
4、装置结构简单，操作方便，维护便利。
本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
附图说明
图1为本发明旋转控制装置结构示意图。
图2为本发明液压原理示意图。
图中，1—控制装置；
100—并联式减压阀，110—可调斜面控制装置；
111—可调斜面，112—销轴，113—上顶紧螺栓，114—转动座，115—转动手柄，116—固定座，117—下顶紧螺栓，118—下弹簧；
201—三位六通换向阀，202—先导手柄，203—梭阀，204—主阀；
301—给进油缸，302—回转马达。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主体的范围仅限于以下的实施案例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种钻机上卸扣给进与回转速度匹配装置，包括控制装置1、液压系统、执行元件。其中，控制装置1包括并联式减压阀100和可调斜面控制装置110；其中，可调斜面控制装置110包括可调斜面111、销轴112、上顶紧螺栓113、转动座114、转动手柄115、固定座116、下顶紧螺栓117、下弹簧118。具体的连接关系为：可调斜面111通过销轴112连接于转动座114上，并在上顶紧螺栓113、下顶紧螺栓117及下弹簧118作用下，固定为一个斜面角度，通过下顶紧螺栓117及下弹簧118的调节实现斜面角度的变化。转动手柄115固定在转动座114上，转动座114在固定座116转动套内，在转动手柄115作用下，可绕固定座116中心轴转动。整个可调斜面控制装置110以特定角度挤压并联式减压阀100，使得两个减压阀输出压力以斜面正相关的特定比例输出。更进一步，所述可调斜面控制装置110上的转动手柄115推动可调斜面在转动座114上转动，斜面以固定角度挤压并联式减压阀100，进而将两路减压阀以固定比例输出。
进一步，还包括液压系统，所述液压元件包括三位六通换向阀201、先导手柄202、梭阀203、主阀204、液压管线；其中：所述并联减压阀100通过可调斜面控制装置110输出压力；所述三位六通换向阀201将按特定比例减压后的控制油输出给主阀204的先导接口，进而使得主阀204中回转及给进阀按照可调斜面控制装置110的比例输出相应流量，驱动给进及回转，完成上卸扣动作。
更具体的，所述三位六通阀201，通过液压管路连接在并联式减压阀与钻机主阀204(也叫液控阀)之间，通过三位六通阀201把手进行油路切换。其中：所述梭阀203连接在钻机主阀204先导控制油路与三位六通阀201之间，起到信号选择作用。所述钻机主阀204通过先导油路压力控制钻机回转、给进速度。
所述执行元件包括给进油缸301及回转马达302。可调斜面、控制装置110控制两个直线型并联式减压阀通过斜面输出定比例压力至液压系统主阀先导控制口，进而使得主阀中回转及给进阀按照斜面机构的比例输出相应流量，驱动给进油缸301及回转马达302，完成上卸扣动作。
举例说明：假定通过弹性件118调节后，可调斜面111的斜面角度是15°，此时控制装置1的可调斜面111转动，两个并联式减压阀100受到不同挤压力，因此输出特定比例的压力，分别为0.35MPa和0.45MPa，控制装置1的两股不同压力的先导控制油通过三位六通换向阀201、梭阀203推动主阀204的阀芯，导致主阀阀芯开口不同，进而给进及回转主阀阀芯按照2.7L/min，和3.9L/min这一特定比例输出流量，驱动给进油缸301及回转马达302，实现马达旋转一圈，给进油缸301给进6mm，最终实现上卸扣动作的给进与回转速度的匹配控制。
实施例2：
本实施例提供一种如上所述的实现钻机上卸扣给进与回转速度匹配控制装置的液控方法，操作手柄可实现给进及回转流量的控制，包含以下步骤：
步骤一、将三位六通换向阀201、先导手柄202、梭阀203、主阀204、液压管线、给进油缸301及回转马达302用液压胶管如图2所示连接方式连接。
步骤二、控制油由控制装置1调节后，进入三位六通阀201左位，再通过梭阀203选择后，分别进入钻机液控阀204给进及回转联先导控制端a1及b1，推动阀芯，并将a2及b2端无压油经过梭阀203泄至油箱，同时将高压油输出至给进及正转油路。钻机按照阀芯开口决定的流量实现上扣动作。
步骤三、控制油由控制装置1调节后，进入三位六通阀201右位，再通过梭阀203选择后，分别进入钻机液控阀204给进及回转联液控端a2及b2，推动阀芯，并将a1及b1端无压油经过梭阀203泄至油箱，同时将高压油换向至起拔及反转油路。钻机按照阀芯开口决定的流量实现卸扣动作。
步骤四、通过给进及回转先导操作手柄202进行相应操作，实现钻机正常工作。
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，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，包含控制装置(1)和液压系统；
所述控制装置用于调节输出给液压系统的先导控制油的比例，包括并联式减压阀(100)和可调斜面装置(110)；
所述可调斜面装置包括可调斜面(111)、转动座(114)和转动手柄(115)；所述可调斜面(111)连接于转动座(114)上，转动手柄(115)连接在转动座(114)上，可调斜面(111)在转动手柄(115)作用下，可实现绕转动座(114)中心轴转动，所述可调斜面(111)的斜面角度可以调节；
所述并联式减压阀(100)与可调斜面(111)接触，当可调斜面(111)转动时会对并联式减压阀(100)施加挤压力，所述并联式减压阀(100)通过可调斜面装置(110)输出特定比例的压力，从而调节先导控制油；
所述液压系统按照控制装置(1)输出的特定比例的压力输出对应比例的先导控制油流量，最终控制上卸扣的回转、给进速度。
2.如权利要求1所述钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，所述可调斜面(111)的斜面角度可以调节包括：所述可调斜面(111)通过上顶紧螺栓(113)、下顶紧螺栓(117)以及下顶紧螺栓(117)内套装的弹性件(118)实现斜面角度调节。
3.如权利要求2所述钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，所述可调斜面装置还包括销轴(112)和固定座(116)；可调斜面(111)通过销轴(112)连接于转动座(114)上，并在上顶紧螺栓(113)、下顶紧螺栓(117)及弹性件(118)作用下，固定为一个斜面角度；转动手柄(115)固定在转动座(114)上，转动座(114)在固定座(116)转动套内，在转动手柄(115)作用下，绕固定座(116)中心轴转动。
4.如权利要求3所述钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，所述并联式减压阀(100)包含两个可调减压阀，在可调斜面(111)作用下，以斜面角度正相关的相应比例进行减压。
5.如权利要求1所述钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，所述液压系统包括三位六通换向阀(201)、梭阀(203)及主阀(204)；进入三位六通换向阀(201)的先导控制油，通过梭阀(203)选择按照特定比例流至主阀(204)，输出特定比例流量，进而实现上卸扣的切换。
6.如权利要求5所述钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，所述先导控制油由控制装置(1)调节后，进入三位六通换向阀(201)的左位或右位，通过梭阀(203)选择，流向主阀(204)控制口或主阀(204)给进及回转联液控端，推动阀芯将主阀(204)给进及回转联液控端或主阀(204)控制口无压油经过梭阀(203)泄至油箱，同时将高压油输出至给进油缸或换向至起拔及反转油路，钻机按照主阀阀芯开口决定的流量实现上扣动作或卸扣动作。
7.如权利要求6所述钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，所述液压系统还包括先导手柄(202)，用于实现给进及回转流量的控制；先导控制油经由三位六通阀(201)输出口与先导手柄(202)输出口通过梭阀(203)选择后，流向主阀(204)控制口或主阀(204)给进及回转联液控端，实现正常施工与上卸扣的切换。
8.如权利要求1所述钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置，其特征在于，还包括执行元件，所述执行元件包括给进油缸(301)及回转马达(302)，钻机按照液压系统输出的流量，驱动给进油缸(301)及回转马达(302)，按照给进及回转速度完成上卸扣动作。
9.一种钻机用给进回转速度匹配装置的液控方法，其特征在于，按照上述的任意一个权利要求所述，包含以下步骤：
步骤一、将控制装置(1)接入，通过可调斜面装置(110)控制减压阀输出特定比例压力调节先导控制油；
步骤二、先导控制油输入至液压系统，匹配回转及给进速度并输出相应流量，驱动给进及回转，完成钻机上卸扣。
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