CN113107824B - 凿岩钻机空压机智能补气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凿岩钻机空压机智能补气系统及方法。它解决了现有设计不够合理等技术问题。包括空压机总成与油气筒总成，空压机总成通过止回阀和油气筒总成相连，空压机总成通过第一高压管路和油气筒总成相连，在第一高压管路上并联有压力阀和电磁阀，油气筒总成通过第二高压管路和比例气阀相连，比例气阀通过控制压力管路与比例调压阀相连，比例调压阀与第一高压管路相连，比例气阀通过补气管路和空压机总成相连，空压机总成与油气筒总成之间设有系统温度调节结构。优点在于：解决了控制阀件长期处于高压和频繁动作的状态，解决了补气阀瞬间开启和关闭出现的压力波动冲击，使驱动空压机的动力源工作在平稳状态，节省能耗。

Description

凿岩钻机空压机智能补气系统
技术领域
本发明属于工程设备技术领域，具体涉及一种凿岩钻机空压机智能补气系统。
背景技术
凿岩钻机由于其高效的作业效率影响，空压机处于高压待机的频率很高，需求补气的动作及响应次数极多。补气系统应用于各种空压机控制中，通常采用机械压力开关，达到设定压力控制进行补气。目前常用机械压力开关来实现，但由于压力开关长期处于频繁打开和关闭工作状态，随着使用时间的推移，就会出现提前老化和动作失效等故障，可靠性差，同时，由于压力开关本身也存在着较大的调节误差，很容易出现控制不精准，整个使用寿命也较短。而且这种开关方式，瞬间动作，不可避免的出现压力冲击。另外，现有补气系统在控制空压机时易出现噪声大等问题，因此开发一种能够同时满足凿岩钻机不同工况要求的自动补气系统非常重要。
为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种空压机控制系统[申请号：201810878640.0]，包括油气分离器、双级压缩机、排出线路和控制线路；所述油气分离器用于使油气混合物分离并排出压缩气体；所述双级压缩机用于压缩空气；所述排出线路连接双级压缩机中的二级压缩室和油气分离器；控制线路包括并联设置的开关阀门控制线路和无极调节控制线路。
上述方案在一定程度上解决了现有空压机补气时噪声大的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如，凿岩钻机空压机补气控制不精准，使用不可靠，机械寿命短等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，提高控制补气的精准和可靠性的凿岩钻机空压机智能补气系统。
本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种易于实施，自动化程度高的凿岩钻机空压机智能补气方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本凿岩钻机空压机智能补气系统，包括空压机总成以及通过供气阀与外供气源相连的油气筒总成，所述的空压机总成一端通过止回阀和油气筒总成一端相连，所述的空压机总成另一端通过第一高压管路和油气筒总成另一端相连，在第一高压管路上并联有压力阀和电磁阀，所述的油气筒总成通过第二高压管路和比例气阀相连，所述的比例气阀通过控制压力管路与比例调压阀相连，所述的比例调压阀与第一高压管路相连，所述的比例气阀通过补气管路和空压机总成相连，且所述的空压机总成与油气筒总成之间设有系统温度调节结构。
本补气系统采用空压机高压待机时直接处于补气状态，工作时通过比例调压阀控制比例气阀的开启，实现空压机系统最大功率的输出。比例调压阀控制精度更高，而且比例调压阀、比例气阀只有在工作时才工作，使用寿命比大大提高，由于比例控制，实现了补气的平缓柔和，减少补气冲击而出现的压力瞬间波动，有效控制了空压机出现噪音和强烈震动，也减少其他元件由于受到频繁压力冲击出现的损坏，提高整体空压机系统零件使用寿命和稳定性。
根据上述的凿岩钻机空压机智能补气系统的凿岩钻机空压机智能补气方法包括以下步骤：
A、空压机总成待机状态：当钻机换钎高压待机时，供气阀关闭，比例调压阀、比例气阀控制气源切断，空压机高压气源直接供到空压机进气侧，实现空压机微功耗的待机状态：
B、空压机总成全功率对外输出状态：当钻机处于凿岩工作时，供气阀打开，控制气源经过比例调压阀，到达比例气阀控制口，关闭补气，空压机全功率对外输出。
整个控制系统，气源来自负载侧，只有负载侧有压力并达到比例调压阀的设定值时，比例气阀缓比例减小直到关闭补气，比例调压阀精度高，调节性能更好，实现设定压力的统一。
在上述的凿岩钻机空压机智能补气系统中，所述的系统温度调节结构包括设置在空压机总成和油气筒总成之间的温控阀，所述的温控阀与冷却器相连。
在上述的凿岩钻机空压机智能补气系统中，所述的油气筒总成通过单向阀和空压机总成相连，且所述的油气筒总成上分别连接有安全阀和排油阀。
在上述的凿岩钻机空压机智能补气系统中，所述的空压机总成上设有空滤，且所述的压力阀和电磁阀均通过空滤与空压机总成相连。
在上述的凿岩钻机空压机智能补气系统中，所述的压力阀和电磁阀之间以及空滤之间并联设置有消音器。
在上述的凿岩钻机空压机智能补气系统中，在步骤B中，当控制气源压力继续升高，达到设定压力时，比例调压阀出口压力开始比例减小，比例气阀开始比例开启，缓慢补气，直到气源压力达到设定压力并稳定。
在上述的凿岩钻机空压机智能补气系统中，电磁阀通电时，空压机总成加载，油气筒总成压力达到压力阀设定值时空压机总成维持压力并保压；空压油通过温控阀和冷却器调节系统温度。
在上述的凿岩钻机空压机智能补气系统中，通过压力安全阀和单向阀泄掉多余的分离油。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：解决了控制阀件长期处于高压和频繁动作的状态，解决了补气阀瞬间开启和关闭出现的压力波动冲击，使驱动空压机的动力源工作在平稳状态，节省能耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制原理图；
图3是本发明的控制执行图；
图中，空压机总成1、比例调压阀2、比例气阀3、油气筒总成4、压力阀5、电磁阀6、空滤7、供气阀8、消音器9、止回阀10、冷却器11、温控阀12、安全阀13、单向阀14、排油阀15。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1-3所示，本凿岩钻机空压机智能补气系统，包括空压机总成1以及通过供气阀8与外供气源相连的油气筒总成4，空压机总成1一端通过止回阀10和油气筒总成4一端相连，空压机总成1另一端通过第一高压管路和油气筒总成4另一端相连，在第一高压管路上并联有压力阀5和电磁阀6，油气筒总成4通过第二高压管路和比例气阀3相连，比例气阀3通过控制压力管路与比例调压阀2相连，比例调压阀2与第一高压管路相连，比例气阀3通过补气管路和空压机总成1相连，且空压机总成1与油气筒总成4之间设有系统温度调节结构。本补气系统采用空压机高压待机时直接处于补气状态，工作时通过比例调压阀控制比例气阀的开启，实现空压机系统最大功率的输出。比例调压阀2控制精度更高，而且比例调压阀2、比例气阀3只有在工作时才工作，使用寿命比大大提高，由于比例控制，实现了补气的平缓柔和，减少补气冲击而出现的压力瞬间波动，有效控制了空压机出现噪音和强烈震动，也减少其他元件由于受到频繁压力冲击出现的损坏，提高整体空压机系统零件使用寿命和稳定性。
具体来讲，这里的系统温度调节结构包括设置在空压机总成1和油气筒总成4之间的温控阀12，温控阀12与冷却器11相连。其中，这里的油气筒总成4通过单向阀14和空压机总成1相连，且油气筒总成4上分别连接有安全阀13和排油阀15。
进一步地，这里的空压机总成1上设有空滤7，且压力阀5和电磁阀6均通过空滤7与空压机总成1相连。其中，这里的压力阀5和电磁阀6之间以及空滤7之间并联设置有消音器9。
本实施例中的凿岩钻机空压机智能补气方法，包括以下步骤：
A、空压机总成1待机状态：当钻机换钎高压待机时，供气阀8关闭，比例调压阀2、比例气阀3控制气源切断，空压机高压气源直接供到空压机进气侧，实现空压机微功耗的待机状态：
B、空压机总成1全功率对外输出状态：当钻机处于凿岩工作时，供气阀8打开，控制气源经过比例调压阀2，到达比例气阀3控制口，关闭补气，空压机全功率对外输出。
在步骤B中，当控制气源压力继续升高，达到设定压力时，比例调压阀2出口压力开始比例减小，比例气阀3开始比例开启，缓慢补气，直到气源压力达到设定压力并稳定；电磁阀6通电时，空压机总成1加载，油气筒总成4压力达到压力阀5设定值时空压机总成1维持压力并保压；空压油通过温控阀12和冷却器11调节系统温度。通过压力安全阀13和单向阀14泄掉多余的分离油。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了空压机总成1、比例调压阀2、比例气阀3、油气筒总成4、压力阀5、电磁阀6、空滤7、供气阀8、消音器9、止回阀10、冷却器11、温控阀12、安全阀13、单向阀14、排油阀15等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种凿岩钻机空压机智能补气系统，包括空压机总成（1）以及通过供气阀（8）与外供气源相连的油气筒总成（4），所述的空压机总成（1）一端通过止回阀（10）和油气筒总成（4）一端相连，所述的空压机总成（1）另一端通过第一高压管路和油气筒总成（4）另一端相连，在第一高压管路上并联有压力阀（5）和电磁阀（6），其特征在于：所述的油气筒总成（4）通过第二高压管路和比例气阀（3）相连，所述的比例气阀（3）通过控制压力管路与比例调压阀（2）相连，所述的比例调压阀（2）与第一高压管路相连，所述的比例气阀（3）通过补气管路和空压机总成（1）相连，且所述的空压机总成（1）与油气筒总成（4）之间设有系统温度调节结构；
根据上述凿岩钻机空压机智能补气系统的补气方法，包括以下步骤：
A、空压机总成（1）待机状态：当钻机换钎高压待机时，供气阀（8）关闭，比例调压阀（2）、比例气阀（3）控制气源切断，空压机高压气源直接供到空压机进气侧，实现空压机微功耗的待机状态；
B、空压机总成（1）全功率对外输出状态：当钻机处于凿岩工作时，供气阀（8）打开，控制气源经过比例调压阀（2），到达比例气阀（3）控制口，关闭补气，空压机全功率对外输出。
2.根据权利要求1所述的凿岩钻机空压机智能补气系统，其特征在于：所述的系统温度调节结构包括设置在空压机总成（1）和油气筒总成（4）之间的温控阀（12），所述的温控阀（12）与冷却器（11）相连。
3.根据权利要求2所述的凿岩钻机空压机智能补气系统，其特征在于：所述的油气筒总成（4）通过单向阀（14）和空压机总成（1）相连，且所述的油气筒总成（4）上分别连接有安全阀（13）和排油阀（15）。
4.根据权利要求1或2或3所述的凿岩钻机空压机智能补气系统，其特征在于：所述的空压机总成（1）上设有空滤（7），且所述的压力阀（5）和电磁阀（6）均通过空滤（7）与空压机总成（1）相连。
5.根据权利要求4所述的凿岩钻机空压机智能补气系统，其特征在于：所述的压力阀（5）和电磁阀（6）之间以及空滤（7）之间并联设置有消音器（9）。
6.根据权利要求1所述的凿岩钻机空压机智能补气系统，其特征在于：在步骤B中，当控制气源压力继续升高，达到设定压力时，比例调压阀（2）出口压力开始比例减小，比例气阀（3）开始比例开启，缓慢补气，直到气源压力达到设定压力并稳定。
7.根据权利要求1所述的凿岩钻机空压机智能补气系统，其特征在于：电磁阀（6）通电时，空压机总成（1）加载，油气筒总成（4）压力达到压力阀（5）设定值时空压机总成（1）维持压力并保压；空压油通过温控阀（12）和冷却器（11）调节系统温度。
8.根据权利要求1所述的凿岩钻机空压机智能补气系统，其特征在于：通过压力安全阀（13）和单向阀（14）泄掉多余的分离油。
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