CN114151397B - 套管夹紧装置及全套管全回转钻机 - Google Patents

套管夹紧装置及全套管全回转钻机 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种套管夹紧装置及全套管全回转钻机，该套管夹紧装置包括先导油路，先导油路包括第一顺序阀和第二顺序阀，第一顺序阀由第一油路控制打开或关闭，第一顺序阀的打开或关闭用于控制第四油路的通断，第二顺序阀由第四油路控制打开或关闭，第二顺序阀的打开或关闭用于控制第一油路的通断，第一油路的压力油的压力高低控制第二油路的通断，第四油路的压力油的压力高低控制第三油路的通断。本发明的套管夹紧装置及全套管全回转钻机中，可实现上夹紧油缸和下夹紧油缸的顺序动作，提高了施工安全性，降低了操作人员的劳动强度；并且，降低了液压元件的成本，整个液压系统效率提高，更加节能，且可有效降低主油路的压力冲击。

Description

套管夹紧装置及全套管全回转钻机
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种套管夹紧装置及全套管全回转钻机。
背景技术
强大的工程机械是国家的基础建设顺利进行的保障，因为我国地域广大，施工的工况环境十分复杂，在高原、山区、丘陵、海滩、江河湖海滩涂等各种地质环境下的施工，经常遇到地下有流沙，溶洞、岩层等各种地质状况，传统的挖掘机具和施工方法很难施工。全套管全回转钻机作为工程机械行业的新兴产品，成为适合高铁、高架、建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机械。全套管全回转机具有高效率、高质量、适应各种地质环境等特点。全套管全回转钻机在进行正常压入和拔出工作时，需要主夹紧油缸和副夹紧油缸交替进行夹紧松开，实现套管的垂直方向移动。
现有的上下夹紧油缸采用各自控制的方式，极易因操作人员的失误导致上下夹紧油缸均没有抱住套管或者忘记松开下夹紧油缸而在起拔套管时严重损坏下夹紧机构。
请参图1，一种套管夹紧装置包括第一液控换向阀91、第二液控换向阀93、第一管路94、第二管路95、第三管路96、第四管路97、下夹紧油缸98和上夹紧油缸99，主油路分别连接于第一液控换向阀91和第二液控换向阀93，第一液控换向阀91的两个工作油口分别连接于第一管路94和第二管路95，第二液控换向阀93的两个工作油口分别连接于第三管路96和第四管路97，第一管路94连接于上夹紧油缸的无杆腔，第二管路95连接于上夹紧油缸98的有杆腔，第三管路96连接于下夹紧油缸99的无杆腔，第四管路97连接于下夹紧油缸99的有杆腔。通过给S1、S2、S3、S4中的不同油口供油，可使第一液控换向阀91、第二液控换向阀93换向，从而给第一管路94、第二管路95、第三管路96、第四管路97的不同管路供求，实现上夹紧油缸98、下夹紧油缸99的夹紧或松开动作。可见，这种控制方式中，需要操作人员频繁往复的操作上下夹紧油缸98、99的控制开关，给施工人员增加了劳动强度，并且，由于操作人员的失误，会出现上下夹紧油缸98、99同时松开套管的情况或者忘记松开下夹紧油缸99而在起拔套管时严重损坏下夹紧机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种能顺序控制夹紧油缸、提供施工安全性、降低劳动强度、且节能、系统冲击小的套管夹紧装置及全套管全回转钻机。
一种套管夹紧装置，包括第一供油口、第二供油口、上夹紧油缸、下夹紧油缸、第一油路、第二油路、第三油路和第四油路，所述第一油路连接所述第一供油口和所述上夹紧油缸的第一腔，所述第二油路连接第二供油口和所述上夹紧油缸的第二腔，所述第三油路连接所述第一供油口和所述下夹紧油缸的第三腔，所述第四油路连接所述第二供油口和所述下夹紧油缸的第四腔；所述套管夹紧装置还包括先导油路，所述先导油路包括第一顺序阀和第二顺序阀，所述第一顺序阀由所述第一油路控制打开或关闭，所述第一顺序阀的打开或关闭用于控制所述第四油路的通断，所述第二顺序阀由所述第四油路控制打开或关闭，所述第二顺序阀的打开或关闭用于控制所述第一油路的通断，所述第一油路的压力油的压力高低控制所述第二油路的通断，所述第四油路的压力油的压力高低控制所述第三油路的通断。
其中一实施例中，所述第一油路上设有第一开关阀；所述第二油路上设有第二开关阀；所述第三油路上设有第三开关阀；所述第四油路上设有第四开关阀，所述第一开关阀的控制口连接于所述第二顺序阀的出油口，所述第二开关阀的控制口连接于所述第一油路，所述第三开关阀的控制口连接于所述第四油路，所述第四开关阀的控制口连接于所述第一顺序阀的出油口。
其中一实施例中，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀、所述第四开关阀均为液控单向阀，所述液控单向阀包括单向阀和所述控制口，所述第一开关阀和所述第二开关阀的单向阀允许油液流向所述上夹紧油缸，所述第三开关阀和所述第四开关阀的单向阀允许油液流向所述下夹紧油缸，所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀、所述第四开关阀的控制口用于分别控制所述第一开关阀、所述第二开关阀、所述第三开关阀、所述第四开关阀打开，从而允许油液反向流动至所述第一供油口或所述第二供油口。
其中一实施例中，所述第一顺序阀的进油口和控制口均连接于所述第一油路，所述第二顺序阀的进油口和控制口连接于所述第四油路。
其中一实施例中，所述第一顺序阀的设定压力大于所述第一开关阀的单向阀的设定压力，所述第二顺序阀的设定压力大于所述第四开关阀的单向阀的设定压力。
其中一实施例中，所述第三油路和所述第四油路上分别设有第五开关阀。
其中一实施例中，一个所述第五开关阀设于所述下夹紧油缸和所述第三开关阀之间，另一个所述第五开关阀设于所述下夹紧油缸和所述第四开关阀之间。
其中一实施例中，所述该套管夹紧装置还包括第一阀块，所述第一顺序阀、所述第一开关阀、所述第二开关阀集成在所述第一阀块上；该套管夹紧装置还包括第二阀块，所述第二顺序阀、所述第三开关阀、所述第四开关阀集成在所述第二阀块上。
其中一实施例中，所述该套管夹紧装置还包括动力站、油管和接头，两根所述油管的两端分别连接所述动力站和所述接头，所述接头包括第一接口和第二接口，所述第一接口连接于所述第一供油口，所述第二接口连接于所述第二供油口。
本发明还提供一种全套管全回转钻机，其包括上述套管夹紧装置。
本发明的套管夹紧装置及全套管全回转钻机中，可实现上夹紧油缸和下夹紧油缸的顺序动作，在上夹紧油缸夹紧和下夹紧油缸夹紧之间切换时，保证了上下同时夹紧后再松开其中一个，杜绝了上下同时松的情形出现，有效防止在成孔后拔套管时出现套管掉落的情况出现，提高了施工安全性，同时无需操作人员频繁往复的操作上下夹紧油缸的控制开关，降低了操作人员的劳动强度；并且，第一顺序阀和第二顺序阀均为先导油路上的小通径顺序阀，降低了液压元件的成本，开启顺序阀的高压小流量的油液可使得压力损失较小，油液升温较少，整个液压系统效率提高，更加节能，且顺序阀不参与主油路的控制，可有效降低主油路的压力冲击。
附图说明
图1为一种套管夹紧装置的结构示意图。
图2为本发明一实施例的套管夹紧装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
如图2所示，本发明一实施例的套管夹紧装置包括第一供油口11、第二供油口13、上夹紧油缸15、下夹紧油缸17、第一油路19、第二油路21、第三油路23和第四油路25。第一油路19连接第一供油口11和上夹紧油缸15的第一腔152，第二油路21连接第二供油口13和上夹紧油缸15的第二腔154，第三油路23连接第一供油口11和下夹紧油缸17的第三腔172，第四油路25连接第二供油口13和下夹紧油缸17的第四腔174。套管夹紧装置还包括先导油路，先导油路包括第一顺序阀27和第二顺序阀29，第一顺序阀27由第一油路19控制打开或关闭，第一顺序阀27的打开或关闭用于控制第四油路25的通断，第二顺序阀29由第四油路25控制打开或关闭，第二顺序阀29的打开或关闭用于控制第一油路19的通断。第一油路19的压力油的压力高低控制第二油路21的通断，第四油路25的压力油的压力高低控制第三油路23的通断。具体地，第一腔152可为上夹紧油缸15的有杆腔，第二腔154可为上夹紧油缸15的无杆腔，第三腔172可为下夹紧油缸17的无杆腔，第四腔174可为下夹紧油缸17的有杆腔。
本实施例中，第一油路19上设有第一开关阀192，即第一供油口11和第一腔152之间设有第一开关阀192；第二油路21上设有第二开关阀212，即第二供油口13和第二腔154之间设有第二开关阀212；第三油路23上设有第三开关阀232，即第一供油口11和第三腔172之间设有第三开关阀232；第四油路25上设有第四开关阀252，即第二供油口13和第四腔174之间设有第四开关阀252。第一开关阀192的控制口连接于第二顺序阀29的出油口，第二开关阀212的控制口连接于第一油路19(即连接于第一供油口11)，第三开关阀232的控制口连接于第四油路25(即连接于第二供油口13)，第四开关阀252的控制口连接于第一顺序阀27的出油口。这样，当第二顺序阀29打开时，第二顺序阀29的出油口出油，从而控制第一开关阀192打开，连通第一油路19；当第一顺序阀27打开时，第一顺序阀27的出油口出油，从而控制第四开关阀252打开，连通第四油路25。
具体地，第一开关阀192、第二开关阀212、第三开关阀232、第四开关阀252均为液控单向阀，液控单向阀包括单向阀和上述控制口。第一开关阀192和第二开关阀212的单向阀允许油液流向上夹紧油缸15，第三开关阀232和第四开关阀252的单向阀允许油液流向下夹紧油缸17，第一开关阀192、第二开关阀212、第三开关阀232、第四开关阀252的控制口可分别控制第一开关阀192、第二开关阀212、第三开关阀232、第四开关阀252打开，从而允许油液反向流动至第一供油口11或第二供油口13。可以理解，第一开关阀192、第二开关阀212、第三开关阀232、第四开关阀252也可为其他类型的液控开关阀，例如两位两通的液控换向阀，液控换向阀一位连通，一位截止即可。
本实施例中，第一顺序阀27的进油口和控制口均连接于第一油路19，第二顺序阀29的进油口和控制口连接于第四油路25。这样，第一油路19的油压增大时，高压小流量的油液冲开第一顺序阀27，第一顺序阀27的出油口出油，将第四开关阀252打开，使第四油路25连通；第四油路25的油压增大时，高压小流量的油液冲开第二顺序阀29，第二顺序阀29的出油口出油，将第一开关阀192打开，使第一油路19连通。
具体地，第一顺序阀27的设定压力大于第一开关阀192的单向阀的设定压力，第二顺序阀29的设定压力大于第四开关阀252的单向阀的设定压力。具体地，第一顺序阀27和第二顺序阀29的设定可为20Mpa或以上。
本实施例中，第一顺序阀27和第二顺序阀29的弹簧腔均连接于油箱，以实现弹簧腔的泄油。
本实施例中，第三油路23和第四油路25上分别设有第五开关阀234。具体地，设于第三油路23和第四油路25上的第五开关阀234可为球阀，当然也可为截止阀、电磁换向阀等其他开关阀。具体地，一个第五开关阀234设于下夹紧油缸17和第三开关阀232之间，另一个第五开关阀234设于下夹紧油缸17和第四开关阀252之间。
本实施例中，该套管夹紧装置还包括第一阀块33，第一顺序阀27、第一开关阀192、第二开关阀212均集成在第一阀块33上，这样也可使油路连接较为方便。具体地，第一阀块33包括第一油口A1、第二油口B1、第三油口C1、第四油口D1、第五油口G1和第六油口G4，第一油口A1连接于第一开关阀192和第一供油口11，第二油口B1连接于第二开关阀212和第二供油口13，第三油口C1连接于第一腔152和第一开关阀192，第四油口D1连接于第二腔154和第二开关阀212，第五油口G1连接于第一顺序阀27和第四开关阀252的控制口，第六油口G4连接于第一开关阀192的控制口和第二顺序阀29。可以理解，第一阀块33也可省略，油路直接连接即可。
本实施例中，该套管夹紧装置还包括第二阀块35，第二顺序阀29、第三开关阀232、第四开关阀252均集成在第二阀块35上，这样也可使油路连接较为方便。具体地，第二阀块35包括第七油口A2、第八油口B2、第九油口C2、第十油口D2、第十一油口G2和第十二油口G3，第七油口A2连接于第四开关阀252和第二供油口13，第八油口B2连接于第三开关阀232和第一供油口11，第九油口C2连接于第四腔174和第四开关阀252，第十油口D2连接于第三腔172和第三开关阀232，第十一油口G2连接于第五油口G1和第四开关阀252的控制口，第十二油口G3连接于第六油口G4和第二顺序阀29。可以理解，第二阀块35也可省略，油路直接连接即可。
本实施例中，该套管夹紧装置还包括动力站、油管和接头，两根油管的两端分别连接动力站和接头，接头包括第一接口和第二接口，第一接口连接于第一供油口11，第二接口连接于第二供油口13。本实施例只需要两根油管连接到动力站，节约了成本。
以下具体说明该套管夹紧装置的工作过程。
当第五开关阀234关闭时，屏蔽下夹紧油缸17。当给第一供油口11提供压力油时，压力油通过第一油路19到达上夹紧油缸15的第一腔152，活塞杆右移直到夹住套管，第二开关阀212由第一油路19的压力油打开，第二腔154内的回油经过第二开关阀212到达第二供油口13进行回油，套管被上夹紧油缸15夹紧。当给第二供油口13提供压力油时，压力油通过第二油路21到达上夹紧油缸15的第二腔154，活塞杆左移松开套管，第二供油口13的压力油还到达第二顺序阀29将第二顺序阀29打开，第一开关阀192由第二顺序阀29流出的压力油打开，第一腔152的回油经过第一开关阀192到达第一供油口11进行回油，套管被上夹紧油缸15松开。
当第五开关阀234打开时可实现上夹紧油缸15和下夹紧油缸17的顺序控制。此时，当给第一供油口11提供压力油时，压力油先经过第一开关阀192、第一油路19进入上夹紧油缸15的第一腔152，上夹紧油缸15的活塞杆右移直至夹住套管，而上夹紧油缸15的第二腔154的回油经过第二开关阀212、第二油路21、到达第二供油口13，再流回动力站进行回油；第一供油口11的压力油同时经第三油路23流入下夹紧油缸17的第三腔172，下夹紧油缸17的活塞杆有左移松开套管的趋势，但上夹紧油缸15在抱住套管后，第四开关阀252暂未打开，因此下夹紧油缸17暂时不会松开套管，直到上夹紧油缸15右移后且第一油路19的压力瞬间飙升时，高压小流量的油液将冲开第一顺序阀27，并到达第四开关阀252的控制口并将第四开关阀252打开，下夹紧油缸17的第四腔174内的油液经过第四油路25流到第二供油口13，再流回动力站进行回油，下夹紧油缸17的活塞杆左移松开套管。当给第二供油口13提供压力油时，压力油先经过第四开关阀252、第四油路25进入下夹紧油缸17的第四腔174，下夹紧油缸17的活塞杆右移直至夹住套管，而下夹紧油缸17的第三腔172的回油经过第三开关阀232、第三油路23到达第一供油口11，再流回动力站进行回油；第二供油口13的压力油同时经第二油路21流入上夹紧油缸15的第二腔154，上夹紧油缸15的活塞杆有左移松开套管的趋势，但下夹紧油缸17在抱住套管后，第一开关阀192暂未打开，因此上夹紧油缸15暂时不会松开套管，直到下夹紧油缸17右移后且第四油路25的压力瞬间飙升时，高压小流量的油液将冲开第二顺序阀29，并到达第一开关阀192的控制口并将第一开关阀192打开，上夹紧油缸15的第一腔152内的油液经过第一油路19流到第一供油口11，再流回动力站进行回油，上夹紧油缸15的活塞杆左移松开套管。
当接头连接于第一供油口11和第二供油口13时，本套管夹紧装置可实现上夹紧油缸15和下夹紧油缸17的顺序动作，在上夹紧油缸15夹紧和下夹紧油缸17夹紧之间切换时，保证了上下同时夹紧后再松开其中一个，实现了上夹下松、下夹上松、上下同时夹的状态，杜绝了上下同时松的情形出现，有效防止在成孔后拔套管时出现套管掉落的情况出现。
本发明的套管夹紧装置中，可实现上夹紧油缸15和下夹紧油缸17的顺序动作，在上夹紧油缸15夹紧和下夹紧油缸17夹紧之间切换时，保证了上下同时夹紧后再松开其中一个，杜绝了上下同时松的情形出现，有效防止在成孔后拔套管时出现套管掉落的情况出现，提高了施工安全性，同时无需操作人员频繁往复的操作上下夹紧油缸的控制开关，降低了操作人员的劳动强度；并且，第一顺序阀和第二顺序阀均为先导油路上的小通径顺序阀，降低了液压元件的成本，开启顺序阀的高压小流量的油液可使得压力损失较小，油液升温较少，整个液压系统效率提高，更加节能，且顺序阀不参与主油路的控制，可有效降低主油路的压力冲击。
本发明还提供一种全套管全回转钻机，其包括上述套管夹紧装置。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种套管夹紧装置，其特征在于，包括第一供油口(11)、第二供油口(13)、上夹紧油缸(15)、下夹紧油缸(17)、第一油路(19)、第二油路(21)、第三油路(23)和第四油路(25)，所述第一油路(19)连接所述第一供油口(11)和所述上夹紧油缸(15)的第一腔(152)，所述第二油路(21)连接第二供油口(13)和所述上夹紧油缸(15)的第二腔(154)，所述第三油路(23)连接所述第一供油口(11)和所述下夹紧油缸(17)的第三腔(172)，所述第四油路(25)连接所述第二供油口(13)和所述下夹紧油缸(17)的第四腔(174)；所述套管夹紧装置还包括先导油路，所述先导油路包括第一顺序阀(27)和第二顺序阀(29)，所述第一顺序阀(27)由所述第一油路(19)控制打开或关闭，所述第一顺序阀(27)的打开或关闭用于控制所述第四油路(25)的通断，所述第二顺序阀(29)由所述第四油路(25)控制打开或关闭，所述第二顺序阀(29)的打开或关闭用于控制所述第一油路(19)的通断，所述第一油路(19)的压力油的压力高低控制所述第二油路(21)的通断，所述第四油路(25)的压力油的压力高低控制所述第三油路(23)的通断，所述第一油路(19)上设有第一开关阀(192)；所述第二油路(21)上设有第二开关阀(212)；所述第三油路(23)上设有第三开关阀(232)；所述第四油路(25)上设有第四开关阀(252)，所述第一开关阀(192)的控制口连接于所述第二顺序阀(29)的出油口，所述第二开关阀(212)的控制口连接于所述第一油路(19)，所述第三开关阀(232)的控制口连接于所述第四油路(25)，所述第四开关阀(252)的控制口连接于所述第一顺序阀(27)的出油口，所述第一开关阀(192)、所述第二开关阀(212)、所述第三开关阀(232)、所述第四开关阀(252)均为液控单向阀，所述液控单向阀包括单向阀和所述控制口，所述第一开关阀(192)和所述第二开关阀(212)的单向阀允许油液流向所述上夹紧油缸(15)，所述第三开关阀(232)和所述第四开关阀(252)的单向阀允许油液流向所述下夹紧油缸(17)，所述第一开关阀(192)、所述第二开关阀(212)、所述第三开关阀(232)、所述第四开关阀(252)的控制口用于分别控制所述第一开关阀(192)、所述第二开关阀(212)、所述第三开关阀(232)、所述第四开关阀(252)打开，从而允许油液反向流动至所述第一供油口(11)或所述第二供油口(13)。
2.如权利要求1所述的套管夹紧装置，其特征在于，所述第一顺序阀(27)的进油口和控制口均连接于所述第一油路(19)，所述第二顺序阀(29)的进油口和控制口连接于所述第四油路(25)。
3.如权利要求2所述的套管夹紧装置，其特征在于，所述第一顺序阀(27)的设定压力大于所述第一开关阀(192)的单向阀的设定压力，所述第二顺序阀(29)的设定压力大于所述第四开关阀(252)的单向阀的设定压力。
4.如权利要求1所述的套管夹紧装置，其特征在于，所述第三油路(23)和所述第四油路(25)上分别设有第五开关阀(234)。
5.如权利要求4所述的套管夹紧装置，其特征在于，一个所述第五开关阀(234)设于所述下夹紧油缸(17)和所述第三开关阀(232)之间，另一个所述第五开关阀(234)设于所述下夹紧油缸(17)和所述第四开关阀(252)之间。
6.如权利要求1所述的套管夹紧装置，其特征在于，所述该套管夹紧装置还包括第一阀块(33)，所述第一顺序阀(27)、所述第一开关阀(192)、所述第二开关阀(212)集成在所述第一阀块(33)上；该套管夹紧装置还包括第二阀块(35)，所述第二顺序阀(29)、所述第三开关阀(232)、所述第四开关阀(252)集成在所述第二阀块(35)上。
7.如权利要求1所述的套管夹紧装置，其特征在于，所述该套管夹紧装置还包括动力站、油管和接头，两根所述油管的两端分别连接所述动力站和所述接头，所述接头包括第一接口和第二接口，所述第一接口连接于所述第一供油口(11)，所述第二接口连接于所述第二供油口(13)。
8.一种全套管全回转钻机，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的套管夹紧装置。
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