CN116146548A - 一种探水钻机的全自动电液控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻探机械领域，具体涉及一种探水钻机的全自动电液控制系统包括夹持器、液压卡盘、过滤器、溢流阀、梭阀、三联防爆比例电磁阀、钻机马达、压力传感器、压力表、进给油缸、调向马达、下腔单向节流阀、上腔单向节流阀、电磁球阀、两位三通电磁换向阀、高压截止阀、液控单向阀、单向阀、电磁换向阀、节流孔、泵站；本发明提供的一种探水钻机的全自动电液控制系统，通过电液控制结合、液压功能联动精准控制，实现自动完成装杆、钻进、接杆、退杆、松杆等工序，也可通过切换实现上述工序的远程遥控操作与手动操作，可实现一套系统的多种操作方式。

Description

一种探水钻机的全自动电液控制系统

技术领域

本发明属于钻探机械领域，具体涉及一种探水钻机的全自动电液控制系统。

背景技术

目前探水钻机应用场景广阔，巷道掘进、隧道施工等均有使用，但探水钻机的液压控制系统以手动控制居多，需要操作工人扳动手柄持续操作，无法适应目前设备自动化、智能化主流。

发明内容

本发明的目的是在现有探水钻机手动操作的基础上通过电液控制结合、液压功能联动实现自动完成装杆、钻进、接杆、退杆、松杆等工序。

本发明提供了如下技术方案：一种探水钻机的全自动电液控制系统，包括三联防爆比例电磁阀、左电磁换向阀和右电磁换向阀，三联防爆比例电磁阀和左电磁换向阀的进油口与泵站连接，三联防爆比例电磁阀的第一联与钻机马达连接、第二联与进给油缸连接、第三联与调向马达连接；

从左电磁换向阀引出的第一油路经两位三通电磁换向阀和第一电磁球阀后与夹持器相连；通过第一电磁球阀断开维持夹持器打开；

从左电磁换向阀引出的第二油路与液压卡盘相连；左电磁换向阀的第一油路与第二油路之间连接两个反向的双单向阀；

从右电磁换向阀引出的第一油路经两条支路分别与两位三通电磁换向阀和液压卡盘相连；从右电磁换向阀引出的第二油路经液控单向阀后与液压卡盘相连；

三联防爆比例电磁阀的第二联的第一工作口经第一支路与进给油缸的无杆腔相连，第一工作口经第二支路与右电磁换向阀的P2口相连，无杆腔至第二支路的第一支路中连接下腔单向节流阀；三联防爆比例电磁阀的第二联的第二工作口经第一支路与进给油缸的有杆腔相连，第二工作口经第二支路与右电磁换向阀的T2口相连，有杆腔至第二支路的第一支路中连接上腔单向节流阀；

从三联防爆比例电磁阀的第一联引出连接钻机马达的正转油路和反转油路均经第一单向阀后与液压卡盘相连，并且反转油路与夹持器的副油口连接，用于辅助夹紧；

双单向阀、三联防爆比例电磁阀均连接负载敏感反馈油路，负载敏感反馈油路中包括梭阀，梭阀的中间油口连接泵站的LS口，梭阀的L1口与三联防爆比例电磁阀相连，梭阀的L2口连接双单向阀和左电磁换向阀，通过梭阀筛选负载压力，只将最大负载压力反馈回泵。

进一步地，与进给油缸的无杆腔连接的油路中连接第二压力传感器，第二压力传感器检测压力是否高于预设阈值，进而三联防爆比例电磁阀的第二联换向控制进给油缸停止动作。

进一步地，与钻机马达连接的正转油路中连接有第一压力传感器，第一压力传感器检测压力是否高于预设阈值，进而三联防爆比例电磁阀的第一联换向控制钻机马达停转。

进一步地，进给油缸的有杆腔与上腔单向节流阀之间接入压力表，进给油缸的无杆腔与下腔单向节流阀之间接入压力表。

进一步地，左电磁换向阀的进油口与泵站之间的油路中连接高压截止阀。

进一步地，负载敏感反馈油路中接入溢流阀。

进一步地，从右电磁换向阀引出的第一油路的支路经第二单向阀后与液压卡盘相连。

进一步地，左电磁换向阀、右电磁换向阀、第二电磁球阀、第二单向阀、液控单向阀、第一单向阀、双单向阀构成集成阀组。

进一步地，钻机马达的卸油口经过滤器后连接卸载油路。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的一种探水钻机的全自动电液控制系统，通过电液控制结合、液压功能联动精准控制，实现自动完成装杆、钻进、接杆、退杆、松杆等工序，也可通过切换实现上述工序的远程遥控操作与手动操作，可实现一套系统的多种操作方式。

本电液控制系统无需特制负载敏感多路阀，只需使用常规的负载敏感电液多路阀结合新设计的集成阀组即可实现系统的升级，升级成本较小。

本电液控制系统通过电液结合，可实现夹持器、液压卡盘、进给油缸与钻机马达的单独操作，也可实现上述执行机构的联动，符合施工工艺需求。

附图说明

图1为探水钻机的全自动电液控制系统组成图。

图2为集成阀组的组成图。

图3为探水钻机的结构图。

图中：1-夹持器；2-液压卡盘；3-过滤器；4-溢流阀；5-梭阀；6-三联防爆比例电磁阀；7-钻机马达；8-第一压力传感器；9-压力表；10-进给油缸；11-调向马达；12-下腔单向节流阀；13-第二压力传感器；14-上腔单向节流阀；15-第一电磁球阀；16-两位三通电磁换向阀；17-集成阀组-18-高压截止阀；19-第二电磁球阀；20-双单向阀；21-第一单向阀；22-液控单向阀；23-第二单向阀；24-左电磁换向阀；25-节流孔；26-右电磁换向阀；27-泵站。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1、图2所示：一种探水钻机的全自动电液控制系统，包括三联防爆比例电磁阀6、左电磁换向阀24和右电磁换向阀26，三联防爆比例电磁阀6和左电磁换向阀24的进油口与泵站27连接，三联防爆比例电磁阀6的第一联与钻机马达7连接、第二联与进给油缸10连接、第三联与调向马达11连接；

从左电磁换向阀24引出的第一油路经两位三通电磁换向阀16和第一电磁球阀15后与夹持器1相连；通过第一电磁球阀15断开维持夹持器1打开；

从左电磁换向阀24引出的第二油路与液压卡盘2相连；左电磁换向阀24的第一油路与第二油路之间连接两个反向的双单向阀20；

从右电磁换向阀26引出的第一油路经两条支路分别与两位三通电磁换向阀16和液压卡盘2相连；从右电磁换向阀26引出的第二油路经液控单向阀22后与液压卡盘2相连；

三联防爆比例电磁阀6的第二联的第一工作口经第一支路与进给油缸10的无杆腔相连，第一工作口经第二支路与右电磁换向阀26的P2口相连，无杆腔至第二支路的第一支路中连接下腔单向节流阀12；三联防爆比例电磁阀6的第二联的第二工作口经第一支路与进给油缸10的有杆腔相连，第二工作口经第二支路与右电磁换向阀26的T2口相连，有杆腔至第二支路的第一支路中连接上腔单向节流阀14；

进给油缸10的有杆腔、无杆腔均连接单向节流阀，确保联动功能时夹持器、液压卡盘先动作，之后进给油缸再动作。

进给油缸10的有杆腔与上腔单向节流阀14之间接入压力表9，进给油缸10的无杆腔与下腔单向节流阀12之间接入压力表9。

从三联防爆比例电磁阀6的第一联引出连接钻机马达7的正转油路和反转油路均经第一单向阀21后与液压卡盘2相连，并且反转油路与夹持器1的副油口连接，用于辅助夹紧；

双单向阀20、三联防爆比例电磁阀6均连接负载敏感反馈油路，负载敏感反馈油路中包括梭阀9，梭阀9的中间油口连接泵站27的LS口，梭阀9的L1口与三联防爆比例电磁阀6相连，梭阀9的L2口连接双单向阀20和左电磁换向阀24，通过梭阀9筛选负载压力，只将最大负载压力反馈回泵。负载敏感反馈油路中接入溢流阀4。

与进给油缸10的无杆腔连接的油路中连接第二压力传感器13，第二压力传感器13检测压力是否高于预设阈值，进而三联防爆比例电磁阀6的第二联换向控制进给油缸10停止动作。

与钻机马达7连接的正转油路中连接有第一压力传感器8，第一压力传感器8检测压力是否高于预设阈值，进而三联防爆比例电磁阀6的第一联换向控制钻机马达7停转。

左电磁换向阀24的进油口与泵站27之间的油路中连接高压截止阀18。

从右电磁换向阀26引出的第一油路的支路经第二单向阀23后与液压卡盘2相连。

左电磁换向阀24、右电磁换向阀26、第二电磁球阀19、第二单向阀23、液控单向阀22、第一单向阀21、双单向阀20构成集成阀组17。

钻机马达7的卸油口经过滤器3后连接卸载油路。

当钻机处于装杆工序时，此时需要夹持器1松开，液压卡盘2先松开，待钻杆穿过液压卡盘2后夹紧，进给油缸10向前推进，使液压卡盘2夹紧钻杆向前进给，穿过夹持器1顶住煤壁完成装杆工序。在此过程中首先左电磁换向阀24切换至右位、两位三通电磁换向阀16及第一电磁球阀15保持原位，使得压力油通过上述阀后到达夹持器1弹簧腔克服弹簧力打开夹持器1（夹持器常闭，给压打开），之后第一电磁球阀15切换至左位，将压力油封闭在弹簧腔，使夹持器1保持长期打开状态；之后左电磁换向阀24切换至中位、右电磁换向阀26保持中位，此时夹持器1打开、液压卡盘2打开，钻杆穿过液压卡盘2；接着左电磁换向阀24切换至左位，第一电磁球阀15保持原位，压力油通过上述阀后到达液压卡盘2，液压卡盘2关闭夹紧钻杆（液压卡盘常开，给压关闭）；最后三联防爆比例电磁阀6第二联换向，进给油缸10开始进给，右电磁换向阀26保持中位，此时液压卡盘2带着钻杆向前进给并穿过打开的夹持器1直至钻杆头顶着煤壁，当第二压力传感器13检测压力高于5MPa后，表明钻杆头到达煤壁，三联防爆比例电磁阀6第二联回到中位，钻机装杆工序完成。

当钻机处于钻进工序时，需要夹持器1松开，液压卡盘2夹紧，钻机马达7旋转，进给油缸10向前进给。在此过程中左电磁换向阀24切换至中位、右电磁换向阀26切换至左位，两位三通电磁换向阀16切换至右位，第一电磁球阀15切换至右位，此时夹持器1、液压卡盘2与进给油缸10呈联动状态，当三联防爆比例电磁阀6第二联换向使进给油缸10进给时，在下腔单向节流阀12的节流作用下，压力油先通过三联防爆比例电磁阀第二联的A口到达右电磁换向阀26左位，之后一股液压油经过两位三通电磁换向阀16、第一电磁球阀15到达夹持器1，使夹持器1打开，同时另一股液压油经过第二单向阀23到达液压卡盘2，使液压卡盘2夹紧。当上述动作完成后压力升高，液压油经过下腔单向节流阀12进入进给油缸10使油缸进给，同时三联防爆比例电磁阀6第一联换向使钻机马达7正转，钻进工序完成。

当钻机处于接杆工序时，一根钻杆已打入煤壁，需将另一根钻杆装上同时使两根钻杆通过旧钻杆尾部的母螺纹和新钻杆头部的公螺纹联结牢固，此时夹持器1需要夹紧旧钻杆，液压卡盘2松开等待新钻杆穿入，进给油缸10后退，待新钻杆穿入液压卡盘2内后卡盘夹紧，进给油缸10带动新钻杆向前进给，同时钻机马达7旋转使两钻杆螺纹连接。在此过程中左电磁换向阀24、右电磁换向阀26、两位三通电磁换向阀16、第一电磁球阀15与上述钻进工序状态相同，三联防爆比例电磁阀6第二联换向使进给油缸10收回，此时夹持器1、液压卡盘2与进给油缸10仍处于联动状态，在上腔单向节流阀14的节流作用下，压力油先通过三联防爆比例电磁阀第二联的B口到达右电磁换向阀26左位，之后到达液控单向阀22液控口使阀打开，此时液压卡盘2泄油，卡盘张开，同时夹持器1内液压油经过第一电磁球阀15、两位三通电磁换向阀16、右电磁换向阀26与三联防爆比例电磁阀第二联的A口回油，夹持器1夹紧。当上述动作完成后液压油经过上腔单向节流阀14进入进给油缸使油缸收回，等待新钻杆穿入。当进给油缸10收回到位后将新钻杆穿入液压卡盘2内，第一电磁球阀15切换至左位将夹持器1保持在夹紧状态，其余阀组保持钻进工序时的状态，此时进给油缸10进给，液压卡盘2夹紧带动新钻杆向前进给，夹持器1在第一电磁球阀15作用下保持夹紧状态，钻机马达带动新钻杆同时正转，当新钻杆进给至旧钻杆尾部后，旧钻杆在夹持器夹紧下无动作，新钻杆在旋转与进给的复合作用下与旧钻杆螺纹连接，当第一压力传感器8检测压力高于6MPa，表明连接完成，动作停止，完成接杆工序。

当钻机处于退杆工序时，夹持器1松开，液压卡盘2往复运动，将煤壁内的钻杆一根根的向外拉出。此过程与装杆工序类似，右电磁换向阀26恢复中位，两位三通电磁换向阀16切换至左位，进给油缸与夹持器、液压卡盘的联动功能结束，恢复各动作的单动功能，其余阀组状态参照装杆工序。

当钻机处于松杆工序时，夹持器1将上一根钻杆夹紧，液压卡盘2夹紧下一根钻杆反转使其螺纹连接松开，之后进给油缸10后退将下一根钻杆退出。此过程右电磁换向阀26切换至右位，两位三通电磁换向阀16切换至右位，呈联动状态，首先钻机7马达反转，在液控单向阀22作用下，钻机马达旋转与液压卡盘呈联动状态，无论钻机马达正转还是反转，液压卡盘均会夹紧，此时两根钻杆螺纹连接松开，之后进给油缸后退，由于右电磁换向阀26在右位，所以随着进给油缸的后退，夹持器会松开，卡盘会加紧，这样松开的钻杆就会在油缸后退过程中完成退杆动作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：包括三联防爆比例电磁阀（6）、左电磁换向阀（24）和右电磁换向阀（26），三联防爆比例电磁阀（6）和左电磁换向阀（24）的进油口与泵站（27）连接，三联防爆比例电磁阀（6）的第一联与钻机马达（7）连接、第二联与进给油缸（10）连接、第三联与调向马达（11）连接；

从左电磁换向阀（24）引出的第一油路经两位三通电磁换向阀（16）和第一电磁球阀（15）后与夹持器（1）相连；通过第一电磁球阀（15）断开维持夹持器（1）打开；

从左电磁换向阀（24）引出的第二油路与液压卡盘（2）相连；左电磁换向阀（24）的第一油路与第二油路之间连接两个反向的双单向阀（20）；

从右电磁换向阀（26）引出的第一油路经两条支路分别与两位三通电磁换向阀（16）和液压卡盘（2）相连；从右电磁换向阀（26）引出的第二油路经液控单向阀（22）后与液压卡盘（2）相连；

三联防爆比例电磁阀（6）的第二联的第一工作口经第一支路与进给油缸（10）的无杆腔相连，第一工作口经第二支路与右电磁换向阀（26）的P2口相连，无杆腔至第二支路的第一支路中连接下腔单向节流阀（12）；三联防爆比例电磁阀（6）的第二联的第二工作口经第一支路与进给油缸（10）的有杆腔相连，第二工作口经第二支路与右电磁换向阀（26）的T2口相连，有杆腔至第二支路的第一支路中连接上腔单向节流阀（14）；

从三联防爆比例电磁阀（6）的第一联引出连接钻机马达（7）的正转油路和反转油路均经第一单向阀（21）后与液压卡盘（2）相连，并且反转油路与夹持器（1）的副油口连接，用于辅助夹紧；

双单向阀（20）、三联防爆比例电磁阀（6）均连接负载敏感反馈油路，负载敏感反馈油路中包括梭阀（9），梭阀（9）的中间油口连接泵站（27）的LS口，梭阀（9）的L1口与三联防爆比例电磁阀（6）相连，梭阀（9）的L2口连接双单向阀（20）和左电磁换向阀（24），通过梭阀（9）筛选负载压力，只将最大负载压力反馈回泵。

2.根据权利要求1所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：与所述的进给油缸（10）的无杆腔连接的油路中连接第二压力传感器（13），第二压力传感器（13）检测压力是否高于预设阈值，进而三联防爆比例电磁阀（6）的第二联换向控制进给油缸（10）停止动作。

3.根据权利要求2所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：与所述的钻机马达（7）连接的正转油路中连接有第一压力传感器（8），第一压力传感器（8）检测压力是否高于预设阈值，进而三联防爆比例电磁阀（6）的第一联换向控制钻机马达（7）停转。

4.根据权利要求3所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：所述的进给油缸（10）的有杆腔与上腔单向节流阀（14）之间接入压力表（9），进给油缸（10）的无杆腔与下腔单向节流阀（12）之间接入压力表（9）。

5.根据权利要求4所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：所述的左电磁换向阀（24）的进油口与泵站（27）之间的油路中连接高压截止阀（18）。

6.根据权利要求5所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：所述的负载敏感反馈油路中接入溢流阀（4）。

7.根据权利要求6所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：从所述的右电磁换向阀（26）引出的第一油路的支路经第二单向阀（23）后与液压卡盘（2）相连。

8.根据权利要求7所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：所述的左电磁换向阀（24）、右电磁换向阀（26）、第二电磁球阀（19）、第二单向阀（23）、液控单向阀（22）、第一单向阀（21）、双单向阀（20）构成集成阀组（17）。

9.根据权利要求1所述的一种探水钻机的全自动电液控制系统，其特征在于：所述的钻机马达（7）的卸油口经过滤器（3）后连接卸载油路。

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