CN117514981A - 一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱 - Google Patents

Abstract

本发明属于锚杆钻机控制技术领域，解决了操作箱电控系统和液压系统体积较大、管线冗杂、不易维护的问题。提供了一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，隔爆腔体阀块内部和主控箱体壁上设置有油道，用于控制锚杆钻机动作的多联板式比例阀集成在隔爆腔体阀块上且与内部油道连通；下过液阀板内部设置有油道，下过液板处油口接头集成在下过液阀板的表面且与内部油道连通；右过液板阀板内部设置有油道，右过液板处油口接头集成在右过液板阀板的表面且与内部油道连通；平衡插装阀连接在主控箱体上，抗衡阀块作为主控箱体的叠加块，实现对所连接油路的静压锁紧。本发明将电控部分与液压部分共同设计于一个隔爆箱内，实现电控液压的高度耦合集成。

Description

一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱

技术领域

本发明属于锚杆钻机控制技术领域，具体涉及一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱。

背景技术

目前，采掘装备中锚杆钻机的控制系统通常由与钻架独立的分体式操作箱控制。分体式操作箱中包含电控系统和液压系统。其中电控系统主要为一个隔爆型电控箱以及负责检测系统状态的多种传感器，液压系统包含七联多路阀、双联抗衡阀、液压胶管等。操作箱电控系统和液压系统通过多根胶管、电缆连接，并通过过液块、隔板进行过渡转接，这种控制方式存在体积较大、管线冗杂、不易维护等缺点。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述至少一个技术问题，提供了一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱。

本发明采用如下的技术方案实现：一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，包括主控箱体、下过液板、右过液板、控制器和抗衡阀组；主控箱体的隔爆腔内设置有隔爆腔体阀块、板式比例阀和控制器；隔爆腔体阀块内部和主控箱体壁上设置有油道，用于控制锚杆钻机动作的多联板式比例阀集成在隔爆腔体阀块上且与内部油道连通；隔爆腔体阀块内部设置有对板式比例阀的进油压力、部分执行压力进行实时监测的压力传感器；隔爆腔体阀块端部设置引入外接电缆的主控箱体处喇叭口接头，主控箱体的隔爆腔通过盖板组件封闭；下过液板设置在主控箱体底部，包括下过液阀板、下过液板处测压接头和下过液板处油口接头，下过液阀板内部设置有油道，下过液板处油口接头集成在下过液阀板的表面且与内部油道连通，下过液板上集成有用于实现对板式比例阀的进油压力MP、回油压力MR、泄油压力MT和反馈压力MLS监测的下过液板处测压接头；右过液板设置在主控箱体侧部，包括右过液板阀板、右过液板处油口接头、右过液板处喇叭口接头和水路接头，右过液板阀板内部设置有油道，右过液板处油口接头集成在右过液板阀板的表面且与内部油道连通，用于马达电缆E1引入的右过液板处喇叭口接头和马达水路W1引入的水路接头均集成在右过液板阀板的表面；抗衡阀组包括平衡插装阀、抗衡阀处测压接头和抗衡阀块，平衡插装阀连接在主控箱体上，抗衡阀块作为主控箱体的叠加块，实现对所连接油路的静压锁紧，抗衡阀处测压接头对该油路的油口压力进行检测；控制器与板式比例阀、压力传感器、平衡插装阀、主控箱体处喇叭口接头、右过液板处喇叭口接头连接。

优选地，隔爆腔体阀块上集成有用于为板式比例阀提供先导控制油的减压阀；隔爆腔体阀块的最低点处设置有用于检测油液泄露的泄露传感器，减压阀、泄露传感器与控制器连接。

优选地，板式比例阀为带二次调压阀、压力补偿阀的负载敏感比例阀；板式比例阀通过阀体螺钉固定在隔爆腔体阀块的安装面上。

优选地，盖板组件包括盖板、防爆玻璃、玻璃压板、橡胶垫和紫铜垫，玻璃压板经橡胶垫和紫铜垫将防爆玻璃通过盖板螺钉压紧在盖板的观察窗处。

优选地，板式比例阀的数量为七联，其中第一联控制锚杆钻机旋转，执行油口为A1、B1；第二联控制锚杆钻机进给，执行油口为A2、B2；第三联控制支撑柱进给，执行油口为A3、B3；第四联控制前后翻转，执行油口为A4、B4；第五联控制左右翻转，执行油口为A5、B5；第六联通过控制夹钳夹紧，执行油口为A6、B6；第七联控制钻架侧移提升，执行油口为A7、B7。

优选地，下过液板处油口接头包括与板式比例阀的进油口P、回油口R、泄油口T、反馈口LS、执行油口A2、B2、A3、B3、A4、B4、A5、B5、A6、B6、A7、B7连接的16个油口接头；右过液板处油口接头的一个油口接头与板式比例阀的执行油口A1连接，一个油口接头与板式比例阀的执行油口B1、用于监测执行压力MB1的压力传感器连接；平衡插装阀与执行油口A2、B2的油口接头连接，用于实现对A2、B2油路静压平衡锁紧；抗衡阀处测压接头的一个测压接头与第二联板式比例阀的执行油口A2、用于监测执行压力MA2的压力传感器连接，一个测压接头与第二联板式比例阀的执行油口B2连接；板式比例阀的进油口P与用于监测进油压力MP的压力传感器连接；主控箱体处喇叭口接头包括与外部线缆E2、E3、E4、E5、E6连接的5个喇叭口接头。

优选地，下过液板与主控箱体间、右过液板与主控箱体间、控制器与主控箱体间、抗衡阀组与主控箱体间、盖板组件与主控箱体间均通过紧固螺钉连接且通过密封圈进行密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将电控部分与液压部分共同设计于一个隔爆箱内，同时隔爆箱又兼具液压阀块的功能，实现电控液压的高度耦合集成,可作为一种“科技黑箱”进行使用。本发明还具备二次调压和压力补偿功能，保留原有控制模式的所有功能。本发明文中描述设计为7联阀，可根据不同的工作需求改变板式比例阀的个数，实现不同控制箱对应不同动作数量的工作：如需求10联动作的工作需求可将本发明升级为10个板式比例阀。同时，发明中描述的右过液板可根据需求更换油口位置和过液板尺寸形状。

附图说明

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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。

图1是本发明的总体结构爆炸示意图(第一视角)；

图2是本发明的总体结构爆炸示意图(第二视角)；

图3是本发明的下过液板结构示意图；

图4是本发明的主控箱体结构示意图(正视图)；

图5是本发明的主控箱体结构示意图(底部示意图)；

图6是本发明的主控箱体内部结构示意图；

图7是本发明的盖板组件结构示意图(正视图)；

图8是本发明的玻璃压板处的连接结构示意图；

图9是本发明的控制器处的结构示意图；

图10是本发明的右过液板结构示意图；

图11是本发明的抗衡阀组结构示意图；

图12是本发明的液压原理图。

图中：1-主控箱体；1.1-隔爆腔体阀块；1.2-板式比例阀；1.3-压力传感器；1.4-主控箱体处喇叭口接头；1.5-减压阀；1.6-泄露传感器；1.7-阀体螺钉；2-下过液板；2.1-下过液阀板；2.2-下过液板处测压接头；2.3-下过液板处油口接头；3-右过液板；3.1-右过液板阀板；3.2-右过液板处油口接头；3.3-右过液板处喇叭口接头；3.4-水路接头；4-控制器；4.1-安装板；5-抗衡阀组；5.1-平衡插装阀；5.2-抗衡阀处测压接头；5.3-抗衡阀块；6-紧固螺钉；7.1-盖板；7.2-防爆玻璃；7.3-玻璃压板；7.4-橡胶垫；7.5-紫铜垫；7.6-盖板螺钉；7.7-提拉柄；7.8-标牌；8-密封圈。

具体实施方式

结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内，需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何实际的关系或者顺序。

本发明提供了一种实施例：

如图1至图12所示，一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，包括主控箱体1、下过液板2、右过液板3、控制器4和抗衡阀组5；下过液板2与主控箱体1间、右过液板3与主控箱体1间、控制器4与主控箱体1间、抗衡阀组5与主控箱体1间、盖板组件与主控箱体1间均通过紧固螺钉6连接且通过密封圈8进行密封。本实施例中以7连阀设计为例；

主控箱体1的隔爆腔内设置有隔爆腔体阀块1.1、板式比例阀1.2和控制器4；隔爆腔体阀块1.1内部和主控箱体壁上设置有油道，用于控制锚杆钻机动作的多联板式比例阀1.2集成在隔爆腔体阀块1.1上且与内部油道连通；隔爆腔体阀块1.1内部设置有对板式比例阀1.2的进油压力、部分执行压力进行实时监测的压力传感器1.3；隔爆腔体阀块1.1端部设置引入外接电缆E2、E3、E4、E5、E6的主控箱体处喇叭口接头1.4，主控箱体1的隔爆腔通过盖板组件封闭；板式比例阀1.2的进油口P与用于监测进油压力的压力传感器1.3连接。

板式比例阀1.2为带二次调压阀、压力补偿阀的负载敏感比例阀，可适用于钻机多动作、变负载工况；板式比例阀1.2通过阀体螺钉1.7固定在隔爆腔体阀块1.1的安装面上。板式比例阀1.2的数量为七联，其中第一联控制锚杆钻机旋转，执行油口为A1、B1；第二联控制锚杆钻机进给，执行油口为A2、B2；第三联控制支撑柱进给，执行油口为A3、B3；第四联控制前后翻转，执行油口为A4、B4；第五联控制左右翻转，执行油口为A5、B5；第六联通过控制夹钳夹紧，执行油口为A6、B6；第七联控制钻架侧移提升，执行油口为A7、B7。对本发明的控制器编程，可通过外部控制面板对各部分动作分别控制。同时，由于本发明中的板式比例阀为负载敏感比例阀，且带二次调压和压力补偿，具有较好的并行工作特性。

隔爆腔体阀块1.1上集成有用于为板式比例阀1.2提供先导控制油的减压阀1.5，实现由传统的“首片+中间片+尾片”的多路阀型式变为“减压阀+中间片”的板插结合形式，减小了整体体积；隔爆腔体阀块1.1的最低点处设置有用于检测油液泄露的泄露传感器1.6，油液泄漏时及时断电检修，保护电控元件不短路；减压阀1.5、泄露传感器1.6与控制器4连接。每块板式比例阀1.2通过四条阀体安装螺钉与隔爆腔体阀块1.1连接，主控箱体处喇叭口接头1.4通过螺纹与隔爆腔体阀块1.1连接，压力传感器1.3通过插装孔与隔爆腔体阀块1.1连接，减压阀1.5通过插装孔与隔爆腔体阀块1.1连接，泄漏传感器1.6通过螺钉与隔爆腔体阀块1.1连接。

下过液板2设置在主控箱体1底部，包括下过液阀板2.1、下过液板处测压接头2.2和下过液板处油口接头2.3，下过液阀板2.1内部设置有油道，下过液板处油口接头2.3集成在下过液阀板2.1的表面且与内部油道连通，下过液板2上集成有用于实现对板式比例阀1.2的进油压力MP、回油压力MR、泄油压力MT和反馈压力MLS监测的下过液板处测压接头2.2；下过液板处油口接头2.3包括与板式比例阀1.2的进油口P、回油口R、泄油口T、反馈口LS、执行油口A2、B2、A3、B3、A4、B4、A5、B5、A6、B6、A7、B7连接的16个油口接头；下过液板处测压接头2.2和下过液板处油口接头2.3均通过螺纹与过液阀板2.1连接。

右过液板3设置在主控箱体1侧部，包括右过液板阀板3.1、右过液板处油口接头3.2、右过液板处喇叭口接头3.3和水路接头3.4，右过液板阀板3.1内部设置有油道，右过液板处油口接头3.2集成在右过液板阀板3.1的表面且与内部油道连通，用于马达电缆E1引入的右过液板处喇叭口接头3.3和马达水路W1引入的水路接头3.4均集成在右过液板阀板3.1的表面；右过液板处油口接头3.2的一个油口接头与板式比例阀1.2的执行油口A1连接，一个油口接头与板式比例阀1.2的执行油口B1、用于监测执行压力MB1的压力传感器1.3连接；实现对马达四条管线A1、B1、E1、W2的集中管理。右过液板处油口接头3.2、右过液板处喇叭口接头3.3均通过螺纹与右过液板阀板3.1连接。

控制器4通过安装板4.1和螺钉固定在主控箱体1内腔，与板式比例阀1.2、压力传感器1.3、平衡插装阀5.1、主控箱体处喇叭口接头1.4、右过液板处喇叭口接头3.3连接。实现对板式比例阀1.2的程序控制，以及对压力传感器1.3、泄漏传感器1.6的信号反馈进行传输。

抗衡阀组5包括平衡插装阀5.1、抗衡阀处测压接头5.2和抗衡阀块5.3，平衡插装阀5.1连接在主控箱体1上，抗衡阀块5.3作为主控箱体1的叠加块，实现对A2、B2油路的静压锁紧，抗衡阀处测压接头5.2对A2、B2油路的油口压力进行检测；平衡插装阀5.1与执行油口A2、B2的油口接头连接，用于实现对A2、B2油路静压平衡锁紧；抗衡阀处测压接头5.2的一个测压接头与第二联板式比例阀1.2的执行油口A2、用于监测执行压力MA2的压力传感器1.3连接，一个测压接头与第二联板式比例阀1.2的执行油口B2连接。两个平衡插装阀5.1通过螺纹插装孔与抗衡阀块5.3连接，抗衡阀处测压接头5.2通过螺纹与抗衡阀块5.3连接。

盖板组件包括盖板7.1、防爆玻璃7.2、玻璃压板7.3、橡胶垫7.4和紫铜垫7.5，玻璃压板7.3经橡胶垫7.4和紫铜垫7.5将防爆玻璃7.2通过盖板螺钉7.6压紧在盖板7.1的观察窗处。设计符合防爆设计标准，可满足整体箱体的隔爆要求。加装防爆玻璃7.2可目视监测箱体内部元件工作状态，发现故障及时维修。盖板7.1的外表面设置有提拉柄7.7和用于显示整套控制箱的相关参数信息的标牌7.8。

所有的内部液压管路集成于隔爆腔体阀块1.1内部，A1、B1油口从右过液板5出油，A2～B7油口、进油P口、回油R口、反馈LS口均从下过液板1底部出油。同时隔爆腔体阀块1.1内部还集成布置有3个压力传感器1.3、1个泄漏传感器1.6、控制器4等，实现电控和液压元件同时集成于一个隔爆腔体内，所有管路接口都从箱体外部连接，内部无液压油管。通过板插结合的方式布置减压阀1.5实现由传统的“首片+中间片+尾片”的多路阀型式变为“减压阀+中间片”的型式，减小了整体体积。

对于本发明，文中描述设计为7联阀设计，可根据不同的工作需求改变板式比例阀1.2的个数，实现不同控制箱对应不同动作数量的工作：如需求9联动作的工作需求可将本发明升级为9个板式比例阀。在工作过程中发现故障，可通过测压接头对各油路进行检测，调试查找故障。同时也可通过防爆玻璃7.2对内部进行观察。内部阀体若有油液泄漏，泄漏传感器1.6可报警，及时发现故障，解决问题。右过液板3可根据钻机马达的油口数量更改相应设计，本发明文中描述设计为4路接口(A1、B1、W1、E1)。电控和液压集成的同时在同一腔体内隔爆，无需独立隔爆。所有的油口和外接接口进行防爆设计，属于电液同一腔体内的集成式隔爆。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，其特征在于：包括主控箱体(1)、下过液板(2)、右过液板(3)、控制器(4)和抗衡阀组(5)；

主控箱体(1)的隔爆腔内设置有隔爆腔体阀块(1.1)、板式比例阀(1.2)和控制器(4)；隔爆腔体阀块(1.1)内部和主控箱体壁上设置有油道，用于控制锚杆钻机动作的多联板式比例阀(1.2)集成在隔爆腔体阀块(1.1)上且与内部油道连通；隔爆腔体阀块(1.1)内部设置有对板式比例阀(1.2)的进油压力、部分执行压力进行实时监测的压力传感器(1.3)；隔爆腔体阀块(1.1)端部设置引入外接电缆的主控箱体处喇叭口接头(1.4)，主控箱体(1)的隔爆腔通过盖板组件封闭；

下过液板(2)设置在主控箱体(1)底部，包括下过液阀板(2.1)、下过液板处测压接头(2.2)和下过液板处油口接头(2.3)，下过液阀板(2.1)内部设置有油道，下过液板处油口接头(2.3)集成在下过液阀板(2.1)的表面且与内部油道连通，下过液板(2)上集成有用于实现对板式比例阀(1.2)的进油压力MP、回油压力MR、泄油压力MT和反馈压力MLS监测的下过液板处测压接头(2.2)；

右过液板(3)设置在主控箱体(1)侧部，包括右过液板阀板(3.1)、右过液板处油口接头(3.2)、右过液板处喇叭口接头(3.3)和水路接头(3.4)，右过液板阀板(3.1)内部设置有油道，右过液板处油口接头(3.2)集成在右过液板阀板(3.1)的表面且与内部油道连通，用于马达电缆E1引入的右过液板处喇叭口接头(3.3)和马达水路W1引入的水路接头(3.4)均集成在右过液板阀板(3.1)的表面；

抗衡阀组(5)包括平衡插装阀(5.1)、抗衡阀处测压接头(5.2)和抗衡阀块(5.3)，平衡插装阀(5.1)连接在主控箱体(1)上，抗衡阀块(5.3)作为主控箱体(1)的叠加块，实现对所连接油路的静压锁紧，抗衡阀处测压接头(5.2)对该油路的油口压力进行检测；

控制器(4)与板式比例阀(1.2)、压力传感器(1.3)、平衡插装阀(5.1)、主控箱体处喇叭口接头(1.4)、右过液板处喇叭口接头(3.3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，其特征在于：隔爆腔体阀块(1.1)上集成有用于为板式比例阀(1.2)提供先导控制油的减压阀(1.5)；隔爆腔体阀块(1.1)的最低点处设置有用于检测油液泄露的泄露传感器(1.6)，减压阀(1.5)、泄露传感器(1.6)与控制器(4)连接。

3.根据权利要求2所述的一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，其特征在于：板式比例阀(1.2)为带二次调压阀、压力补偿阀的负载敏感比例阀；板式比例阀(1.2)通过阀体螺钉(1.7)固定在隔爆腔体阀块(1.1)的安装面上。

4.根据权利要求3所述的一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，其特征在于：盖板组件包括盖板(7.1)、防爆玻璃(7.2)、玻璃压板(7.3)、橡胶垫(7.4)和紫铜垫(7.5)，玻璃压板(7.3)经橡胶垫(7.4)和紫铜垫(7.5)将防爆玻璃(7.2)通过盖板螺钉(7.6)压紧在盖板(7.1)的观察窗处。

5.根据权利要求4所述的一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，其特征在于：板式比例阀(1.2)的数量为七联，其中第一联控制锚杆钻机旋转，执行油口为A1、B1；第二联控制锚杆钻机进给，执行油口为A2、B2；第三联控制支撑柱进给，执行油口为A3、B3；第四联控制前后翻转，执行油口为A4、B4；第五联控制左右翻转，执行油口为A5、B5；第六联通过控制夹钳夹紧，执行油口为A6、B6；第七联控制钻架侧移提升，执行油口为A7、B7。

6.根据权利要求5所述的一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，其特征在于：下过液板处油口接头(2.3)包括与板式比例阀(1.2)的进油口P、回油口R、泄油口T、反馈口LS、执行油口A2、B2、A3、B3、A4、B4、A5、B5、A6、B6、A7、B7连接的16个油口接头；右过液板处油口接头(3.2)的一个油口接头与板式比例阀(1.2)的执行油口A1连接，一个油口接头与板式比例阀(1.2)的执行油口B1、用于监测执行压力MB1的压力传感器(1.3)连接；平衡插装阀(5.1)与执行油口A2、B2的油口接头连接，用于实现对A2、B2油路静压平衡锁紧；抗衡阀处测压接头(5.2)的一个测压接头与第二联板式比例阀(1.2)的执行油口A2、用于监测执行压力MA2的压力传感器(1.3)连接，一个测压接头与第二联板式比例阀(1.2)的执行油口B2连接；板式比例阀(1.2)的进油口P与用于监测进油压力的压力传感器(1.3)连接；主控箱体处喇叭口接头(1.4)包括与外部线缆E2、E3、E4、E5、E6连接的5个喇叭口接头。

7.根据权利要求6所述的一种隔爆型电液一体化锚杆钻机控制箱，其特征在于：下过液板(2)与主控箱体(1)间、右过液板(3)与主控箱体(1)间、控制器(4)与主控箱体(1)间、抗衡阀组(5)与主控箱体(1)间、盖板组件与主控箱体(1)间均通过紧固螺钉(6)连接且通过密封圈(8)进行密封。