CN201391225Y - 基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及全液压潜孔凿岩设备，尤其涉及一种基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机。它包括滑架体、泵站、操作台三部分，泵站部分包括主泵和副泵，操作台部分包括主泵先导溢流阀、副泵先导溢流阀和回转马达先导溢流阀及高压截止阀，滑架体、泵站、操作台三部分均通过液压管路连接。本实用新型所产生的有益效果是：彻底解决了单泵结构造成的推进与回转相互影响的问题，明显降低了能耗，提高了工作效率，有效地防止了储备流量的浪费，保护了投资，节约了资源，并且极大延长了设备的使用寿命。

Description

基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机

技术领域

本实用新型涉及全液压潜孔凿岩设备，尤其涉及一种基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机。

背景技术

锚固钻机主要应用于水电、公路、桥梁、铁路等施工过程中的边坡锚索加固工程，也可用于各种爆破作业中100mm～220mm爆破孔的施工，适用岩石硬度为：6＜F＜18，垂直钻孔深度可达220M。不同地层，使用风压，钻孔方式，成孔角度等都可能影响钻孔深度。

在锚索加固工程中，锚索孔成孔特点可以简单概括为：难度高，要求严，直径大，深度深。由于软弱岩层和滑动面造孔地段的地形复杂，经常需要穿越如孤石区域、裂隙区域、强风化区、大断裂带、溶洞等，极易造成孔内钻具钻杆被石块卡住的现象。因为卡钻深度深，无法直视等因素，卡钻事故极难排除，尤其是对成孔部位有极高要求的工程，卡钻事故是造成延误工期的一个主要原因。

根据长期野外现场试验数据可知，如孔内地层情况正常时，回转油压基本在4MPa以内，推进油压在1MPa～4MPa(受孔深、工作风压、排渣情况等综合影响)。当钻孔进行到破碎地层时，回转阻力增大，当回转油压升高到设定的最高工作油压时，主溢流阀打开，主溢流回路激活，回转马达停止转动，此时被视为卡钻。如处理不当或者不及时就容易卡死造成废孔。而推进压力过高或者不能跟随岩层变化而相应变化，也是造成卡死钻的主要原因。

在我国的锚固类钻机中，通常使用单油泵作为锚固钻机的动力源，同时为推进油缸和回转液压马达供油，使用单油泵的锚固钻机制造成本较低，技术相对简单。由于回转马达工作时油压是随地层情况变化而变化的，两个不同工作压力的执行部件无法直接合流或者分流，造成单泵带动的液压马达和推进油缸在分流前要先经一个阻尼装置，使油压在非工作状态升压到主溢流阀溢流，达到液压系统设定的最高工作压力来供应回转马达，溢流后的液压油再串联到推进操作阀驱动推进油缸工作。采用这种结构，电机和油泵始终在满负荷状态下工作，不仅加大了能耗，而且缩短了电机和油泵的使用寿命，还容易因液压油发热造成内漏增加，降低工作效率。加之地层中的孤石、裂缝无规律出现，极易造成卡钻事故。

发明内容

本实用新型本着节能增效的目的，同时也是为了彻底解决单泵结构造成的推进与回转相互影响的问题以及克服单泵结构存在的能耗大、工作效率低和极易造成卡钻事故的缺陷，特别提供一种基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机。

本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案是：一种基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机，包括滑架体、泵站、操作台三部分，滑架体部分包括推进油缸、回转马达，泵站部分包括油箱、磁性过滤器、散热器、过滤器和油泵，操作台部分包括先导溢流阀、快速操作阀、快速压力表、推进操作阀、推进压力表、回转操作阀、单向减压阀、单向阀，其特征在于：所述的油泵包括主泵和副泵，所述的先导溢流阀包括主泵先导溢流阀、副泵先导溢流阀和回转马达先导溢流阀，所述的操作台部分还包括一个高压截止阀，以上所述滑架体、泵站、操作台三部分均通过液压管路连接。

该锚固钻机在正常工作时，双泵各自为推进部分和回转部分供油，相互之间不相互干扰；在只有回转部分工作时，主泵压力油合流至回转液压管路，增大回转马达功率，增大马达功率可以更好的预防卡钻事故的发生；在只有推进部分工作时，扳下快速推进阀，主副油泵合流向推进油缸供油，使推进油缸快速动作，油缸的快速动作，可以加速更换钻具等的操作速度。当液压马达油压高于推进部分油压时，由单向阀控制液压油不会返回推进部分，保证了推进部分和回转部分各自的恒定压力。单向阀确保了副泵的油可以补充至主泵，主泵的油不会倒流回副泵破坏恒定压力系统。

本实用新型所产生的有益效果是：彻底解决了单泵结构造成的推进与回转相互影响的问题，明显降低了能耗，提高了工作效率，有效地防止了储备流量的浪费，保护了投资，节约了资源并且极大延长了设备的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型液压管路连接原理示意图并作为摘要附图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照附图，本实用新型包括滑架体、泵站、操作台三部分，滑架体部分包括推进油缸11、回转马达12(低速大扭矩液压马达)，泵站部分包括油箱1、磁性过滤器2、散热器18、过滤器19和油泵，操作台部分包括先导溢流阀、快速操作阀8(三位换向阀)、快速压力表16、推进操作阀9(三位换向阀)、推进压力表17、回转操作阀(三位换向阀)10、单向减压阀13、单向阀15。其中油泵包括主泵3和副泵4(双联齿轮油泵)，先导溢流阀包括主泵先导溢流阀6、副泵先导溢流阀5和回转马达先导溢流阀7，操作台部分还包括一个高压截止阀14，以上滑架体、泵站、操作台三部分均通过液压管路连接。

在实际工作中，滑架体、泵站、操作台三部分相互独立，由液压管路相互连接。滑架体部分放在钻孔工作面上，是钻孔的直接实施部分，采用短机身设计，方便高空作业过程中的搬运操作。推进油缸负责回转部分(回转减速箱，回转马达)、钻杆以及钻具的推进和抽出动作的完成。滑架体部分还包括机械式补偿架，底座等。

泵站部分采用滑靴式底座，还包括主动力电机、控制电路等，液压油强制空冷散热系统强制送风，为液压油提供冷却，以减小因温度引起的内漏。泵站放置于地面，便于加油、供电、管理。

操作台主要负责对钻机的操作，由架体和各种操作阀组组成，另外辅助排渣系统，湿式除尘控制系统，钻具强制润滑系统，液压、压缩空气监控系统等也集成在操作台上。操作台可以放在相对接近钻孔工作面的地方，即方便了操作，又有一个相对良好的操作环境。

本实用新型中滑架体、泵站、操作台三部分的连接关系是：油箱1经磁性过滤器2由液压管路分别与主泵3、副泵4的进口连接，主泵3的出口经液压管路分别与主泵先导溢流阀6、快速压力表16及快速操作阀8的P口连接，快速操作阀8的T口经液压管路与回转操作阀10的P口连接，副泵4的出口经液压管路分别与副泵先导溢流阀5、推进压力表17及推进操作阀9的P口连接，推进操作阀9的T口经液压管路且通过单向阀15与回转操作阀10的P口连接，快速操作阀)的A、B口分别经液压管路与推进油缸11的A、B口连接，推进操作阀9的A口经液压管路与单向减压阀13的P口连接，单向减压阀13经液压管路与推进油缸11的A口连接，推进操作阀9的A口经液压管路且通过高压截止阀14及单向阀15与回转操作阀10的P口连接，推进操作阀9的B口经液压管路与推进油缸11的B口连接，回转操作阀10的A、B口分别经液压管路与回转马达12的A、B口连接，回转操作阀10的B口经液压管路与回转马达先导溢流阀7连接，回转操作阀10T口经液压管路与散热器18连接，散热器18经液压管路与过滤器19连接，散热、过滤后泄油至油箱1。

下面详细论述本实用新型液压管路的工作原理：

1、液压管路中所有阀组均处于中位时(开机后所有动作均未进行时)，液压系统分为两个支路。在主泵支路中液压油由油箱1经磁性过滤器2进入主泵3，高压液压油由主泵3流出后进入快速操作阀8，主泵先导溢流阀6和快速压力表16并联入液压管路，主泵先导溢流阀6的作用是防止非正常因素造成的油压过高对系统造成损坏(主要是防止损坏油泵泵壳以及油泵和工作阀组密封件)，快速压力表16的作用是监控主泵3油路工作压力，回转操作阀10与快速操作阀8串联至回转操作阀10的P口，回油箱1；在副泵支路中液压油由油箱1经磁性过滤器2进入副泵4，高压液压油由副泵4流出后进入推进操作阀9后经过单向阀15串联至回转操作阀10的P口，回油箱1，其中在液压油流出副泵4后，并联副泵先导溢流阀5和推进压力表17，副泵先导溢流阀5用于防止非正常因素造成的油压过高对系统造成的损坏(主要是防止损坏油泵泵壳以及油泵和工作阀组密封件)，推进压力表17用于监控副泵4油路工作压力。

2、推进油缸11前进动作(此动作主要作用是钻进作业以实现输出力精准微调)

当推进操作阀9换向到A口位置时(回转操作阀10、快速操作阀8均处于中位)，推进操作阀9到回转操作阀10的通路被自动关闭，液压油由油箱1经磁性过滤器2进入副泵4，高压液压油由副泵4流出后进入推进操作阀9，推进压力表17并联入系统，用于监控推进过程中高压液压油的工作压力，高压液压油经推进操作阀9A口进入单向减压阀13P口，经减压后进入主推进油缸11A口，实现钻进动作。

3、推进油缸11后退动作(此动作主要作用是处理卡钻事故，处理卡钻事故要求有最大的提升力。)

当推进操作阀9换向到B口位置时(回转操作阀10、快速操作阀8均处于中位)，推进操作阀9到回转操作阀10的通路被自动关闭，液压油由油箱1经磁性过滤器2进入副泵4，高压液压油由副泵4流出后进入推进操作阀9，推进压力表17并联入系统，用于监控推进过程中高压液压油的工作压力，高压液压油经推进操作阀9B口进入推进油缸11的B口，实现后退动作。

4、推进油缸11快速前进、后退动作(快速前进、后退动作主要用于接卸钻杆、洗孔及清除孔内残渣。接卸钻杆对位置要求较精确。)

当快速操作阀8由中位换向到A(B)口位置时，主泵3到回转操作阀10的通路被自动关闭，液压油由油箱1经磁性过滤器2进入主泵3，高压液压油由主泵3流出后进入快速操作阀8，快速压力表16并联入系统，用于监控快速推进过程中高压液压油的工作压力，高压液压油经快速操作阀8A(B)口进入推进油缸11A(B)口，实现推进油缸11的快速动作。

当快速操作阀8操作时，同时操作推进操作阀9(回转操作阀10处于关闭状态)，可以实现主泵3、副泵4合流，加快前进后退速度(对于深孔、超深孔更快的速度意味着更短的准备时间)。

5、只有回转马达(12)工作时(此动作的主要作用是处理塌孔造成的回转阻力增加，以及卡钻临界状态，要求最大输出功率。)

当快速操作阀8和推进操作阀9均处于中位，回转马达12处于A(B)位置时，液压油由油箱1经磁性过滤器2进入主泵3，高压液压油由主泵3流出后进入快速操作阀8P口，高压液压油经快速操作阀8后进入回转操作阀10P口，由回转操作阀10A(B)口输出驱动回转马达12；另一路液压油由油箱1经磁性过滤器2进入副泵4，高压液压油由副泵4流出后进入推进操作阀9后经过单向阀15串联至回转操作阀10P口，由回转操作阀10A(B)口输出驱动回转马达12。实现了主泵3、副泵4合流共同驱动回转马达12的作用。在回转操作阀10B口，并联一个回转马达先导溢流阀7，用以防止非正常因素造成的油压过高对系统造成的损坏(主要是防止损坏回转马达12的壳体以及回转马达12和回转操作阀10的密封件)。

6、在推进油缸11前进动作时，回转马达12工作(此动作主要作用是正常的钻进。在钻进过程中，钻进速度低，推进油缸11液压油流量小，通常只有最大流量的5％左右，剩余流量不仅造成了能量的浪费，还产生了大量对液压系统有害的热量，使液压油温度升高，增大系统内漏。在此处增加能量回收装置是很必要的手段，不仅避免了浪费，还增加了系统的稳定性。)

在此工作状态下，快速操作阀8处于中位，推进操作阀9处于A口位置，回转马达12处于A(B)口位置。液压油由油箱1经磁性过滤器2进入副泵4，高压液压油由副泵4流出后进入推进操作阀9P口，推进压力表17并联入系统，监控推进过程中高压液压油的工作油压，高压液压油由推进操作阀9A口输出后经单向减压阀13减压后进入推进油缸11A口。在此支路中，剩余流量由推进操作阀9A口流出，经高压截止阀14和单向阀15后进入回转操作阀10P口，为回转马达12补油。另一路液压油由油箱1经磁性过滤器2进入主泵3，高压液压油由主泵3流出后进入快速操作阀8P口，高压液压油经快速操作阀8后进入回转操作阀10P口，与补油回路共同由回转操作阀10A(B)口输出驱动回转马达12，之后泄油到油箱1(最大的流量保证了最大的输出功率，使之可以轻松处理卡钻事故。)。

7、高压截止阀14的关闭

当高压截止阀14关闭时，主泵3、副泵4完全独立工作，可以做高精度测试使用。

8、泄油到油箱(在实际的系统应用中，把所有的回油支路并联后进入强制风冷散热器冷却后过滤后回油箱，即保证了长时间工作时，液压油温保证在合理安全范围内，又减小了液压油的污染，增加了液压油的使用寿命。)

在此系统中，所有回油支路并联之后，经散热器18、过滤器19后泄油至油箱1。

Claims (2)

1.一种基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机，包括滑架体、泵站、操作台三部分，滑架体部分包括推进油缸(11)、回转马达(12)，泵站部分包括油箱(1)、磁性过滤器(2)、散热器(18)、过滤器(19)和油泵，操作台部分包括先导溢流阀、快速操作阀(8)、快速压力表(16)、推进操作阀(9)、推进压力表(17)、回转操作阀(10)、单向减压阀(13)、单向阀(15)，其特征在于：所述的油泵包括主泵(3)和副泵(4)，所述的先导溢流阀包括主泵先导溢流阀(6)、副泵先导溢流阀(5)和回转马达先导溢流阀(7)，所述的操作台部分还包括一个高压截止阀(14)，以上所述滑架体、泵站、操作台三部分均通过液压管路连接。

2.根据权利要求1所述的基于双泵互补自动合流工作方式的锚固钻机，其特征在于：所述的油箱(1)经磁性过滤器(2)由液压管路分别与主泵(3)、副泵(4)的进口连接，主泵(3)的出口经液压管路分别与主泵先导溢流阀(6)、快速压力表(16)及快速操作阀(8)的P口连接，快速操作阀(8)的T口经液压管路与回转操作阀(10)的P口连接，副泵(4)的出口经液压管路分别与副泵先导溢流阀(5)、推进压力表(17)及推进操作阀(9)的P口连接，推进操作阀(9)的T口经液压管路且通过单向阀(15)与回转操作阀(10)的P口连接，快速操作阀(8)的A、B口分别经液压管路与推进油缸(11)的A、B口连接，推进操作阀(9)的A口经液压管路与单向减压阀(13)的P口连接，单向减压阀(13)经液压管路与推进油缸(11)的A口连接，推进操作阀(9)的A口经液压管路且通过高压截止阀(14)及单向阀(15)与回转操作阀(10)的P口连接，推进操作阀(9)的B口经液压管路与推进油缸(11)的B口连接，回转操作阀(10)的A、B口分别经液压管路与回转马达(12)的A、B口连接，回转操作阀(10)的B口经液压管路与回转马达先导溢流阀(7)连接，回转操作阀(10)T口经液压管路与散热器(18)连接，散热器(18)经液压管路与过滤器(19)连接，散热、过滤后泄油至油箱(1)。

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