CN202322167U - 一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，包括集成阀体、三位四通电磁换向阀、溢流阀、第一电磁方向阀、第二电磁方向阀和第二梭阀；其在集成阀体上增设了外部控制油口和回油口，并在集成阀体内增设了沟通第一液压马达油口和第二液压马达油口的第四油通路，第一电磁阀方向阀和溢流阀依次串接在第四油通路上；第二梭阀安装在行星减速机制动释放口前，第二电磁方向阀连接在第二梭阀和外部控制油口及回油口之间。本实用新型改进后，可使负载实现自由下放，同时钢丝绳对负载有一个向上的恒张力作用，避免负载触地后钢丝绳过放而“乱绳”，因而有利于提高钢丝绳的使用寿命和降低施工人员的疲劳程度。

Description

一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种液压卷扬机的控制系统，特别是涉及一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统。

背景技术

卷扬机是钻探施工中升降钻具、套管及处理孔内事故的主要设备之一。目前，普遍采用的是液压卷扬机，它主要由控制系统、液压马达、行星减速机、双折线卷筒、固定机架、后支撑等组成。利用控制系统控制液压马达和行星减速机工作，从而实现双折线卷筒正转、反转和制动而下放、提升负载或使负载提升后停置。现有技术的液压卷扬机，其控制系统是利用设有多个油口和油通路的集成阀体，配合三位四通电磁换向阀、平衡阀、减压阀和梭阀等部件实现液压控制的，具体是操作三位四通电磁换向阀，改变油流的走向来实现双折线卷筒的正转、反转和制动。由于现有技术的大部分液压卷扬机通常未具备自由下放负载的功能，而是凭施工人员靠经验和感觉来操作三位四通电磁换向阀，实现负载下放，因而容易导致负载触地后卷扬机未能及时停机而继续下放钢丝绳，从而造成钢丝绳过放而出现“乱绳”现象，进而影响钢丝绳的使用寿命。

虽然现有技术中，有部分液压卷扬机能够实现自由下放负载，但其只是简单地把液压马达的两个油口连通起来，因而还是容易导致负载因惯性力作用而造成钢丝绳过放，从而造成“乱绳”现象，使钢丝绳的使用寿命较短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，它能够使负载在恒张力状态下自由下放，防止钢丝绳出现乱绳现象，有利于提高钢丝绳的使用寿命。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，包括集成阀体、三位四通电磁换向阀、平衡阀、减压阀和第一梭阀；集成阀体上设有第一液压马达油口、第二液压马达油口、行星减速机制动释放口、分别连接三位四通电磁换向阀的第一工作口及第二工作口，该集成阀体内设有沟通第一工作口和第一液压马达油口的第一油通路、沟通第二工作口和第二液压马达油口的第二油通路，沟通第一工作口和行星减速机制动释放口的第三油通路；平衡阀安装在第一油通路上，第一梭阀和减压阀依次串接在第三油通路上，第一梭阀的其余一进口连接第二油通路；

还包括溢流阀、第一电磁方向阀、第二电磁方向阀和第二梭阀；集成阀体上还设有外部控制油口和回油口，集成阀体内还设有沟通第一液压马达油口和第二液压马达油口的第四油通路，第一电磁阀方向阀和溢流阀依次串接在第四油通路上；第二梭阀安装在对应减压阀和行星减速机制动释放口之间的第三油通路上，第二电磁方向阀连接在第二梭阀的其余一进口和外部控制油口及回油口之间。

还包括一节流阀，该节流阀安装在对应所述溢流阀和第一电磁方向阀之间的第四油通路上。

还包括一单向阀，所述集成阀体上还设有一液压马达补油口；所述集成阀体内还设有一第五油通路，该第五油通路的一端连接液压马达补油口，该第五油通路的另一端接通所述第二油通路；单向阀安装在第五油通路上。

所述集成阀体上还设有一泄油口，所述集成阀体内还设有一第六油通路，该第六油通路的一端连接泄油口，第六油通路的另一端连接所述减压阀。

所述集成阀体上还设有一油压测量口，所述集成阀体上还设有一第七油通路，该第七油通路的一端连接油压测量口，该第七油通路的另一端接通对应所述平衡阀后侧的第一油通路。

所述第一电磁方向阀为二位二通电磁阀。

所述第二电磁方向阀为二进一出式二位三通电磁阀，所述第二电磁方向阀的两进口分别连接所述外部控制油口和所述回油口，所述第二电磁方向阀的出口连接所述第二梭阀的其余一进口。

本实用新型的一种可实现恒张力自由下方的液压卷扬机控制系统，其平衡阀、减压阀、溢流阀、节流阀、第一电磁方向阀、第二电磁方向阀等是利用螺纹插装的方式安装在集成阀体上。其工作过程为：

一、使第一电磁方向阀和第二电磁方向阀同时不通电，操作三位四通电磁换向阀，使集成阀体的第一工作口进油，则油流沿第三油通路，并依次经过第一梭阀、减压阀和第二梭阀进入行星减速机制动释放口，使行星减速机解除自动；同时，油流沿第一油通路，并经过平衡阀进入第一液压马达油口，使液压马达带动行星减速机及双折线卷筒转动而提升负载，而后，油流从第二液压马达油口排出，并沿第二油通路流动，最后经三位四通电磁换向阀回到油箱。

二、保持第一电磁方向阀和第二电磁方向阀不通电，操作三位四通电磁换向阀在中位，则行星减速机制动释放口的油压释放，卷扬机处于制动状态，负载被提升后停置。

三、恒张力自由下放工况：保持三位四通电磁换向阀在中位，并使第一电磁方向阀和第二电磁方向阀同时通电，则外部控制油从集成阀体的外部控制油口依次经第二电磁方向阀和第二梭阀进入行星减速机制动释放口，使行星减速机解除制动，负载可自由下放。与此同时，第一液压马达油口和第二液压马达油口被第四油通路沟通，且在负载的重力作用下，油流的流向为第一液压马达油口→第一电磁方向阀→节流阀→溢流阀→第二液压马达油口→第一液压马达油口，即油流在第四油通路与第一、第二液压马达油口之间形成循环回路，使液压马达处于类似油泵的工况。此时，施工人员可通过调节节流阀，使负载的下放速度符合实际工况的要求。另外，由于第四油通路中安装有溢流阀，使得第一液压马达油口与第二液压马达油口之间存在油压差，且第一液压马达油口处的油压力大于第二液压马达油口处的油压力，因此，负载在自由下放的过程中及负载触地后，钢丝绳均对负载有一个向上的恒张力，且当负载触地后，地面对负载的支持力与该恒张力之和刚好等于负载的重力，故负载触地后，钢丝绳不会因过放而造成“乱绳”现象。

为了避免负载在自由下放的过程中液压马达因漏油而出现“吸空”(此时，液压马达类似油泵工况)，在集成阀体上设置液压马达补油口，则一旦液压马达漏油导致油压下降时，液压马达会通过液压马达补油口从外部吸油进行补充，使液压马达不会因“吸空”失控。

与现有技术的液压卷扬机控制系统相比，本实用新型的有益效果是：

1、由于包括溢流阀、第一电磁方向阀、第二电磁方向阀和第二梭阀，集成阀体上还设有外部控制油口和回油口，集成阀体内还设有沟通第一液压马达油口和第二液压马达油口的第四油通路，第一电磁阀方向阀和溢流阀依次串接在第四油通路上；第二梭阀安装在对应减压阀和行星减速机制动释放口之间的第三油通路上，第二电磁方向阀连接在第一梭阀的其余一进口和外部控制油口及回油口之间，使得负载在下放的过程中，施工人员可将三位四通电磁换向阀置于中位，并使第一电磁换向阀和第二电磁换向阀通电，从而使负载可自由下放，并在溢流阀作用下，使钢丝绳在负载下放及触地后对负载保持有一个向上的恒张力，进而可以避免负载触地后，钢丝绳出现乱绳现象，因而，有利于提高钢丝绳的使用寿命，同时，有利于降低施工人员的疲劳程度；

2、由于在对应第一电磁方向阀和溢流阀之间的第四油通路上还安装有节流阀，使得施工人员可通过调节该节流阀来调整钢丝绳下放的速度，从而使负载的下放速度符合实际工况的要求；

3、由于本实用新型还包括一个单向阀，且集成阀体上还设有一液压马达补油口，集成阀体内还设有一第五油通路，该第五油通路的一端连接液压马达补油口，该第五油通路的另一端接通所述第二油通路，单向阀安装在第五油通路上，使得负载在自由下放的工况下，一旦液压马达出现漏油，则可通过该液压马达补油口进行补油，防止液压马达因“吸空”而失控。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统不局限于实施例。

附图说明

图1是本实用新型的液压卷扬机的工况示意图；

图2是本实用新型的液压卷扬机的剖视图；

图3是本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

实施例：

请参见图1、图2所示，以液压卷扬机应用于吊车提升或下放重物为例，此时，用于提升重物的吊车20主要由底座21、设置在底座顶端的支撑立柱23、设置在支撑立柱顶端的滑轮架25、钢丝绳24等组成；液压卷扬机10置于对应滑轮架25的一侧下方的底座21上，钢丝绳24的一端卷绕在液压卷扬机的双折线卷筒15上，另一端绕过滑轮架25并勾住重物26。该液压卷扬机10主要包括控制系统11、液压马达12、行星减速机13(集成有制动器)、固定支架16、双折线卷筒15和后支撑14等，其传动顺序为控制系统11→液压马达12→行星减速机13→双折线卷筒15。

请参见图3所示，本实用新型的一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统11，它包括集成阀体110、三位四通电磁换向阀3、平衡阀113、减压阀112、第一梭阀111、溢流阀4、第一电磁方向阀6、第二电磁方向阀8和第二梭阀7；集成阀体110上设有第一液压马达油口A2、第二液压马达油口B2、行星减速机制动释放口BR、外部控制油口P1、回油口T1、分别连接三位四通电磁换向阀3的第一工作口A1及第二工作口B1，该集成阀体110内设有沟通第一工作口A1和第一液压马达油口A2的第一油通路114、沟通第二工作口B1和第二液压马达油口B2的第二油通路115，沟通第一工作口A1和行星减速机制动释放口BR的第三油通路116、沟通第一液压马达油口A2和第二液压马达油口B2的第四油通路117；平衡阀113安装在第一油通路114上，第一梭阀111和减压阀112依次串接在第三油通路116上，第一梭阀111的其余一进口连接第二油通路115；

第一电磁方向阀6为二位二通电磁阀，它和溢流阀4依次串接在第四油通路117上，且第一电磁方向阀6靠近第一液压马达油口A2；第二梭阀7安装在对应减压阀112和行星减速机制动释放口BR之间的第三油通路116上，第二电磁方向阀8为两进一出式的二位三通电磁阀(即，第二电磁方向阀有两路介质通道，当该第二电磁方向阀通电时，其中一个介质通道打开，另一个介质通道关闭；当该第二电磁方向阀断电时，该两个介质通道切换状态)，该第二电磁方向阀8的两进口分别连接集成阀体上的外部控制油口P1和回油口T1，该第二电磁方向阀8的一出口连接第二梭阀7的其余一进口。

作为一种优选，本实用新型还包括一个节流阀5，该节流阀5安装在对应所述溢流阀4和第一电磁方向阀6之间的第四油通路117上，通过调节该节流阀5，可调节重物的下降速度。

作为一种优选，本实用新型还包括一个单向阀9，所述集成阀体110上还设有一个液压马达补油口S；所述集成阀体内还设有一个第五油通路91，该第五油通路91的一端连接液压马达补油口S，该第五油通路91的另一端接通所述第二油通路115；单向阀9连接在第五油通路91上。

所述集成阀体110上还设有一泄油口L和一油压测量口M，所述集成阀体110内还设有一第六油通路118和第七油通路119，该第六油通路118的一端连接泄油口L，第六油通路118的另一端连接所述减压阀112；该第七油通路119的一端连接油压测量口M，该第七油通路119的另一端接通对应所述平衡阀113后侧的第一油通路114。施工人员可在集成阀体的油压测量口M处安装一个压力表，用于测量第一油通路114上的油压大小。

本实用新型的一种可实现恒张力自由下方的液压卷扬机控制系统，其平衡阀113、减压阀112、溢流阀4、节流阀5、第一电磁方向阀6、第二电磁方向阀7、第一梭阀111、第二梭阀7是利用螺纹插装的方式安装在集成阀体110上。请参见图3所示，本实用新型的工作过程为：

一、重物提升工况：使第一电磁方向阀6和第二电磁方向阀8同时不通电，操作三位四通电磁换向阀3在右位，使三位四通电磁换向阀3的P口与B口接通、T口与A口接通，则油流从三位四通电磁换向阀3的P口进入，并从三位四通电磁换向阀3的B口进入集成阀体的第一工作口A1，而后油流沿第三油通路116，并依次经过第一梭阀111(油流推动第一梭阀111的滚珠至左位)、减压阀112和第二梭阀7(油流推动第二梭阀7的滚珠至右位)进入行星减速机制动释放口BR，使行星减速机13解除自动；同时，油流沿第一油通路114，并经过平衡阀113的单向阀进入第一液压马达油口A2，使液压马达12带动行星减速机13及双折线卷筒15转动而提升重物26。最后，油流从第二液压马达油口B2排出，并沿第二油通路115流动，最后依次经过三位四通电磁换向阀3的A口和T口流回油箱。

二、重物提升后停置工况：保持第一电磁方向阀6和第二电磁方向阀8不通电，操作三位四通电磁换向阀3在中位，使三位四通电磁换向阀3的T口、A口和B口接通，则行星减速机制动释放口BR的油压释放(即，行星减速机13内的油流依次沿行星减速机制动释放口BR和第三油通路116、减压阀112回流)，卷扬机处于制动状态，因而重物26被提升后停置。

三、重物下放工况：当重物26所处的位置与地面的距离较远时，可先采用人工控制，使重物26在人工控制下先下降一段距离后，再在重物26距离地面较近时，使其自由下放。该两个过程如下：

重物26在人工控制下的下放工况为：保持第一电磁方向阀6和第二电磁方向阀8不通电，操作三位四通电磁换向阀3在左位，使三位四通电磁换向阀3的A口和P口接通，B口和T口接通。此时，油流从油箱依次经三位四通电磁换向阀3的P口和A口进入集成阀体的第二工作口B1，而后油流依次经过第一梭阀111(油流推动第一梭阀111的滚珠至右位)进入第三油通路116，并经过减压阀112和第二梭阀7进入行星减速机制动释放口BR，使行星减速机13解除自动；同时，油流沿第二油通路115进入第二液压马达油口B2，使液压马达12带动行星减速机13及双折线卷筒15转动而下放重物26。最后，油流从第一液压马达油口A2排出，并沿第一油通路114流动，最后依次经过平衡阀113、三位四通电磁换向阀3的B口和T口流回油箱。

重物26的自由下放工况：保持三位四通电磁换向阀3在中位，使三位四通电磁换向阀3的T口、A口和B口接通，同时使第一电磁方向阀6和第二电磁方向阀8同时通电，则外部控制油从集成阀体的外部控制油口P1依次经第二电磁方向阀8和第二梭阀7(油流推动第二梭阀7的滚珠至左位)进入行星减速机制动释放口BR，使行星减速机13解除制动，重物26可自由下放。与此同时，第一液压马达油口A2和第二液压马达油口B2被第四油通路117沟通，且在重物26的重力作用下，油流的流向为第一液压马达油口A2→第一电磁方向阀6→节流阀5→溢流阀4→第二液压马达油口B2→第一液压马达油口A2，即油流在第四油通路117与第一液压马达油口A2、第二液压马达油口B2之间形成循环回路，使液压马达12处于类似油泵的工况。此时，施工人员可通过调节节流阀5，使重物26的下放速度符合实际工况的要求。另外，由于第四油通路117中安装有溢流阀4，使得第一液压马达油口A2与第二液压马达油口B2之间存在油压差，且第一液压马达油口A2处的油压力大于第二液压马达油口B2处的油压力，因此，重物26在自由下放的过程中及重物26触地后，钢丝绳24均对重物26有一个向上的恒张力(可通过设定溢流阀4的溢流压力来实现)，且当重物26触地后，地面对重物26的支持力与该恒张力之和刚好等于重物26的重力，故重物26触地后，钢丝绳24不会因过放而造成“乱绳”现象。在此过程中，如果需要使重物26在触地前停置，只需使第一电磁方向阀6和第二电磁方向阀8断电，则行星减速机制动口BR的油压释放，油流依次通过第二梭阀7、第二电磁阀方向阀8，并从集成阀体的回油口T1流出，使卷扬机处于制动状态。

本实用新型的一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，在集成阀体110上设置液压马达补油口S后，一旦液压马达12因漏油而导致油压下降，液压马达12会通过集成阀体上的液压马达补油口S从外部吸油进行补充(外部油流从液压马达补油口S进入第五油通路91，并经单向阀9依次进入第二油通路115、液压马达12)，使液压马达12不会因“吸空”失控。

本实用新型的一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，采用上述方案后，不仅可以避免重物下放时，钢丝绳过放而“乱绳”，有利于提高钢丝绳的使用寿命，还有利于减少施工人员的工作量，降低施工人员的疲劳程度。本实用新型的液压卷扬机也可以用于控制旋挖钻机的钻头的提升、自由下放和停置。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型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，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，包括集成阀体、三位四通电磁换向阀、平衡阀、减压阀和第一梭阀；集成阀体上设有第一液压马达油口、第二液压马达油口、行星减速机制动释放口、分别连接三位四通电磁换向阀的第一工作口及第二工作口，该集成阀体内设有沟通第一工作口和第一液压马达油口的第一油通路、沟通第二工作口和第二液压马达油口的第二油通路，沟通第一工作口和行星减速机制动释放口的第三油通路；平衡阀安装在第一油通路上，第一梭阀和减压阀依次串接在第三油通路上，第一梭阀的其余一进口连接第二油通路；其特征在于：

还包括溢流阀、第一电磁方向阀、第二电磁方向阀和第二梭阀；集成阀体上还设有外部控制油口和回油口，集成阀体内还设有沟通第一液压马达油口和第二液压马达油口的第四油通路，第一电磁阀方向阀和溢流阀依次串接在第四油通路上；第二梭阀安装在对应减压阀和行星减速机制动释放口之间的第三油通路上，第二电磁方向阀连接在第二梭阀的其余一进口和外部控制油口及回油口之间。

2.根据权利要求1所述的可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，其特征在于：还包括一节流阀，该节流阀安装在对应所述溢流阀和第一电磁方向阀之间的第四油通路上。

3.根据权利要求1所述的可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，其特征在于：还包括一单向阀，所述集成阀体上还设有一液压马达补油口；所述集成阀体内还设有一第五油通路，该第五油通路的一端连接液压马达补油口，该第五油通路的另一端接通所述第二油通路；单向阀安装在第五油通路上。

4.根据权利要求1所述的可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，其特征在于：所述集成阀体上还设有一泄油口，所述集成阀体内还设有一第六油通路，该第六油通路的一端连接泄油口，第六油通路的另一端连接所述减压阀。

5.根据权利要求1所述的可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，其特征在于：所述集成阀体上还设有一油压测量口，所述集成阀体上还设有一第七油通路，该第七油通路的一端连接油压测量口，该第七油通路的另一端接通对应所述平衡阀后侧的第一油通路。

6.根据权利要求1所述的可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，其特征在于：所述第一电磁方向阀为二位二通电磁阀。

7.根据权利要求1所述的可实现恒张力自由下放的液压卷扬机控制系统，其特征在于：所述第二电磁方向阀为二进一出式二位三通电磁阀，所述第二电磁方向阀的两进口分别连接所述外部控制油口和所述回油口，所述第二电磁方向阀的出口连接所述第二梭阀的其余一进口。

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