CN203892172U - 用于钻机的压缩机系统及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于钻机的压缩机系统及其控制装置，该压缩机系统用于钻机，该控制装置包括调节单元和排放单元。该调节单元用于根据钻机提供的电信号调节该压缩机系统的系统压力，其特征在于，如果该电信号具有第一电压位准，该调节单元将该系统压力调节至第一压力水平，且如果该电信号具有第二电压位准，该调节单元将该系统压力调节至第二压力水平。排放单元连接至该调节单元，用于当该电信号具有所述第二电压位准时，选择性地激活该调节单元以排放该压缩机系统中的空气。

Description

用于钻机的压缩机系统及其控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种压缩机系统，且尤其涉及一种用于钻机的压缩机系统。本实用新型还涉及一种压缩机系统的控制装置，用于控制压缩机系统的系统压力。

背景技术

钻机例如岩石钻孔设备，可被应用于许多领域，例如，用于地下采矿或基础建设。用于地下采矿的岩石钻孔设备包含旋转钻机、冲击钻机等等。在旋转钻机中，钻孔工具例如钻头被以高压朝向岩石推进，然后通过旋转力和施加的压力破碎岩石。在冲击钻机中，活塞撞击钻柱以将冲击脉冲通过钻柱传递至钻孔工具，然后进一步传递到岩石上。冲击钻孔通常与钻柱的旋转相结合以使钻头的金属块在每个行程中撞击新的岩石。

在钻孔期间，岩石被破碎成碎片，且岩石的碎屑必须从钻孔中排出以使钻孔工具能一直撞击新的岩石，而不在已破碎的岩石上浪费能量。通常，利用例如压缩空气这样的冲洗介质来进行冲洗，其中压缩空气被提供到钻孔的底部，并将钻孔中的岩石碎屑冲洗出来。冲洗过程中提供的压缩空气可由压缩机系统产生，与其他岩石钻孔设置类似，压缩机系统由例如内燃机等的电源驱动。在传统设计中，当钻机在进行钻孔操作时，冲洗是必须的，因此需要加大压缩机系统的系统压力，此时内燃机应提供足以维持该系统压力的能量。当钻机没有进行钻孔操作时，例如钻机在行走或运输，不需要提供冲洗，然而，传统钻机中压缩机系统的系统压力然维持在需要冲洗时的压力水平，这种情况下，钻机消耗了其自身所不需要的能量，降低了功率并增加了燃油。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于钻机的压缩机系统及其控制装置。

在一实施例中，用于钻机的压缩机系统的控制装置包括调节单元和排放单元。调节单元用于根据钻机提供的电信号调节压缩机系统的系统压力，其特征在于，如果电信号具有第一电压位准，调节单元将系统压力调节至第一压力水平，且如果电信号具有第二电压位准，调节单元将系统压力调节至第二压力水平。排放单元连接至调节单元，用于当电信号具有所述第二电压位准时，选择性地激活调节单元以排放压缩机系统中的空气。

在一实施例中，用于钻机的压缩机系统包含进气阀、压缩机、储气罐和控制装置。进气阀用于接收空气，包括控制端、第一端以及第二端。压缩机连接至进气阀，用于压缩由进气阀所接收的空气。储气罐，连接至压缩机，用于接收压缩机所产生的压缩空气，并将压缩空气提供到压缩机系统的循环气路中。控制装置连接于储气罐与进气阀之间，其特征在于，控制装置控制压缩空气在循环气路中的循环，从而控制压缩机系统的系统压力，并且控制装置还可控制进气阀的控制端以开启和关闭进气阀，其中，当控制装置将系统压力调节至第一压力水平时，控制装置开启进气阀，并且当控制装置将系统压力调节至第二压力水平时，控制装置关闭进气阀。

附图说明

将在附图中更加详细地解释一些实施例，其中

图1是用于钻机的压缩机系统的框图；

图2是压缩机系统的控制装置的气路图；

图3是压缩机系统的控制装置的另一气路图；

图4是压缩机系统的控制装置的又一气路图；

在图中，为了清楚起见，某些实施例被以简化方式示出。相同的附图标记在图中指代相同的部分。

具体实施方式

图1是用于钻机的压缩机系统100的框图。压缩机系统100包含控制装置102、进气阀104、压缩机106、以及储气罐108。进气阀104选择性地接收空气，例如，直接从大气中接收空气。进气阀104包含控制端T_CTR、第一端T1以及第二端T2。在一实施例中，进气阀104为常开式进气阀，即，如果没有外力作用，进气阀104保持开启来接收空气。压缩机106连接至进气阀104，并压缩由进气阀104接收的空气以产生压缩空气。储气罐108连接至压缩机106以接收压缩空气并将压缩空气提供到压缩机系统100的循环气路CPATH之中。循环气路CPATH中的压缩空气如图1所示的方向循环：压缩空气从压缩机106到储气罐108、再到控制装置102，然后到进气阀104。控制装置102连接于储气罐108与进气阀104之间，并控制压缩空气在循环气路CPATH中的循环，从而控制压缩机系统100的系统压力。更具体地，如果循环气路中压缩空气的总量增加，则压缩机系统100的系统压力增加；反之亦然。控制装置102还通过控制进气阀104的控制端T_CTR来控制进气阀104的开关状态，从而控制提供到压缩机106中的空气量。在一实施例中，控制装置102设置压缩机系统100的系统压力的目标压力。如果系统压力低于此目标压力，则控制装置102阻止循环气路CPATH中的空气循环到进气阀104，因而进气阀104保持开启以为压缩机106提供更多空气。这种情况下，循环气路中的压缩空气增加，因此系统压力增加。如果系统压力高于目标压力，则控制装置102允许循环气路CPATH中的空气循环到进气阀104，因而进气阀104关闭以阻止压缩机106的进气。这种情况下，控制装置102可以排放循环气路中的压缩空气，因此系统压力减小。综上所述，可以将压缩机系统100的系统压力维持在或接近于目标压力。

在图1所示的实施例中，控制装置102包含调节单元1022、排放单元1024、以及启动单元1026。调节单元1022连接于储气罐108与进气阀104的第一端T1之间，用来调节压缩机系统100的系统压力并将其维持在或接近于以上所述的目标压力。在一实施例中，调节单元1022可设置两个不同的目标压力：第一压力和低于该第一压力的第二压力。根据钻机的工作模式，调节单元1022的压力设置可以再第一压力和第二压力之间切换。举例说明，如果使用压缩机系统100的钻机工作于第一模式，例如钻孔模式，则钻机向调节单元1022发送具有第一电压位准的电信号S_REG，以将压缩机系统100的目标压力设置为第一压力，从而将系统压力基本维持在第一压力水平。另举一例，如果钻机工作于第二模式，例如移动或运输模式，则钻机向调节单元1022发送具有第二电压位准（例如0伏）的电信号S_REG，以将压缩机系统100的目标压力设置为第二压力，从而将系统压力基本维持在第二压力水平。更详细地，当钻机进行钻孔操作时，必须进行冲洗操作，此时调节单元1022将系统压力控制在较高的压力水平，例如第一压力水平，因为钻孔操作要求较大的能量消耗；而当钻机没有进行钻孔操作，例如钻机在移动或运输，没有必要进行冲洗操作，此时调节单元1022可将系统压力控制在较低的压力水平，例如第二压力水平，因为钻机的能量消耗需求减少。有利的是，本实用新型可以增加钻机的功率，并相应地减少压缩机系统100的功耗和油耗。

排放单元1024连接至调节单元1022、储气罐108、以及进气阀104的第二端T2。排放单元1024选择性地排放循环气路CPATH中的部分压缩空气，例如排放到大气中。具体地，如果钻机停止钻孔操作，例如开始工作于第二模式，压缩机系统100中不再需要高压气路，因此压缩机系统100的系统压力从第一压力设置为第二压力。同时，调节单元1022激活排放单元1024以经由进气阀104的第二端T2来排放循环气路CPATH中的部分压缩空气，从而降低压缩机系统100的系统压力。当系统压力降到第二压力水平时，调节单元1022关闭进气阀104以使系统压力基本保持在第二压力水平。

启动单元1026连接于进气阀104与调节单元1022的激活端T_CTR之间，并且还连接至蓄能器110。如果压缩机系统100启动，启动单元1026断开进气阀104与调节单元1022之间的气连接，并将其气连接于蓄能器110，以使进气阀104由蓄能器110关闭。这样，压缩机106可以无载启动。当压缩机系统100已经启动一段时间（例如30秒）之后，启动单元1026断开进气阀104与蓄能器110之间的气连接，并将其气连接于调节单元1022，以使调节单元1022如上所述地控制进气阀104的开关状态。压缩机系统100还包含阀单元112，例如可包含单向阀，以防止蓄能器110的空气泄漏。

请再次参照图1，控制装置102还可包含阀单元1028，例如可包含单向阀。阀单元1028连接于调节单元1022与进气阀104的第一端T1之间，以防止循环气路CPATH中的反向循环，例如压缩空气在循环气路CPATH以与图1相反的方向流动。压缩机系统100还可包含阀单元114，例如可包含节流阀，以进一步设置（例如限制）压缩机系统100的系统压力。

图2是压缩机系统的控制装置200的气路图。图2将结合图1进行描述。控制装置200可用于钻机的压缩机系统中，例如压缩机系统100中。

控制装置200包含调节单元202、排放单元204、启动单元206、以及阀单元1028。当使用控制装置200的压缩机系统（例如压缩机系统100）启动时，启动单元206将进气阀（例如图1中的进气阀104）与蓄能器（例如图1中的蓄能器110）气连接，并且当压缩机系统100启动一段时间（例如30秒）之后将进气阀104与调节单元202气连接。调节单元202用于调节压缩机系统100的系统压力。如果使用压缩机系统100的钻机工作于第一模式，例如钻孔模式，调节单元202将系统压力维持在较高的电压水平，例如上述第一压力水平，并且如果钻机工作于第二模式，例如移动或运输模式，调节单元202将系统压力维持在较低的压力水平，例如上述的第二压力水平。当钻机从第一模式转换到第二模式时，调节单元202激活排放单元204以排放压缩机系统100中的空气，从而将系统压力从第一压力水平降低到第二压力水平。

在图2所示的实施例中，调节单元202包含激活端N、第一气路P1、以及第二气路P2。调节单元202的激活端N经由启动单元206连接至进气阀104。调节单元202通过激活端N和启动单元206选择性地激活进气阀104。调节单元202的第一气路P1和第二气路P2并联连接，其中，第一气路P1包含调压器A2且第二气路P2包含电磁阀B2。电磁阀B2的状态由电信号（例如上述的电信号S_REG）控制。举例说明，如果电信号S_REG具有第一电压位准，则电磁阀B2未被激活；且如果电信号S_REG具有第二电压位准，则电磁阀B2被激活。在一实施例中，调压器A2定义了第一压力，例如具有较高压力水平，其中第一压力用于设置当钻机工作于第一模式（例如钻孔模式）时压缩机系统100的系统压力。在一实施例中，电磁阀B2定义了第二压力，例如具有较低压力水平，其中第二压力用于设置当钻机工作于第二模式（例如移动或运输模式）时压缩机系统100的系统压力。在这一实施例中，如果钻机在进行钻孔操作，第二气路P2未被激活且第一气路P1被激活，因此调压器A2将系统压力维持在或接近于第一压力水平。如果钻机在移动或运输，第一气路P1未被激活且第二气路P2被激活，因此电磁阀B2将系统压力维持在或接近于第二压力水平。由于第一压力具有较高的压力水平，因此当钻机钻孔时，压缩机系统100可提供足够的压缩空气进行冲洗操作。由于第二压力具有较低的压力水平，因此当钻机没有钻孔时，压缩机系统100可降低钻机的功耗与油耗，并提升其能效。

在图2所示的实施例中，排放单元204包含连接至进气阀104的排气阀C2。如上所述，如果钻机没有执行钻孔操作，则发送处于第二电压位准的电信号S_REG以激活电磁阀B2，从而电磁阀B2激活排气阀C2，以透过进气阀104排放压缩机系统100中的空气，例如排放到大气中。

在图2所示的实施例中，启动单元206包含电磁阀D2和E2。当压缩机系统100启动时，电磁阀D2将进气阀104与蓄能器100气连接，且电磁阀E2断开进气阀104与调节单元202之间的气连接。这样，蓄能器100关闭进气阀104并阻止其接收空气，因此压缩机系统100可无载启动。当压缩机系统100已经启动一段时间（例如30秒）之后，电磁阀D2断开进气阀104与蓄能器100之间的气连接，且电磁阀E2将进气阀104与调节单元202气连接。这样，调节单元202可控制进气阀104的开关状态并且调节压缩机系统100的系统压力。

图3是压缩机系统的控制装置300的气路图。图3将结合图1和图2进行描述。控制装置300可以应用于钻机的压缩机系统中，例如压缩机系统100中。控制装置300的结构与控制装置200的结构相类似，但控制装置300的调节单元302中的第二气路P2’还可包含节流阀F3。节流阀F3用于设置调节单元302的第二气路P2’的目标压力。如图3所示，节流阀F3连接于电磁阀B2与单向阀1028之间；然而，在另一实施例中，其他类型的阀也可用来设置第二气路P2’的目标压力，且至少一个这种类型的阀可被放置在，例如电磁阀B2与单向阀1028之间、或电磁阀B2与储气罐（例如储气罐108）之间。

图4是压缩机系统的控制装置400的气路图。图4将结合图1、图2和图3进行描述。控制装置400可以应用于钻机的压缩机系统中，例如压缩机系统100中。控制装置400的结构与控制装置200和300的结构相类似，但控制装置400的调节单元402中的第二气路P2’’还可包含调压器G2。调压器G2用于设置调节单元402的第二气路P2’’的目标压力。如图4所示，调压器G2连接于电磁阀B2与储气罐（例如储气罐108）之间；然而，在另一实施例中，其他类型的阀也可用来设置第二气路P2’’的目标压力，且至少一个这种类型的阀可被放置在，例如电磁阀B2与单向阀1028之间、或电磁阀B2与储气罐108之间。

在某些情形中，在该申请中公开的特征可以这样使用，而与其它特征无关。在另一方面，当有必要时，可以组合在本申请中公开的特征以提供各种组合。

附图和相关说明仅仅旨在示意本实用新型的思想。本实用新型的细节可以在权利要求书的范围内改变。

Claims (12)

1.一种用于压缩机系统的控制装置，所述压缩机系统用于钻机，所述控制装置包括：

调节单元，用于根据所述钻机提供的电信号调节所述压缩机系统的系统压力，其特征在于，如果所述电信号具有第一电压位准，所述调节单元将所述系统压力调节至第一压力水平，且如果所述电信号具有第二电压位准，所述调节单元将所述系统压力调节至第二压力水平；以及

排放单元，连接至所述调节单元，用于当所述电信号具有所述第二电压位准时，选择性地激活所述调节单元以排放所述压缩机系统中的空气。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述调节单元包括：

激活端，连接至所述压缩机系统的进气阀的控制端，用于选择性地激活所述进气阀，其中，所述进气阀进一步包括第一端和第二端；

第一气路，连接至所述进气阀的所述第一端，用于设置所述系统压力的所述第一压力水平，其中，如果所述电信号具有所述第一电压位准，所述第一气路被激活以将所述系统压力维持在或接近于所述第一压力水平；以及

第二气路，与所述第一气路并联，用于设置所述系统压力的所述第二压力水平，其中，如果所述电信号具有所述第二电压位准，所述第二气路被激活以将所述系统压力维持在或接近于所述第二压力水平。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，根据处于所述第一电压位准的所述电信号，所述调节单元通过所述激活端来开启所述进气阀，从而将所述系统压力维持在所述第一压力水平，并且当所述系统压力达到所述第二压力水平时，所述调节单元关闭所述进气阀。

4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述排放单元进一步连接至所述进气阀的第二端，且当所述电信号具有所述第二电压位准时，所述排放单元由所述调节单元选择性地激活，以通过所述进气阀的所述第二端来排放所述压缩机系统中的空气。

5.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置进一步包括：

启动单元，连接于所述进气阀、所述调节单元以及蓄能器，当所述压缩机系统启动时，所述启动单元将所述进气阀气连接于所述蓄能器以关闭所述进气阀，并且当所述压缩机系统启动一段时间之后，所述启动单元将所述进气阀气连接于所述调节单元，以使所述调节单元控制所述进气阀的开关状态。

6.一种用于钻机的压缩机系统，所述压缩机系统包括：

进气阀，用于选择性地接收空气，包括控制端、第一端以及第二端；

压缩机，连接至所述进气阀，用于压缩由所述进气阀所接收的空气；

储气罐，连接至所述压缩机，用于接收所述压缩机所产生的压缩空气，并将所述压缩空气提供到所述压缩机系统的循环气路中；以及

控制装置，连接于所述储气罐与所述进气阀之间，其特征在于，所述控制装置控制所述压缩空气在所述循环气路中的循环，从而控制所述压缩机系统的系统压力，并且所述控制装置进一步控制所述进气阀的所述控制端以控制所述进气阀的开关状态，其中，当所述控制装置将所述系统压力调节至第一压力水平时，所述控制装置开启所述进气阀，并且当所述控制装置将所述系统压力调节至第二压力水平时，所述控制装置关闭所述进气阀。

7.根据权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，所述控制装置包括：

调节单元，连接于所述进气阀与所述储气罐之间，用于调节所述压缩机系统的所述系统压力，其中，如果所述钻机工作于第一模式，所述调节单元将所述系统压力调节至所述第一压力水平，且如果所述钻机工作于第二模式，所述调节单元将所述系统压力调节至所述第二压力水平；以及

排放单元，连接至所述调节单元，其中，如果所述钻机工作于所述第二模式，所述排放单元由所述调节单元选择性地激活，以排放所述压缩机系统中的空气。

8.根据权利要求7所述的压缩机系统，其特征在于，所述调节单元包括：

第一气路，连接至所述进气阀的所述第一端，用于设置所述系统压力的所述第一压力水平，其中，如果所述钻机工作于所述第一模式，所述第一气路激活以将所述压缩机系统的所述系统压力维持在或接近于所述第一压力水平，并且所述第一气路开启所述进气阀以使所述进气阀的所述第一端从所述储气罐接收所述压缩空气；以及

第二气路，与所述第一气路并联，用于设置所述系统压力的所述第二压力水平，其中，如果所述钻机工作于所述第二模式，所述第二气路激活以将所述压缩机系统的所述系统压力维持在或接近于所述第二压力水平，并且当所述系统压力达到所述第二压力水平时，所述第二气路关闭所述进气阀。

9.根据权利要求7所述的压缩机系统，其特征在于，所述排放单元进一步连接于所述储气罐与所述进气阀的所述第二端之间，并且当所述钻机工作于所述第二模式时，所述排放单元由所述调节单元选择性地激活，以通过所述进气阀的所述第二端排放所述压缩机系统中的空气。

10.根据权利要求7所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统进一步包括蓄能器，所述控制装置进一步包括连接于所述蓄能器、所述进气阀、以及所述调节单元的启动单元，其中，当所述压缩机系统启动时，所述启动单元将所述进气阀气连接于所述蓄能器以关闭所述进气阀，且当所述压缩机系统启动一段时间之后，所述启动单元将所述进气阀气连接于所述调节单元，以使所述调节单元控制所述进气阀的开关状态。

11.根据权利要求7所述的压缩机系统，其特征在于，所述第一模式包括当所述钻机进行钻孔操作的模式，且所述第二模式包括当所述钻机移动或运输的模式。

12.根据权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，如果所述钻机进行钻孔操作，所述压缩机系统将所述系统压力维持在或接近于所述第一压力水平，并为所述钻机提供冲洗空气，以及如果所述钻机未进行钻孔操作，所述压缩机系统将所述系统压力维持在或接近于所述第二压力水平，其中，所述第二压力水平低于所述第一压力水平。