CN206071970U - 实现多工作点等压输出的全自动裂石机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工作效率更高，裂石效果更好，连续性更强，无污染和噪音的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，它包括液压站、分配器、多个裂石棒、液压管、单向阀和泄压阀，液压站、单向阀与分配器之间依次通过液压管连通，分配器输出端与各裂石棒之间通过液压管连通，各裂石棒、泄压阀与液压站之间依次通过液压管连通。分配器包括本体、进油管、多级缓冲槽、多个缓冲孔和至少两个出油管，进油管设置在本体的上表面，进油管与单向阀之间通过液压管连通，各级缓冲槽呈从上往下串联在一起，各级缓冲槽之间分别通过缓冲孔连通；所有出油管分别设置在本体的下表面，且分别与最下面的缓冲槽相连通，各出油管与各裂石棒之间分别通过缓冲孔连通。

Description

实现多工作点等压输出的全自动裂石机

技术领域

本实用新型涉及一种，具体来说，涉及一种结构简单，控制方便，工作效率更高，裂石效果更好，连续性更强，且无污染，无噪音的实现多工作点等压输出的全自动裂石机。

背景技术

裂石设备是将岩石从大地上分裂出来的新型施工设备，目前，大部分施工均采用非爆破施工方法，即利用辟石器、膨胀剂、破碎类设备(如破碎锤等)、钩机、绳锯、盘锯、火焰切割和水切割设备操作。

绳锯、盘锯、火焰切割、水切割属于面加工施工方式，需要在岩石上切开整个断面，效率很低，能耗大，盘锯一次性投入少，在很多小规模、软质岩(单轴抗压强度不大于50MPa)施工场所比较适合；绳锯采用人造金刚石，使用成本贵，常用于价值较高的石材切割。至于火焰切割与水切割，切割深度都不大，且价格昂贵、能耗大、效率不高，在普通岩石的施工上、基本不使用。

点加工类方法(即不需要将岩石使用面加工的方法与大地脱离开)，目前有四种比较常见，具体如下：膨胀剂，一次性投入成本低，但每次施工间隔最快需要半天才能完成一次，效率不高，且受天气和地面环境影响大，由于是以石灰为主要原料，容易造成周边土壤碱化，至于热膨胀剂，使走的非爆破类边缘会产生爆炸效应，当然烈度不如炸药，但已经不属于非爆破类方法了；辟石器，此设备在中国制造商众多，但由于功率小、锲块是个易损件，不仅不能承受太高压力，还造成施工成本高，多用于岩石的二次分解，也有用于岩石的一次性开挖，但效率和施工成本远不如裂石机，岩石的一次性开挖市场使用辟石器的并不多；钩机，是一种不错的岩石分裂设备，特别适合用于裂缝很多、整体性较差、岩石较软的施工场所，只是一次性投入成本过高，在裂缝较少、硬度高的场合，几乎无法使用；破碎类设备最典型的就是挖掘机的破碎锤，与钩机一样，对硬岩和整体性较好的岩石，施工效率级差，但由于其灵活、简便、也是最为常见的一种设备，目前仍是岩石一次性开挖最广泛使用的设备，代价就是效率低、能耗高、施工成本大。

在液压工具领域，目前在国内应用超高压技术比较广泛，但其单向阀都是集成在气驱液泵上，并且通流量小，因为其低压时的流量不会超过5升/分钟，当压力高于100MPa时，其流量基本都在1升/分钟以下，所以单向阀的通径很小，对于小通径阀(4mm通径及以下)，是很容易做到超高压的，而200MPa，6通径的单向阀，其密封，阀座寿命，是个很难克服的难关。另外，大流量的液压超高压(100MPa及以上)元件目前未能突破、目前面临的主要问题是材料和热处理问题，在100MPa及以上超高压状态下，材料会变形，再高的尺寸和位置精度，在变形面前，都无法保持，液压元件相应的精密配合不是被咬死，就是出现密封和寿命问题。

在常规压力(50MPa下)的液压领域，我们通常认为液压油是不可压缩的，但随着压力的增加，特别是压力达到200MPa时，液压油会有超过10％以上的压缩量，当液压系统的超高压力直接泄压时，由于压差太大，这部分被压缩的油液会以极高的流速泄出，不仅会对阀件产生冲蚀，也让油液产生气化现象，而油液中大量气泡的增加，总会有少数气泡进入加压循环，形成一个个微型“炸弹”并在液压系统中被压爆，对超高压系统产生破坏。这种现象，在泄压的开始阶段尤为突出，是液压超高压应用领域极为头痛的一个问题，为了避免此问题，往往需要在泄油回路上施加超高压背压，不仅增加成本，也让泄油时间延长，在液压超高压领域，目前市场上能买到的超高压电磁换向阀，最大额定工作压力只能达到70MPa，当更高压力时，没有相应的电磁换向阀产品，70MPa液压超高压系统实现自动化非常困难，特别是上了100MPa以上的液压超高压系统，目前均无法用常规液压回路手段实现自动控制。

实用新型内容

针对以上的不足，本实用新型提供了一种结构简单，控制方便，工作效率更高，裂石效果更好，连续性更强，且无污染，无噪音的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，它包括液压站、至少一个裂石棒、液压管、单向阀和泄压阀，所述液压站与单向阀之间通过液压管连通，单向阀与每一所述裂石棒之间通过液压管连通，以实现液压站内的油液向各裂石棒单方向输出，各裂石棒与泄压阀之间通过液压管连通，泄压阀与液压站之间通过液压管连通，每一裂石棒在顶出的过程中，所述泄压阀呈关闭状态，每一裂石棒在收缩的过程中，所述泄压阀呈开启状态。

为了进一步实现本发明，所述裂石棒的数量为至少两个，所述单向阀与各裂石棒之间还设置有分配器。

为了进一步实现本发明，所述分配器包括本体、进油管、至少一级缓冲槽、至少一个缓冲孔和至少两个出油管，所述进油管设置在本体的上表面，进油管与所述单向阀之间通过液压管连通，各级缓冲槽呈从上往下串联在一起，各级缓冲槽之间分别通过缓冲孔连通；所有出油管分别设置在本体的下表面，且分别与最下面的缓冲槽相连通，各出油管与各裂石棒之间分别通过缓冲孔连通。

为了进一步实现本发明，任意两个缓冲槽之间的缓冲孔呈数个环状等间隔分布或者呈矩阵式等间隔分布。

为了进一步实现本发明，所有出油管呈环状等间隔分布或者呈矩阵式等间隔分布。

为了进一步实现本发明，所述裂石棒包括缸体，以及至少一组缸盖、活塞体和活塞杆，所述缸体上设置有进油管道、回油管道和至少一个活塞槽，所述活塞槽一端封闭，另一端呈开口设置，所有缸盖分别设置在对应的活塞槽的开口端，缸盖上设置有滑孔，缸盖与活塞槽之间密封设置，所有活塞体分别滑设在对应活塞槽内，活塞体与活塞槽之间密封设置，所有活塞杆的一端分别固定连接各活塞体，另一端分别套设在对应活塞槽的滑孔内，且可伸出对应活塞槽的滑孔，活塞杆与活塞槽的滑孔之间密封设置，所述进油管道的外端(入油口)通过液压管连通至分配器的对应出油管，进油管道的内端位于活塞槽的对应无杆腔的位置，所述回油管道的内端位于活塞槽的对应有杆腔的位置，回油管道的外端通过液压管连通至泄压阀。

为了进一步实现本发明，所述活塞槽的数量为多个，所有活塞槽呈从上往下等间隔分布。

为了进一步实现本发明，所述活塞槽的数量为多个，所有活塞槽呈圆环状等间隔分布。

为了进一步实现本发明，所述活塞槽的数量为多个，所有活塞槽呈多个圆环状等间隔分布。

为了进一步实现本发明，所述缸体上设置有连接支架。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的裂石机是将岩石从大地上分裂出来的新型施工设备，利用液压缸的原理将分裂对象顶开，操作简单，施工方便，且施工时无任何震动和噪音，完全靠液压执行机构慢慢将将岩石顶裂，属于对环境无伤害的、非爆破一次性开挖施工类设备。

2、本实用新型采用分配器可以同时带动多个裂石棒工作，工作效率更高；另外，分配器采用等压输出的设计，使得多个裂石棒的作用点的作用力一致，裂石效果更好。

3、本实用新型的单向阀采用插入式液压超高压单向阀，能解决200MPa压力以内的液压油单向流动需求，其额定流量能达到30升/分钟，此时压降损失不超过2MPa，也就是说，其压降不超过额定工作压力的1％，解决了许多液压超高压大流量单向流动问题；另外，我们使用的超高压硬密封方式，让阀的结构和密封变得更简单可靠。

4、本实用新型的泄压阀采用缓冲液压超高压液控单向阀，启闭缓冲液压超高压液控单向阀的反向开启功能，可以极大减轻超高压油液对阀的冲蚀现象和气化现象；另外，启闭缓冲液压超高压液控单向阀的反向开启功能，控制腔需要的是低压，而在低压条件下，我们完全能使用成熟的自动化控制技术，从而将目前多数70～200MPa液压超高压应用领域的功能提升和控制完善；再有，使用了启闭缓冲液压超高压液控单向阀，让裂石机裂石退回时直接泄压，不但大幅度提高了效率(由原来的10分钟降为90秒)，也解决了令人担忧的冲蚀和气化现象，更主要的是，让原来管道阻尼引起的发热现象得到了彻底解决(改机需要20米长的软管，而如此高压力的软管只有国外进口，并且没有大通径胶管，通径只有4.7毫米，但软管需要频繁搬动，数量不能太多)

附图说明

图1为本实用新型的实现多工作点等压输出的全自动裂石机的结构示意图；

图2为本实用新型的裂石棒的结构示意图；

图3为本实用新型的分配器的结构示意图；

图4为本实用新型的单向阀的结构示意图；

图5为本实用新型的泄压阀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步阐述，其中，本实用新型的方向以图1为标准。

如图1和2所示，本实用新型的实现多工作点等压输出的全自动裂石机包括液压站1、分配器2、四个裂石棒3、液压管4、单向阀5和泄压阀6，液压站1其中一个支路输出高压油液，高压油液经单向阀5单方向的流入分配器2内，分配器2再将油液等压注入四个裂石棒3(无杆腔)内，从而实现四个裂石棒3的顶出动作，以达到裂石的目的；液压站1的另一输出支路高压油液，高压油液注入泄压阀6，从而实现泄压阀6的开启，四个裂石棒3内的高压油液再经由泄压阀6回流至液压站1(油箱)，如此反复动作，即可快速实现裂石的目的。本实用新型裂石棒3的数量可以是多个，可以根据实际目标对象的面积和硬度确定，本实用新型仅以四个为例作说明。

液压站1为液压源，一般采用大功率的手动液压泵或自动液压泵，本实用新型优先考虑使用自动液压泵。液压站1分两个支路实现油液的高压输出，其中一个支路作为动力源，另外一个支路作为泄压阀6的控制开关。

单向阀5设置在液压站1与分配器2之间，单向阀5的两端分别通过液压管4连通至液压站1和分配器2，通过单向阀5实现油液由液压站1分别向四个裂石棒3的单向流动，如图4所示，单向阀5包括第一阀体51、第一弹簧座52、第一弹簧53和第一封堵钢球54，其中：

第一阀体51的中间形成有第一容腔511，第一阀体51的顶端设置有与第一容腔511相连通的第一入口512，第一入口512通过液压管4连通至液压站1，第一阀体51的底端设置有分别与第一容腔511相连通的六个第一出口513，所有第一出口513通过液压管4连通至分配器2，六个第一出口513呈圆环状等间隔分布，第一入口512与第一容腔511的连接位置设置有第一封堵部514，第一封堵部514为球体的一部分；第一弹簧座52设置在第一容腔511内对应于第一入口512的位置；第一弹簧53安装在第一弹簧座52之上；第一封堵钢球54设置在第一入口512与第一弹簧53之间，第一封堵钢球54为球体，第一封堵钢球54的直径略小于第一封堵部514所在球体的直径，利用第一弹簧53的弹性压迫，以使得第一封堵钢球54紧抵住第一封堵部514，第一封堵钢球54与第一封堵部514之间为紧密配合。

当第一入口512内的油液的压力大于第一容腔511内的油液的压力的时候(液压站1注油输入动力)，油液向上作用于第一封堵钢球54，第一封堵钢球54与第一封堵部514之间形成一定的进油间隙，油液慢慢注入到第一容腔511内，并顺利进入分配器2内；当第一入口512内的油液的压力小于第一容腔511内的油液的压力的时候，第一弹簧53迫使第一封堵钢球54紧抵住第一封堵部514，第一弹簧53与第一封堵部514之间形成密封面，从而实现油液只能单方向流动。

第一阀体51、第一弹簧座52、第一弹簧53和第一封堵钢球54都是液压超高压元件，能承受压力是最基本的要求，因而选用了42CrNiMoA材料，采用锻压退货处理，精加工之前进行调质处理，δb不小于980MPa，δs不小于835MPa，其中最重要的是钢球和阀座的硬度搭配，阀体硬度控制在HRC27～30间，钢球表面硬度最终定在HRC53～58间，与进油孔连接的超高压接头硬度在HRC23～25间。

分配器2连接在单向阀5与各裂石棒3之间，以实现油液一对多的输出，分配器2采用较硬质的金属材料制成，如图3所示，分配器2包括本体21、进油管22、四级缓冲槽23、数个缓冲孔24和四个出油管25，本体21呈纵向设置的圆盘状；进油管22设置在本体21的上表面居中位置，且与单向阀5之间通过液压管4连通；四级缓冲槽23呈从上往下串联在一起，各级缓冲槽23之间分别通过缓冲孔24连通；四个出油管25分别设置在本体21的下表面，且分别与第四级的缓冲槽23相连通；任意两个缓冲槽23之间的缓冲孔24呈数个环状等间隔分布或者呈矩阵式等间隔分布，四个出油管25呈环状等间隔分布或者呈矩阵式等间隔分布。通过多级缓冲池的设计，利用缓冲池的缓冲作用，可以使得四个出油管25的油液的压力基本一致，从而保证各个裂石棒3的油液输入压力相同或者相当，从而实现液压站1对各个裂石棒3的等压精确控制，缓冲槽23的级数越多，裂石棒3的输入压力越趋于相同。

四个裂石棒3与分配器2的四个出油管25之间分别通过液压管4连通，本实用新型的裂石棒3可以实现多点作用，即它包括多个可作伸缩运动的作用点，四个裂石棒3的结构一样，如图2所示(图中仅以两个作用点示出)，裂石棒3包括缸体31、六个缸盖32、六个活塞体33、六个活塞杆34和连接支架35，其中：

缸体31的外部轮廓为纵向设置的圆柱体，缸体31上设置有进油管道311、回油管道312和六个活塞槽313，进油管道311的外端(入油口)通过液压管4连通至分配器2的对应出油管25，进油管道311的内端(出油口)位于活塞槽313的对应无杆腔的位置(左端端部或者侧壁靠左)；回油管道312的内端(入油口)位于活塞槽313的对应有杆腔的位置(侧壁靠右位置)，回油管道312的外端(出油口)通过液压管4连通至泄压阀6；活塞槽313的外部轮廓为横向设置的圆柱体，六个活塞槽311呈从上往下等间隔分布，所有活塞槽311的右端与外界连通，所有活塞槽311的左端呈封闭状态，当然，所述活塞槽也可以呈圆环状等间隔分布或者呈多个圆环状等间隔分布，视具体的分裂的对象而定。

六个缸盖32分别设置在六个对应的活塞槽313的右端，缸盖32上设置有横向设置的滑孔，缸盖32与活塞槽313之间密封设置。

六个活塞体33分别滑设在各活塞槽313内，且可沿着活塞槽313左右滑动，活塞体33与活塞槽313之间密封设置。

六个活塞杆34的左端分别固定连接各活塞体33，活塞杆34的右端分别套设在对应活塞槽313的滑孔内，且可伸出对应活塞槽313的滑孔，活塞杆34与活塞槽313的滑孔之间密封设置。

连接支架35设置在缸体31的顶部，以实现缸体31稳固的定位在石块8(目标对象)的定位孔81内，同时方便连接支架35的提携。

液压管4采用耐高压的管材实现，其起密封和硬度需要能够承受高压的冲击。

泄压阀6设置在各裂石棒3与液压站1之间，以实现活塞杆34在伸出的过程中，回油管道312的出油端封闭，活塞杆34在收缩的过程中，回油管道312的出油端打开，如图5所示，本实用新型的泄压阀6采用缓冲液压超高压液控单向阀，它包括第二阀体61、第二单向阀62、泄压活塞体63和泄压顶杆64，其中：

第二阀体61的中间形成有相互连通的第二容腔611和第三容腔612，第二容腔611位于第三容腔612的正下方，第二阀体61的底端设置有与第二容腔611相连通的第二入口613，第二入口613分别通过液压管4连通至回油管道312，第二阀体61的顶端设置有与第三容腔612相连通的泄压口614，泄压口614通过液压管4连通至液压站1；第二阀体61的侧壁设置有与第三容腔612相连通的第二出口615，第二出口615通过液压管4连通至液压站1。

第二单向阀62的结构与单向阀5一致，第二单向阀62固定安装在第二容腔611内，第二单向阀62包括第三阀体621、第二弹簧座622、第二弹簧623和第二封堵钢球624，其中：第三阀体621固定安装在第二容腔611内，第三阀体621与第二阀体61之间为密封设置，第三阀体621的中间形成有第四容腔6211，第三阀体621的顶端设置有与第四容腔6211相连通的第三出口6212，第三阀体621的底端设置有分别与第四容腔6211相连通的六个第三入口6213，六个第三入口6213呈圆环状等间隔分布，第三出口6212与第四容腔6211的连接位置设置有第二封堵部6214，第二封堵部6214为球体的一部分；第二弹簧座622设置在第四容腔6211内对应于第三出口6212的位置；第二弹簧623安装在第二弹簧座622之上；第二封堵钢球624设置在第三出口6212与第二弹簧623之间，利用第二弹簧623的弹性压迫，以使得第二封堵钢球624紧抵住第二封堵部6214，第二封堵部6214与第二封堵钢球624之间为紧密配合。第二单向阀62的第三出口6212与第三容腔612连通，第二单向阀62的六个第三入口6213分别与第二入口613相连通。

泄压活塞体63滑设在第三容腔612内，且可沿着第三容腔612上下滑动，泄压活塞体63与第二阀体61之间为密封设置，泄压活塞体63的极限位置不能超过第二出口615，即第二出口615始终位于泄压活塞体63与第二单向阀62之间(第二出口615始终处于裸露状态)。

泄压顶杆64呈纵向设置，泄压顶杆64的顶端固定连接泄压活塞体63，泄压顶杆64的底端设置有与第二封堵钢球624形状适配的承托部，泄压顶杆64的底端可伸入到第三阀体621的第三出口6212内，泄压顶杆64的承托部可向上慢慢顶起第二封堵钢球624。

泄压阀6的工作原理如下：

⑴启闭泄压阀6关闭：

当泄压口614无压力油时，泄压顶杆64在第二出口615背压作用下(大于0.5MPa即可，这是我们液压超高压系统泄压回路设计和使用中的经验积累，所以我们取消了顶杆复位弹簧)处于图5位置，此时可以在第二入口613施加上200MPa的液压压力，第二封堵钢球624在第二弹簧623的作用下，向着泄压顶杆64方向移动，然后靠近第二封堵部6214，并在不超过200MPa的液压超高压力作用下，第二封堵钢球624与第二封堵部6214表面紧密贴合，从而起到密封效果，将超高压油液阻隔在第二入口613，此时，泄压阀6处于超高压“关闭”状态。

⑵启闭泄压阀6正向开启：

当泄压口614无压力油时，第二出口615可以接通35MPa的压力油，泄压顶杆64不管处于任何位置，都会退向泄压口614，这样第二出口615的压力油可以克服第二弹簧623的阻力，流向第二入口613，由于是带启闭缓冲功能，主要用于液压超高压泄压，正向通流道面积小，此阀不适合用于正向开启，但更换成非缓冲顶杆后，正向通流面积回复正常，可以使用此功能。

⑶启闭泄压阀6反向开启

在第二入口613处于超高压状态下，第二出口615处于低压状态，当泄压口614接通控制压力油时，泄压顶杆64强行将第二封堵钢球624顶开，在顶开的瞬间，超高压液压油会产生极大的冲击现象，此时缓冲阀芯锥面0.2毫米的环形间隙会产生很大的节流效应，从而限制开启瞬间的液压冲击强度，随着泄压顶杆64在控制油的作用下向着第二入口613端移动，阀芯通流面积逐渐加大，节流效应逐渐减弱直至达到六通径的通流面积。反向开启结构设计中，泄压活塞体63的直径为40毫米，第二封堵钢球624密封的覆盖直径为8毫米，面积比为25：1，也就是说，200MPa压力下，泄压口614的最小开启压力为8MPa，150MPa压力下，泄压口614的最小压力开启为6MPa，以此类推。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，它包括液压站、至少一个裂石棒、液压管、单向阀和泄压阀，所述液压站与单向阀之间通过液压管连通，单向阀与每一所述裂石棒之间通过液压管连通，以实现液压站内的油液向各裂石棒单方向输出，各裂石棒与泄压阀之间通过液压管连通，泄压阀与液压站之间通过液压管连通，每一裂石棒在顶出的过程中，所述泄压阀呈关闭状态，每一裂石棒在收缩的过程中，所述泄压阀呈开启状态。

2.根据权利要求1所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所述裂石棒的数量为至少两个，所述单向阀与各裂石棒之间还设置有分配器。

3.根据权利要求2所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所述分配器包括本体、进油管、至少一级缓冲槽、至少一个缓冲孔和至少两个出油管，所述进油管设置在本体的上表面，进油管与所述单向阀之间通过液压管连通，各级缓冲槽呈从上往下串联在一起，各级缓冲槽之间分别通过缓冲孔连通；所有出油管分别设置在本体的下表面，且分别与最下面的缓冲槽相连通，各出油管与各裂石棒之间分别通过缓冲孔连通。

4.根据权利要求3所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，任意两个缓冲槽之间的缓冲孔呈数个环状等间隔分布或者呈矩阵式等间隔分布。

5.根据权利要求3所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所有出油管呈环状等间隔分布或者呈矩阵式等间隔分布。

6.根据权利要求1所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所述裂石棒包括缸体，以及至少一组缸盖、活塞体和活塞杆，所述缸体上设置有进油管道、回油管道和至少一个活塞槽，所述活塞槽一端封闭，另一端呈开口设置，所有缸盖分别设置在对应的活塞槽的开口端，缸盖上设置有滑孔，缸盖与活塞槽之间密封设置，所有活塞体分别滑设在对应活塞槽内，活塞体与活塞槽之间密封设置，所有活塞杆的一端分别固定连接各活塞体，另一端分别套设在对应活塞槽的滑孔内，且可伸出对应活塞槽的滑孔，活塞杆与活塞槽的滑孔之间密封设置，所述进油管道的外端通过液压管连通至分配器的对应出油管，进油管道的内端位于活塞槽的对应无杆腔的位置，所述回油管道的内端位于活塞槽的对应有杆腔的位置，回油管道的外端通过液压管连通至泄压阀。

7.根据权利要求6所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所述活塞槽的数量为多个，所有活塞槽呈从上往下等间隔分布。

8.根据权利要求6所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所述活塞槽的数量为多个，所有活塞槽呈圆环状等间隔分布。

9.根据权利要求6所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所述活塞槽的数量为多个，所有活塞槽呈多个圆环状等间隔分布。

10.根据权利要求6所述的实现多工作点等压输出的全自动裂石机，其特征在于，所述缸体上设置有连接支架。