CN207848069U - 一种水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统，涉及水平定向钻机制造领域，包括油箱、第一液压泵、液控多路阀、柱塞马达、先导油控制装置、液控单向阀、第一手动溢流阀、单向节流阀，第一液压泵与液控多路阀连接，液控多路阀再分别通过正转油路和反转油路与柱塞马达连接，液控单向阀连接在正转油路中，第一手动溢流阀的进油口通过油管Ⅱ与液控单向阀和柱塞马达之间的正转油路连接，单向节流阀连接在反转油路中，液控单向阀跟单向节流阀和液控多路阀之间的反转油路还连接有一条用于检测压力差的油管Ⅳ。采用本实用新型后既能提升水平定向钻机动力头连续输出旋转扭矩，又能保证水平定向钻机不被钻杆反转而损坏柱塞马达。

Description

一种水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统

技术领域

本实用新型涉及水平定向钻机制造领域，特别涉及一种水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统。

背景技术

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施的一种工程机械，它广泛应用于供水、电力、通讯、天然气、石油等领域的地下管道、管线的铺设，其适用于沙土、黏土、卵石、岩石等各种复杂地层。

水平定向钻机的动力头必须提供连续的旋转扭力，才能够保证施工的顺利进行，水平定向钻机的旋转扭力一般由柱塞马达提供扭矩产生扭力。

请参见图1，其示出了现有技术中的水平定向钻机的动力头旋转机构控制系统，包括油箱101、第一液压泵102、液控多路阀103、柱塞马达104、第二液压泵105、液控手柄106、第二手动溢流阀107。该水平定向钻机的动力头旋转机构控制系统的工作原理如下：第一液压泵102从油箱101吸油，利用先导油打开液控多路阀103向柱塞马达104供油，从而驱动柱塞马达104做功；第二液压泵105从油箱101吸油，通过液控手柄106向液控多路阀103提供先导油；先导油路压力大小则通过调节第二手动溢流阀107压力的大小得到，先导油压力一般设定3.9MPa，可以根据柱塞马达104承受的压力，通过将液控多路阀103上的溢流阀压力调大，以实现动力头旋转的较大的扭矩，柱塞马达104最大承受压力为35 MPa。

但是，在超长距离钻孔、大孔径回拖或是岩石等工况时，动力头旋转机构一端输出连续的正转扭力，另一端钻具被卡死情况下，被卡死的钻具尚未反馈到钻机上，钻杆仍在做旋转动作，钻杆做类似扭麻花式的旋转运动，积累大量的旋转能量，当钻杆扭矩压力达到液控多路阀103设定的压力值时，油路通过液控多路阀103上的溢流阀泄压流回油箱，柱塞马达104停止做功。当先导油切换至液控多路阀103到中位时，钻杆的旋转能量就会释放，瞬间就会反作用到柱塞马达104上，柱塞马达104就会超过承受压力并高速反转吸空，从而容易损坏柱塞马达104，影响施工进度，造成巨大的经济损失。

综上所述，有必要设计出一种新的水平定向钻机动力头旋转防反转控制系统，既能提升水平定向钻机动力头连续输出旋转扭矩，又能保证水平定向钻机不被钻杆反转而损坏柱塞马达。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统，其结构简单，成本低，动力头被卡后过度旋转时，防止柱塞马达超速反转效果得到显著提升，既保证了水平定向钻机的施工效率，又极大地提升了水平定向钻机应对复杂地层和特殊工况的适应能力。

本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是：一种水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统，包括油箱、第一液压泵、液控多路阀、柱塞马达及先导油控制装置，先导油控制装置的先导油路连接在液控多路阀的两端，并通过先导油路控制液控多路阀移位，第一液压泵出油口通过油管Ⅰ与液控多路阀的一个进油口连接，液控多路阀再分别通过正转油路和反转油路与柱塞马达连接，还包括液控单向阀、第一手动溢流阀、单向节流阀，液控单向阀连接在液控多路阀与柱塞马达之间的正转油路中，第一手动溢流阀的进油口通过油管Ⅱ与液控单向阀和柱塞马达之间的正转油路连接，第一手动溢流阀的出油口通过油管Ⅲ与油箱连接，单向节流阀连接在液控多路阀与柱塞马达之间的反转油路中，液控单向阀跟单向节流阀和液控多路阀之间的反转油路还连接有一条用于检测压力差的油管Ⅳ。

本实用新型的进一步技术方案是：所述先导油控制装置包括第二液压泵、第二手动溢流阀、液控手柄，第二液压泵与液控手柄连接，液控手柄再分别通过前进先导油路和后退先导油路与液控多路阀两端连接，使第二液压泵可分别向液控多路阀两端提供先导油，第二手动溢流阀并联在液控手柄一侧且第二手动溢流阀的出油口还通过油管Ⅴ与油箱连接。

本实用新型水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统具有如下有益效果：与现有技术相比本实用新型通过在液压回路中增加了一个单向节流阀、一个手动溢流阀、一个液控单向阀，不需要更改太多部件，结构简单，成本低；经实践证明，在动力头被卡后过度旋转时，防止柱塞马达超速反转效果得到显著提升，既保证了水平定向钻机的施工效率，又极大地提升了水平定向钻机应对复杂地层和特殊工况的适应能力。

下面结合附图和实施例对本实用新型水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统作进一步的说明。

附图说明

图1是现有技术水平定向钻机的动力头旋转机构控制系统的液压原理图；

图2是本实用新型水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系的液压原理图；

附图标号说明：101-油箱,102-第一液压泵,103-液控多路阀,104-柱塞马达,105-第二液压泵,106-液控手柄,107-第二手动溢流阀,108-单向节流阀,109-第一手动溢流阀,110-液控单向阀,1-油管Ⅰ,2-油管Ⅱ,3-油管Ⅲ,4-油管Ⅳ,5-油管Ⅴ,6-油管Ⅵ，7-正转油路，8-反转油路，9-前进先导油路，10-后退先导油路。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统，包括油箱101、第一液压泵102、液控多路阀103、柱塞马达104、先导油控制装置、液控单向阀110、第一手动溢流阀109、单向节流阀108。

先导油控制装置的先导油路连接在液控多路阀103的两端，并通过先导油路控制液控多路阀103移位。其中先导油控制装置包括第二液压泵105、第二手动溢流阀107、液控手柄106，第二液压泵105与液控手柄106连接，液控手柄106再分别通过前进先导油路9和后退先导油路10与液控多路阀103两端连接，使第二液压泵105可分别向液控多路阀103两端提供先导油，第二手动溢流阀107并联在液控手柄106一侧且第二手动溢流阀107的出油口还通过油管Ⅴ5与油箱101连接。

第一液压泵102出油口通过油管Ⅰ1与液控多路阀103的一个进油口连接，液控多路阀103再分别通过正转油路7和反转油路8与柱塞马达104连接，柱塞马达104还通过油管Ⅵ6与油箱101连接。液控单向阀110连接在液控多路阀103与柱塞马达104之间的正转油路7中，第一手动溢流阀109的进油口通过油管Ⅱ2与液控单向阀110和柱塞马达104之间的正转油路7连接，第一手动溢流阀109的出油口通过油管Ⅲ3与油箱101连接，单向节流阀108连接在液控多路阀103与柱塞马达104之间的反转油路8中，液控单向阀110跟单向节流阀108和液控多路阀103之间的反转油路8还连接有一条用于检测压力差的油管Ⅳ4。

本实用新型水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统的工作原理如下：第一液压泵102从油箱101吸油，通过液控多路阀103向柱塞马达104供油，从而驱动柱塞马达104做功；第二液压泵105从油箱101吸油，通过液控手柄106向液控多路阀103提供先导油，在动力头旋转正转油路7增加了一个液控单向阀110，在动力头旋转反转油路8增加了一个单向节流阀108，为防止反转时马达压力超出承受能力在动力头旋转正转油路7增加了一个第一手动溢流阀109。动力头旋转正转，油路从液控多路阀103A通道、液控单向阀110向柱塞马达104供油，柱塞马达104做功后经单向节流阀108、液控多路阀103B通道流回油箱101。动力头旋转反转，油路从液控多路阀103B通道经单向节流阀108向柱塞马达104供油，单向节流阀108节流有背压产生，通过油管Ⅳ4先行打开液控单向阀110，柱塞马达104做功后，油路经液控单向阀110、液控多路阀103A通道流回油箱101。在超长距离钻孔、大孔径回拖或是岩石等工况，动力头旋转机构一端输出连续正转的扭力，另一端钻具被卡死情况下，被卡死的钻具尚未反馈到钻机上，钻杆仍在做旋转动作，钻杆做类似扭麻花式的旋转运动，积累大量的旋转能量，当钻杆扭矩压力达到液控多路阀103设定的压力值时，油路通过液控多路阀103上的溢流阀泄压流回油箱101，就会停止马达供油，先导油切换液控多路阀103到中位时，钻杆的旋转能量就会释放，瞬间就会反作用到柱塞马达104上，由于液控多路阀103到中位时反转油路8没有压力，用于检测压力差的油管Ⅳ4没有先导油打开液控单向阀110，因此液控单向阀110是关闭状态，柱塞马达104反转使得正转油路7就会堵住憋压，当压力超过第一手动溢流阀109设定的压力而低于柱塞马达104最大承受的压力，正转油路7中的液压油就会从第一手动溢流阀109溢流回油箱101，从而有效的防止动力头反转吸空而损坏柱塞马达104。使本实用新型既保证了水平定向钻机的施工效率，又极大地提升了水平定向钻机应对复杂地层和特殊工况的适应能力。

以上实施例仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的结构并不限于上述实施例列举的形式，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统，包括油箱（101）、第一液压泵（102）、液控多路阀（103）、柱塞马达（104）及先导油控制装置，先导油控制装置的先导油路连接在液控多路阀（103）的两端，并通过先导油路控制液控多路阀（103）移位，第一液压泵（102）出油口通过油管Ⅰ（1）与液控多路阀（103）的一个进油口连接，液控多路阀（103）再分别通过正转油路（7）和反转油路（8）与柱塞马达（104）连接，其特征在于，还包括液控单向阀（110）、第一手动溢流阀（109）、单向节流阀（108），液控单向阀（110）连接在液控多路阀（103）与柱塞马达（104）之间的正转油路（7）中，第一手动溢流阀（109）的进油口通过油管Ⅱ（2）与液控单向阀（110）和柱塞马达（104）之间的正转油路（7）连接，第一手动溢流阀（109）的出油口通过油管Ⅲ（3）与油箱（101）连接，单向节流阀（108）连接在液控多路阀（103）与柱塞马达（104）之间的反转油路（8）中，液控单向阀（110）跟单向节流阀（108）和液控多路阀（103）之间的反转油路（8）还连接有一条用于检测压力差的油管Ⅳ（4）。

2.如权利要求1所述的水平定向钻机动力头旋转防止反转控制系统，其特征在于，所述先导油控制装置包括第二液压泵（105）、第二手动溢流阀（107）、液控手柄（106），第二液压泵（105）与液控手柄（106）连接，液控手柄（106）再分别通过前进先导油路（9）和后退先导油路（10）与液控多路阀（103）两端连接，使第二液压泵（105）可分别向液控多路阀（103）两端提供先导油，第二手动溢流阀（107）并联在液控手柄（106）一侧且第二手动溢流阀（107）的出油口还通过油管Ⅴ（5）与油箱（101）连接。