CN218325551U - 潜孔钻机及其集成阀组和液压控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于潜孔钻机的集成阀组，用于在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手重抓、轻抓压力切换，该集成阀组包括第一电磁换向阀、减压阀及单向阀，第一电磁换向阀具有进油口及第一出油口和第二出油口，第一电磁换向阀具有第一工作位和第二工作位，当第一电磁换向阀位于第一工作位时，进油口与第一出油口连通，进油口与第二出油口不连通；当第一电磁换向阀位于第二工作位时，进油口与第二出油口连通，进油口与第一出油口不连通；减压阀的进油口与第一电磁换向阀的第二出油口相连，减压阀的出油口与单向阀的进油口相连，减压阀的卸油口用于连接至油箱，单向阀的出油口与第一电磁换向阀的第一出油口相连。本实用新型还提供一种具有该集成阀组的液压控制系统。

Description

潜孔钻机及其集成阀组和液压控制系统

技术领域

本实用新型涉及矿山机械中的潜孔钻机技术领域，特别是涉及潜孔钻机在钻杆拆卸与装配过程中控制机械手进行重抓、轻抓压力转换的集成阀组及液压控制系统。

背景技术

潜孔钻机是一种新型高效、节能且适用性广的露天液压凿岩设备。工作过程中，通过钻杆旋转与钻头冲击进行打孔，随着打孔的深度增加，需要不断增加钻杆数量以达到打孔目的。目前一体式潜孔钻机钻杆大多采用自动化拆卸，不需人工辅助，所以在拆卸过程中机械手的压力切换属于系统控制核心，随着压力切换的高低，分为重抓与轻抓两种情况，换杆工作需保证轻抓时钻杆在机械手夹住的同时能跟随动力头的上下滑移而滑动，重抓时保证钻杆被机械手夹紧能随着动力头旋转进行拧紧工作。

潜孔钻机自动换杆拆卸钻杆过程中，需要机械手对钻杆进行夹紧移动到对应动力头安装位置，动力头旋转拧紧新放入钻杆实现钻杆的安装及拆卸工作，主要步骤如下：

钻杆拆卸：

上下夹钳夹紧钻杆，两钻杆连接螺纹位于上下夹钳中间，上夹钳旋转进行卸扣，此时需拆卸钻杆下端螺纹松开；

将需拆卸钻杆用上夹钳夹紧，动力头反转将钻杆与动力头连接端螺纹卸扣；

机械手轻抓钻杆，动力头向上滑移到能放入钻杆库的合适位置，然后机械手重抓，动力头反转彻底拆卸钻杆；

机械手重抓夹紧钻杆，旋转放入钻杆库。

钻杆装配：

动力头滑动到推进梁顶端，机械手使用重抓将钻杆从钻杆库中取出；

机械手将钻杆移动到动力头下端固定位置，动力头在推进梁上向下滑移同时旋转，动力头内螺纹与钻杆上端部内螺纹对中并逐步拧紧；

同时动力头开始向下旋转工作时，机械手由重抓转换为轻抓，在动力头拧紧螺纹后，钻杆能跟着继续旋转不会因为机械手夹紧钻杆导致螺纹及钻杆受力损坏；

动力头继续向下滑移中，轻抓下钻杆能跟着在机械手内滑动，保护钻杆不被损坏，在装配上钻杆后，松开机械手并复位，钻机开始打孔工作。

为在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手在重抓与轻抓之间的压力切换，现有技术使用如图1所示的液压控制系统，包括集成阀组10、油箱21、溢流阀22、主泵23、第二电磁换向阀24、液压锁25、机械手油缸26和机械手27，其中集成阀组10包括减压阀13和第一电磁换向阀15，各部件之间通过油路连接，具体如图1所示。然而，该液压控制方案存在以下不足：

第一、现有控制方式液压系统始终保持高压卸荷状态，系统能耗过高，发热严重。

第二、现有控制方式机械手轻抓时系统无法卸荷，导致轻抓过程中压力过高，存在憋压现象，导致钻杆在拆卸过程中容易被损坏。

第三、现有控制方式只能在机械手夹紧的情况下切换轻抓模式，同时由于回路连接方式，液压锁锁紧油缸油路，导致在机械手张开情况下轻抓不能工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于潜孔钻机的集成阀组及液压控制系统，可以在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手重抓、轻抓压力切换，并至少部分地解决上述的技术问题。

本实用新型提供一种用于潜孔钻机的集成阀组，用于在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手重抓、轻抓压力切换，所述集成阀组包括第一电磁换向阀、减压阀及单向阀，第一电磁换向阀具有进油口及第一出油口和第二出油口，第一电磁换向阀具有第一工作位和第二工作位，当第一电磁换向阀位于第一工作位时，进油口与第一出油口连通，进油口与第二出油口不连通；当第一电磁换向阀位于第二工作位时，进油口与第二出油口连通，进油口与第一出油口不连通；减压阀的进油口与第一电磁换向阀的第二出油口相连，减压阀的出油口与单向阀的进油口相连，减压阀的卸油口用于连接至油箱，单向阀的出油口与第一电磁换向阀的第一出油口相连。

进一步地，第一电磁换向阀为一个两位三通的电磁换向阀，第一电磁换向阀处于断电状态下，第一电磁换向阀位于第一工作位，使第一电磁换向阀的进油口与第一出油口处于常通状态。

进一步地，集成阀组还包括第一溢流阀，第一溢流阀的进油口与减压阀的出油口相连，第一溢流阀出油口用于连接至所述油箱。

进一步地，第一电磁换向阀、减压阀、单向阀及第一溢流阀一起集成设置在同一个阀体内。

本实用新型还提供一种液压控制系统，包括如上所述的用于潜孔钻机的集成阀组。

进一步地，所述液压控制系统还包括第二电磁换向阀、液压锁及机械手油缸，第二电磁换向阀具有进油口、回油口及第一出油口和第二出油口，第二电磁换向阀具有中位、第一工作位和第二工作位，当第二电磁换向阀位于第一工作位时，进油口与第一出油口连通，回油口与第二出油口连通；当第二电磁换向阀位于第二工作位时，进油口与第二出油口连通，回油口与第一出油口连通；当第二电磁换向阀位于中位时，进油口与回油口连通，第一出油口和第二出油口均截止；液压锁具有第一进油口、第二进油口及第一出油口和第二出油口，其中第一进油口和第一出油口位于一条管路上，第二进油口和第二出油口位于另一条管路上，液压锁的第一进油口与第二电磁换向阀的第一出油口相连，液压锁的第一出油口与第一电磁换向阀的进油口相连，液压锁的第二进油口与第二电磁换向阀的第二出油口相连，液压锁的第二出油口与机械手油缸的有杆腔相连，第一电磁换向阀的第一出油口与机械手油缸的无杆腔相连。

进一步地，第二电磁换向阀为一个三位四通的电磁换向阀，第二电磁换向阀处于断电状态下，第二电磁换向阀位于中位。

进一步地，所述液压控制系统还包括油箱、第二溢流阀和主泵，主泵的进油口与油箱相连，主泵的出油口与第二电磁换向阀的进油口相连，第二溢流阀的进油口与主泵的出油口相连，第二溢流阀的出油口连接至油箱。

进一步地，液压锁为一个双向液压锁，包含两个液控单向阀并联布置在同一个阀体内。

本实用新型还提供一种潜孔钻机，包括如上所述的液压控制系统。

本实用新型提供的用于潜孔钻机的集成阀组及液压控制系统，可以在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手重抓、轻抓压力切换，保证在钻杆拆卸与装配过程中的操控性及简洁性，实现钻杆保压及快速泄压功能，提高钻杆拆卸效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

图1是现有技术中潜孔钻机实现机械手重抓、轻抓压力转换的液压控制系统的原理示意图。

图2是本实用新型实施例中潜孔钻机实现机械手重抓、轻抓压力转换的液压控制系统的原理示意图。

图3是图2中的集成阀组的原理示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

如图2所示，本实用新型的一实施例中提供一种用于潜孔钻机的液压控制系统，用于在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手重抓、轻抓压力切换，该液压控制系统包括两个部分：一是集成阀组100，二是除了集成阀组100之外的其他部分。

请结合图2与图3，该集成阀组100包括第一电磁换向阀105、减压阀103及单向阀104。

第一电磁换向阀105例如为一个两位三通的电磁换向阀，第一电磁换向阀105的一端设有电磁铁Y3，另一端设有弹簧。第一电磁换向阀105具有进油口P及两个出油口(第一出油口A和第二出油口B)。第一电磁换向阀105具有第一工作位和第二工作位，例如以图中的左位作为第一工作位，则右位为第二工作位。当第一电磁换向阀105位于第一工作位时，进油口P与第一出油口A连通，进油口P与第二出油口B不连通；当第一电磁换向阀105位于第二工作位时，进油口P与第二出油口B连通，进油口P与第一出油口A不连通。第一电磁换向阀105在第一工作位和第二工作位之间的换向可以通过电磁铁Y3的得电或失电进行控制。本实施例中，电磁铁Y3失电时，即第一电磁换向阀105处于断电状态下，第一电磁换向阀105位于第一工作位，使得第一电磁换向阀105的进油口P与第一出油口A处于常通状态，保证启动时液压油顺利通过第一电磁换向阀105的阀芯正常工作。电磁铁Y3得电时，第二电磁换向阀204切换至第二工作位。

减压阀103的进油口与第一电磁换向阀105的第二出油口B相连，减压阀103的出油口与单向阀104的进油口相连，减压阀103的卸油口连接至油箱201，单向阀104的出油口与第一电磁换向阀105的第一出油口A相连。

通过单向阀104的设置，使得液压油只能从减压阀103的出油口流过单向阀104到达第一电磁换向阀105的第一出油口A，不能从第一电磁换向阀105的第一出油口A流过单向阀104。

进一步地，该集成阀组100还包括第一溢流阀102，第一溢流阀102的进油口与减压阀103的出油口相连，第一溢流阀102出油口连接至油箱201。优选地，第一电磁换向阀105、减压阀103、单向阀104及第一溢流阀102一起集成设置在同一个阀体101内。

该液压控制系统除了上述的集成阀组100之外，还包括油箱201、第二溢流阀202、主泵203、第二电磁换向阀204、液压锁205及机械手油缸206。

第二电磁换向阀204例如为一个三位四通的电磁换向阀，第二电磁换向阀204的一端设有电磁铁Y1，另一端设有电磁铁Y2。第二电磁换向阀204具有进油口P、回油口T及两个出油口(第一出油口A和第二出油口B)。第二电磁换向阀204具有中位、第一工作位和第二工作位，例如以图中的左位作为第一工作位，则右位为第二工作位，中间即为中位。当第二电磁换向阀204位于第一工作位时，进油口P与第一出油口A连通，回油口T与第二出油口B连通；当第二电磁换向阀204位于第二工作位时，进油口P与第二出油口B连通，回油口T与第一出油口A连通；当第二电磁换向阀204位于中位时，进油口P与回油口T连通，第一出油口A和第二出油口B均截止。第二电磁换向阀204在中位与第一工作位(或第二工作位)之间的换向可以通过电磁铁Y1、Y2的得电或失电进行控制。电磁铁Y1、Y2均失电时，即第二电磁换向阀204处于断电状态下，第二电磁换向阀204位于中位；电磁铁Y1得电时，第二电磁换向阀204切换至第一工作位；电磁铁Y2得电时，第二电磁换向阀204切换至第二工作位。

液压锁205例如为一个双向液压锁，包含两个液控单向阀并联布置在同一个阀体内，原理是两个液控单向阀取对方油路的压力作为先导油，当一条管路没有压力关闭时，另一条管路同时关闭，而当一条管路有压力开启时，另一条管路同时开启。液压锁205具有两个进油口(分别为第一进油口和第二进油口)和两个出油口(分别为第一出油口和第二出油口)，其中第一进油口和第一出油口位于一条管路上，第二进油口和第二出油口位于另一条管路上。液压锁205的第一进油口与第二电磁换向阀204的第一出油口A相连，液压锁205的第一出油口与第一电磁换向阀105的进油口P相连，液压锁205的第二进油口与第二电磁换向阀204的第二出油口B相连，液压锁205的第二出油口与机械手油缸206的有杆腔相连。机械手油缸206的活塞杆的伸出端与机械手207连接。第一电磁换向阀105的第一出油口A与机械手油缸206的无杆腔相连，以控制机械手207进行夹紧动作。

主泵203的进油口与油箱201相连，主泵203的出油口与第二电磁换向阀204的进油口P相连。第二溢流阀202的进油口与主泵203的出油口相连，第二溢流阀202的出油口连接至油箱201。

当潜孔钻机工作时，主泵203从油箱201吸油，液压油到达第二电磁换向阀204的进油口P，由于此时换杆工作没有开始，液压油通过第二电磁换向阀204的回油口T接回油箱201，系统处于低压循环状态，发热量小，系统功率低；当潜孔钻机需进行钻杆安装拆卸时，第二电磁换向阀204的电磁铁Y1通电，第二电磁换向阀204从中位换向至第一工作位，液压油依次通过第二电磁换向阀204和液压锁205进入集成阀组100，同时第一电磁换向阀105处于断电状态，液压油通过第一电磁换向阀105并从第一电磁换向阀105的第一出油口A流出，进入机械手油缸206的无杆腔，此时机械手207处于重抓状态，系统压力由第二溢流阀202进行控制，使钻杆在装配过程中机械手重抓夹紧，保证钻杆处于固定安全的状态，提升系统工作的安全性。

当钻杆移动到固定位置，需转换为轻抓时，第一电磁换向阀105的电磁铁Y3通电，使第一电磁换向阀105换向，从液压锁205出来的液压油通过第一电磁换向阀105并从第一电磁换向阀105的第二出油口B流出，进入减压阀103的进油口，通过减压阀103促使系统压力降低，然后液压油从减压阀103的出油口通过单向阀104到达第一电磁换向阀105的第一出油口A，再进入机械手油缸206的无杆腔，使机械手207实现轻抓钻杆。单向阀104保证系统在重抓状态下，使主油路高压油与减压阀103与第一溢流阀102组成的减压回路截止，互不干扰，同时在机械手207需要轻抓工作时，保证减压阀103出口油路进入主油路，驱动机械手207进行轻抓工作。同时减压阀103出油口与第一溢流阀102连接，保证轻抓工作时主油路最低压力，同时第一溢流阀102有卸荷作用，在轻抓工作时，多余液压油可通过第一溢流阀102返回油箱201，不会出现在低压轻抓工作时，主油路压力由第二溢流阀202控制，出现轻抓工作压力升高及憋压现象。

同时，液压控制系统的主进出油路均通过液压锁205，在不工作时保证机械手油缸206处于锁紧状态，防止在停止工作时机械手油缸206因为震动外力或其他恶劣工况下发生移动，提高机械手207工作时的同步性及系统的安全性。集成阀组100连接在液压锁205与执行机构(即机械手油缸206)之间，保证机械手轻重抓压力切换只对机械手夹紧回路工作作用，同时不管在何时启动并切换控制系统回路压力，整个液压系统都能正常工作，解决目前只能在重抓夹紧情况下才能切换轻抓模式的问题。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的用于在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手重抓、轻抓压力切换的集成阀组及集成控制液压系统，通过改变第二电磁换向阀的中位机能模式，实现系统不工作时低压运行，解决系统工作中主泵始终处于高压运行状态问题，降低液压系统的工作能耗。

现有控制方式机械手轻抓时出现憋压现象，本实用新型通过新增减压阀与第一溢流阀组成减压回路，不仅限制系统轻抓压力，而且使机械手轻抓工作时，多余液压油通过第一溢流阀返回油箱，解决切换轻抓后系统压力无法卸荷，无法快速达到实际轻抓压力状态的问题。

本实用新型可以在工作中随着施工工况随时切换系统压力，机械手油缸都能正常工作，解决了现有技术只能在机械手重抓夹紧情况下才能使用切换轻抓的问题，实现轻抓、重抓的自由切换，提高钻杆拆卸效率。

本实用新型还提供一种潜孔钻机，包括如上所述的液压控制系统。

以上对本实用新型进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种用于潜孔钻机的集成阀组(100)，用于在钻杆拆卸与装配过程中实现机械手重抓、轻抓压力切换，其特征在于，所述集成阀组(100)包括第一电磁换向阀(105)、减压阀(103)及单向阀(104)，所述第一电磁换向阀(105)具有进油口(P)及第一出油口(A)和第二出油口(B)，所述第一电磁换向阀(105)具有第一工作位和第二工作位，当所述第一电磁换向阀(105)位于第一工作位时，所述进油口(P)与所述第一出油口(A)连通，所述进油口(P)与所述第二出油口(B)不连通；当所述第一电磁换向阀(105)位于第二工作位时，所述进油口(P)与所述第二出油口(B)连通，所述进油口(P)与所述第一出油口(A)不连通；所述减压阀(103)的进油口与所述第一电磁换向阀(105)的第二出油口(B)相连，所述减压阀(103)的出油口与所述单向阀(104)的进油口相连，所述减压阀(103)的卸油口用于连接至油箱(201)，所述单向阀(104)的出油口与所述第一电磁换向阀(105)的第一出油口(A)相连。

2.根据权利要求1所述的用于潜孔钻机的集成阀组(100)，其特征在于，所述第一电磁换向阀(105)为一个两位三通的电磁换向阀，所述第一电磁换向阀(105)处于断电状态下，所述第一电磁换向阀(105)位于第一工作位，使所述第一电磁换向阀(105)的进油口(P)与第一出油口(A)处于常通状态。

3.根据权利要求1所述的用于潜孔钻机的集成阀组(100)，其特征在于，所述集成阀组(100)还包括第一溢流阀(102)，所述第一溢流阀(102)的进油口与所述减压阀(103)的出油口相连，所述第一溢流阀(102)出油口用于连接至所述油箱(201)。

4.根据权利要求3所述的用于潜孔钻机的集成阀组(100)，其特征在于，所述第一电磁换向阀(105)、所述减压阀(103)、所述单向阀(104)及所述第一溢流阀(102)一起集成设置在同一个阀体(101)内。

5.一种液压控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的用于潜孔钻机的集成阀组(100)。

6.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括第二电磁换向阀(204)、液压锁(205)及机械手油缸(206)，所述第二电磁换向阀(204)具有进油口(P)、回油口(T)及第一出油口(A)和第二出油口(B)，所述第二电磁换向阀(204)具有中位、第一工作位和第二工作位，当所述第二电磁换向阀(204)位于第一工作位时，所述进油口(P)与所述第一出油口(A)连通，所述回油口(T)与所述第二出油口(B)连通；当所述第二电磁换向阀(204)位于第二工作位时，所述进油口(P)与所述第二出油口(B)连通，所述回油口(T)与所述第一出油口(A)连通；当所述第二电磁换向阀(204)位于中位时，所述进油口(P)与所述回油口(T)连通，所述第一出油口(A)和所述第二出油口(B)均截止；所述液压锁(205)具有第一进油口、第二进油口及第一出油口和第二出油口，其中所述第一进油口和所述第一出油口位于一条管路上，所述第二进油口和所述第二出油口位于另一条管路上，所述液压锁(205)的第一进油口与所述第二电磁换向阀(204)的第一出油口(A)相连，所述液压锁(205)的第一出油口与所述第一电磁换向阀(105)的进油口(P)相连，所述液压锁(205)的第二进油口与所述第二电磁换向阀(204)的第二出油口(B)相连，所述液压锁(205)的第二出油口与机械手油缸(206)的有杆腔相连，所述第一电磁换向阀(105)的第一出油口(A)与所述机械手油缸(206)的无杆腔相连。

7.根据权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于，所述第二电磁换向阀(204)为一个三位四通的电磁换向阀，所述第二电磁换向阀(204)处于断电状态下，所述第二电磁换向阀(204)位于中位。

8.根据权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压控制系统还包括油箱(201)、第二溢流阀(202)和主泵(203)，所述主泵(203)的进油口与所述油箱(201)相连，所述主泵(203)的出油口与所述第二电磁换向阀(204)的进油口(P)相连，所述第二溢流阀(202)的进油口与所述主泵(203)的出油口相连，所述第二溢流阀(202)的出油口连接至所述油箱(201)。

9.根据权利要求6所述的液压控制系统，其特征在于，所述液压锁(205)为一个双向液压锁，包含两个液控单向阀并联布置在同一个阀体内。

10.一种潜孔钻机，其特征在于，包括如权利要求5-9任一项所述的液压控制系统。

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