专利名称：矿用全液压坑道钻机液压控制系统的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及坑道钻机设备技术领域，特别涉及一种矿用全液压坑道钻机的液压控制系统。
背景技术：
矿用全液压坑道钻机是专用于地下巷道内进行钻孔的钻机设备，主要用于地下钻进瓦斯抽(排)放孔、注浆防灭火孔、煤层注水孔、防突卸压孔、地质勘探孔及其它工程孔。矿用全液压坑道钻机主要由泵站、操作台、动力头、座架、夹持器、立柱、钻具等组成。
目前矿用全液压坑道钻机主要采用定量或者手动变量控制系统，控制元件主要采用普通多路换向阀，存在控制滞后、控制精度较低、系统发热严重、效率较低等问题。且钻机在进行大角度俯仰孔的钻进时，动力头时有打滑现象，存在安全隐患；拆卸钻杆主要依靠人工拆卸，劳动强度大、工作效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种矿用全液压坑道钻机液压控制系统，以解决现有全液压坑道钻机的控制系统存在的缺点。本发明矿用全液压坑道钻机液压控制系统，包括油箱、柱塞泵、多路换向阀、第一压力表、第二压力表、双向液压锁、调斜油缸、旋转马达、梭阀、推进油路控制块、推进油缸、夹持器、单向液压锁、卡盘和冷却器，所述油箱与柱塞泵的S 口连接，所述柱塞泵的P 口与多路换向阀的P 口连接，所述柱塞泵的X 口与多路换向阀的LS 口连接，所述多路换向阀的首联M 口与第一压力表连接，所述多路换向阀的第一联与旋转马达连接，所述多路换向阀的第一联Al和BI 口与梭阀的进口连接，所述梭阀的出口与多路换向阀的第五联A5 口连接，所述多路换向阀的第一联的BI 口与推进油路控制块的E 口连接，所述多路换向阀的第二联与推进油路控制块连接，所述推进油路控制块与推进油缸连接，所述多路换向阀的第三联M2 口与第二压力表连接，所述多路换向阀的第四联与夹持器连接，所述多路换向阀的第五联与卡盘连接，所述多路换向阀的首联R 口与冷却器连接，所述冷却器与油箱连接。进一步，所述多路换向阀包括安全阀、过滤器、第一联主控制阀、第一联补偿器、第二联主控制阀、第二联补偿器、A2 口 LS溢流阀、B2 口 LS溢流阀、第四联主控制阀、第四联补偿器、A4 口 LS溢流阀、B4 口 LS溢流阀、第五联主控制阀、第四联补偿器、A5 口 LS溢流阀、B5 口 LS溢流阀、第五联LS梭阀、第四联LS梭阀、第二联LS梭阀、第一联LS梭阀；所述多路换向阀的第一联主控制阀和第二联主控制阀为带摩擦定位的三位十三通比例换向阀，多路换向阀的第四联主控制阀和第五联主控制阀为带弹簧位的三位十三通比例换向阀，所述多路换向阀的第一联主控制阀、第二联主控制阀和第四联主控制阀中位机能为Y型，多路换向阀的第五联主控制阀的中位机能为O型。进一步，所述推进油路控制块包括第一阻尼器、第二阻尼器、第一溢流阀、第二溢流阀、第一单向阀、第二单向阀、顺序阀、第三阻尼器、第四阻尼器和两位两通液控换向阀；所述第一阻尼器、第二阻尼器、第一溢流阀、第二溢流阀、第一单向阀、第二单向阀与推进油路控制块的A21/B21油口连接组成双向平衡阀；所述反转油路控制油经第三阻尼器、顺序阀引入两位两通液控换向阀的控制腔，同时控制腔信号经第四阻尼器与顺序阀的泄漏油汇合后回油箱；所述两位两通液控换向阀的进出油口分别与推进油路控制块的A22和B22油口连接。进一步,所述柱塞泵为变量泵,所述多路换向阀为负载敏感手动比例换向阀。进一步，所述旋转马达、推进油缸、夹持器、单向液压锁和卡盘与多路换向阀的主控制阀之间管路用快换接头连接，调斜油缸和夹持器共用多路换向阀的第四联主控制阀。本发明的有益效果本发明矿用全液压坑道钻机液压控制系统，通过前述技术方案，取得了以下技术效果
I、本发明采用负载敏感技术，提高了控制系统的效率，解决了控制滞后、控制精度较 低、系统发热严重等问题，且具有较好的节能效果。2、本发明采用负载敏感手动比例换向阀，提高了控制系统的控制精度，操作简单方便。3、本发明采用的推进油路控制块，提高了钻机的钻进范围，且有效解决了钻机在大倾角钻进时的打滑问题，提高了钻进的安全性。4、本发明采用夹持器和卡盘结合反转进行自动拆卸钻杆的技术，降低了钻杆拆卸劳动强度、提高了工作效率。
图I是本发明矿用全液压坑道钻机液压控制系统的原理 图2是图I中多路换向阀的原理 图3是图I中推进油路控制块的原理图。图I中1.油箱，2.吸油粗过滤器，3.柱塞泵，4.第一高压精过滤器，17.第二高压精过滤器，5.多路换向阀，6.第一压力表，7.第二压力表，8.双向液压锁，9.调斜油缸，10.旋转马达，11.梭阀，12.推进油路控制块，13.推进油缸，14.夹持器，15.单向液压锁，16.卡盘，18.快速接头，19.冷却器，20.回油精过滤器。图2中51.安全阀，52.过滤器，53.第一联主控制阀，54.第一联补偿器，55.第二联主控制阀，56.第二联补偿器，57. A2 口 LS溢流阀，58. B2 口 LS溢流阀，59.第四联主控制阀，510.第四联补偿器，511. A4 口 LS溢流阀，512. B4 口 LS溢流阀，513.第五联主控制阀，516.第四联补偿器，515. A5 口 LS溢流阀，514. B5 口 LS溢流阀，517.第五联LS梭阀，518.第四联LS梭阀，519.第二联LS梭阀，520.第一联LS梭阀。图3中120.第一阻尼器，121.第二阻尼器，124.第三阻尼器，126.第四阻尼器，122.第一溢流阀，129.第二溢流阀，123.第一单向阀，128.第二单向阀，125.顺序阀，127.两位两通液控换向阀。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图所示，本实施例矿用全液压坑道钻机液压控制系统，包括油箱I、吸油粗过滤器2、柱塞泵3、第一高压精过滤器4、第二高压精过滤器17、多路换向阀5、第一压力表6、第二压力表7、双向液压锁8、调斜油缸9、旋转马达10、梭阀11、推进油路控制块12、推进油缸13、夹持器14、单向液压锁15、卡盘16、冷却器19和回油精过滤器20，所述油箱I与吸油粗过滤器2连接，所述吸油粗过滤器2与柱塞泵3的S 口连接，所述柱塞泵3的P 口与高压精过滤器4连接，所述高压精过滤器4与多路换向阀5的P 口连接，所述柱塞泵3的X 口与多路换向阀5的LS 口连接，所述多路换向阀5的首联M 口与第一压力表6连接，所述多路换向阀5的第一联与旋转马达10连接，所述多路换向阀5的第一联Al和BI 口与梭阀11的进口连接，所述梭阀11的出口与多路换向阀5的第五联A5 口连接，所述多路换向阀5的第一联的BI 口与推进油路控制块12的E 口连接，所述多路换向阀5的第二联与推进油路控制块12连接，所述推进油路控制块12与推进油缸13连接，所述多路换向阀5的第三联M2口与第二压力表7连接，所述多路换向阀5的第四联与夹持器14连接，所述多路换向阀5的第五联与卡盘16连接，所述多路换向阀5的首联R 口与冷却器19连接，所述冷却器19与回油精过滤器20连接，所述回油精过滤器20与油箱I连接。
本实施例中设置的吸油粗过滤器2、第一高压精过滤器4、第二高压精过滤器17和回油精过滤器20可保证液压油的清洁度，能延长系统寿命。本实施例矿用全液压坑道钻机液压控制系统，采用了负载敏感技术，提高了控制系统的效率，且具有较好的节能效果；另外还采用夹持器和卡盘结合反转进行自动拆卸钻杆的技术，降低了劳动强度、提高了工作效率。本实施例中，所述多路换向阀5包括安全阀51、过滤器52、第一联主控制阀53、第一联补偿器54、第二联主控制阀55、第二联补偿器56、A2 口 LS溢流阀57、B2 口 LS溢流阀58、第四联主控制阀59、第四联补偿器510、A4 口 LS溢流阀511、B4 口 LS溢流阀512、第五联主控制阀513、第四联补偿器516、A5 口 LS溢流阀515、B5 口 LS溢流阀514、第五联LS梭阀517、第四联LS梭阀518、第二联LS梭阀519、第一联LS梭阀520 ;所述多路换向阀5的第一联主控制阀53和第二联主控制阀55为带摩擦定位的三位十三通比例换向阀，多路换向阀5的第四联主控制阀59和第五联主控制阀513为带弹簧位的三位十三通比例换向阀，所述多路换向阀5的第一联主控制阀53、第二联主控制阀55和第四联主控制阀59中位机能为Y型，多路换向阀5的第五联主控制阀513的中位机能为O型；本结构多路换向阀5工作可靠性好，操作方便。作为对本实施例的改进，所述推进油路控制块12包括第一阻尼器120、第二阻尼器121、第一溢流阀122、第二溢流阀129、第一单向阀123、第二单向阀128、顺序阀125、第三阻尼器124、第四阻尼器126和两位两通液控换向阀127 ;所述第一阻尼器120、第二阻尼器121、第一溢流阀122、第二溢流阀129、第一单向阀123、第二单向阀128与推进油路控制块12的A21/B21油口连接组成双向平衡阀，所述反转油路控制油经第三阻尼器124、顺序阀125引入两位两通液控换向阀127的控制腔，同时控制腔信号经第四阻尼器126与顺序阀125的泄漏油汇合后回油箱；所述两位两通液控换向阀127的进出油口分别与推进油路控制块12的A22和B22油口连接；本结构推进油路控制块，提高了钻机的钻进范围，且有效解决了钻机在大倾角钻进时的打滑问题，提高了钻进的安全性。作为对本实施例的改进，所述柱塞泵3为变量泵，控制方式为功率控制，带压力切断和负荷传感，所述多路换向阀5为负载敏感手动比例换向阀；提高了控制系统的控制精度，使操作更简单方便。作为对本实施例的改进，所述旋转马达10、推进油缸13、夹持器14、单向液压锁15和卡盘16与多路换向阀5的主控制阀之间管路用快换接头18连接，调斜油缸9和夹持器14共用多路换向阀5的第四联主控制阀，简化了系统结构和连接关系。下面具体介绍本矿用全液压坑道钻机液压控制系统的工作原理
如图I所示，本实施例全液压坑道钻机液压控制系统，所述柱塞泵3经吸油粗过滤器2吸入油箱I中的低压油，输出高压油经高压精过滤器4进入多路换向阀5，多路换向阀5的回油经冷却器19和回油精过滤器20回到油箱I中，多路换向阀5的负载反馈信号油与柱塞泵3的X 口相连，第二压力表7指示动力头推进压力，第一压力表6指示动力头旋转及后退、夹持器14和卡盘16压力。多路换向阀5由首尾联和五联控制阀片组成，第一联控制 阀片与旋转马达10组成动力头旋转控制回路，控制动力头正转、停止和反转；第二联控制阀片与推进油路控制块12和推进油缸13组成动力头推进回路，控制动力头前进、停止和后退；第三联控制阀片中的溢流阀58与动力头推进油路B 口连接形成调压回路，调节动力头推进油缸13的推进压力；第四联控制阀片与夹持器14和单向液压锁15组成夹持器控制回路，控制夹持器14的夹紧、中位和松开，同时第四联控制阀片与双向液压锁8和调斜油缸9组成调斜油缸控制回路，控制调斜油缸9的上升、停止和下降；第五联控制阀片与卡盘16和单向液压锁组成卡盘控制回路，控制卡盘16的夹紧、中位和松开。待机工况，启动电动机后，柱塞泵3经吸油粗过滤器2吸入油箱I中的低压油，输出高压油经高压精过滤器4进入多路换向阀5，此时多路换向阀5的操作手柄无任何动作，高压油路中断，多路换向阀5的负载反馈信号油进入柱塞泵3的X 口，使柱塞泵3的斜盘倾角处于最小状态，柱塞泵3的出口流量仅为其内泄漏量，使待机工况下的能量损失降到最小，具有良好的节能效果。钻孔倾角调整工况，①将多路换向阀5的第四联控制阀片的A4、B4油路通过快换接头18与调斜油缸回路连接，②操作第四联控制阀片的控制手柄，多路换向阀5中高压油经A4/B4 口和油液锁8进入调斜油缸9，调节钻机机架角度，从而实现钻孔倾角的调整。钻进工况，①将多路换向阀5的第四联控制阀片的A4、B4油路通过快换接头18与夹持器14连接，②操作第四联控制阀片的控制手柄处于松开位，多路换向阀5中高压油经B4 口打开单向液压锁15，夹持器14在碟簧的作用下泄压，夹持器松开，③操作第四联控制阀片的控制手柄处于中位，将钻杆装入卡盘和夹持器，⑤操作多路换向阀5的第五联控制阀片的控制手柄处于夹紧位，多路换向阀5中高压油经A5 口、高压精过滤器17和单向液压锁进入卡盘16，使卡盘处于夹紧状态，操作第五联控制阀片的控制手柄回复到中位，⑥操作多路换向阀5的第一联控制阀片的控制手柄处于正转位，多路换向阀5中高压油经Al 口分两路，一路压力油进入旋转马达10，旋转马达10开始正转，另一路压力油经梭阀11、高压精过滤器17和单向液压锁进入卡盘16，使卡盘16始终处于夹紧状态，⑦操作多路换向阀5的第二联控制阀片的控制手柄处于前进位，多路换向阀5中高压油经B2 口进入推进油路控制块12的B21 口，打开第二单项阀128，进入推进油缸13的有杆腔，无杆腔的回油打开溢流阀122回到多路换向阀5的A2 口，使动力头前进，从而实现钻孔操作，当一根钻杆钻进完后，可在动力头尾部加入新钻杆，重复以上操作即可实现连续钻进。
退钻工况，当钻进到位后，停止推进，此时旋转马达仍处于正转状态，①操作第二联控制阀片的控制手柄处于后退位，多路换向阀5中高压油经A2 口进入推进油路控制块12的A21 口，打开第一单项阀123，进入推进油缸13的无杆腔，有杆腔的回油打开溢流阀129回到多路换向阀5的B2 口，使动力头卡盘夹住钻杆后退，②当后退到位后，操作多路换向阀5的第五联控制阀片的控制手柄处于松开位，多路换向阀5中高压油经B5 口打开单向液压锁泄压使卡盘16处于松开状态，操作第五联控制阀片的控制手柄回复到中位，③操作多路换向阀5的第二联控制阀片的控制手柄处于前进位，动力头松开钻杆单独前进，前进到位后，④操作多路换向阀5的第五联控制阀片的控制手柄处于夹紧位，⑤操作多路换向阀5的第二联控制阀片的控制手柄处于后退位，使卡盘夹住钻杆向后退，当退出一根钻杆后，使两 根钻杆接头处于夹持器和卡盘之间时，⑥操作多路换向阀5的第四联控制阀片的控制手柄处于夹紧位，此时夹持器14和卡盘16均处于夹紧状态，⑦操作多路换向阀5的第一联控制阀片的控制手柄处于反转位，BI 口高压油分为两路，一路高压油经第三阻尼器124，打开顺序阀125，使两位两通液控换向阀127克服弹簧力换向，推进油缸13处于浮动位，另一路高压油流向旋转马达10，使旋转马达反转，松掉两钻杆的连接螺纹，实现自动拆卸钻杆功能。重复以上动作可连续拆卸钻杆，实现退钻。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种矿用全液压坑道钻机液压控制系统，包括油箱(I)、柱塞泵(3)、多路换向阀(5)、第一压力表(6)、第二压力表(7)、双向液压锁(8)、调斜油缸(9)、旋转马达(10)、梭阀(11)、推进油路控制块(12)、推进油缸(13)、夹持器(14)、单向液压锁(15)、卡盘(16)和冷却器(19)，其特征在于所述油箱(I)与柱塞泵(3)的S 口连接，所述柱塞泵(3)的P 口与多路换向阀(5)的P 口连接，所述柱塞泵(3)的X 口与多路换向阀(5)的LS 口连接，所述多路换向阀(5)的首联M 口与第一压力表(6)连接，所述多路换向阀(5)的第一联与旋转马达(10)连接，所述多路换向阀(5)的第一联Al和BI 口与梭阀(11)的进口连接，所述梭阀(11)的出口与多路换向阀(5)的第五联A5 口连接，所述多路换向阀(5)的第一联的BI 口与推进油路控制块(12)的E 口连接，所述多路换向阀(5)的第二联与推进油路控制块(12)连接，所述推进油路控制块(12)与推进油缸(13)连接，所述多路换向阀(5)的第三联M2 口与第二压力表(7)连接，所述多路换向阀(5)的第四联与夹持器(14)连接，所述多路换向阀(5)的第五联与卡盘(16)连接，所述多路换向阀(5)的首联R 口与冷却器(19)连接，所述冷却器(19)与油箱(I)连接； 所述S 口为吸油口，所述P 口为进出油口，所述X 口为控制油口，所述LS 口为负载敏感油口，所述M 口、M2 口为测压油口，所述A1、B1、A5 口为进出油口，所述E 口为控制油口，所述R 口为回油口。
2.根据权利要求I所述的矿用全液压坑道钻机液压控制系统，其特征在于所述多路换向阀(5)包括安全阀(51)、过滤器(52)、第一联主控制阀(53)、第一联补偿器(54)、第二联主控制阀(55)、第二联补偿器(56)、A2 口 LS溢流阀(57)、B2 口 LS溢流阀(58)、第四联主控制阀(59)、第四联补偿器(510)、A4 口 LS溢流阀(511)、B4 口 LS溢流阀(512)、第五联主控制阀(513)、第四联补偿器(516)、A5 口 LS溢流阀(515)、B5 口 LS溢流阀(514)、第五联LS梭阀(517)、第四联LS梭阀(518)、第二联LS梭阀(519)、第一联LS梭阀(520);所述多路换向阀(5 )的第一联主控制阀(53 )和第二联主控制阀(55 )为带摩擦定位的三位十三通比例换向阀，多路换向阀(5)的第四联主控制阀(59)和第五联主控制阀(513)为带弹簧位的三位十三通比例换向阀，所述多路换向阀(5)的第一联主控制阀(53)、第二联主控制阀(55)和第四联主控制阀(59)中位机能为Y型，多路换向阀(5)的第五联主控制阀(513)的中位机能为O型； 所述A2 口、B2 口、A4 口、B4 口、A5 口、B5 口为多路换向阀(5)的进出油口。
3.根据权利要求I所述的矿用全液压坑道钻机液压控制系统，其特征在于所述推进油路控制块(12)包括第一阻尼器(120)、第二阻尼器(121 )、第一溢流阀(122)、第二溢流阀(129)、第一单向阀(123)、第二单向阀(128)、顺序阀(125)、第三阻尼器(124)、第四阻尼器(126)和两位两通液控换向阀(127);所述第一阻尼器(120)、第二阻尼器(121)、第一溢流阀(122)、第二溢流阀(129)、第一单向阀(123)、第二单向阀(128)与推进油路控制块(12)的A21/B21油口连接组成双向平衡阀；所述反转油路控制油经第三阻尼器(124)、顺序阀(125)引入两位两通液控换向阀(127)的控制腔，同时控制腔信号经第四阻尼器(126)与顺序阀(125)的泄漏油汇合后回油箱；所述两位两通液控换向阀(127)的进出油口分别与推进油路控制块(12)的A22和B22油口连接； 所述A21油口、B21油口、A22油口和B22油口为推进油路控制块(12)的进出油口。
4.根据权利要求I所述的矿用全液压坑道钻机液压控制系统，其特征在于所述柱塞泵(3)为变量泵，所述多路换向阀(5)为负载敏感手动比例换向阀。
5.根据权利要求I所述的矿用全液压坑道钻机液压控制系统，其特征在于所述旋转马达(10)、推进油缸(13)、夹持器(14)、单向液压锁(15)和卡盘(16)与多路换向阀(5)的主控制阀之间管路用快换接头(18)连接，调斜油缸(9)和夹持器(14)共用多路换向阀(5)的第四联主控制阀。
全文摘要
本发明公开了一种矿用全液压坑道钻机液压控制系统，属于坑道钻机设备技术领域，包括柱塞泵、多路换向阀、第一压力表、第二压力表、双向液压锁、调斜油缸、旋转马达、梭阀、推进油路控制块、推进油缸、夹持器、单向液压锁、卡盘和冷却器等；本发明采用负载敏感技术，提高了控制系统的效率，解决了控制滞后、控制精度较低、系统发热严重等问题，节能效果好；采用负载敏感手动比例换向阀，提高了控制系统的控制精度，操作简单方便；其推进油路控制块，提高了钻机的钻进范围，且有效解决了钻机在大倾角钻进时的打滑问题，提高了钻进的安全性；采用夹持器和卡盘结合反转进行自动拆卸钻杆的技术，降低了钻杆拆卸劳动强度、提高了工作效率。
文档编号F15B11/02GK102966612SQ201210503070
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者谭正生, 王清峰, 孙章虎, 阳廷军, 吕冰, 罗华, 史春宝, 段勋兴, 王志红, 杨燕鸽, 张铭津 申请人:中煤科工集团重庆研究院