基于四连杆铰链的井盖翻转启闭机构及其液压驱动系统的制作方法

本发明涉及到一种井盖翻转启闭机构，尤其涉及一种基于四连杆铰链的井盖翻转启闭机构及其液压驱动系统。

背景技术：

井盖是通往地下设施出入口的密封设备，在地上空间无法满足条件的情况下，很多设施需要转移到地下建设，如地下交通、电力输送、燃油管路、消防设施等等。近年来，国家加大对各种基础设施建设力度，地下空间的利用将起到重要作用。因此，对于人员与设备而言，通往地下的出入口——井盖需要有更完善的设计要求。

目前，一般的井盖翻转启闭机构多为简单支撑的杆件，机构较为松散，空间利用率不高，无法承受较重的井盖，且对井盖翻转转角往往存在限制。

技术实现要素：

针对背景技术中结构的不足，本发明提供了一种基于四连杆铰链的井盖翻转启闭机构及其液压驱动系统，以实现大重量井盖任意开启角度的快速启闭，机构结构简单紧密，同时考虑了井盖翻转机构的适用性和安全性。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括井盖，还包括主液压缸、第一连接件、翻转杆、第二连接件、可调阻尼缸、翻转主轴、推起杆、副液压缸；主液压缸缸体端与支撑座铰接于井筒内固定轴，主液压缸缸杆端朝上并与第二连接件的一端、可调阻尼缸的一端铰接在同一根轴，第二连接件的另一端铰接于井盖的尾部边缘，可调阻尼缸另一端通过翻转主轴铰接于井盖中部，主液压缸、第二连接件、可调阻尼缸、井盖构成井盖翻转四连杆机构；副液压缸缸体端与支撑座铰接于井筒内固定轴，副液压缸缸杆端朝上并与推起杆的一端铰接，推起杆中部铰接于井筒内固定轴，推起杆的另一端铰接于翻转杆的中部，翻转杆的一端铰接于井盖的尾部边缘，翻转杆的另一端与第一连接件铰接，第一连接件的另一端铰接于井筒内固定轴，第一连接件、翻转杆、推起杆、井盖构成井盖抬起四连杆机构。

液压驱动系统包括开关阀、背压阀、主液压缸换向阀、系统泵源、副液压缸换向阀、液压锁、增压缸换向阀、气液增压缸和高压气体阀，系统泵源出油口通过溢流阀连接到油箱，系统泵源出油口分别连接到副液压缸换向阀b口、主液压缸换向阀b口和增压缸换向阀b口，副液压缸换向阀的t口与p口分别经液压锁连接到副液压缸无杆腔和副液压缸有杆腔，副液压缸换向阀a口和主液压缸换向阀a口通过过滤器连接到油箱，主液压缸换向阀t口经背压阀连接到主液压缸无杆腔，主液压缸换向阀p口连接到主液压缸有杆腔，主液压缸有杆腔和副液压缸有杆腔连接到第一开关阀p口，第一开关阀a口连接到油箱；气液增压缸被活塞杆分隔成高压气体腔、中间腔和高压液体腔三个腔室，高压气体腔经由高压气体阀接入高压气体，增压缸换向阀b口连接到气液增压缸的中间腔，增压缸换向阀t口连接到油箱，增压缸换向阀a口连接到高压液体腔，高压液体腔经单向阀连接到第二开关阀p口，第二开关阀a口连接到主液压缸无杆腔。

液压锁主要由两个单向阀组成，两个单向阀的输入端分别连接副液压缸换向阀的t口与p口，两个单向阀相互连接，两个单向阀的输出端分别连接到主液压缸无杆腔与有杆腔。

主液压缸和副液压缸为井盖翻转启闭机构提供主动力，通过调节液压缸的输出功率可调节机构的翻转速度，以适应不同的工况要求。液压系统中的主液压缸换向阀、副液压缸换向阀和增压缸换向阀分别用来控制主液压缸、副液压缸和气液增压缸的作动顺序。

主液压缸缸体端、副液压缸缸体端、第一连接件一端、推起杆中部分别铰接于井筒内不同的固定轴。

翻转杆与推起杆为弧形连接件，翻转杆与推起杆上均设有三个铰接点。

井盖翻转启闭机构可实现井盖180度内任意角度的翻转，井盖与翻转启闭机构不干涉井筒的中间垂直通道。

本发明具有的有益效果是：

1)本发明可调节井盖翻转角度，实现180度角的井盖开启与关闭，适用于不同翻转角度的井盖翻转，

2)本发明结构紧密，占据空间小，提高了井筒通道有效利用面积和机构的安全性。不仅可满足于井盖翻转的实现，还可应用于其他翻转机构。

3)本发明为液压驱动，可实现不同重量的井盖快速开启和闭合，运行平稳冲击小。

附图说明

图1是本发明开启状态结构示意图；

图2是本发明开启状态机械结构原理图；

图3是本发明液压原理图；

图4是井盖翻转启闭机构的三维结构示意图；

图5是本发明开启过程工作状态示意图，其中：

图5(a)表示井盖闭合状态图；

图5(b)表示井盖尾部抬起状态图；

图5(c)表示主液压缸完全伸出，井盖翻转至垂直地面状态图；

图5(d)表示井盖完全开启状态图；

图6是本发明开启过程机械原理示意图，其中：

图6(a)表示井盖闭合状态的机械原理图；

图6(b)表示井盖尾部抬起状态的机械原理图；

图6(c)表示主液压缸完全伸出，井盖翻转至垂直地面状态的机械原理图；

图6(d)表示井盖完全开启状态的机械原理图。

图中：1、主液压缸，2、第一连接件，3、翻转杆，4、第二连接件，5、可调阻尼缸，6、井盖，7、翻转主轴，8、推起杆，9、副液压缸，10、开关阀，11、背压阀，12、主液压缸换向阀，13、系统泵源，14、副液压缸换向阀，15液压锁，16、增压缸换向阀，17、气液增压缸，17a、高压气体腔，17b、高压液体腔，18高压气体阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明包括井盖6、主液压缸1、第一连接件2、翻转杆3、第二连接件4、可调阻尼缸5、翻转主轴7、推起杆8和副液压缸9。主液压缸1缸体端与支撑座铰接于井筒内固定轴，主液压缸1缸杆端朝上并与第二连接件4的一端、可调阻尼缸5的一端铰接在同一根轴，第二连接件4的另一端铰接于井盖6的尾部边缘，可调阻尼缸5另一端通过翻转主轴7铰接于井盖6中部，主液压缸1、第二连接件4、可调阻尼缸5、井盖6构成井盖翻转四连杆机构；副液压缸9缸体端与支撑座铰接于井筒内固定轴，副液压缸9缸杆端朝上并与推起杆8的一端铰接，推起杆8中部铰接于井筒内固定轴，推起杆8的另一端铰接于翻转杆3的中部，翻转杆3一端铰接于井盖6的尾部边缘，翻转杆3的另一端与第一连接件2铰接，第一连接件2的另一端铰接于井筒内固定轴，第一连接件2、翻转杆3、推起杆8、井盖6构成井盖抬起四连杆机构。

如图3所示，液压驱动系统包括开关阀10、背压阀11、主液压缸换向阀12、系统泵源13、副液压缸换向阀14、液压锁15、增压缸换向阀16、气液增压缸17和高压气体阀18，系统泵源13出油口通过溢流阀连接到油箱，系统泵源13出油口分别连接到副液压缸换向阀14的b口、主液压缸换向阀12的b口和增压缸换向阀16的b口，副液压缸换向阀14的t口与p口分别经液压锁15连接到副液压缸9无杆腔和副液压缸9有杆腔，副液压缸换向阀14的a口和主液压缸换向阀12的a口通过过滤器连接到油箱，主液压缸换向阀12的t口经背压阀11连接到主液压缸1无杆腔，主液压缸换向阀12的p口连接到主液压缸1有杆腔，主液压缸1有杆腔和副液压缸9有杆腔连接到第一开关阀p口，第一开关阀a口连接到油箱；气液增压缸17被活塞杆分隔成高压气体腔17a、中间腔和高压液体腔17b三个腔室，高压气体腔17a经由高压气体阀18接入高压气体，增压缸换向阀16的b口连接到气液增压缸17的中间腔，增压缸换向阀16的t口连接到油箱，增压缸换向阀16的a口连接到高压液体腔17b，高压液体腔17b经单向阀连接到第二开关阀10的p口，第二开关阀10的a口连接到主液压缸1无杆腔，液压锁15主要由两个单向阀组成，两个单向阀的输入端分别连接副液压缸换向阀14的t口与p口，两个单向阀相互连接，两个单向阀的输出端分别连接到主液压缸1无杆腔与有杆腔，液压驱动系统为主液压缸1和副液压缸9在液压系统中的工作方式。

主液压缸1和副液压缸9为井盖翻转启闭机构提供主动力，通过调节液压缸的输出速度可调节机构的翻转速度，以适应不同的工况要求。液压系统中的主液压缸换向阀、副液压缸换向阀和增压缸换向阀分别用来控制主液压缸、副液压缸和气液增压缸的作动顺序。

主液压缸1缸体端、副液压缸9缸体端、第一连接件2一端、推起杆8中部分别铰接于井筒内不同的固定轴。

如图4所示，翻转杆3与推起杆8为弧形连接件，翻转杆3与推起杆8上均设有三个铰接点。可调阻尼缸5为一组两个，当翻转机构将井盖推动至与垂直地面位置后，井盖可利用自身重力下落到预定位置，无需再通过杆件的推动，降低系统的功耗。根据所需工况，使用不同阻尼系数阻尼缸，可调节井盖停止位置，得到所需的翻转角度。

根据驱动方式不同，本发明有两种工作状态，分别是a正常工作过程，b快速工作过程。两种工作过程四连杆铰链的作动顺序相同，如图5和图6所示，本发明具体工作过程如下：

a、正常工作过程：

(1)抬起阶段：初始状态如图5(a)和图6(a)所示，开启过程中，首先副液压缸换向阀14换至图中所示右位，副液压缸9作动，副液压缸9的缸杆收缩，推动由第一连接件2、翻转杆3、推起杆8、井盖6构成的抬起四杆机构，使井盖6尾部抬出地面，如图5(b)和图6(b)所示，此时液压锁15用以保持副液压缸在抬起后抬起四杆机构位置固定不动；此时液压锁用以保持副液压缸在抬起后抬起四杆机构位置固定不动，抬起动作结束。

(2)翻转阶段：主液压缸换向阀11换至图中所示右位，主液压缸1作动，主液压缸1的缸杆伸出，推动与第二连接件4、可调阻尼缸5、井盖6构成的翻转四杆机构，带动井盖6绕自身尾部旋转外翻，直到井盖6垂直地面时停止作动，翻转动作结束，如图5(c)和图6(c)所示主液压缸作动过程中用背压阀以保证具有工作要求的压力，以满足主液压缸正常工作。

(3)止动阶段：井盖6在可调阻尼缸5缓冲和限位作用下依靠本身自重下落，可调阻尼缸5在井盖下落过程中起缓冲和限位作用，如图5(d)和图6(d)所示。

b、快速工作过程：

紧急情况下需进行快速开启，则直接通过气液增压缸直接与主液压缸和副液压缸供能，启用快速工作过程。

(1)快速抬起阶段：高压气体通过高压气体阀18进入高压气体腔17a对油液增压。高压液压油从高压液体腔17b先进入副液压缸9驱动连杆机构完成快速抬起动作；

(2)快速翻转阶段：上一阶段结束同时，开关阀10打开，高压油液通入主液压缸1驱动连杆机构完成快速翻转动作；

(3)止动阶段：井盖6在可调阻尼缸5缓冲和限位作用下依靠本身自重下落，可调阻尼缸5在井盖下落过程中起缓冲和限位作用。井盖闭合过程为开启过程动作的逆向。

正常开启与闭合过程中主液压缸1与副液压缸9的作动由液压系统控制，紧急情况需要快速开启时通过气液增压缸17推动增压缸缸杆产生推力，推动副液压缸完成抬起动作，然后第二开关阀打开，气液增压缸与主液压缸接通，推动主液压缸完成翻转动作。

如图6所示，井盖抬起与井盖翻转的两个四连杆机构运动过程产生交联，推起杆8的推起动作同时将翻转杆3推动到预定位置，以实现下一阶段翻转杆的动作。所述的第一连接件2与第二连接件4为弧形连接件，在井盖闭合到如图3的状态时，可收缩至较为紧密的状态，不与其他杆件发生干涉。

井盖翻转启闭机构可以实现井盖的180度翻转，适用于不同重量，不同翻转角度的井盖翻转，且井盖与翻转启闭机构不干涉井筒的中间垂直通道。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。