钻井机和工程车辆的制作方法

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种钻井机和工程车辆。

背景技术：

现有技术的钻井机(例如旋挖钻机)包括用于安装钻具的承载部和安装在承载部上的液压马达，液压马达用于驱动钻具转动。钻具包括杆状的基体和沿杆状的基体螺旋延伸的导流部件，钻具转动的过程中将地层内的土壤或碎石输送到地面上。

钻井机还包括用于将钻具朝地层内按压的液压驱动部件。液压驱动部件包括加压液压缸。钻井机在工作过程中，加压力的大小直接影响动力头输出的扭矩值，从而影响钻头对地层的切削力，适宜的切削力能够实现对地层的高切削和钻进。在挖钻硬度较大的地层时，如果钻具朝地层的加压压力过大时，容易导致钻具转动慢甚至不转。因此加压压力的选择是否合适对旋挖钻机的施工效率有很大的影响。现有的旋挖钻机的设计方案中，加压压力的大小完全依靠操作手不断往复推拉手柄控制换向阀的阀口开度来实现，对操作手的技能和经验要求较高，且手动调节加压油缸的加压压力存在灵敏度差、控制不精确等问题。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种钻井机和工程车辆，以改善现有技术中手动调节钻具朝地层内的加压压力存在的灵敏度差、控制不精确的问题。

根据本发明实施例的一个方面，本发明提供了一种钻井机，钻井机包括：

液压马达，用于带动旋入地层的钻具转动，液压马达具有用于输出反映其负载大小的液压流体的检测口；

液压驱动元件，用于向钻具施加朝向地层内的加压压力；

泵，为液压驱动元件提供液压流体；以及

压力调节阀，包括与泵连通的进口、与液压驱动元件连通的出口和用于引入调节压力调节阀的开度的液压流体的控制口，控制口与液压马达的检测口连通，以引入检测口输出的液压流体，压力调节阀的开度能够随检测口输出的液压流体的压力变化而反向变化。

可选地，压力调节阀包括：

设有进口和出口的阀体，包括与进口和出口均相通第一腔室；

阀芯，可移动地设在第一腔室内，以改变压力调节阀的开度；

控制流体室，与控制口相通，以引入将阀芯朝第一方向推压的液压流体；以及

弹性部件，用于将阀芯朝第二方向推压，第二方向与第一方向相反。

可选地，阀体包括：

基体，设有第二腔室；

阀套，套设在第二腔室内、并与基体可拆卸地连接，第一腔室形成在阀套的内腔中。

可选地，阀体还包括：

第三腔室，与第一腔室连通，用于在其中设置弹性部件；以及

可选地，阀芯上设有连通第三腔室和泄流口的通道。

可选地，钻井机还包括：

储存部件；

第一流路，包括用于连通压力调节阀的控制口的进口和用于连通储存部件的出口，以在压力调节阀增大开度时排出用于调节压力调节阀的开度的液压流体；以及

第二流路，包括用于连通液压马达的检测口的进口和用于连通压力调节阀的控制口的出口，以将液压马达内部的液压流体的压力反馈至控制口，第一流路的流通阻力小于第二流路的流通阻力。

可选地，

第一流路中设有第一单向阀；和/或

第二流路中设有第一节流部件。

可选地，钻井机还包括：

第三流路，包括用于连通液压马达的检测口的进口和用于连通存储部件的出口；以及

第二节流部件，设在第三流路中。

可选地，第一流路的出口与第三流路的进口连通。

可选地，钻井机还包括第四流路，第四流路包括进口和出口，进口与液压马达的检测口连通，出口与第二流路的进口连通、且与第三流路的进口连通。

根据本申请的另一方面，还提供了一种工程车辆，工程车辆包括：

车辆本体；以及

上述的钻井机，安装在车辆本体上。

应用本申请的技术方案，液压马达的检测口与压力调节阀的控制口连通，压力调节阀根据液压马达的负载压力实时地、精确控制液压执行元件输入的液压流体的压力，改善了现有技术中手动调节钻具朝地层加压压力存在的灵敏度差、控制不精确的问题。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的实施例的钻井机的液压系统的结构示意图；

图2示出了本发明的实施例的钻井机的压力调节阀的结构示意图；

图3示出了本发明的实施例的压力调节阀的阀套和阀芯的结构示意图；以及

图4示出了本发明的实施例的钻井机的加压液压系统的局部的结构示意图。

图中：1、液压马达；2、存储部件；3、压力调节系统；4、压力调节阀；5、换向阀；6、平衡阀；7、液压驱动元件；8、基体；9、阀套；10、第四孔；11、第三孔；12、第一孔；13、第三腔室；14、限位部件；15、锁紧螺母；16、螺杆；17、第一密封圈；18、第二密封圈；19、弹性部件；20、第三密封圈；21、流道；22、第四密封圈；23、第五孔；24、阀芯；25、第六密封圈；26、第七密封圈；27、第五密封圈；28、封堵部件；29、第六孔；30、第二环形槽；31、第一环形槽；32、第一径向孔；33、轴向孔；34、第二径向孔；35、控制流体室；36、第四流路；37、过滤部件；38、第三节流部件；39、第一单向阀；40、第一流路；41、第二流路；42、第一节流部件；43、第二节流部件；44、第二单向阀；45、第三流路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本实施例的钻井机的液压系统的结构示意图。如图1所示，本实施例的钻井机包括用于带动旋入地层内的钻具转动的液压马达1、用于驱动钻具朝地层内移动的液压驱动元件7、用于为液压驱动元件7提供液压流体的泵和用于调节液压驱动元件7输入的液压流体的压力的压力调节阀4。

压力调节阀包括与泵连通的进口p1、与液压驱动元件7连通的出口a1和用于引入调节压力调节阀4的开度的液压流体的控制口x。

液压马达1具有用于输出反映其负载大小的液压流体的检测口。压力调节阀4的控制口与液压马达1的检测口连通，以将液压马达1内的液压流体的压力反馈至压力调节阀4的检测口x，压力调节阀4的开度能够随液压马达1内的液压流体的压力的变化而反向变化。

钻井机在挖钻硬度较大的地层时，液压马达1内的液压流体的压力变大，相应的压力调节阀4的开度变小，增大了压力调节阀4的进口p1到a1的压力损失，以使液压驱动元件7输入的加压压力变小。

钻井机在挖钻硬度较小的地层时，液压马达1内的液压流体的压力变小，由于压力调节阀4处x口压力小于弹性部件19的设定压力，相应的压力调节阀4的阀芯24保持不动，压力调节阀4处于常通状态，加压油缸的加压压力没有被减小，保证钻具在小负载压力时高效率工作。

由此可见，本实施例的钻井机能够根据液压马达1的负载压力调整钻具朝地层内的加压压力，以起到防止钻井机因过载而转速降低甚至不转的作用，同时也能够提高钻井机的工作效率。

本实施例的液压驱动元件7包括液压缸。

钻井机还包括换向阀5，换向阀5包括与泵连通的进口p、与储存部件连通的回流口t、与液压缸的有杆腔连通的第一工作口a和与液压缸的无杆腔连通的第二工作口b。

钻井机还包括连接在液压缸和换向阀5之间的平衡阀6。

图2示出了本实施例的压力调节阀4的结构示意图。如图4所示，本实施例的压力调节阀4包括阀体、阀芯24、控制流体室35和弹性部件19。

阀体设有进口p1、出口a1和第一腔室，进口p1和出口a1均与第一腔室相通。阀芯24可移动地设在第一腔室内，以改变压力调节阀4的开度。

控制流体室35与控制口x连通，以引入液压马达1的检测口流出的液压流体。控制流体室35的第一端面m1的面积大于第二端面m2的面积。其中第二端面m2和第一端面m1沿第一方向依次布置，因此，控制流体室35内的液压流体用于将阀芯24朝第一方向推压。阀芯24朝第一方向移动的过程中压力调节阀4的开度减小。

压力调节阀4还包括用于将阀芯24朝第二方向推压的弹性部件19，第二方向与第一方向相反。阀芯24朝第二方向移动的过程中，压力调节阀4的开度减大。

在液压马达1的负载小于预定值时，控制流体室35内液压流体的推压阀芯24的力小于弹性部件19的弹力，此时，液压马达1和液压执行元件7均正常工作。

在液压马达1的负载大于预定值后，控制流体室35内液压流体推压阀芯24的力大于弹性部件19的弹力，压力调节阀4的开度随液压马达1的负载压力的增大而减小，以减小钻具朝地层内的加压压力。

本实施例中，压力调节阀4的阀体包括设有第二腔室的基体8和套设在第二腔室内的阀套9，上述的第一腔室形成在阀套9的内腔中。阀套9与基体8可拆卸地连接，便于维修或维护压力调节阀4。

图3示出了本实施例的阀套9的结构示意图。结合图2和图3所示，阀套9的内腔中还形成有第三腔室，第三腔室用于在其中设置弹性部件19。阀体上还设有与第三腔室13连通的泄流口，以排出第三腔室13内的液压流体。泄流口与用于储存液压流体的储存部件2连通。

弹性部件19的第一端与阀芯24抵接，弹性部件19的第二端设有限位部件14，限位部件14与阀套9连接，以将弹性部件19限制在第三腔室13中。

本实施例中，弹性部件19推压阀芯24的力是可调的。压力调节阀4还包括用于推压弹性部件19的螺纹驱动机构，用于调整弹性部件19推压阀芯24的力。

螺纹驱动机构包括与限位部件14螺纹配合的螺杆16，螺杆16与弹性部件19的第二端抵接，在螺杆16相对于限位部件14转动的过程中，能够调整弹性部件19的推压阀芯24的力。

压力调节阀4还包括用于限制螺杆16相对于限位部件14转动的锁紧螺母15，以限制螺杆16推压弹性部件19。在需要调节弹性部件19推压阀芯24的力时，需将锁紧螺母15松开，在调节完调节弹性部件19推压阀芯24的力后将锁紧螺母15拧紧。

螺杆16和限位部件14之间套设有第一密封圈17。螺杆16的外周面上设有用于容纳第一密封圈17的环形槽，环形槽还设有挡圈，用于将第一密封圈固定在环形槽中。限位部件14和螺套8之间套设有第二密封圈18。

阀芯24上设有用于连通泄流口和第三腔室13的通道21。在控制流体室35内的液压流体推压阀芯24的压力小于弹性部件19的弹力时，流道21与泄流口连通，以排出第三腔室13内的液压流体。

结合图2和图3所示，阀体的基体8上设有与压力调节阀4的进口p1连通的第一孔12和与压力调节阀4的出口a1连通的第二孔。

阀套9上设有与第一孔12连通的第三孔11和与第二孔连通的第四孔10。

阀芯24上设有用于连通第三孔11的第一环形槽31和用于连通第四孔10的第二环形槽30。

第一环形槽31的底部设有第一径向孔32，第二环形槽30的底部设有第二径向孔34，阀芯24上还设有用于连通第一径向孔32和第二径向孔34的轴向孔33。

轴向孔33由阀芯24的端面沿轴向朝阀芯24的内部延伸，轴向孔33的端部设有封堵部件28，封堵部件28通过螺钉固定在阀芯24上。

压力调节阀4的进口p1引入的液压流体依次流经第一孔12、第三孔11、第一环形槽31、第一径向孔32、轴向孔33、第二径向孔34、第二环形槽30、第四孔10和第二孔，然后，液压流体经压力调节阀4的出口a1输送至液压执行元件7。

阀芯24移动的过程中，第一环形槽31与第三孔11的相对面改变或第二环形槽30和第四孔10的相对面改变，从而改变压力调节阀4的开度，进而改变液压执行元件7所输入的液压流体的压力。

阀套9套设在第二腔室内，在第二腔室的邻近弹性部件19的一端设有第三密封圈20，第三密封圈20套设在基体8和阀套9之间。阀套9的外周面上还设有用于安置第三密封圈20的环形槽20a。

阀套9上还设有用于连通流道21的第五孔23。阀套9和基体8之间还套设有第四密封圈22、第五密封圈27、第六密封圈25和第七密封圈26。

第四密封圈22、第五孔23、第五密封圈27、第三孔11、第六密封圈25、第四孔10和第七密封圈26沿阀芯依次布置，以将相邻的两个密封圈之间的孔与外部隔离。

如图3所示，阀套9的外周面还设有用于安置第四密封圈22的环形槽22a、用于安置第五密封圈27的环形槽27a、用于安置第六密封圈25的环形槽25a和用于安置第七密封圈26的环形槽26a。各个环形槽内设有用于将密封圈固定在环形槽内的挡圈。

如图3所示，阀套9上还设有第六孔29，阀体的基体上还设有用于连通第六孔和控制口x的第七孔。控制口x引入的液压流体经第七孔和第六孔29流入控制流体腔35，以推压阀芯24。

如图1所示，本实施例的钻井机还包括用于调节压力调节阀4的控制口x输出和输入的液压流体的压力的压力调节系统3。

压力调节系统3包括第一流路40，第一流路40包括用于连通压力调节阀4的控制口的进口和用于连通储存部件2的出口，以在压力调节阀4增大开度时排出用于调节压力调节阀4的开度的液压流体。

压力调节系统3还包括第二流路41，第二流路41包括用于连通液压马达1的检测口的进口和用于连通压力调节阀4的控制口的出口，以将液压马达1的内部的液压流体的压力反馈至控制口，第一流路40的流通阻力小于第二流路41的流通阻力。第二流路41中设有第一节流部件42。

液压马达1的检测口输出的液压流体经节流后输送至压力调节阀4的控制口x，压力调节阀4根据液压马达1内的液压流体的压力调节开度，以调整液压驱动元件7推压钻具的加压压力，因此，本实施例的钻井机能够自动地、实时地根据地层的硬度调节液压驱动元件7施加给钻具的加压压力。

进一步地，在液压马达1内的液压流体的压力小于预定值时，弹性部件19推压阀芯24朝第二方向移动，控制流体腔35内的液压流体经第一流路输送至储存部件2。第一流路40的流通阻力较小，因此在液压马达1的负载压力变小时，液压驱动元件7能够快速地响应，以增大钻具的加压压力，有利于提高钻井机的工作效率。

第二流路41和第一流路40均与控制口x连通，当液压马达1的液压流体的压力小于弹性部件19的预定值时，为了提高压力调节阀4的响应速度，实现控制流体腔35内的液压流体能够快速泄回到储存部件2，因此在第一流路40中设有第一单向阀39。

第一单向阀39包括阀芯，阀芯具有使第一单向阀39处于关闭状态的第一位置和使第一单向阀39处于打开状态的第二位置。第一单向阀39还包括用于将第一单向阀39的阀芯朝第一位置推压的弹簧。在压力调节阀4的控制口排出的液压流体的压力大于弹簧的弹性力时，第一单向阀39才能处于打开状态，然后，压力调节阀4根据液压马达1内的压力变化调节开度。

压力调节系统3还包括第三流路45，第三流路45包括用于连通液压马达1的检测口的进口和用于连通存储部件2的出口，第三流路45中设有第二节流部件43。第三流路45中还设有第二单向阀44。可选地，第二单向阀44设在第二节流部件43的下游。

第一流路40的出口与第三流路45的进口连通，以通过第三流路45将控制口x排出的液压流体输送至储存部件2。

压力调节系统3还包括第四流路36，第四流路36包括进口和出口，进口与液压马达1的检测口连通，出口与第二流路41的进口连通、且与第三流路45的进口连通。第四流路36中设有第三节流部件38。

第四流路36的出口、第一流路40的出口、第三流路45的进口和第二流路41进口交汇在h处。

钻井机还包括用于过滤液压马达1的检测口输出的液压流体的过滤部件37，以防止检测口输出的液压流体中的杂质进入压力调节阀4，从而保证压力调节阀4正常工作。

液压马达1的检测口输出的液压流体首先流经过滤部件37，然后流经第三节流部件38，第三节流部件38用于对检测口输出的液压流体进行滤波、降压。

液压流体到达h处时，一部分液压流体通过第二节流部件43和第二单向阀44输送至储存部件2，从而进一步消除液压流体的压力波动、减慢控制口x压力的引入，一部分通过第一节流部件42对液压流体进行再次滤波、降压，然后到达控制口x。

通过第一节流部件42与第一单向阀39并联组成单向节流结构，使液压马达1负载压力到达x口时，实现慢开快关的功能，保证压力调节阀在不动作时，控制流体腔35的压力通过第一单向阀39、第二节流部件43、第二单向阀44快速泄压。

根据本申请的另一方面，本实施例还提供了一种工程车辆，该工程车辆包括车辆本体和安装在车辆本体上的钻井机，该钻井机为上述的钻井机。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。