基於雙泵互補自動合流工作方式的錨固鑽機的製作方法

2023-07-19 05:18:51

專利名稱：基於雙泵互補自動合流工作方式的錨固鑽機的製作方法
技術領域：
本發明涉及全液壓潛孔鑿巖設備，尤其涉及一種基於雙泵互補自動合流工作方式的錨固 鑽機。
背景技術：
錨固鑽機主要應用於水電、公路、橋梁、鐵路等施工過程中的邊坡錨索加固工程，也可 用於各種爆破作業中100mm 220mm爆破孔的施工，適用巖石硬度為6<F〈18，垂直鑽孔深度 可達220M 。不同地層，使用風壓，鑽孔方式，成孔角度等都可能影響鑽孔深度。
在錨索加固工程中，錨索孔成孔特點可以簡單概括為難度高，要求嚴，直徑大，深度 深。由於軟弱巖層和滑動面造孔地段的地形複雜，經常需要穿越如孤石區域、裂隙區域、強 風化區、大斷裂帶、溶洞等，極易造成孔內鑽具鑽杆被石塊卡住的現象。因為卡鑽深度深， 無法直視等因素，卡鑽事故極難排除，尤其是對成孔部位有極高要求的工程，卡鑽事故是造 成延誤工期的一個主要原因。
根據長期野外現場試驗數據可知，如孔內地層情況正常時，迴轉油壓基本在4MPa以內， 推進油壓在lMPa 4MPa (受孔深、工作風壓、排渣情況等綜合影響)。當鑽孔進行到破碎地 層時，迴轉阻力增大，當迴轉油壓升高到設定的最高工作油壓時，主溢流閥打開，主溢流回 路激活，迴轉馬達停止轉動，此時被視為卡鑽。如處理不當或者不及時就容易卡死造成廢孔。 而推進壓力過高或者不能跟隨巖層變化而相應變化，也是造成卡死鑽的主要原因。
在我國的錨固類鑽機中，通常使用單油泵作為錨固鑽機的動力源，同時為推進油缸和回 轉液壓馬達供油，使用單油泵的錨固鑽機製造成本較低，技術相對簡單。由於迴轉馬達工作 時油壓是隨地層情況變化而變化的，兩個不同工作壓力的執行部件無法直接合流或者分流， 造成單泵帶動的液壓馬達和推進油缸在分流前要先經一個阻尼裝置，使油壓在非工作狀態升
壓到主溢流閥溢流，達到液壓系統設定的最高工作壓力來供應迴轉馬達，溢流後的液壓油再 串聯到推進操作閥驅動推進油缸工作。採用這種結構，電機和油泵始終在滿負荷狀態下工作， 不僅加大了能耗，而且縮短了電機和油泵的使用壽命，還容易因液壓油發熱造成內漏增加， 降低工作效率。加之地層中的孤石、裂縫無規律出現，極易造成卡鑽事故。

發明內容
本發明本著節能增效的目的，同時也是為了徹底解決單泵結構造成的推進與迴轉相互影 響的問題以及克服單泵結構存在的能耗大、工作效率低和極易造成卡鑽事故的缺陷，特別提 供一種基於雙泵互補自動合流工作方式的錨固鑽機。
本發明為實現上述目的所採取的技術方案是 一種基於雙泵互補自動合流工作方式的錨 固鑽機，包括滑架體、泵站、操作臺三部分，滑架體部分包括推進油缸、迴轉馬達，泵站部 分包括油箱、磁性過濾器、散熱器、過濾器和油泵，操作臺部分包括先導溢流閥、快速操作 閥、快速壓力表、推進操作閥、推進壓力表、迴轉操作閾、單向減壓閥、單向閥，其特徵在 於所述的油泵包括主泵和副泵，所述的先導溢流閥包括主泵先導溢流閥、副泵先導溢流閥 和迴轉馬達先導溢流閥，所述的操作臺部分還包括一個高壓截止閥，以上所述滑架體、泵站、 操作臺三部分均通過液壓管路連接。
該錨固鑽機在正常工作時，雙泵各自為推進部分和迴轉部分供油，相互之間不相互幹擾； 在只有迴轉部分工作時，主泵壓力油合流至迴轉液壓管路，增大迴轉馬達功率，增大馬達功 率可以更好的預防卡鑽事故的發生；在只有推進部分工作時，扳下快速推進閥，主副油泵合 流向推進油缸供油，使推進油缸快速動作，油缸的快速動作，可以加速更換鑽具等的操作速 度。當液壓馬達油壓高於推進部分油壓時，由單向闊控制液壓油不會返回推進部分，保證了 推進部分和迴轉部分各自的恆定壓力。單向閥確保了副泵的油可以補充至主泵，主泵的油不 會倒流回副泵破壞恆定壓力系統。本發明所產生的有益效果是徹底解決了單泵結構造成的推進與迴轉相互影響的問題， 明顯降低了能耗，提高了工作效率，有效地防止了儲備流量的浪費，保護了投資，節約了資 源並且極大延長了設備的使用壽命。


圖1是本發明液壓管路連接原理示意圖並作為摘要附圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
參照附圖，本發明包括滑架體、泵站、操作臺三部分，滑架體部分包括推進油缸ll、回
轉馬達12 (低速大扭矩液壓馬達)，泵站部分包括油箱l、磁性過濾器2、散熱器18、過濾器 19和油泵，操作臺部分包括先導溢流閥、快速操作閥8 (三位換向閥)、快速壓力表16、推 進操作閥9 (三位換向閥)、推進壓力表17、迴轉操作閥(三位換向閥)10、單向減壓閥13、 單向閥15。其中油泵包括主泵3和副泵4 (雙聯齒輪油泵)，先導溢流閥包括主泵先導溢流閥 6、副泵先導溢流閥5和迴轉馬達先導溢流閥7，操作臺部分還包括一個高壓截止閥14，以上 滑架體、泵站、操作臺三部分均通過液壓管路連接。
在實際工作中，滑架體、泵站、操作臺三部分相互獨立，由液壓管路相互連接。滑架體 部分放在鑽孔工作面上，是鑽孔的直接實施部分，採用短機身設計，方便高空作業過程中的 搬運操作。推進油缸負責迴轉部分(迴轉減速箱，迴轉馬達)、鑽杆以及鑽具的推進和抽出動 作的完成。滑架體部分還包括機械式補償架，底座等。
泵站部分採用滑靴式底座，還包括主動力電機、控制電路等，液壓油強制空冷散熱系統 強制送風，為液壓油提供冷卻，以減小因溫度引起的內漏。泵站放置於地面，便於加油、供 電、管理。
操作臺主要負責對鑽機的操作，由架體和各種操作閥組組成，另外輔助排渣系統，溼式 除塵控制系統，鑽具強制潤滑系統，液壓、壓縮空氣監控系統等也集成在操作臺上。操作臺 可以放在相對接近鑽孔工作面的地方，即方便了操作，又有一個相對良好的操作環境。
本發明中滑架體、泵站、操作臺三部分的連接關係是油箱1經磁性過濾器2由液壓管 路分別與主泵3、副泵4的進口連接，主泵3的出口經液壓管路分別與主泵先導溢流閥6、快 速壓力表16及快速操作閥8的P 口連接，快速操作閥8的T 口經液壓管路與迴轉操作閥10 的P口連接，副泵4的出口經液壓管路分別與副泵先導溢流閥5、推進壓力表17及推進操作 閥9的P 口連接，推進操作閥9的T 口經液壓管路且通過單向閥15與迴轉操作閥10的P 口 連接，快速操作閥)的A、 B 口分別經液壓管路與推進油缸11的A、 B 口連接，推進操作閥 9的A 口經液壓管路與單向減壓閥13的P 口連接，單向減壓閥13經液壓管路與推進油缸11 的A 口連接，推進操作閥9的A 口經液壓管路且通過高壓截止閥14及單向閥15與迴轉操作 閥10的P 口連接，推進操作閥9的B 口經液壓管路與推進油缸11的B 口連接，迴轉操作閥 10的A、 B 口分別經液壓管路與迴轉馬達12的A、 B 口連接，迴轉操作閥10的B 口經液壓管 路與迴轉馬達先導溢流閥7連接，迴轉操作閥10T 口經液壓管路與散熱器18連接，散熱器 18經液壓管路與過濾器19連接，散熱、過濾後洩油至油箱l。
下面詳細論述本發明液壓管路的工作原理 1、液壓管路中所有閥組均處於中位時(開機後所有動作均未進行時)，液壓系統分為兩 個支路。在主泵支路中液壓油由油箱1經磁性過濾器2進入主泵3，高壓液壓油由主泵3流 出後進入快速操作闊8，主泵先導溢流閥6和快速壓力表16並聯入液壓管路，主泵先導溢流 閥6的作用是防止非正常因素造成的油壓過高對系統造成損壞(主要是防止損壞油泵泵殼以 及油泵和工作閥組密封件)，快速壓力表16的作用是監控主泵3油路工作壓力，迴轉操作閥 10與快速操作閥8串聯至迴轉操作閥10的P 口，回油箱1;在副泵支路中液壓油由油箱1經 磁性過濾器2進入副泵4，高壓液壓油由副泵4流出後進入推進操作閥9後經過單向閥15串 聯至迴轉操作閥IO的P 口，回油箱l，其中在液壓油流出副泵4後，並聯副泵先導溢流閥5 和推進壓力表17，副泵先導溢流閥5用於防止非正常因素造成的油壓過高對系統造成的損壞(主要是防止損壞油泵泵殼以及油泵和工作閥組密封件)，推進壓力表17用於監控副泵4油
路工作壓力。
2、 推進油缸ll前進動作(此動作主要作用是鑽進作業以實現輸出力精準微調) 當推進操作閥9換向到A 口位置時(迴轉操作閥IO、快速操作閥8均處於中位)，推進
操作閥9到迴轉操作閥10的通路被自動關閉，液壓油由油箱1經磁性過濾器2進入副泵4， 高壓液壓油由副泵4流出後進入推進操作閥9，推進壓力表17並聯入系統，用於監控推進過 程中高壓液壓油的工作壓力，高壓液壓油經推進操作閥9 A 口進入單向減壓閥13P 口，經減 壓後進入主推進油缸11 A 口，實現鑽進動作。
3、 推進油缸11後退動作(此動作主要作用是處理卡鑽事故，處理卡鑽事故要求有最大 的提升力。)
當推進操作閥9換向到B 口位置時(迴轉操作閥10、快速操作閥8均處於中位)，推進 操作閥9到迴轉操作閥10的通路被自動關閉，液壓油由油箱1經磁性過濾器2進入副泵4， 高壓液壓油由副泵4流出後進入推進操作閥9，推進壓力表17並聯入系統，用於監控推進過 程中高壓液壓油的工作壓力，高壓液壓油經推進操作閥9B口進入推迸油缸11的B口，實現 後退動作。
4、 推進油缸11快速前進、後退動作(快速前進、後退動作主要用於接卸鑽杆、洗孔及 清除孔內殘渣。接卸鑽杆對位置要求較精確。)
當快速操作閥8由中位換向到A(B) 口位置時，主泵3到迴轉操作閥10的通路被自動關 閉，液壓油由油箱1經磁性過濾器2進入主泵3，高壓液壓油由主泵3流出後迸入快速操作 閥8，快速壓力表16並聯入系統，用於監控快速推進過程中高壓液壓油的工作壓力，高壓液 壓油經快速操作閥8 A (B)口進入推進油缸ll A (B)口，實現推進油缸ll的快速動作。
當快速操作閥8操作時，同時操作推進操作閥9 (迴轉操作閥IO處於關閉狀態)，可以 實現主泵3、副泵4合流，加快前進後退速度(對於深孔、超深孔更快的速度意味著更短的 準備時間)。
5、 只有迴轉馬達(12)工作時(此動作的主要作用是處理塌孔造成的迴轉阻力增加，以 及卡鑽臨界狀態，要求最大輸出功率。)
當快速操作閥8和推進操作閥9均處於中位，迴轉馬達12處於A(B)位置時，液壓油由油 箱1經磁性過濾器2進入主泵3，高壓液壓油由主泵3流出後進入快速操作閥8 P 口，高壓 液壓油經快速操作閥8後進入迴轉操作閥10P 口，由迴轉操作閥IOA(B)口輸出驅動迴轉馬達 12;另一路液壓油由油箱1經磁性過濾器2進入副泵4，高壓液壓油由副泵4流出後進入推 進操作閥9後經過單向閥15串聯至迴轉操作閥10 P 口，由迴轉操作閥10 A(B) 口輸出驅動 迴轉馬達12。實現了主泵3、副泵4合流共同驅動迴轉馬達12的作用。在迴轉操作閥10B 口， 並聯一個迴轉馬達先導溢流閥7，用以防止非正常因素造成的油壓過高對系統造成的損壞(主 要是防止損壞迴轉馬達12的殼體以及迴轉馬達12和迴轉操作閥10的密封件)。
6、 在推進油缸11前進動作時，迴轉馬達12工作(此動作主要作用是正常的鑽進。在鑽 進過程中，鑽進速度低，推進油缸11液壓油流量小，通常只有最大流量的5%左右，剩餘流 量不僅造成了能量的浪費，還產生了大量對液壓系統有害的熱量，使液壓油溫度升高，增大 系統內漏。在此處增加能量回收裝置是很必要的手段，不僅避免了浪費，還增加了系統的穩 定性。)
在此工作狀態下，快速操作閥8處於中位，推進操作閥9處於A 口位置，迴轉馬達12處 於A(B)口位置。液壓油由油箱1經磁性過濾器2進入副泵4，高壓液壓油由副泵4流出後進 入推進操作閥9P口，推進壓力表17並聯入系統，監控推進過程中高壓液壓油的工作油壓， 高壓液壓油由推進操作閥9 A口輸出後經單向減壓閥13減壓後進入推進油缸11 A口。在此 支路中，剩餘流量由推進操作閥9A 口流出，經高壓截止閥14和單向閥15後進入迴轉操作閥 10 P 口，為迴轉馬達12補油。另一路液壓油由油箱1經磁性過濾器2進入主泵3，高壓液壓 油由主泵3流出後進入快速操作閥8 P 口，高壓液壓油經快速操作閥8後進入迴轉操作閥10P 口，與補油迴路共同由迴轉操作閥10 A(B) 口輸出驅動迴轉馬達12，之後洩油到油箱l(最 大的流量保證了最大的輸出功率，使之可以輕鬆處理卡鑽事故。)。
7、 高壓截止閥14的關閉
當高壓截止閥14關閉時，主泵3、副泵4完全獨立工作，可以做高精度測試使用。
8、 洩油到油箱(在實際的系統應用中，把所有的回油支路並聯後進入強制風冷散熱器 冷卻後過濾後回油箱，即保證了長時間工作時，液壓油溫保證在合理安全範圍內，又減小了 液壓油的汙染，增加了液壓油的使用壽命。)
在此系統中，所有回油支路並聯之後,經散熱器18、過濾器19後洩油至油箱1 。
權利要求
1.一種基於雙泵互補自動合流工作方式的錨固鑽機，包括滑架體、泵站、操作臺三部分，滑架體部分包括推進油缸(11)、迴轉馬達(12)，泵站部分包括油箱(1)、磁性過濾器(2)、散熱器(18)、過濾器(19)和油泵，操作臺部分包括先導溢流閥、快速操作閥(8)、快速壓力表(16)、推進操作閥(9)、推進壓力表(17)、迴轉操作閥(10)、單向減壓閥(13)、單向閥(15)，其特徵在於所述的油泵包括主泵(3)和副泵(4)，所述的先導溢流閥包括主泵先導溢流閥(6)、副泵先導溢流閥(5)和迴轉馬達先導溢流閥(7)，所述的操作臺部分還包括一個高壓截止閥(14)，以上所述滑架體、泵站、操作臺三部分均通過液壓管路連接。
2. 根據權利要求1所述的基於雙泵互補自動合流工作方式的錨固鑽機，其特徵在於所述的 油箱(1)經磁性過濾器(2)由液壓管路分別與主泵(3)、副泵(4)的進口連接，主泵(3) 的出口經液壓管路分別與主泵先導溢流閥(6)、快速壓力表(16)及快速操作閥(8)的P 口連接，快速操作閥(8)的T 口經液壓管路與迴轉操作閥(10)的P口連接，副泵(4) 的出口經液壓管路分別與副泵先導溢流閥(5)、推進壓力表(17)及推進操作閥(9)的P 口連接，推進操作閥(9)的T 口經液壓管路且通過單向閥(15)與迴轉操作閥(10)的P 口連接，快速操作閥(8)的A、 B 口分別經液壓管路與推進油缸(11)的A、 B口連接，推 進操作閥(9)的A 口經液壓管路與單向減壓閥(13)的P口連接，單向減壓閥(13)經液 壓管路與推進油缸(11)的A 口連接，推進操作閥(9)的A 口經液壓管路且通過高壓截止 閥(14)及單向闊(15)與迴轉操作閥(10)的P口連接，推進操作閾(9)的B口經液壓 管路與推進油缸(11)的B 口連接，迴轉操作閥(10)的A、 B 口分別經液壓管路與迴轉馬 達(12)的A、 B口連接，迴轉操作閥(10)的B 口經液壓管路與迴轉馬達先導溢流閥(7) 連接，迴轉操作閥(10) T 口經液壓管路與散熱器(18)連接，散熱器(18)經液壓管路 與過濾器(19)連接，散熱、過濾後洩油至油箱(1)。
全文摘要
本發明涉及全液壓潛孔鑿巖設備，尤其涉及一種基於雙泵互補自動合流工作方式的錨固鑽機。它包括滑架體、泵站、操作臺三部分，泵站部分包括主泵和副泵，操作臺部分包括主泵先導溢流閥、副泵先導溢流閥和迴轉馬達先導溢流閥及高壓截止閥，滑架體、泵站、操作臺三部分均通過液壓管路連接。本發明所產生的有益效果是徹底解決了單泵結構造成的推進與迴轉相互影響的問題，明顯降低了能耗，提高了工作效率，有效地防止了儲備流量的浪費，保護了投資，節約了資源，並且極大延長了設備的使用壽命。
文檔編號E21B7/02GK101538987SQ20091006842
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月10日 優先權日2009年4月10日
發明者趙全海 申請人:趙建宇