專利名稱：礦用混凝土泵的液壓控制油路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及礦用混凝土泵的液壓控制裝置，尤其是全液壓互 控的礦用混凝土泵的液壓控制裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加大投入，混凝土機(jī)械市場也得 以快速發(fā)展，其中混凝土泵在日益蓬勃的建設(shè)市場中發(fā)揮著重要作 用，國產(chǎn)混凝土泵也經(jīng)歷了從無到有、由弱到強(qiáng)的發(fā)展歷程。目前國 產(chǎn)混凝土泵因其質(zhì)量穩(wěn)定、性價(jià)比高，越來越被廣大用戶所接受。據(jù)
不完全統(tǒng)計(jì)，2007年國產(chǎn)混凝土泵占據(jù)了 85%以上的國內(nèi)市場和15% 的國際市場。
我國煤炭行業(yè)重點(diǎn)技改項(xiàng)目一一沿空留巷技術(shù)是煤礦開采技術(shù) 的一項(xiàng)重大改革，又稱無煤柱護(hù)巷沿空留巷技術(shù)，對提高煤炭回收率、 降低掘進(jìn)率、緩解采掘接替緊張狀況、提升綜合效益意義重大。但該 技術(shù)的應(yīng)用必須要有混凝土泵將混凝土膏體充填材料通過泵送的方 式進(jìn)行充填留巷，這就帶來了一個(gè)新的問題，地面上常用的混凝土泵 到井下施工如何解決防爆問題？
以目前市場占有率較高的HBT60、 HBT80系列混凝土泵為例， 絕大部分液壓裝置均采用開式裝置，油泵為REXROTH公司三聯(lián)泵， 主油泵給主油缸供油、恒壓泵給擺缸供油、齒輪泵給料斗攪拌供油。其中料斗攪拌動(dòng)作獨(dú)立于主油缸和擺缸的程序動(dòng)作，且為手動(dòng)換向閥
控制，不存在防爆問題，主油缸和擺缸則是通過PLC控制對應(yīng)的電 液換向閥實(shí)現(xiàn)程序動(dòng)作。假設(shè)初始狀態(tài)時(shí)主油缸A所對應(yīng)的混凝土 缸A與料斗聯(lián)通，主油缸B所對應(yīng)的混凝土缸B與S管聯(lián)通(參見 圖2)，當(dāng)主油缸A在壓力油的作用下帶動(dòng)混凝土缸A內(nèi)的活塞后退 時(shí)，主油缸B帶動(dòng)混凝土缸B內(nèi)的活塞前進(jìn)，此時(shí)，混凝土缸A吸 料，混凝土缸B送料，當(dāng)主油缸A后退至行程終端時(shí)，觸發(fā)水箱內(nèi) 的接近開關(guān)，PLC控制電液換向閥兩個(gè)電磁鐵的得失電使兩個(gè)主油缸 和兩個(gè)擺缸內(nèi)的壓力油換向，即主油缸A所對應(yīng)的混凝土缸A與S 管聯(lián)通，主油缸B所對應(yīng)的混凝土缸B與料斗聯(lián)通，主油缸B在壓 力油的作用下帶動(dòng)混凝土缸B內(nèi)的活塞后退，主油缸A帶動(dòng)混凝土 缸A內(nèi)的活塞前進(jìn)，此時(shí)，混凝土缸B吸料，混凝土缸A送料，當(dāng) 主油缸B后退至行程終端時(shí)，再次觸發(fā)水箱內(nèi)的接近開關(guān)，PLC控 制電液換向閥兩個(gè)電磁鐵的得失電使兩個(gè)主油缸和兩個(gè)擺缸內(nèi)的壓 力油再次換向，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)主油缸和擺缸相互之間的程序動(dòng)作， 從而實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)泵送。
由此可見，要想使用混凝土泵在井下作業(yè)，就必須解決兩個(gè)方面 的防爆問題 一是主電機(jī)的防爆，二是電氣控制裝置的防爆。目前國 內(nèi)混凝土泵的主電機(jī)均為普通四級電機(jī)，若要解決防爆問題，可選用 隔爆電機(jī)代替，但關(guān)鍵是電氣控制裝置如何解決防爆問題呢？
從常規(guī)方法來看，要想解決電氣控制裝置的防爆問題無非兩個(gè)辦 法， 一是采用使用防爆電磁鐵的換向閥，二是采用機(jī)動(dòng)換向閥。下面我們來簡單的分析一下這兩個(gè)方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)及其可行性。
若采用使用防爆電磁鐵的換向閥，優(yōu)點(diǎn)是可直接借用常規(guī)混凝土 泵成熟的液壓裝置和控制裝置，避免了重新設(shè)計(jì)過程的一些不確定 性，缺點(diǎn)是成本太高，供貨周期長。據(jù)了解，使用防爆電磁鐵的換向
閥其價(jià)格是常規(guī)電液換向閥的5 7倍，且交貨期在16周以上。另外， 采用這種方法還得考慮電氣箱內(nèi)電氣元件和電纜的防爆問題。
若采用機(jī)動(dòng)換向閥，優(yōu)點(diǎn)是無需電氣控制裝置，有效的解決了防 爆問題，降低了成本，缺點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，機(jī)動(dòng)換向閥的凸輪 與撞塊撞擊時(shí)易產(chǎn)生火花，給井下施工安全帶來了隱患。另外，擺缸 換向時(shí)速度極快， 一般在0.3秒以內(nèi)，如此高的撞擊速度也會影響機(jī) 動(dòng)閥和撞塊的使用壽命。
由上可見，上述兩種方法雖然在一定程度上可以解決混凝土泵在 井下施工的防爆問題，但都還存在著明顯的安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對以上問題，提供了一種對液壓元件以及工作缸進(jìn) 行改進(jìn)，在液壓元件、工作缸之間設(shè)置全液壓互控油路，從而避免出 現(xiàn)電氣火花、機(jī)動(dòng)換向火花，且成本低、結(jié)構(gòu)簡單的礦用混凝土泵的 液壓控制油路。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括油箱，泵，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A、混 凝土缸B的主油缸A、主油缸B，它還包括驅(qū)動(dòng)S管在混凝土缸A、 混凝土缸B缸口之間擺動(dòng)切換的擺缸A、擺缸B，三位四通液控?fù)Q向 閥S， 二位四通液控?fù)Q向閥E;擺缸A、擺缸B上分別開設(shè)控制油口BA、控制油口BB;主油缸A、主油缸B上分別開設(shè)控制油口 ZA、 控制油口ZB;三位四通液控?fù)Q向閥S上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q 向裝置上設(shè)控制油口 SA、控制油口 SB，控制油口 SA、控制油口 SB 分別與控制油口 BA、控制油口 BB相連；二位四通液控?fù)Q向閥E上 設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口 EA、控制油口 EB， 控制油口 EA、控制油口 EB分別與控制油口 ZA、控制油口 ZB相連。
三位四通液控?fù)Q向閥S的液控?fù)Q向裝置還包括回油口 SA、回油口 SB、復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB，回油口SA、回油口SB分別連通 油箱，復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB在常態(tài)下確保三位四通液控?fù)Q向 閥S處于截止?fàn)顟B(tài)。
二位四通液控?fù)Q向閥E液控?fù)Q向裝置包括有根據(jù)控制油口 EA、 控制油口 EB的壓力切換通路連通狀態(tài)的閥芯。
本實(shí)用新型的油路只用一個(gè)油泵給主油缸和擺缸供油，比常規(guī)混 凝土泵減少了一個(gè)恒壓泵、蓄能器和整個(gè)電氣控制裝置，成本大大降 低。從控制方式上來講，本實(shí)用新型利用擺缸行程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)釋放出 來的壓力油來推動(dòng)控制主油缸的液動(dòng)換向閥的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主 油缸的交替動(dòng)作，待主油缸行程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，再利用主油缸釋放出來 的壓力油來推動(dòng)控制擺缸的液動(dòng)換向閥的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)擺缸的 交替動(dòng)作。當(dāng)擺缸或主油缸均處于運(yùn)動(dòng)過程中未到行程終點(diǎn)時(shí)，兩個(gè) 液動(dòng)換向閥兩端的控制油口內(nèi)的油壓是相等的，此時(shí)液動(dòng)換向閥會處 于原來所處的狀態(tài)，不會產(chǎn)生因閥芯竄動(dòng)而誤動(dòng)作的現(xiàn)象。正是這種 相互控制才保證了泵送和分配程序動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型全部使用液動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的全液壓互控，使用這種方法可以完全依靠液壓 控制實(shí)現(xiàn)所有程序動(dòng)作，既不需要電氣控制，也不存在機(jī)械撞擊，換 句話說，本實(shí)用新型中除了隔爆電機(jī)外沒有任何帶電控制，從而從源 頭上消除了井下施工，尤其是在煤礦井下施工的安全隱患。

圖1是本實(shí)用新型液壓油路的工作原理
圖中1是油箱，2是油泵，3是三位四通液控?fù)Q向閥S， 4是控制 油口SA， 5是控制油口EA， 6是擺缸A, 7是控制油口BA， 8是控 制油口BB， 9是擺缸B， IO是二位四通液控?fù)Q向閥E， ll是控制油 口EB， 12是控制油口ZA， 13是主油缸A， 14是主油缸B， 15是控 制油口ZB， 16是控制油口 SB;
圖2是本實(shí)用新型所應(yīng)用的礦用混凝土泵的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中17是混凝土泵B， 18是混凝土泵A， 19是S管。 圖3~6是本實(shí)用新型液壓油路各階段工作狀態(tài)參考圖具體實(shí)施方式
如圖l、 2所示，本實(shí)用新型包括油箱l，泵2 (隔爆電機(jī)20驅(qū) 動(dòng)泵2)，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A18、混凝土缸B17的主油缸A13、主油缸 B14，它還包括驅(qū)動(dòng)S管19在混凝土缸A18、混凝土缸B17缸口之 間擺動(dòng)切換的擺缸A6、擺缸B9，三位四通液控?fù)Q向閥S3， 二位四 通液控?fù)Q向閥E10;擺缸A6、擺缸B9上分別開設(shè)控制油口 BA7、 控制油口 BB8;主油缸A13、主油缸B14上分別開設(shè)控制油口 ZA12、 控制油口 ZB15;三位四通液控?fù)Q向閥S3上設(shè)有液控?fù)Q向裝置,液控?fù)Q向裝置上設(shè)控制油口 SA4、控制油口 SB16，控制油口 SA4、控制 油口 SB16分別與控制油口 BA7、控制油口 BB8相連；二位四通液 控?fù)Q向閥E10上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口 EA5、控制油口 EBll，控制油口 EA5、控制油口 EB11分別與控制油 口ZB15、控制油口ZA12相連。
三位四通液控?fù)Q向閥S3的液控?fù)Q向裝置還包括回油SA、回油SB、 復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB，回油SA、回油SB分別連通油箱1，復(fù) 位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB在常態(tài)下確保三位四通液控?fù)Q向閥S3處于 截止?fàn)顟B(tài)。
二位四通液控?fù)Q向閥E10液控?fù)Q向裝置包括有根據(jù)控制油口 EA5、控制油口 EB11的壓力切換通路連通狀態(tài)的閥芯。
本實(shí)用新型工作過程(參見圖2)中泵送和分配需按程序動(dòng)作， 即主油缸A13在泵送的過程中擺缸不能動(dòng)作，只有當(dāng)其泵送行程結(jié) 束后擺缸才能帶動(dòng)S管19換向，當(dāng)擺缸換向完畢后，主油缸B14又 必須立刻進(jìn)入泵送狀態(tài)，同樣，此時(shí)擺缸也不能動(dòng)作，當(dāng)主油缸B14 泵送行程結(jié)束后擺缸再帶動(dòng)S管19換向，如此往復(fù)。
本實(shí)用新型的工作原理如圖3~6所示用一個(gè)帶機(jī)械定位的二位 四通液動(dòng)換向閥EIO (下稱閥E)來控制一對擺缸的動(dòng)作，用一個(gè)三 位四通液動(dòng)閥S3 (下稱閥S)來控制一對主油缸的動(dòng)作；同時(shí)控制閥 E動(dòng)作的控制油取自主油缸A、 B (參見圖l)，控制閥S動(dòng)作的控制 油取自一對擺缸(參見圖1)。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)油泵高速旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的壓 力油進(jìn)入裝置，假設(shè)此時(shí)閥E的閥芯處于平行位置，壓力油經(jīng)過閥E進(jìn)入擺缸A，擺缸A到達(dá)行程終點(diǎn)后會從其控制油口 BA引出一路壓 力控制油進(jìn)入閥S的控制油口 SA (參見圖3)，閥S的閥芯在壓力控 制油的作用下移至平行位置(初始位置為截止?fàn)顟B(tài))，此時(shí)裝置中的 壓力油經(jīng)過閥S進(jìn)入主油缸A;主油缸A在壓力油的作用下活塞至 行程終點(diǎn)時(shí)從其控制油口 ZA引出一路壓力控制油進(jìn)入閥E的控制油 口EB，閥E的閥芯在壓力控制油的作用下由平行移至交叉位置，裝 置中的壓力油經(jīng)過閥E進(jìn)入擺缸B (見圖4);擺缸B到達(dá)行程終點(diǎn) 會從其控制油口 BB引出一路壓力控制油進(jìn)入閥S的控制油口 SB， 閥S的陶芯在壓力控制油的作用下由平行移至交叉位置，此時(shí)裝置中 的壓力油經(jīng)過閥S進(jìn)入主油缸B (見圖5);主油缸B在壓力油的作 用下活塞至行程終點(diǎn)時(shí)從其控制油口 ZB引出一路壓力控制油進(jìn)入閥 E的控制油口 EA，閥E的閥芯在壓力控制油的作用下由交叉移至平 行位置，裝置中的壓力油經(jīng)過閥E進(jìn)入擺缸A (見圖6)......如此循
環(huán)，實(shí)現(xiàn)泵送和分配的循環(huán)動(dòng)作。
由上不難看出，該油路只用一個(gè)油箱l、油泵2給主油缸和擺缸 供油，比常規(guī)混凝土泵減少了一個(gè)恒壓泵、蓄能器和整個(gè)電氣控制裝 置，成本大大降低。從控制方式上來講，該油路的巧妙之處在于利用 擺缸行程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)釋放出來的壓力油來推動(dòng)控制主油缸的液動(dòng)換 向閥的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主油缸的交替動(dòng)作，待主油缸行程到達(dá)終 點(diǎn)時(shí)，再利用主油缸釋放出來的壓力油來推動(dòng)控制擺缸的液動(dòng)換向閥 的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)擺缸的交替動(dòng)作。當(dāng)擺缸或主油缸均處于運(yùn)動(dòng) 過程中未到行程終點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)液動(dòng)換向閥兩端的控制油口內(nèi)的油壓是相等的，此時(shí)液動(dòng)換向闊會處于原來所處的狀態(tài)，不會產(chǎn)生因閥芯竄 動(dòng)而誤動(dòng)作的現(xiàn)象。正是這種相互控制才保證了泵送和分配程序動(dòng)作 的實(shí)現(xiàn)，這也是該項(xiàng)全液壓互控技術(shù)的精髓所在。
權(quán)利要求1、礦用混凝土泵的液壓控制油路，包括油箱，泵，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A、混凝土缸B的主油缸A、主油缸B，其特征在于，它還包括驅(qū)動(dòng)S管在混凝土缸A、混凝土缸B缸口之間擺動(dòng)切換的擺缸A、擺缸B，三位四通液控?fù)Q向閥S，二位四通液控?fù)Q向閥E；擺缸A、擺缸B上分別開設(shè)控制油口BA、控制油口BB；主油缸A、主油缸B上分別開設(shè)控制油口ZA、控制油口ZB；三位四通液控?fù)Q向閥S上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)控制油口SA、控制油口SB，控制油口SA、控制油口SB分別與控制油口BA、控制油口BB相連；二位四通液控?fù)Q向閥E上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口EA、控制油口EB，控制油口EA、控制油口EB分別與控制油口ZA、控制油口ZB相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用混凝土泵的液壓控制油路，其特征 在于，三位四通液控?fù)Q向閥S的液控?fù)Q向裝置還包括回油口SA、回 油口SB、復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB，回油口SA、回油口SB分別 連通油箱，復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB在常態(tài)下確保三位四通液控 換向閥S處于截止?fàn)顟B(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用混凝土泵的液壓控制油路，其特征 在于，二位四通液控?fù)Q向閥E液控?fù)Q向裝置包括有根據(jù)控制油口 EA、 控制油口 EB的壓力切換通路連通狀態(tài)的閥芯。
專利摘要一種礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)。涉及礦用混凝土泵。包括油箱，泵，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A、混凝土缸B的主油缸A、主油缸B，它還包括驅(qū)動(dòng)S管在混凝土缸A、B之間擺動(dòng)切換的擺缸A、B，三位四通液控?fù)Q向閥S，二位四通液控?fù)Q向閥E；擺缸A、B上分別開設(shè)控制油口BA、BB；主油缸A、B上分別開設(shè)控制油口ZA、ZB；三位四通液控?fù)Q向閥S上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)控制油口SA、SB，控制油口SA、SB分別與控制油口BA、BB相連；二位四通液控?fù)Q向閥E上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口EA、EB，控制油口EA、EB分別與控制油口ZA、ZB相連。本實(shí)用新型為全液壓互控，不需要電氣控制，不存在撞擊，消除煤礦井下的安全隱患。
文檔編號F15B13/06GK201246356SQ20082004016
公開日2009年5月27日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者喬玉華, 秦立群 申請人:揚(yáng)州威奧重工機(jī)械有限公司