專利名稱:頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種用于全液壓驅(qū)動的頂驅(qū)式鉆機(jī)的液壓控制系統(tǒng),尤其是一種頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng)一直是該類型鉆機(jī)的設(shè)計難點,需要滿足動力頭運動的8種工況快速給進(jìn)、快速提升、慢速給進(jìn)、慢速提升、加壓鉆進(jìn)、減壓鉆進(jìn)、動力頭浮動以及鉆具稱重。以往的液壓系統(tǒng)多采用多泵系統(tǒng),也就是說用多個液壓泵對系統(tǒng)供油,每臺液壓泵僅能完成不超過3種工況,這樣8個動作至少需要3臺以上的液壓泵。這不僅增加了鉆機(jī)的成本,也使整機(jī)的能耗增加,降低了工作效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,提供一種頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),采用最多兩臺液壓泵甚至單臺液壓泵完成鉆機(jī)工作所需要的動力頭直線運動的多種工況,各種工況之間轉(zhuǎn)換相當(dāng)靈活。按照本實用新型提供的技術(shù)方案,所述頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),包括油缸、第一手動換向閥、第二手動換向閥、第一電磁換向閥和第二電磁換向閥,油缸的活塞桿固定、缸筒活動;特征是所述第一手動換向閥的進(jìn)油口與第一壓力油口連接,回油口與第一油箱連接,第一工作口與油缸的無桿腔連接,第二工作口與油缸的有桿腔連接;所述第二手動換向閥的進(jìn)油口與第二壓力油口連接,回油口與第二油箱連接,第一工作口與油缸的有桿腔連接,第二工作口與油缸的無桿腔連接。在所述油缸的無桿腔與第二壓力油口之間設(shè)置第一電磁換向閥,第一電磁換向閥的進(jìn)油口與第二壓力油口連接,第一電磁換向閥的第一工作口與油缸的無桿腔連接,第一電磁換向閥的第二工作口與油缸的有桿腔連接;所述第一電磁換向閥置于右位時,第一電磁換向閥的進(jìn)油口與第一電磁換向閥的第一工作口和第二工作口連通;所述第一電磁換向閥置于左位時,第一電磁換向閥的進(jìn)油口與第一電磁換向閥的第一工作口和第二工作口斷開。在所述第一電磁換向閥和第二壓力油口之間設(shè)置第一減壓溢流閥,第一減壓溢流閥的進(jìn)油口與第二壓力油口連接,第一減壓溢流閥的出油口與第一電磁換閥的進(jìn)油口連接,第一減壓溢流閥的回油口與第三油箱連接。在所述油缸與第二手動換向閥之間設(shè)置順序閥,順序閥的先導(dǎo)口分別與油缸的有桿腔、第二手動換向閥的第一工作口以及第一手動換向閥的第二工作口連接,順序閥的外控口分別與油缸的無桿腔以及第二手動換向閥的第二工作口連接,順序閥的出油口與第三油箱連接;所述順序閥的外控口與第一電磁換向閥的第一工作口連接,順序閥的先導(dǎo)口與第一電磁換向閥的第二工作口以及第二電磁換向閥的進(jìn)油口連接,第二電磁換向閥的進(jìn)油口與第一電磁換向閥的第二工作口連接,第二電磁換向閥的出油口與第四油箱連接。在所述第一手動換向閥的第一工作口與油缸的無桿腔之間設(shè)有單向閥。在所述第二手動換向閥的第二工作口的出口處設(shè)置調(diào)速閥。所述第一電磁換向閥的第一工作口分別與單向閥的出油口、調(diào)速閥的出油口連接,第一電磁換向閥的第二工作口分別與第二手動向閥的第一工作口以及第一手動換向閥的第二工作口連接。所述第二手動換向閥的第一工作口與第一手動換向閥的第二工作口連接;在所述第二手動換向閥與第二壓力油口之間設(shè)置第二減壓溢流閥,第二減壓溢流閥的進(jìn)油口與第二壓力油口連接,第二減壓溢流閥的出油口與第二手動換向閥的進(jìn)油口連接,第二減壓溢流閥的回油口與第二油箱連接。本實用新型所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),采用最多兩臺液壓泵甚至單臺液壓泵完成鉆機(jī)工作所需要的動力頭直線運動的8種工況,各種工況之間轉(zhuǎn)換相當(dāng)靈活;另外,動力頭直線運動的8種工況中用得較多的減壓鉆進(jìn)工況不消耗鉆機(jī)動力頭能量,大大降低了鉆機(jī)的生產(chǎn)和使用成本。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖所示頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng)包括第一手動換向閥1、第一減壓溢流閥2、第一電磁換向閥3、單向閥4、順序閥5、第二電磁換向閥6、調(diào)速閥7、油缸8、第二手動換向閥9、第二減壓溢流閥10、第一壓力油口 11、第二壓力油口 12、第一油箱13、第二油箱14、第三油箱15、第四油箱16等。本實用新型包括油缸8、第一手動換向閥I和第二手動換向閥9,油缸8的活塞桿固定、缸筒活動,鉆機(jī)工作時,鉆機(jī)動力頭與缸筒固定在一起并隨缸筒作上下運動;所述第一手動換向閥I的進(jìn)油口 Pl與第一壓力油口 11連接,回油口 Tl與第一油箱13連接,第一工作口 Al與油缸8的無桿腔連接,第二工作口 BI與油缸8的有桿腔連接;所述第一手動換向閥I為三位四通結(jié)構(gòu),第一手動換向閥I置于左位時,進(jìn)油口 Pl與第一工作口 Al連通,回油口 Tl與第二工作口 BI連通;第一手動換向閥I置于右位時,進(jìn)油口 Pl與第二工作口BI連通,回油口 Tl與第一工作口 Al連通;在所述第一手動換向閥I的第一工作口 Al與油缸8的無桿腔之間設(shè)有單向閥4 ;所述第二手動換向閥9的進(jìn)油口 P9與第二壓力油口 12連接,回油口 T9與第二油箱14連接,第一工作口 A9與油缸8的有桿腔、第一手動換向閥I的第二工作口 BI連接,第二工作口 B9與油缸8的無桿腔連接;所述第二手動換向閥9為三位四通結(jié)構(gòu),第二手動換向閥9置于左位時,進(jìn)油口 P9與第二工作口 B9連通,回油口 T9與第一工作口 A9連通;第二手動換向閥9置于右位時,進(jìn)油口 P9與第一工作口 A9連通,回油口 T9與第二工作口 B9連通;在所述第二手動換向閥9與第二壓力油口 12之間設(shè)置第二減壓溢流閥10,第二減壓溢流閥10的進(jìn)油口 IOa與第二壓力油口 12連接,第二減壓溢流閥10的出油口 IOb與第二手動換向閥9的進(jìn)油口 P9連接,第二減壓溢流閥10的回油口 IOc與第二油箱14連接;在所述第二手動換向閥9的第二工作口 B9的出口處設(shè)置調(diào)速閥7 ;在所述油缸8的無桿腔與第二壓力油口 12之間設(shè)置第一電磁換向閥3,第一電磁換向閥3的進(jìn)油口 P3與第二壓力油口 12連接,第一電磁換向閥3的第一工作口 A3分別與油缸8的無桿腔、單向閥4的出油口以及調(diào)速閥7的出油口連接,第一電磁換向閥3的第二工作口 B3分別與油缸8的有桿腔、第二手動向閥9的第一工作口 A9以及第一手動換向閥I的第二工作口 BI連接;所述第一電磁換向閥3置于右位時,第一電磁換向閥3的進(jìn)油口P3與第一電磁換向閥3的第一工作口 A3和第二工作口 B3連通;所述第一電磁換向閥3置于左位時,第一電磁換向閥3的進(jìn)油口 P3與第一電磁換向閥3的第一工作口 A3和第二工作口 B3斷開;在所述第一電磁換向閥3和第二壓力油口 12之間設(shè)置第一減壓溢流閥2,第一減壓溢流閥2的進(jìn)油口 2a與第二壓力油口 12連接,第一減壓溢流閥2的出油口 2b與第一電磁換閥3的進(jìn)油口 P3連接,第一減壓溢流閥2的回油口 2c與第三油箱15連接;在所述油缸8與第二手動換向閥9之間設(shè)置順序閥5,順序閥5的先導(dǎo)口 5c分別與油缸8的有桿腔、第二手動換向閥9的第一工作口 A9、第一手動換向閥I的第二工作口BI以及第一電磁換向閥3的第二工作口 B3連接,順序閥5的外控口 5a分別與油缸8的無桿腔、第二手動換向閥9的第二工作口 B9以及第一電磁換向閥3的第一工作口 A3連接,順序閥5的出油口 5b與第三油箱15連接;所述順序閥5的先導(dǎo)口 5c與第二電磁換向閥6的進(jìn)油口 6a連接,第二電磁換向閥6的進(jìn)油口 6a與第一電磁換向閥3的第二工作口 B3連接,第二電磁換向閥6的出油口6b與第四油箱16連接。所述第一壓力油口 11流量大,滿足快速給進(jìn)與提升的流量要求;第二壓力油口 12流量相對較小,用來完成慢速給進(jìn)、慢速提升、加壓鉆進(jìn)、動力頭浮動及稱重的動作;減壓鉆進(jìn)時不需要外供壓力油。本實用新型完成各種工況的工作過程如下工況一快速提升;將第一電磁換向閥3和第二電磁換向閥6置于斷電狀態(tài),將第二手動換向閥9置于中位;操作第一手動換向閥1,使第一手動換向閥I工作在左位,即第一手動換向閥I的進(jìn)油口 Pl與第一工作口 Al連通,回油口 Tl與第二工作口 BI連通,液壓泵輸出的大流量的壓力油由第一壓力油口 11經(jīng)單向閥4進(jìn)入油缸8的無桿腔,無桿腔的容積增大,推動缸筒快速向上運動,同時有桿腔的容積減小,油液經(jīng)第一手動換向閥I流回第一油箱13。工況二 快速給進(jìn)(下降);將第一電磁換向閥3和第二電磁換向閥6置于斷電狀態(tài),將第二手動換向閥9置于中位;操作第一手動換向閥1,使第一手動換向閥I工作在右位,即第一手動換向閥I的進(jìn)油口 Pl與第二工作口 BI連通,回油口 Tl與第一工作口 Al連通,液壓泵輸出的大流量的壓力油由第一壓力油口 11進(jìn)入油缸8的有桿腔,有桿腔的容積增大,推動缸筒快速向下運動,同時壓力油作用在順序閥5的先導(dǎo)口 5c上,使順序閥5的外控口 5a和出油口 5b相通,無桿腔的油液通過順序閥5快速回到第三油箱15。在這種工況下,第一壓力油口的壓力油的壓力必須足夠大才能使順序閥5的外控口 5a和出油口 5b相通,無桿腔的油液才能回到第三油箱15,否則快速給進(jìn)動作不能實現(xiàn)。這樣的好處是有效防止了快速給進(jìn)時作用在缸筒上的負(fù)載(缸筒、動力頭以及鉆具的重量)在重力和液壓力作用下過快下降,給施工帶來危險。工況三慢速提升;將第一手動換向閥I置于中位,第一電磁換向閥3置于斷電狀態(tài);操作第二手動換向閥9,使第二手動換向閥9工作在左位,即第二手動換向閥9的進(jìn)油口 P9與第二工作口 B9連通,回油口 T9與第一工作口 A9連通,第二壓力油口 12的壓力油經(jīng)第二減壓溢流閥10減壓后進(jìn)入第二手動換向閥9的進(jìn)油口 P9,然后經(jīng)調(diào)速閥7進(jìn)入油缸8的無桿腔,推動缸筒向上運動,有桿腔的油經(jīng)第二手動換向閥9的第一工作口 A9轉(zhuǎn)到回油口 T9后回到第二油箱14。慢速提升的壓力可由第二減壓溢流閥10的調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié),慢速提升速度可由調(diào)速閥7的調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)。工況四慢速給進(jìn);將第一手動換向閥I置于中位,第一電磁換向閥3置于斷電狀態(tài);操作第二手動換向閥9,使第二手動換向閥9工作在右位,即第二手動換向閥9的進(jìn)油口 P9與第一工作口 A9連通,回油口 T9與第二工作口 B9連通,第二壓力油口 12的壓力油經(jīng)第二減壓溢流閥10減壓后進(jìn)入第二手動換向閥9,然后經(jīng)第二手動換向閥9的第一工作口 A9進(jìn)入油缸8的有桿腔;同時,第二手動換向閥9的第一工作口 A9的壓力油作用在順序閥5的先導(dǎo)口 5c上,使順序閥5的外控口 5a和出油口 5b相通;此時,油缸8有桿腔容積增大,推動缸筒向下運動,無桿腔的油由順序閥5流回第三油箱15。跟快速給進(jìn)一樣,慢速給進(jìn)也具有防止負(fù)載在重力和液壓力的作用下過快下降的作用。工況五加壓鉆進(jìn);將第一手動換向閥I置于中位,第一電磁換向閥3置于斷電狀態(tài);操作第二手動換向閥9,使第二手動換向閥9工作在右位,即第二手動換向閥9的進(jìn)油口 P9與第一工作口 A9連通,回油口 T9與第二工作口 B9連通,第二壓力油口 12的壓力油經(jīng)第二減壓溢流閥10減壓后進(jìn)入第二手動換向閥9,然后經(jīng)第二手動換向閥9的第一工作口 A9進(jìn)入油缸8的有桿腔,同時,第二手動換向閥9的第一工作口 A9的壓力油作用在順序閥5的先導(dǎo)口 5c上,使順序閥5的外控口 5a和出油口 5b相通。此時,油缸8的有桿腔容積增大,推動缸筒向下運動,無桿腔的油沿順序閥5流回第三油箱15。通過調(diào)節(jié)第二減壓溢流閥10的旋鈕可對加壓壓力的大小進(jìn)行調(diào)節(jié),加壓鉆進(jìn)的速度可通過調(diào)節(jié)調(diào)速閥7的旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。工況六減壓鉆進(jìn);所謂減壓鉆進(jìn)是當(dāng)鉆孔達(dá)到較大深度時,鉆具逐漸增加,作用在油缸8的缸筒上的負(fù)載增加。此時,缸筒還要維持慢速向下運動的狀態(tài)以繼續(xù)鉆進(jìn)工作,但必須在無桿腔內(nèi)作用一定的壓力來平衡鉆具以及動力頭的重量,否則會產(chǎn)生施工事故。此時,將第一手動換向閥I置于中位,第一電磁換向閥3置于斷電狀態(tài);操作第二手動換向閥9,使第二手動換向閥9工作在左位,即第二手動換向閥9的進(jìn)油口 P9與第二工作口 B9連通,回油口 T9與第一工作口 A9連通;鉆具以及動力頭的重量轉(zhuǎn)化成作用在無桿腔內(nèi)液壓油的壓力,無桿腔內(nèi)的壓力油經(jīng)第二手動換向閥9的第二工作口 B9作用在第二減壓溢流閥10的出油口上,當(dāng)該壓力超過減壓溢流閥10的設(shè)定壓力時,無桿腔內(nèi)的液壓油便從第二減壓溢流閥10的回油口 IOc流回第二油箱14,缸筒向下運動,這樣無桿腔內(nèi)一直能維持一定的壓力來平衡作用在缸筒上的一部分負(fù)載。此時,有桿腔容積增大,但能通過第二手動換向閥9的第一工作口 A9、回油口 T9從第二油箱14補油。工況七鉆具稱重;將第一手動換向閥I和第二手動換向閥9置于中位,第一電磁換向閥3置于斷電狀態(tài);第二電磁換向閥6的電磁鐵通電使其進(jìn)入左位工作,即第二電磁換向閥6的進(jìn)油口 6a與出油口 6b連通,從而油缸8的有桿腔與第四油箱16相通,此時油缸8的無桿腔處于與外界隔絕的狀態(tài),作用在缸筒上的負(fù)載轉(zhuǎn)化成無桿腔內(nèi)液壓油的壓力,并能從壓力表上顯示出來,從而實現(xiàn)稱重功能。工況八鉆進(jìn)油缸的浮動;將第一手動換向閥I和第二手動換向閥9置于中位,第二電磁換向閥6置于斷電狀態(tài);通電使第一電磁換向閥3的右位進(jìn)入工作,即第一電磁換向閥3的進(jìn)油口 P3與第一電磁換向閥3的第一工作口 A3和第二工作口 B3連通,此時油缸8的有桿腔與無桿腔的壓力與第一減壓溢流閥2的進(jìn)油口 2a壓力一致;這樣,通過調(diào)節(jié)第一減壓溢流閥3的設(shè)定壓力就可以調(diào)節(jié)油缸8有桿腔與無桿腔內(nèi)的壓力。由于油缸8的無桿腔面積比有桿腔內(nèi)的面積大,當(dāng)?shù)谝粶p壓溢流閥2的設(shè)定壓力足夠大時,通過有桿腔與無桿腔內(nèi)的壓力油作用在缸筒上的力的差值就可以平衡作用在缸筒上的負(fù)載重量,從而使缸筒維持在一個不上也不下的“浮動”狀態(tài),這個狀態(tài)有利于裝卸鉆桿時的上扣或卸扣工作。
權(quán)利要求1.一種頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),包括油缸(8)、第一手動換向閥(1)、第二手動換向閥(9)、第一電磁換向閥(3 )和第二電磁換向閥(6 ),油缸(8 )的活塞桿固定、缸筒活動;其特征是所述第一手動換向閥(I)的進(jìn)油口(Pl)與第一壓力油口(11)連接,回油口(Tl)與第一油箱(13)連接,第一工作口(Al)與油缸(8)的無桿腔連接,第二工作口(BI)與油缸(8)的有桿腔連接;所述第二手動換向閥(9)的進(jìn)油口(P9)與第二壓力油口(12)連接,回油口(T9)與第二油箱(14)連接,第一工作口(A9)與油缸(8)的有桿腔連接,第二工作口(B9)與油缸(8)的無桿腔連接。
2.如權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是在所述油缸(8)的無桿腔與第二壓力油口(12)之間設(shè)置第一電磁換向閥(3),第一電磁換向閥(3)的進(jìn)油口(P3)與第二壓力油口(12)連接,第一電磁換向閥(3)的第一工作口(A3)與油缸(8)的無桿腔連接,第一電磁換向閥(3)的第二工作口(B3)與油缸(8)的有桿腔連接;所述第一電磁換向閥(3)置于右位時,第一電磁換向閥(3)的進(jìn)油口(P3)與第一電磁換向閥(3)的第一工作口(A3)和第二工作口(B3)連通;所述第一電磁換向閥(3)置于左位時,第一電磁換向閥(3)的進(jìn)油口(P3)與第一電磁換向閥(3)的第一工作口(A3)和第二工作口(B3)斷開。
3.如權(quán)利要求2所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是在所述第一電磁換向閥(3)和第二壓力油口(12)之間設(shè)置第一減壓溢流閥(2),第一減壓溢流閥(2)的進(jìn)油口(2a)與第二壓力油口(12)連接,第一減壓溢流閥(2)的出油口(2b)與第一電磁換閥(3 )的進(jìn)油口(P3 )連接,第一減壓溢流閥(2 )的回油口( 2c )與第三油箱(15 )連接。
4.如權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是在所述油缸(8)與第二手動換向閥(9)之間設(shè)置順序閥(5),順序閥(5)的先導(dǎo)口(5c)分別與油缸(8)的有桿腔、第二手動換向閥(9)的第一工作口(A9)以及第一手動換向閥(I)的第二工作口(BI)連接,順序閥(5)的外控口(5a)分別與油缸(8)的無桿腔以及第二手動換向閥(9)的第二工作口(B9)連接,順序閥(5)的出油口(5b)與第三油箱(15)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是所述順序閥(5)的外控口(5a)與第一電磁換向閥(3)的第一工作口(A3)連接,順序閥(5)的先導(dǎo)口(5c)與第一電磁換向閥(3)的第二工作口(B3)以及第二電磁換向閥(6)的進(jìn)油口(6a)連接,第二電磁換向閥(6)的進(jìn)油口(6a)與第一電磁換向閥(3)的第二工作口(B3)連接,第二電磁換向閥(6)的出油口(6b)與第四油箱(16)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是在所述第一手動換向閥(I)的第一工作口(Al)與油缸(8)的無桿腔之間設(shè)有單向閥(4)。
7.如權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是在所述第二手動換向閥(9)的第二工作口(B9)的出口處設(shè)置調(diào)速閥(7)。
8.如權(quán)利要求2所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是所述第一電磁換向閥(3)的第一工作口(A3)分別與單向閥(4)的出油口、調(diào)速閥(7)的出油口連接,第一電磁換向閥(3 )的第二工作口(B3 )分別與第二手動向閥(9 )的第一工作口( A9 )以及第一手動換向閥(I)的第二工作口(BI)連接。
9.如權(quán)利要求4所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是所述第二手動換向閥(9)的第一工作口(A9)與第一手動換向閥(I)的第二工作口(BI)連接。
10.如權(quán)利要求1所述的頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),其特征是在所述第二手動換向閥(9)與第二壓力油口( 12)之間設(shè)置第二減壓溢流閥(10),第二減壓溢流閥(10)的進(jìn)油口(IOa)與第二壓力油口(12)連接,第二減壓溢流閥(10)的出油口(IOb)與第二手動換向閥(9)的進(jìn)油口(P9)連接,第二減壓溢流閥(10)的回油口(IOc)與第二油箱(14)連接。
專利摘要本實用新型涉及一種頂驅(qū)式鉆機(jī)動力頭直線運動液壓控制系統(tǒng),包括油缸、第一手動換向閥、第二手動換向閥、第一電磁換向閥和第二電磁換向閥,油缸的活塞桿固定、缸筒活動;特征是所述第一手動換向閥的進(jìn)油口與第一壓力油口連接,回油口與第一油箱連接,第一工作口與油缸的無桿腔連接,第二工作口與油缸的有桿腔連接;所述第二手動換向閥的進(jìn)油口與第二壓力油口連接,回油口與第二油箱連接,第一工作口與油缸的有桿腔連接,第二工作口與油缸的無桿腔連接。本實用新型采用最多兩臺液壓泵甚至單臺液壓泵完成鉆機(jī)工作所需要的動力頭直線運動的多種工況,各種工況之間轉(zhuǎn)換相當(dāng)靈活。
文檔編號F15B13/04GK202833391SQ20122049482
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者周峰 申請人:無錫金帆鉆鑿設(shè)備股份有限公司