水锤与取芯钻两用钻机的控制系统及多功能钻机

1012 编辑：中冶有色技术网来源：中国铁建重工集团股份有限公司

2023-12-20 14:05:55

权利要求书： 1.一种水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，其特征在于，包括：

动力头控制单元，包括控制动力头旋转的动力头控制油路，且所述动力头控制油路包括分别对应于水锤和取芯的支路，且与所述支路连接的设置有用以切换不同支路的动力头换向装置；

供水控制单元，包括为水锤和取芯供水的水路，所述水路内设置有液压水泵，与所述液压水泵连接的设置有两组用以调节供油量的调速调压回路，且与所述调速调压回路连接的设置有用以切换不同所述调速调压回路的供水换向装置；

所述调速调压回路包括连接于所述液压水泵与进油口之间的供水减压阀和供水调速阀，所述供水换向装置包括连接于所述调速调压回路中的通断阀，通过所述通断阀的动作实现两路所述调速调压回路的换向；

还包括推进器控制单元，所述推进器控制单元包括控制推进器的推进控制油路，所述推进控制油路内设置有开关多路阀，所述开关多路阀包括推进联，所述推进联与所述推进器之间设置有推进压力调节阀。

2.根据权利要求1所述的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，其特征在于，所述开关多路阀包括供水联，两路所述调速调压回路的所述通断阀分别与所述供水联连接，以在所述开关多路阀的控制下换向。

3.根据权利要求2所述的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，其特征在于，所述开关多路阀为手动阀，且所述供水联和所述推进联的手柄均采用定位手柄。

4.根据权利要求1所述的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，其特征在于，与所述推进压力调节阀并联的设置有用以回油的单向阀。

5.根据权利要求1所述的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，其特征在于，还包括防卡钎控制单元，所述防卡钎控制单元包括连接于所述推进控制油路中的防卡钎阀和液控换向阀，所述防卡钎阀在动力头的旋转压力大于所述防卡钎阀的设定压力时换向，并使液控换向阀换向。

6.根据权利要求1?5任一项所述的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，其特征在于，所述控制油路内设置有用于控制动力头正反转及转速的比例多路阀。

7.根据权利要求6所述的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，其特征在于，所述比例多路阀为手动阀，且所述手动阀的手柄为定位手柄。

8.一种多功能钻机，其特征在于，包括如权利要求1?7任一项所述的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统。

说明书：一种水锤与取芯钻两用钻机的控制系统及多功能钻机技术领域[0001] 本发明涉及多功能钻机液压控制技术领域，更具体地说，涉及一种水锤与取芯钻两用钻机的控制系统。背景技术[0002] 现有的钻机控制系统只能满足单一的功能需要，水锤作为一种新型潜孔钻，其应用和控制都较少，目前多为坑道钻机以及其配套的控制系统设计，难以满足多功能钻机需求。水锤与取芯作业时，推进机构部分动作可以通用，但采取水锤打孔时，动力头需提供的动力为低速大扭矩，取芯作业时，动力头需提供的动力为高速小扭矩。同时水锤需要高压大流量的动力水，而取芯需要低压小流量的冲洗水。[0003] 综上所述，如何有效地解决现有控制系统难以满足多功能钻机的水锤与取芯作业需求等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。发明内容[0004] 有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，该控制系统的结构设计可以有效地解决现有控制系统难以满足多功能钻机的水锤与取芯作业需求的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述控制系统的多功能钻机。[0005] 为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：[0006] 一种水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，包括：[0007] 动力头控制单元，包括控制动力头旋转的动力头控制油路，且所述动力头控制油路包括分别对应于水锤和取芯的支路，且与所述支路连接的设置有用以切换不同支路的动力头换向装置；[0008] 供水控制单元，包括为水锤和取芯供水的水路，所述水路内设置有液压水泵，与所述液压水泵连接的设置有两组用以调节供油量的调速调压回路，且与所述调速调压回路连接的设置有用以切换不同所述调速调压回路的供水换向装置。[0009] 优选地，上述控制系统中，所述调速调压回路包括连接于所述液压水泵与进油口之间的供水减压阀和供水调速阀，所述供水换向装置包括连接于所述调速调压回路中的通断阀，通过所述通断阀的动作实现两路所述调速调压回路的换向。[0010] 优选地，上述控制系统中，还包括推进器控制单元，所述推进器控制单元包括控制推进器的推进控制油路，所述推进控制油路内设置有开关多路阀，所述开关多路阀包括推进联，所述推进联与所述推进器之间设置有推进压力调节阀。[0011] 优选地，上述控制系统中，所述开关多路阀包括供水联，两路所述调速调压回路的所述通断阀分别与所述供水联连接，以在所述开关多路阀的控制下换向。[0012] 优选地，上述控制系统中，所述开关多路阀为手动阀，且所述供水联和所述推进联的手柄均采用定位手柄。[0013] 优选地，上述控制系统中，与所述推进压力调节阀并联的设置有用以回油的单向阀。[0014] 优选地，上述控制系统中，还包括防卡钎控制单元，所述防卡钎控制单元包括连接于所述推进控制油路中的防卡钎阀和液控换向阀，所述防卡钎阀在动力头的旋转压力大于所述防卡钎阀的设定压力时换向，并使液控换向阀换向。[0015] 优选地，上述控制系统中，所述控制油路内设置有用于控制动力头正反转及转速的比例多路阀。[0016] 优选地，上述控制系统中，所述比例多路阀为手动阀，且所述手动阀的手柄为定位手柄。[0017] 本发明提供的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统包括动力头控制单元和供水控制单元。其中，动力头控制单元包括控制动力头旋转的动力头控制油路，且动力头控制油路包括分别对应于水锤和取芯的支路，且与支路连接的设置有用以切换不同支路的动力头换向装置；供水控制单元包括为水锤和取芯供水的水路，水路内设置有液压水泵，与液压水泵连接的设置有两组用以调节供油量的调速调压回路，且与调速调压回路连接的设置有用以切换不同调速调压回路的供水换向装置。[0018] 应用本发明提供的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，对于动力头控制单元和供水控制单元，分别采用不同的支路及调速调压回路，进而在两用钻机进行水锤和取芯工作模式切换时，通过动力头换向装置直接切换至对应的支路，以满足水锤或取芯下动力头对应的转速和扭矩需求，并通过供水换向装置切换至对应的调速调压回路，以满足水锤或取芯下对应的供水压力及流量。综上，通过上述结构设置，能够实现两用钻机在水锤和取芯模式的快速切换，且操作简便。同时，该控制系统可采用全液压控制，成本低，简单可靠，也便于现场安装维护。[0019] 为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种多功能钻机，该多功能钻机包括上述任一种控制系统。由于上述的控制系统具有上述技术效果，具有该控制系统的多功能钻机也应具有相应的技术效果。附图说明[0020] 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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0021] 图1为本发明一个具体实施例的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统的结构示意图。[0022] 附图中标记如下：[0023] 比例多路阀1，开关式多路阀2，推进压力调节阀3，防卡钎阀4、液控换向阀5，供水调速阀6、供水减压阀7、通断阀8、液压水泵9。具体实施方式[0024] 本发明实施例公开了一种水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，以直接切换水锤、取芯工作模式，方便快速。[0025] 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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。[0026] 请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统的结构示意图。[0027] 在一个具体实施例中，本发明提供的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统包括动力头控制单元和供水控制单元。[0028] 其中，本申请中针对水锤与取芯钻两用钻机，由于水锤与取芯不同模式下动力头所需的转速和扭矩不同，供水量及压力不同，因此相应的主要对动力头控制单元和供水控制单元进行改进设置，以满足钻机不同工作模式，而对于控制系统的其他部分则可以参考现有技术中钻机控制系统相应设置，此处不再赘述。[0029] 动力头控制单元包括控制动力头旋转的动力头控制油路，且动力头控制油路包括分别对应于水锤和取芯的支路，且与支路连接的设置有用以切换不同支路的动力头换向装置。具体动力头控制油路的主要结构可参考现有技术中钻机动力头油路的设置，本申请主要将其分设出不同转速和扭矩的支路，其中，低速大扭矩的支路对应水锤模式，而高速小扭矩的支路则对应取芯模式。通过设置动力头换向装置实现低速大扭矩的支路及高速小扭矩的支路之间的换向，从而实现动力头在水锤模式及取芯模式的切换。[0030] 供水控制单元包括为水锤和取芯供水的水路，水路内设置有液压水泵9，与液压水泵9连接的设置有两组用以调节供油量的调速调压回路，且与调速调压回路连接的设置有用以切换不同调速调压回路的供水换向装置。由于水锤需要高的水压，常规水泵很难满足要求，因此采用液压水泵9。通过控制液压水泵9的供油量，进而控制供水流量和压力。由于水锤需要的供水压力高流量大，取芯需要的供水压力低流量小，因此分别设置两组调速调压回路，两组调速调压回路分别与液压水泵9连接，一组调速调压回路控制液压水泵9输出低压力小流量，以对应取芯模式；另一组调速调压回路控制液压水泵9输出高压力高流量，以对应水锤模式。通过设置供水换向装置实现两组调速调压回路的切换，进而实现供水模式在水锤和取芯之间切换。[0031] 应用本发明提供的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，对于动力头控制单元和供水控制单元，分别采用不同的支路及调速调压回路，进而在两用钻机进行水锤和取芯工作模式切换时，通过动力头换向装置直接切换至对应的支路，以满足水锤或取芯下动力头对应的转速和扭矩需求，并通过供水换向装置切换至对应的调速调压回路，以满足水锤或取芯下对应的供水压力及流量。综上，通过上述结构设置，能够实现两用钻机在水锤和取芯模式的快速切换，且操作简便。同时，该控制系统可采用全液压控制，成本低，简单可靠，也便于现场安装维护。[0032] 具体的，调速调压回路包括连接于液压水泵9与进油口之间的供水减压阀7和供水调速阀6，供水换向装置包括连接于调速调压回路中的通断阀8，通过通断阀8的动作实现两路调速调压回路的换向。具体的，如图1所示，液压水泵9与进油口之间依次连接有通断阀8、供水减压阀7和供水调速阀6。通过供水调速阀6和供水减压阀7控制液压水泵9的供油量。通过通断阀8的换向，选择对应水锤模式的调速调压回路或对应取芯模式的调速调压回路接入液压水泵9，以控制液压水泵9的供水流量和压力。根据需要，供水换向装置也可以采用换向阀等实现两调速调压回路间的切换。[0033] 为了便于控制，上述实施例中，还包括推进器控制单元，推进器控制单元包括控制推进器的推进控制油路，推进控制油路内设置有开关多路阀，开关多路阀包括推进联，推进联与推进器之间设置有推进压力调节阀3。具体推进控制油路的主要结构可参考现有技术中钻机推进器油路的设置，本申请的改进主要在于在控制油路内设置开关多路阀，开关多路阀具体包括推进联，根据需要还可以包括供水联及其他辅助联。推进联与推进器之间设置有推进压力调节阀3，如推进减压阀，以在推进联打开后调节推进速度。[0034] 进一步地，开关多路阀包括供水联，两路调速调压回路的通断阀8分别与供水联连接，以在开关多路阀的控制下换向。通过开关多路阀控制通断阀8的换向，进而选择水锤还是取芯供水模式。通过开关多路阀的设置，将各切换设置集成，整体结构紧凑，且便于用户操作。[0035] 具体的，开关多路阀为手动阀，且供水联和推进联的手柄均采用定位手柄。开关多路阀采用手动阀，便于手动控制，即根据需要手动切换水锤或取芯模式。控制推进油缸的推进联与控制供水的供水联采用定位手柄，即手柄推动后可自动定位，进而可以保持切换状态，需要切换状态时需要人工干预。其余辅助动作的阀联手柄可采用弹簧自动复位，当手松开阀联自动复位，动作停止，以保证安全。[0036] 进一步地，与推进压力调节阀3并联的设置有用以回油的单向阀。单向阀用以回油则其方向为由推进器向开关多路阀，换向时，推进油缸缩回，回油直接通过与推进压力调节阀3并联的单向阀，以提高缩回速度。[0037] 在上述各实施例中，还包括防卡钎控制单元，防卡钎控制单元包括连接于推进控制油路中的防卡钎阀4和液控换向阀5，防卡钎阀4在动力头的旋转压力大于防卡钎阀4的设定压力时换向，并使液控换向阀5换向。通过检测动力头的旋转压力，当旋转压力升高时并大于防卡钎阀4的设定压力时(说明此时存在卡钻风险)，防卡钎阀4换向，控制油通过防卡钎阀4达到液控换向阀5的左位使其换向，进而推进改缩回，进而降低旋转压力，当旋转压力降低后，液控换向阀5复位右位工作，推进油缸继续推进。[0038] 在上述各实施例的基础上，控制油路内设置有用于控制动力头正反转及转速的比例多路阀1。也就是通过比例多路阀1的设置，不同的阀联对应控制动力头不同的转速和扭矩，则通过多路阀不同阀联间的切换，可以实现动力头控制油路的对应于水锤和取芯的支路之间的切换。具体的，在钻进过程中，比例多路阀1可以控制动力头的正反转、转速快慢和扭矩大小。[0039] 进一步地，比例多路阀1为手动阀，且手动阀的手柄为定位手柄。采用手动阀，则可以手动控制动力头的旋转方向、转速调节。且手柄采用定位手柄，即当扳到某一角度时松手手柄自动定位，即实现离手定位，以便于维持速度，减少人工作业量。[0040] 综上，本申请提供的水锤与取芯钻两用钻机的控制系统，可采用全液压手动控制钻机的旋转、辅助动作、供水；动力头旋转方向、转速可调，且可离手定位；推进压力可调；水锤、取芯供水压力与流量可调，以及快速切换。[0041] 基于上述实施例中提供的控制系统，本发明还提供了一种多功能钻机，该多功能钻机包括上述实施例中任意一种控制系统。由于该多功能钻机采用了上述实施例中的控制系统，所以该多功能钻机的有益效果请参考上述实施例。[0042] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。[0043] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。