Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULIC SYSTEM AND ROTARY DRILLING RIG INCLUDING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/057493
Kind Code:
A1
Abstract:
A hydraulic system for a rotary drilling rig includes a main hydraulic circuit, which includes a hydraulic pump (3), a hydraulic execution component (140) and a reversing valve (9) connected between the hydraulic pump (3) and the hydraulic execution component (140). A self-locking mechanism is placed between two hydraulic cavities of the hydraulic execution component (140). The hydraulic system further includes a follow-up control valve (10) and a follow-up control overflow valve (11). The follow-up control valve (10) is connected between the oil inlet of the follow-up control overflow valve (11) and the main hydraulic circuit. The overflow pressure of the follow-up control overflow valve (11) may reflect on the main hydraulic circuit when the oil inlet of the follow-up control overflow valve (11) communicates with the main hydraulic circuit, so that action speed of the hydraulic execution component (140) can be adjusted by influencing flow of the hydraulic oil supplied to the hydraulic execution component (140) by the main hydraulic circuit. The hydraulic execution component (140) keeps synchronous action with the load component, so as to realize follow-up of the hydraulic execution component (140) and the load component.

Inventors:
LI ZHONGYIN (CN)
HU TANGTANG (CN)
RAO YUZHANG (CN)
Application Number:
PCT/CN2010/074378
Publication Date:
May 19, 2011
Filing Date:
June 24, 2010
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HUNAN SANY INTELLIGENT CONTROL (CN)
BEIJING SANY HEAVY MACH CO LTD (CN)
LI ZHONGYIN (CN)
HU TANGTANG (CN)
RAO YUZHANG (CN)
International Classes:
F15B15/18; E21B3/00; F15B13/02
Foreign References:
JPH0754568A1995-02-28
CN101725589A2010-06-09
CN2878667Y2007-03-14
US4440236A1984-04-03
CN101016911A2007-08-15
CN100551619C2009-10-21
CN2937584Y2007-08-22
Other References:
JIANG, JIHAI ET AL.: "Hydraulic and Pneumatic Drive", HIGH EDUCATION PUBLICATION, January 2002 (2002-01-01), pages 219,221 - 222
Attorney, Agent or Firm:
UNITALEN ATTORNEYS AT LAW (CN)
北京集佳知识产权代理有限公司 (CN)
Download PDF:
Claims:
权 利 要 求

1、 一种液压系统, 包括主液压回路, 主液压回路包括液压泵、 液压执行 元件和换向阀; 所述换向阀连接在液压泵与加压油缸之间, 所述液压执行元件 的两个液压腔之间具有自锁机构, 其特征在于,还包括随动控制阀和随动控制 溢流阀 ,所述随动控制阀连接在随动控制溢流阀的进油口与主液压回路的管路 之间, 以控制随动控制溢流阀的进油口与主液压回路的管路之间的通断。

2、 根据权利要求 1所述的液压系统, 其特征在于, 所述液压泵为负载敏 感泵, 该负载敏感泵包括变量液压泵和控制变量液压泵排量的液压补偿机构; 所述主液压回路包括供油管路和反馈管路,所述供油管路连接在变量液压 泵与换向阀之间, 和换向阀与液压执行元件之间; 所述反馈管路连接在液压补 偿机构的感应口与供油管路之间。

3、 根据权利要求 2所述的液压系统, 其特征在于, 所述随动控制阀连接 在反馈管路与随动控制溢流阀的进油口之间。

4、 根据权利要求 1或 2所述的液压系统, 其特征在于, 所述随动控制阀 连接在液压泵的供油口与随动控制溢流阀的进油口之间。

5、 根据权利要求 1-4任一项所述的液压系统, 其特征在于, 还包括辅助 液压泵和控制阀; 所述换向阀为液控换向阀, 所述控制阀连接在所述液控换向 阀的控制口与辅助液压泵的供油口之间, 以控制所述液控换向阀的位置。

6、 根据权利要求 5所述的液压系统, 其特征在于, 还包括转换阀和液压 梭阀;所述液压梭阀的出油口和第一进油口分别与液控换向阀的控制口和控制 阀相连; 所述转换阀连接在液压梭阀的第二进油口与辅助液压泵之间; 所述转 换阀位于第一位置时,使所述液压梭阀的第二进油口与辅助液压泵的供油口相 通。

7、 根据权利要求 1-6任一项所述的液压系统, 其特征在于, 所述随动控 制溢流阃的溢流压力为预定值。

8、 根据权利要求 1-6任一项所述的液压系统, 其特征在于, 还包括控制 器和压力传感器, 所述压力传感器检测液压执行元件液压腔的液压油压力; 所 述随动控制溢流阀为电比例溢流阀,所述控制器根据压力传感器检测获得的压 力向所述电比例溢流输出电信号, 以调整所述电比例溢流阀的溢流压力。 9、 根据权利要求 1-8任一项所述的液压系统, 其特征在于, 所述转换阀 和随动控制阀均为电控液压阀, 所述控制器还用于控制转换阀和随动控制阀。

10、 一种旋挖钻机, 包括旋挖钻机本体, 桅杆和动力头, 其特征在于, 还 包括权利要求 1 -9任一项所述的液压系统, 所述液压执行元件为加压油缸, 所 述加压油缸的缸体与桅杆固定, 所述动力头安装在加压油缸活塞的外端。

Description:
一种液压系统及包括该液压系统的旋挖钻机

本申请要求于 2009 年 11 月 11 日提交中国专利局、 申请号为 200910237827.3、 发明名称为"一种液压系统及包括该液压系统 旋挖钻机 "的 中国专利申请的优先权, 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域

本发明涉及一种液压控制技术, 特别涉及一种液压系统, 还涉及到一种具 有该液压系统的旋挖钻机。 背景技术

桩工机械是用于各种桩基础、 地基改良加固、 地下挡土连续墙、 地下防渗 连续墙施工及其他特殊地基基础等工程施工的 机械设备,其作用是将各式的基 础桩埋入土中, 以提高基础的承载能力。 基础桩有两种基本类型: 预制桩和灌 注桩; 前者用桩工机械将其埋入土中, 后者用钻孔机钻出深孔并灌注混凝土形 成。

当前, 旋挖钻机是一种重要的桩式机械; 在进行桩基础施工作业时, 旋挖 钻机有两种施工模式, 一是普遍的钻杆钻斗施工模式, 该模式能够通过旋挖形 成预定的桩孔, 以便于将预制桩埋入; 二是 CFA工法模式(Continuous Higiit Auger. 又称为长螺旋钻孔内灌压混凝土成桩模式), 该模式是用长螺旋钻杆钻 孔, 在钻孔的同时, 由混凝土泵车通过长螺旋钻杆的内腔直接灌注 混凝土到合 适的地层和深度, 并形成灌注桩。

请参考图 1所示的一种旋挖钻机总体结构示意图,该图 时也是旋挖钻机 按照普遍的钻杆钻斗施工模式进行施工作业的 原理示意图。

旋挖钻机包括旋挖钻机本体 110、 桅杆 120、 钻杆 130、 加压油缸 140、 动 力头 150和钻头 160。 桅杆 120通过四连杆机构安装在旋挖钻机本体 110上, 钻杆 130通过卷扬机构的钢丝绳悬挂在桅杆 120上端;加压油缸 140作为液压 系统的液压执行元件安装在桅杆 120上, 且其缸体与桅杆 120固定, 活塞向下 伸出, 并与动力头 150安装在一起, 动力头 150作为加压油缸 140的负载部件 形成对加压油缸 140的负载; 动力头 150还与钻杆 130下端相配合, 以驱动钻 杆 130旋转; 钻头 160安装在钻杆 130下端。 为了保持加压油缸 140工作的稳 定, 防止活塞在自身重量和动力头 150重量作用下向下滑动, 加压油缸 140的 供油管路中设置有双向液压锁、 或平衡阀等自锁机构, 这样, 加压油缸 140进 行伸缩动作时, 只能由液压油驱动, 从而能够保持加压油缸 140动作的稳定性 和可控性。

在该旋挖钻机按照普遍的钻杆钻斗施工模式进 行施工作业时, 加压油缸 140保持对动力头 150施加适合的作用力, 动力对 150通过钻杆 130将作用力 传递给钻头 160,钻头 160对土壤产生作用力; 同时,动力头 150通过钻杆 130 驱动钻头 160旋转, 挖掘土壤, 形成预定的桩孔。

但是上述旋挖钻机并不能按照 CFA工法模式进行施式作业。 如图 2所示 的旋挖钻机按照 CFA工法模式施工作业的原理示意图。 如果用上述旋挖钻机 按照 CFA工法模式进行施工,上述旋挖钻机的钻杆 130更换为长螺旋钻杆 210, 旋挖钻机本体 110通过四连接机构驱动桅杆 120运动, 实现长螺旋钻杆 210下 放和上提; 同样, 动力头 150固定在加压油缸 140的活塞端部, 并与长螺旋钻 杆 210配合, 以驱动长螺旋钻杆 210旋转, 钻进土壤形成适当的钻孔; 加压油 缸 140的伸缩能够驱动动力头 150上升和下降。 然而, 长螺旋钻杆 210在旋转 钻进的过程中,土壤对长螺旋钻杆 210的作用力使长螺旋钻杆 210产生向下的 运动趋势, 从而长螺旋钻杆 210会对动力头 150施加一个向下的作用力, 使动 力头 150以相应的速度向下移动。

在长螺旋钻杆 210钻进过程中, 加压油缸 140的缸体与桅杆 120固定; 同 时, 由于加压油缸 140供油管路上设置有自锁机构, 加压油缸 140只能在液压 油驱动下以相应的速度伸长。在动力头 150向下移动的速度与活塞的伸出速度 相等时, 动力头 150对活塞产生的拉力保持为零; 在动力头 150向下移动的速 度大于活塞的伸出速度时, 动力头 150对活塞产生拉力, 这种拉力会迫使活塞 下行; 在实际作业中, 动力头 150产生的拉力 4艮大, 会导致加压油缸 140的液 压油升高, 使加压油缸 140或液压系统由于压力过高而受损。

上述现有技术中的旋挖钻机无法保持活塞与动 力头 150同步动作,无法避 免动力头 150对活塞的拉力作用, 导致上述旋挖钻机无法按照 CFA工法模式 进行施工作业。 因此, 上述旋挖钻机存在应用模式单一的缺陷。 上述旋挖钻机应用模式单一的原因在于,液压 系统提供的液压动力无法使 加压油缸 140的活塞与动力头 150保持同步动作, 而且, 由于自锁机构的存在, 加压油缸 140也无法随负载浮动, 无法保持加压油缸 140与负载部件随动。在其 他工程机械的具有自锁机构的液压系统中,也 存在液压执行元件无法根据环境 的需要, 与负载部件保持随动的问题。 发明内容

因此, 本发明的第一个目的在于, 提供一种液压系统, 该液压系统虽然具 有自锁机构, 但液压执行元件能够与负载部件保持随动。

在第一个目的的基础上, 还提供了一种包括上述液压系统的旋挖钻机, 该 旋挖钻机的加压油缸能够与动力头保持随动; 进一步地, 使旋挖钻机不仅能够 按照普通的钻杆钻斗施工模式进行施工作业, 还能够按照 CFA工法模式进行 施工作业。

为了实现上述第一个目的, 本发明提供的液压系统包括主液压回路, 主液 压回路包括液压泵、液压执行元件和换向阀; 所述换向阀连接在液压泵与加压 油缸之间, 所述液压执行元件的两个液压腔之间具有自锁 机构, 与现有技术的 区别在于,还包括随动控制阀和随动控制溢流 阀, 所述随动控制阀连接在随动 控制溢流阀的进油口与主液压回路的管路之间 ,以控制随动控制溢流阀的进油 口与主液压回路的管路之间的通断。

优选的, 所述液压泵为负载敏感泵, 该负载敏感泵包括变量液压泵和控制 变量液压泵排量的液压补偿机构; 所述主液压回路包括供油管路和反馈管路, 所述供油管路连接在变量液压泵与换向阃之间 , 和换向阃与液压执行元件之 间; 所述反馈管路连接在液压补偿机构的感应口与 供油管路之间。

优选的, 所述随动控制阀连接在反馈管路与随动控制溢 流阀的进油口之 间。

可选的,所述随动控制阀连接在液压泵的供油 口与随动控制溢流阀的进油 口之间。

优选的, 所述液压系统还包括辅助液压泵和控制阀; 所述换向阀为液控换 向阀, 所述控制阀连接在所述液控换向阀的控制口与 辅助液压泵的供油口之 间, 以控制所述液控换向阀的位置。

优选的, 所述液压系统还包括转换阀和液压梭阀; 所述液压梭阀的出油口 与第一进油口分别与液控换向阀的控制口和控 制阀相连;所述转换阀连接在液 压梭阀的第二进油口与辅助液压泵之间; 所述转换阀位于第一位置时,使所述 液压梭阀的第二进油口与辅助液压泵的供油口 相通。

可选的, 所述随动控制溢流阃的溢流压力为预定值。

优选的, 所述液压系统还包括控制器和压力传感器, 所述压力传感器检测 液压执行元件液压腔的液压油压力; 所述随动控制溢流阀为电比例溢流阀, 所 述控制器根据压力传感器检测获得的压力向所 述电比例溢流输出电信号,以调 整所述电比例溢流阀的溢流压力。

优选的, 所述转换阀和随动控制阀均为电控液压阀, 所述控制器还用于控 制转换阀和随动控制阀。

为了实现上述第二个目的, 本发明提供的旋挖钻机包括旋挖钻机本体, 桅 杆和动力头, 与现有技术的区别在于, 还包括上述任一种液压系统, 所述液压 执行元件为加压油缸, 所述加压油缸的缸体与桅杆固定, 所述动力头安装在加 压油缸活塞的外端。

与现有技术相比, 本发明提供的液压系统除了包括主液压回路外 ,还具有 随动控制溢流阀和随动控制阀,而且所述随动 控制阀连接在随动控制溢流阀的 进油口与主液压回路的管路之间; 在随动控制阀的控制下, 随动控制溢流阀的 进油口能够与主液压回路的管路相通; 这样,在随动控制溢流阀的进油口与主 液压回路相通时, 随动控制溢流阀的溢流压力就能够反映在主液 压回路上, 并 通过影响主液压回路向液压执行元件供给的液 压油流量,调整液压执行元件的 动作速度,使液压执行元件与负载部件保持同 步动作, 实现液压执行元件与负 载部件的随动。

在进一步的技术方案中,所述液压泵为包括变 量液压泵和控制变量液压泵 排量的液压补偿机构的负载敏感泵,液压补偿 机构能够根据负载调整液压泵的 输出排量, 从而减小液压系统的动力损失, 避免液压油过热, 提高液压系统的 总体效率。

在进一步的技术方案中,所述随动控制阀连接 在液压补偿机构的感应口与 随动控制溢流阀的进油口之间;该技术方案通 过液压补偿机构的感应口将随动 控制溢流阀的溢流压力反映到主液压回路中 ,通过调整溢流压力调整液压泵的 排量, 进而更大范围、 更准确地调整液压泵的输出流量, 使液压执行元件以预 定的速度动作, 实现液压执行元件与负载部件的随动; 这样能够提高液压执行 元件随动反应的稳定可靠性。另外,通过液压 补偿机构调节液压泵的输出动力, 能够通过溢流压力较小的改变实现液压泵输出 流量力较大的调整,减小液压损 失。

在可选技术方案中,所述随动控制阀连接在液 压泵的供油口与随动控制溢 流阀的进油口之间;这样能够通过调节主液压 回路液压油最大压力调节液压泵 向液压执行元件供给的液压油流量,实现对液 压执行元件动作速度的调节与控 制; 该技术方案具有管路结构简单的特点。

在进一步技术方案中, 所述液压系统还包括辅助液压回路, 所述辅助液压 回路包括辅助液压泵和控制阀; 所述换向阀为液控换向阀, 所述控制阀连接在 液控换向阀的控制口与辅助液压泵的供油口之 间, 以控制液控换向阀的位置。 该技术方案中, 在液控换向阀保持在预定位置时, 可以实现液压执行元件的随 动, 还可以通过辅助液压回路实现对换向阀的控制 , 从而通过系统压力较低, 液压流量较 '〗、的辅助液压回路实现对系统压力较高, 压流量较大的主液压回 路的控制 , 这样能够保证控制的可靠性和安全性。

在进一步的技术方案中, 所述辅助液压回路包括转换阀和液压梭阀; 所述 液控换向阀的控制口通过液压梭阀与控制阀相 连, 具体是, 液压梭阀的出油口 与第一进油口分别与液控换向阀的控制口和控 制阀相连;所述转换阀连接在液 压梭阀的第二进油口与辅助液压泵之间; 所述转换阀位于第一位置时, 使所述 液压梭阀的第二进油口与辅助液压泵供油口相 通。 该技术方案中, 在需要液压 执行元件与负载部件保持随动时, 只要通过控制转换阀, 就可以实现液压系统 不同功能的转换, 进而很方便地实现液压执行元件的随动。

在进一步的技术方案中, 所述液压系统还包括控制器和压力传感器, 所述 压力传感器检测液压执行元件预定液压腔的液 压油压力;所述随动控制溢流阀 为电比例溢流阀,所述控制器根据压力传感器 检测获得的压力向随动控制溢流 阀输出电信号, 以调整随动控制溢流阀的溢流压力。 该技术方案提供的液压系 统能够根据液压执行元件相应液压腔压力的大 小 ,调整液压泵为液压执行元件 供给的液压油流量; 由于液压执行元件相应液压腔的压力与负载相 关, 因此, 该技术方案能够根据负载大小, 调整液压执行元件的动作速度, 从而使液压执 行元件与负载部件保持同步变化; 进而在负载变化时, 该技术方案也能够使液 压执行元件与负载部件保持随动, 进而扩大液压系统随动应用的范围。

在提供上述液压系统的基础上,提供的旋挖钻 机包括旋挖钻机本体,桅杆 和动力头, 还包括上述任一种液压系统, 所述液压执行元件为加压油缸, 所述 加压油缸缸体与桅杆固定, 所述动力头安装在加压油缸活塞的外端,加压 油缸 的伸缩控制动力头的上下位置。 该技术方案中, 一方面, 主液压回路能够实现 加压油缸的伸缩,使旋挖钻机能够按照普通的 钻杆钻斗模式进行施工作业; 另 一方面,在所述随动控制阀使随动控制溢流阀 的进油口与主液压回路的管路之 间连通时, 随动控制溢流阀能够调整液压系统为加压油缸 供给的液压油流量, 使加压油缸以预定的速度伸长, 并使加压油缸与动力头同步动作, 实现加压油 缸与动力头的随动, 这样, 旋挖钻机就能够按照 CFA工法模式进行施工作业。 附图说明

图 1是一种旋挖钻机总体结构示意图,同时该图 是旋挖钻机按照普遍的 钻杆钻斗施工模式进行施工作业的原理示意图 ;

图 2是旋挖钻机按照 CFA工法模式施工作业的原理示意图;

图 3是本发明实施例一提供的一种液压系统结构 理示意图,该液压系统 为一种应用于旋 钻机的液压系统;

图 4是本发明实施例二提供的液压系统原理示意 ;

图 5是本发明实施例三提供的液压系统原理示意 。 具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述, 本部分的描述仅是示范性和解释 性, 不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。 该部分中, 以旋挖钻机的液 压系统为例对本发明提供的液压系统进行说明 , 应当说明的是: 本发明提供的 液压系统不仅仅能够应用于旋挖钻机上, 还能够应用于其他工程机械中。 请参考图 3 ,该图是本发明实施例一提供的一种液压系统 构原理示意图, 该液压系统为一种应用于旋 钻机的液压系统。

实施例一提供的液压系统包括主液压回路和辅 助液压回路,主液压回路形 成液压系统的动力输出部分, 辅助液压回路形成液压系统的控制部分, 实现对 主液压回路状态的控制。

如图所示, 主液压回路包括液压泵 3、 加压油缸 140、 换向阀 9。 本例中, 液压泵 3为负载敏感泵, 并由发动机 1驱动旋转, 输出液压动力; 负载敏感泵 包括变量液压泵 31和控制变量液压泵 31排量的液压补偿机构 32。 所述主液 压回路包括供油管路 71和反馈管路 72 , 供油管路 71连接在变量液压泵 31的 供油口与换向阀 9之间, 和换向阀 9与加压油缸 140之间; 反馈管路 72连接 在液压补偿机构 32的感应口 Ρ与供油管路 71之间。

换向阀 9连接在液压泵 3与加压油缸 140之间,其位置的改变能够控制液 压油在供油管路 71内的流动方向, 进而实现对加压油缸 140动作的控制。 本 例中, 换向阀 9为具有多个接口的敏感多路阀, 其中, Ρ口与反馈管路 72相 连, 以实现对负载的感应, 并将感应信号反馈给液压泵 3 ; 0 口通过供油管 路 71与液压泵 3的供油口相通; Α口和 Β口分别通过供油管路 71与加压油 缸 140的无杆腔和有杆腔相通。 以附图为参照, 本例中, 在敏感多路阀的主阀 位于下位时, 主液压回路的高压油进入加压油缸 140 的无杆腔中, 加压油缸 140在液压力作用下伸长; 在敏感多路阀的主阀处于上位时, 主液压回路的高 压油进入加压油缸 140的有杆腔中,加压油缸 140在液压力作用下缩回; 在敏 感多路阀的主阀处于中位时,加压油缸 140保持固定, 并在自锁机构作用下锁 止。

为了避免加压油缸 140在动力头 150拉力作用下动作而失控, 加压油缸 140的有杆腔与无杆腔, 即两个液压油腔之间还设置有自锁机构, 本例中, 自 锁机构为平衡阀 8;这样,加压油缸 140仅能够根据液压泵 3的供油进行动作, 保证加压油缸 140伸缩动作的稳定。

实施例一提供的液压系统与现有技术的区别在 于, 还包括随动控制阀 10 和随动控制溢流阀 11 , 随动控制阀 10连接在随动控制溢流阀 11的进油口与 主液压回路的管路之间; 本例中, 所述随动控制阀 10连接在反馈管路 72与随 动控制溢流阀的进油口之间。 以附图为参照, 在随动控制阀 10位于右位时, 反馈管路 72的管路与随动控制溢流阀 11的进油口保持断开, 反馈管路 72内 的压力仅与负载相关; 在随动控制阀 10位于左位时,反馈管路 72的管路与随 动控制溢流阀 11的进油口保持相通,反馈管路 72的管路液压油的最大压力与 随动控制溢流阀的溢流压力相等。

以下对实施例一提供的液压系统的工作原理进 行描述,由于实施例一提供 的液压系统为应用于旋挖钻机上的液压系统, 因此, 以下结合旋挖钻机的工作 过程描述该液压系统的工作原理。

结合图 1和图 3 , 在旋挖钻机按照普通的钻杆钻斗模式进行施工 作业时, 随动控制阀 10处于右位, 使反馈管路 72与随动控制溢流阀 11的进油口保持 断开, 液压补偿机构 32仅根据负载调整变量液压泵 31的排量。通过适当的方 式(具体方式将于后述)调整换向阀 9的位置, 在换向阀 9的主阀位于处于下 位时,加压油缸 140的活塞在液压力作用下伸出,对动力头 150施加预定的作 用力, 使钻头 160向下钻进, 形成桩孔。 该工作过程与现有技术相同, 在此不 再赘述。

结合图 2和图 3、 在旋挖钻机按照 CFA工法模式进行施工作业时, 动力 头 150在长螺旋钻杆 210拉力作用下向下移动。 使换向阀 9的主阀位于下位; 同时使随动控制阀 10处于左位, 反馈管路 72的管路与随动控制溢流阀 11的 进油口保持相通, 反馈管路 72的管路液压油的最大压力与随动控制溢流阀 11 的溢流压力相等; 此时, 调整随动控制溢流阀 11的溢流压力, 能够改变液压 补偿机构 32感应口的压力, 从而通过液压补偿机构 32调整变量液压泵 31的 排量; 在发动机 1输出转速不变的情况下, 使液压泵 3的输出流量产生变化, 使平衡阀 8保持解锁的情况下,液压泵 3为加压油缸 140提供的液压油流量也 产生相应变化, 使加压油缸 140以预定的速度伸长。

通过相应试验, 可以确定随动控制溢流阀 11的溢流压力; 在保持该溢流 压力时,使加压油缸 140的活塞以预定的速度伸出, 并保持活塞伸出的速度与 动力头 150下移的速度相等,使加压油缸 140与动力头 150保持同步动作, 实 现加压油缸 140与动力头 150的随动。

在加压油缸 140与动力头 150的随动情况下, 旋挖钻机能够顺利地按照 CFA 工法模式进行施工作业, 并保证液压系统的安全。 因此, 在旋挖钻机具 有上述液压系统时, 旋挖钻机不仅能够按照普通的钻杆钻斗模式进 行施工作 业, 还能够实现加压油缸 140与动力头 150随动, 从而能够按照 CFA工法模 式进行施工作业。

本例中,换向阀 9的主阀为液控阀,对该液控阀的控制是通过 助液压回 路实现的, 换向阀 9还可以是机械控制阀或电控阀。 如图 3所示, 辅助液压回 路包括辅助液压泵 2和控制阀 6 , 本例中, 控制阀 6具有阀体和控制手柄, 通 过控制手柄能够改变控制阀 6的位置,改变辅助液压回路的液压油流动方 和 流动状态。换向阀 9的主阀具有控制口 a和控制口 b;控制阀 6为三位换向阀, 进油口与辅助液压泵 2的供油口相连, 两个出油口分别与控制口 a和控制口 b 相连, 其中一个出油口与控制口 a之间具体是通过后述的液压梭阀相连; 控制 阀 6控制手柄的位置不同, 控制口 a和控制口 b处于不同的状态。 在控制手柄 位于中位时, 控制口 a和控制口 b均为低压, 换向阀 9的主阀位于中位; 在控 制手柄位于左位时, 控制口 a为高压, 即与辅助液压泵 2的供油口相通的时, 换向阀 9的主阀在控制口 a液压油作用下保持在下位;在控制手柄位于 位时, 控制口 b为高压, 即与辅助液压泵 2的供油口相通的时,换向阀 9的主阀在控 制口 a液压油作用下保持在上位。

可以理解, 实施例一提供的液压系统中, 在需要加压油缸 140随动时, 需 要控制阀 6先确定加压油缸 140随动的方向, 并使控制阀 6保持在预定状态; 对于上述液压系统而言,加压油缸 140不仅能够在伸长时与动力头 150保持随 动, 在缩短时, 也可以保持与动力头 150保持随动。 但对于旋挖钻机而言, 只 需要在加压油缸 140伸长时保持与动力头 450随动;在确定的随动方向相反时, 动力头 150对加压油缸 140活塞的拉力同样会导致液压元件及液压系统 的损 坏。

为了避免确定随动方向的错误, 本例中的辅助液压回路中还包括转换阀 4 和液压梭阀 5; 液压梭阀 5具有三个接口, 分别是第一进油口、 第二进油口和 出油口;液压梭阀 5的第一进油口和出油口分别与控制阀 6的一个出油口相连, 从而实现控制阀 6的出油口与控制口 a的连接;所述转换阀 4连接在液压梭阀 5的第二进油口与辅助液压泵 2的供油口之间。 转换阀 4为二位三通阀, 以图 3为参照, 在转换阀 4位于右位时, 液压梭 阀 5的第二进油口为低压,辅助液压回路可以根 控制阀 6的位置控制液压系 统的状态, 按上述方式进行。 在转换阀 4位于左位时, 液压梭阀 5的第二进油 口与辅助液压泵 2的供油口相通,从而使液压梭阀 5的出油口保持高压, 进而 使控制口 a保持为高压,换向阀 9的主阀保持在下位, 此时液压泵 3输出的液 压油驱动加压油缸 140伸长; 此时, 使随动控制阀 10保持在左位时, 就可以 实现加压油缸 140与动力头 150的随动;这样,在要加压油缸 140保持随动时, 就可以通过转换阀 4实现, 不需要通过控制阀 6实现,从而能够防止随动方向 的错误, 提高随动控制的可靠性。

在上述液压系统应用于其他工程机械中时,可 以根据实际需要确定液压执 行元件随动方向,将转换阀 4和液压梭阀 5连接在相应的控制口与控制阀之间。

根据上述描述,可以看出,加压油缸 140与动力头 150保持随动的关键是, 调整加压油缸 140动作速度,使加压油缸 140与动力头 150同步动作; 在液压 系统压力能够满足驱动动力头 150动作的前提下,加压油缸 140动作速度决定 于液压泵 3为加压油缸 140供给的液压油流量的大小,在液压泵 3为加压油缸 140供给的液压油流量增加时, 加压油缸 140伸缩的速度会增加, 反之, 加压 油缸 140伸缩的速度会减少。

可以理解, 在液压系统中包括液压马达等其他液压执行元 件, 负载由其他 负载部件形成时, 通过控制液压泵供给的液压油流量,也可以实 现液压执行元 件与负载部件随动。

实施例一中, 通过随动控制溢流阀 11 实现对液压补偿机构 32感应口 0 压力的调整, 进而通过液压补偿机构 32调整液压泵 3的排量, 最后实现调节 液压泵 3向加压油缸 140供给的液压油流量, 实现本发明的目的。

请参考图 4, 该图是本发明实施例二提供的液压系统原理示 意图。 实施二 是在实施例一的基础上提出的, 与实施例一不同之处在于, 随动控制阀 10连 接在液压泵 3的供油口与随动控制溢流阀 11的进油口之间。

实施例二的工作原理是: 在需要加压油缸 140随动时, 使随动控制阀 10 位于左位, 随动控制溢流阀 11的进油口与液压泵 3的供油口相通, 此时, 调 整随动控制溢流阀 11溢流压力, 使主油管路 71最大压力与溢流压力相等, 过 多的液压油通过随动控制溢流阀 11流回液压油箱; 并使加压油缸 140对动力 头 150的作用力与动力头 150对加压油缸 140活塞的作用力相等,保持活塞的 受力平衡; 活塞以预定的速度伸出; 通过试验, 可以使活塞伸出的速度与动力 头 150向下移动的速度保持相等,也能够实现加压 油缸 140与动力头 150的随 动, 实现本发明的目的。

因此,液压系统中的液压泵 3不限于为敏感负载泵,也可以是普通液压泵 对于上述液压系统,仅在动力头 150以恒定的速度移动时, 才能保持加压 油缸 140与动力头 150的随动;在包括上述液压系统的旋挖钻机在 卵石层等不 均匀土层中进行施工作业时, 由于土层不均勾, 土壤对长螺旋钻杆 210的作用 力会产生变化, 长螺旋钻杆 210会以不均匀的速度进给, 因此, 动力头 150 也以不同的速度向下移动, 在这种情况下, 上述液压系统中的加压油缸 140 就无法保持与动力头 150的随动。 为此, 本发明还提供了另一种实施例。

请参考图 5 , 该图是本发明实施例三提供的液压系统原理示 意图。 实施例 三提供的液压系统是在实施例一的基础上进行 调整形成,实施例三与实施例一 的不同之处在于: 随动控制溢流阀 11为电比例溢流阀, 能够根据电信号调整 其溢流压力, 还包括压力传感器 12的控制器 13。 压力传感器 12安装在换向 阀 9与加压力油缸 140无杆腔之间的主油管路 72上, 用于检测加压油缸 140 无杆腔的液压油压力;控制器 13根据压力传感器 12检测获得的压力向随动控 制溢流阀 11输出电信号。

实施例三提供的液压系统的工作原理如下:

在包括本例提供液压系统的旋挖钻机按照 CFA工法模式在不均匀的土壤 中进行施工作业时,在长螺旋钻杆 210进给的速度增加时, 动力头 150下移的 速度也增加, 此时, 加压油缸 140无杆腔的压力就会减小; 此时控制器获取压 力传感器 12检测获得的无杆腔压力变化的信息, 然后根据预定策略确定溢流 压力, 并向随动控制溢流阀 11输出相应电信号, 使随动控制溢流阀 11根据相 应电信号调整其溢流压力, 从而使液压补偿机构 32感应口 0处压力与溢流压 力相等; 在该溢流压力调节下, 液压补偿机构 32调整变量液压泵 31的排量, 并以预定的流量向加压油缸 140供给液压油, 使加压油缸 140伸长速度增加, 实现加压油缸 140与动力头 150同步动作;在由于长螺旋钻杆 210进给的速度 减小而使动力头 150下移的速度也减小时, 控制器 13可以根据压力传感器 12 检测的压力信号使随动控制溢流阀 11 溢流压力向相反方向变化, 使液压泵 3 以较小的流量向加压油缸 140供给液压油,使加压油缸 140伸长速度降低, 同 样可以使加压油缸 140与动力头 150保持同步动作; 因此, 本例提供的技术方 案同样可以实现加压油缸 140与动力头 150 的随动, 并且能够在动力头 150 以不均勾速度移动时, 保持加压油缸 140的随动。

为了更进一步地实现旋挖钻机加压油缸 140随动状态的自动化, 本例中, 转换阀 4和随动控制阀 10均为电控液压阀, 且二者电控接口均与控制器 13 相连,控制器 13不仅能够根据压力传感器 12产生的压力信号调整随动控制溢 流阀 11的溢流压力, 还能够向转换阀 4和随动控制阀 10发送信号, 转换阀 4 和随动控制阀 10根据控制器 13发送的信号改变位置,实现对转换阀 4和随动 控制阀 10状态的自动控制。 这样, 在需要加压油缸 140保持随动时, 通过操 作控制器 13就可以实现, 不需要单独对转换阀 4和随动控制阀 10进行操作; 另外, 也以在控制器 13中设定相应的策略, 在满足预定条件时, 实现对转换 阀 4和随动控制阀 10自动操作, 对随动控制溢流阀 11压力的自动调整。

在提供上述液压系统的基础上, 提供的旋挖钻机包括旋挖钻机本体 110, 桅杆 20和动力头 150 , 还包括上述任一种液压系统, 加压油缸 140的缸体与 桅杆 20固定, 所述动力头 150安装在加压油缸活塞的外端。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指 出,对于本技术领域的普通 技术人员来说, 在不脱离本发明原理的前提下, 还可以做出若干变动、 改进和 润饰, 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。