一种用于掘进同步拼装的盾构机推进液压系统

技术领域

本发明涉及一种用于掘进同步拼装的盾构机推进液压系统。

背景技术

盾构机是集机械、电气、液压、传感等多项现代技术于一体的高科技隧道施工装备，广泛用于地铁、市镇、铁路、公路、水利、矿山等地下工程建设。

盾构机推进液压系统有两个主要功能，一个是负责推进，一个是辅助管片拼装。传统的盾构机推进液压系统推进和辅助管片拼装这两个功能不能同时工作，推进时拼装必须停下来，拼装时推进必须停下来，盾构机无法实现连续掘进，限制了隧道施工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于掘进同步拼装的盾构机推进液压系统，旨在通过该系统解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种用于掘进同步拼装的盾构机推进液压系统，包括液压集成阀组、推进泵源和拼装泵源；所述液压集成阀组外接盾构机推进油缸，所述盾构机推进油缸内包括油缸无杆腔和油缸有杆腔；所述液压集成阀组包括进油联、中间联和尾联；所述中间联有若干个，若干个中间联和进油联以任意顺序串联拼接；所述尾联有两个，且分别与位于最外侧的两个中间联相连；

所述进油联外部设有推进模式供油口、第一拼装模式供油口、第二拼装模式供油口；所述进油联内设有进油联液压元件，进油联液压元件包括常开电磁二通球阀、第一常闭电磁二通球阀、手动球阀、比例减压阀、第一单向阀；

所述中间联外部设有油缸无杆腔进回油口和油缸有杆腔进回油口，且油缸无杆腔进回油口和油缸有杆腔进回油口分别连接油缸无杆腔和油缸有杆腔；所述中间联内设有中间联液压元件，中间联液压元件包括先导电磁球阀、带密封二通插装阀、第一二通插装阀、第二二通插装阀、先导电磁球阀、常闭电磁球阀、比例减压阀、第二单向阀、第三二通插装阀、第四二通插装阀、先导电磁换向阀；

两个所述尾联上分别设有第一阀组回油口和第二阀组回油口；

所述进油联、中间联以及尾联内设有油路；所述油路将所述进油联液压元件、中间联液压元件以及第一阀组回油口和第二阀组回油口之间联通；

所述推进泵源包括推进泵组、推进泵组调压阀组、推进比例限压及流量显示阀组、过滤器组；所述推进泵组和推进泵组调压阀组通过管路相连，且推进泵组和推进泵组调压阀组有两组，两组推进泵组和推进泵组调压阀组并联推进比例限压及流量显示阀组，推进比例限压及流量显示阀组连接过滤器组；

所述推进泵组为推进比例阀；所述推进泵组调压阀组包括先导式溢流阀，电磁换向阀，溢流阀，顺序阀，手动球阀，单向阀，旁路调速阀；所述先导式溢流阀，电磁换向阀，溢流阀串联构成压力选择阀；所述顺序阀，手动球阀，单向阀串联，旁路调速阀与压力选择阀并联在顺序阀前端的管路上；

所述推进比例限压及流量显示阀组由先导式溢流阀，电磁换向阀，比例溢流阀，齿轮式流量计，单向阀，压力传感器组成；所述先导式溢流阀，电磁换向阀，比例溢流阀串联构成先导式比例溢流阀；所述先导式溢流阀、齿轮式流量计，单向阀串联，且与一组推进泵组相连；先导式溢流阀前端油路与另一组推进泵相连；

所述过滤器组由手动球阀，高压过滤器，单向阀串联而成；

所述拼装泵源包括拼装泵组、拼组泵组调压阀组、过滤器组；所述拼装泵组、拼组泵组调压阀组、过滤器组通过管路相连；且拼装泵源有两组；

所述拼装泵源为拼装比例泵；所述拼组泵组调压阀组由直动式溢流阀，先导电磁溢流阀，旁路调速阀，顺序阀，手动球阀，单向阀组成；所述顺序阀，手动球阀，单向阀串联；所述直动式溢流阀，先导电磁溢流阀，旁路调速阀串联在顺序阀前端的管路上；

所述过滤器组由手动球阀，高压过滤器，单向阀串联而成；

油缸拼装模式下，两种拼装泵源分别连接第一拼装模式供油口、第二拼装模式供油口，为液压集成阀组供油；

推进模式下，推进泵源连接推进模式供油口，为液压集成阀组供油。

进一步的，油缸伸出的拼装模式下，所述第一拼装模式供油口和第二拼装模式供油口分别通过油路依次连接第二二通插装阀、第一二通插装阀、油缸无杆腔进回油口、盾构机推进油缸、油缸有杆腔进回油口、第三二通插装阀、第一阀组回油口和第二阀组回油口；所述先导电磁球阀连接第二二通插装阀；

油缸缩回的拼装模式下，所述第一拼装模式供油口和第二拼装模式供油口分别通过油路依次连接第四二通插装阀、油缸有杆腔进回油口、盾构机推进油缸、缸无杆腔进回油口、带密封二通插装阀、第一阀组回油口和第二阀组回油口；所述先导电磁换向阀连接第四二通插装阀。

进一步的，推进模式一下，所述推进模式供油口通过油路依次连接常开电磁二通球阀、手动球阀、常闭电磁球阀、比例减压阀、第二单向阀、油缸无杆腔进回油口、盾构机推进油缸、油缸有杆腔进回油口、第三二通插装阀、第一阀组回油口和第二阀组回油口。

进一步的，推进模式二下，所述推进模式供油口通过油路依次连接第一常闭电磁二通球阀、比例减压阀、第一单向阀、常闭电磁球阀、比例减压阀、第二单向阀、油缸无杆腔进回油口、盾构机推进油缸、油缸有杆腔进回油口、第三二通插装阀、第一阀组回油口和第二阀组回油口。

进一步的，所述进油联上还设有泄漏油口、第三单向阀和第一备用口。

进一步的，所述中间联还设有油缸无杆腔压力传感器接口、油缸无杆腔测压点-中间联、油缸有杆腔测压点、第二备用口、阻尼孔、第二常闭电磁二通球阀、第四单向阀、溢流阀、压力传感器。

进一步的，所述尾联还设有先导油测压口、推进模式供油测压口、拼装模式供油测压口、拼装模式供油测压口、泄漏油测压口。

本发明的优点和有益效果在于：本发明一种用于掘进同步拼装的盾构机推进液压系统解决了现有技术中所存在的盾构机推进液压系统不能满足掘进同步拼装的问题。本系统配备了单独的拼装泵源和推进泵源，掘进同步拼装集成阀组内部推进模式和拼装模式的油路也是分开的，并且每根油缸都有单独的比例减压阀进行压力控制，所以此系统可用于盾构机掘进同步拼装控制。

附图说明

图1为本发明的外部的六面示意图。

图2为本发明的立体示意图。

图3为拼装模式下油缸伸出时液压油路径图。

图4为拼装模式下油缸缩回时液压油路径图。

图5为推进模式一下液压油路径图。

图6为推进模式二下液压油路径图。

图7为推进泵源的示意图。

图8为拼装泵源的示意图。

图9为推进模式一（掘进同步拼装推进模式）和推进模式二（微速推进模式）的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

一种用于掘进同步拼装的盾构机推进液压系统，包括液压集成阀组、推进泵源和拼装泵源；所述液压集成阀组外接盾构机推进油缸，所述盾构机推进油缸C内包括油缸无杆腔和油缸有杆腔；所述液压集成阀组包括进油联D、中间联E和尾联F；所述中间联E有若干个，若干个中间联E和进油联D以任意顺序串联拼接；所述尾联F有两个，且分别与位于最外侧的两个中间联E相连；

所述进油联D外部设有推进模式供油口P1、第一拼装模式供油口P2、第二拼装模式供油口P3；所述进油联D内设有进油联液压元件，进油联液压元件包括常开电磁二通球阀1、第一常闭电磁二通球阀2、手动球阀3、比例减压阀4、第一单向阀5；

所述中间联E外部设有油缸无杆腔进回油口A和油缸有杆腔进回油口B，且油缸无杆腔进回油口A和油缸有杆腔进回油口B分别连接油缸无杆腔和油缸有杆腔；所述中间联E内设有中间联液压元件，中间联液压元件包括先导电磁球阀14、带密封二通插装阀15、第一二通插装阀16、第二二通插装阀17、先导电磁球阀18、常闭电磁球阀21、比例减压阀22、第二单向阀23、第三二通插装阀32、第四二通插装阀33、先导电磁换向阀34；

两个所述尾联F上分别设有第一阀组回油口T1和第二阀组回油口T2；

所述进油联D、中间联E以及尾联F内设有油路；所述油路将所述进油联液压元件、中间联液压元件以及第一阀组回油口T1和第二阀组回油口T2之间联通；

所述推进泵源包括推进泵组、推进泵组调压阀组、推进比例限压及流量显示阀组、过滤器组；所述推进泵组和推进泵组调压阀组通过管路相连，且推进泵组和推进泵组调压阀组有两组，两组推进泵组和推进泵组调压阀组并联推进比例限压及流量显示阀组，推进比例限压及流量显示阀组连接过滤器组；

所述推进泵组为推进比例阀58；其流量与输入比例泵的电流成正比，其还附带恒功率保护和压力切断保护功能;所述推进泵组调压阀组包括先导式溢流阀42，电磁换向阀43，溢流阀44，顺序阀45，手动球阀46，单向阀47，旁路调速阀48；所述先导式溢流阀42，电磁换向阀43，溢流阀44串联构成压力选择阀；可以实现卸载、掘进同步拼装泵源压力（33Mpa压力）、非掘进同步拼装泵源压力（28MPa压力）三挡压力选择;所述顺序阀45，手动球阀46，单向阀47串联，旁路调速阀48与压力选择阀并联在顺序阀45前端的管路上；旁路调速阀48一端连接到VP进油口，一端连接到VT回油口。顺序阀45、手动球阀46、单向阀47串联之后分别连接到VP进油口和VPA出油口。

所述推进比例限压及流量显示阀组由先导式溢流阀49，电磁换向阀53，比例溢流阀54，齿轮式流量计50，单向阀51，压力传感器52组成；所述先导式溢流阀49，电磁换向阀53，比例溢流阀54串联构成先导式比例溢流阀；所述先导式溢流阀49、齿轮式流量计50，单向阀51串联，且与一组推进泵组相连；先导式溢流阀49前端油路与另一组推进泵相连；

所述过滤器组由手动球阀55，高压过滤器56，单向阀57串联而成；

图7中，NP1、NP2、NP3为压力油口，NT为回油口，NMP1为压力传感器及压力表接口、VP为进油口，VPA为出油口、VT为回油口，VMP1为压力表接口，VMP2为压力表接口，VL为泄漏油口；VS为吸油口，VT1为泄油口，VA为压力油出口。推进比例阀58的三个油口即为VS为吸油口，VT1为泄油口，VA为压力油出口；推进比例泵58带电比例排量、压力切断和恒功率调节。

所述拼装泵源包括拼装泵组、拼组泵组调压阀组、过滤器组；所述拼装泵组、拼组泵组调压阀组、过滤器组通过管路相连；且拼装泵源有两组；

所述拼装泵源为拼装比例泵61；所述拼组泵组调压阀组由直动式溢流阀62，先导电磁溢流阀63，旁路调速阀64，顺序阀65，手动球阀66，单向阀67组成；所述顺序阀65，手动球阀66，单向阀67串联；所述直动式溢流阀62，先导电磁溢流阀63，旁路调速阀64并联在顺序阀65前端的管路上；

所述过滤器组由手动球阀68，高压过滤器69，单向阀70串联而成；

图8中ES为吸油口，ET1为泄油口，EA为压力油出口，三个油口分别是推进比例泵61的三个油口。推进比例泵61带电比例排量、压力切断和恒功率调节。EP为进油口，EPA为出油口，ET为回油口，EMP1为压力表接口，EMP2为压力表接口，EL为泄漏油口；直动式溢流阀62一端连接到EP进油口，一端连接到ET回油口。旁路调速阀64一端连接到EP进油口，一端连接到ET回油口。顺序阀65，手动球阀66，单向阀67串联之后，分别连接到EP进油口和EPA出油口。

油缸拼装模式下，两种拼装泵源分别连接第一拼装模式供油口P2、第二拼装模式供油口P3，为液压集成阀组供油；

推进模式下，推进泵源连接推进模式供油口P1，为液压集成阀组供油。

油缸伸出的拼装模式下，所述第一拼装模式供油口P2和第二拼装模式供油口P3分别通过油路依次连接第二二通插装阀17、第一二通插装阀16、油缸无杆腔进回油口A、盾构机推进油缸C、油缸有杆腔进回油口B、第三二通插装阀32、第一阀组回油口T1和第二阀组回油口T2；所述先导电磁球阀18连接第二二通插装阀17；

油缸缩回的拼装模式下，所述第一拼装模式供油口P2和第二拼装模式供油口P3分别通过油路依次连接第四二通插装阀33、油缸有杆腔进回油口B、盾构机推进油缸C、缸无杆腔进回油口A、带密封二通插装阀15、第一阀组回油口T1和第二阀组回油口T2；所述先导电磁换向阀34连接第四二通插装阀33。

推进模式一（掘进同步拼装推进模式）下，所述推进模式供油口P1通过油路依次连接常开电磁二通球阀1、手动球阀3、常闭电磁球阀21、比例减压阀22、第二单向阀23、油缸无杆腔进回油口A、盾构机推进油缸C、油缸有杆腔进回油口B、第三二通插装阀32、第一阀组回油口T1和第二阀组回油口T2。

推进模式二（微速推进模式）下，所述推进模式供油口P1通过油路依次连接第一常闭电磁二通球阀2、比例减压阀4、第一单向阀5、常闭电磁球阀21、比例减压阀22、第二单向阀23、油缸无杆腔进回油口A、盾构机推进油缸C、油缸有杆腔进回油口B、第三二通插装阀32、第一阀组回油口T1和第二阀组回油口T2。

所述进油联D上还设有泄漏油口L、第三单向阀6和第一备用口X。

所述中间联E还设有油缸无杆腔压力传感器接口MA1、油缸无杆腔测压点-中间联MA2、油缸有杆腔测压点MB、第二备用口E、阻尼孔11、第二常闭电磁二通球阀12、第四单向阀13、溢流阀31、压力传感器41。

所述尾联F还设有先导油测压口MSt、推进模式供油测压口MP1、拼装模式供油测压口MP2、拼装模式供油测压口MP3、泄漏油测压口MLND。

拼装模式下的油路:拼装模式的供油从第一拼装模式供油口P2、第二拼装模式供油口P3口进，当油缸伸出时，先导电磁球阀18得电，液压油通过第二二通插装阀17、第一二通插装阀16，油缸有杆腔的液压油通过油缸有杆腔进回油口B，再通过第三二通插装阀32流回第一阀组回油口T1、第二阀组回油口T2，从而回油箱。当油缸缩回时，先导电磁换向阀34换向阀得电，第一拼装模式供油口P2、第二拼装模式供油口P3的液压油通过第四二通插装阀33到达油缸有杆腔进回油口B，然后到油缸的有杆腔，先导电磁球阀14得电，油缸无杆腔的液压油到达油缸无杆腔进回油口A，然后通过带密封二通插装阀15到达第一阀组回油口T1、第二阀组回油口T2，从而回油箱。

推进模式模式一油路：推进模式的供油从推进模式供油口P1进，通过常开电磁二通球阀1，手动球阀3，常闭电磁球阀21，比例减压阀22，第二单向阀23到达阀组的油缸无杆腔进回油口A，然后到达油缸的无杆腔，推进油缸伸出，推进油缸的有杆腔回油到油缸有杆腔进回油口B，再从第三二通插装阀32到达第一阀组回油口T1、第二阀组回油口T2，从而回油箱。

推进模式模式二油路：推进模式的供油从推进模式供油口P1进，通过第一常闭电磁二通球阀2，比例减压阀4，第一单向阀5，常闭电磁球阀21，比例减压阀22，第二单向阀23到达阀组的油缸无杆腔进回油口A，然后到达油缸的无杆腔，推进油缸伸出，推进油缸的有杆腔回油到油缸有杆腔进回油口B，在从第三二通插装阀32到达第一阀组回油口T1、第二阀组回油口T2，从而回油箱。

如图9，为推进模式一（掘进同步拼装推进模式）和推进模式二（微速推进模式）的原理图。

掘进同步拼装时，有的推进油缸参与推进，有的推进油缸不参与推进，不参与推进的推进油缸通过掘进同步拼装集成阀组上的电磁二通球阀21不得电来实现。不参与推进的推进油缸可以在在拼装泵源的供油下实现伸缩动作辅助管片拼装。掘进同步拼装时的推进模式：推进泵源部分提供稳定的可调节的泵源压力和充足的流量，其中稳定的可调节的泵源压力由先导式溢流阀49、电磁换向阀53、比例溢流阀54构成的先导式比例溢流阀来提供，充足的流量由推进比例泵58和齿轮流量计50配合来实现。推进模式的供油在掘进同步拼装集成阀组中从电磁二通球阀1，手动球阀3这条路走，直接到达阀组中间联的电磁二通球阀21，比例减压阀22，单向阀23这条油路。此推进模式油路绕过了电磁二通球阀2，比例减压阀4，单向阀5这条油路。这种模式下，泵源压力稳定，流量充足，各个推进油缸的比例减压阀可以自由设定压力，通过算法设定每根油缸的推进压力可以实现在多根拼装模式下的推进油缸不参与推进的情况下的盾构机推力和力矩的平衡。

在掘进同步拼装时，参与推进的每根推进油缸都由一个单独的比例减压阀22来控制，通过比例减压阀的流量小，当推进速度比较低时，通过比例减压阀的流量更小有可能引起推进压力不稳定，为此在系统中还设计了微速推进的模式，微速推进模式不用于掘进同步拼装，用于回到常规的分区推进，用于解决微速推进压力不稳定的问题。微速推进模式：推进泵源提供稳定的流量，由推进比例泵58来提供，推进泵源提供限压压力，由先导式溢流阀49、电磁换向阀53、比例溢流阀54构成的先导式比例溢流阀来提供。此推进模式的供油在掘进同步拼装集成阀组中从电磁二通球阀2，比例减压阀4，单向阀5直接到达阀组中间联的电磁二通球阀21，比例减压阀22，单向阀23这条油路。此推进模式绕过了电磁二通球阀1，手动球阀3这条油路。这种模式下比例减压阀22的压力值要设定为最大，相当于常通。推进控制又重新回到了传统的分组控制，每个组的推进油缸压力一样由比例减压阀集中控制。由于比例减压阀4控制多根油缸，通过其的流量较大，不会出现压力不稳定的问题。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。