一种凿岩钻孔控制的三级防卡钎系统

技术领域

本发明涉及钻孔技术领域，具体而言，涉及一种凿岩钻孔控制的三级防卡钎系统。

背景技术

目前液压凿岩机作为一种旋转冲击破碎设备凿岩作业时遇到的岩层地质条件复杂多变，针对不同地质构造需要不同的推进压力和冲击压力匹配，另外钻头钻进过程中如遇到地质不均、溶岩、裂隙等情况会造成卡钎现象，因此凿岩机的液压控制系统需要具备根据不同地质情况简单便捷调节冲击压力和推进压力以及可靠的防卡钎功能，此外凿岩施工过程中需要操作人员对设备的给进、回转、冲击等操作进行控制，需要控制的开关或手柄数量较多，凿岩过程中速度不方便调节或者不可调节的情况下则容易导致凿岩定位时间过长，耽误工时，甚者会出现卡钎和断钻杆等情况严重影响施工效率。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高对凿岩施工过程中针对不同工况下的可调节性控制及智能化程度，提高凿岩的工作效率，如何识别卡钎潜在风险，并自动进行防卡钎控制，避免卡钎的发生，提高施工效率，增加设备的使用寿命。

为解决上述问题，本发明提供一种凿岩钻孔控制的三级防卡钎系统，包括：凿岩钻孔控制系统和三级防卡钎系统；

所述凿岩钻孔控制系统包括液压泵、液压油箱、液压油缸、控制油源阀、液压马达、冲击设备、负载敏感凿岩多路阀和防卡钎阀组，所述液压泵分别与所述负载敏感凿岩多路阀的第一油口和第五油口、第六油口、第七油口连接，所述液压油箱与凿岩阀组的第二油口连接，所述冲击设备与所述防卡钎阀组的防空打阀出油口连接，所述负载敏感凿岩多路阀的第八油口和第九油口分别与所述液压油缸的无杆腔和所述液压油缸的有杆腔连接，所述负载敏感凿岩多路阀的第十三油口与所述液压泵的负载敏感反馈口连接，所诉负载敏感凿岩多路阀的第十四油口、第十五油口与所述控制油源阀的出油口连接，所述负载敏感凿岩多路阀外接所述冲击设备的第十油口、所述液压马达正转的第三油口、所述液压马达反转的第四油口、所述冲击设备压力反馈的第十一油口和检测所述液压油缸和所述冲击设备总压力的第十二油口；

所述三级防卡钎系统上设置有溢流阀、防空打阀、防卡阀、三级防卡阀、溢流阀组和梭阀；

所述第十油口与所述溢流阀的进油口、所述三级防卡阀的进油口、所述防空打阀的进油口连接，所诉第二油口与所述溢流阀的回油口、所述三级防卡阀的回油口、所述防空打阀的回油口、所述溢流阀组的回油口、所述防卡阀的回油口连接，所诉第八油口与所述防卡阀的进油口A、所述梭阀的第一进油口、所述三级防卡阀的控制油口和所述溢流阀组的进油口连接，所诉第三油口与所述防卡阀的控制油口连接，所述第十一油口与所述溢流阀组的控制油口连接，所诉第九油口与所述防卡阀的另一个进油口B、所述梭阀的第二进油口连接，所述梭阀的出油口与所述防空打阀的控制口连接，所述防空打阀的出油口外接所述冲击设备，所述防卡阀的出油口A4外接所述液压油缸无杆腔，所述防卡阀的另一个出油口B4外接所述液压油缸有杆腔。

进一步地，所述凿岩钻孔控制系统和所述三级防卡钎系统连接外部设备并设有多个压力检测口，用于连通压力检测设备，通过对阀组内各阀块的工作状态进行控制，通过所述液压泵向阀组内供油，并输出至所述液压马达、所述液压油缸以及所述冲击设备中，控制所述液压油缸进行凿岩给进作业，控制凿岩给进、回转、冲击的同步作业；在作业过程中通过凿岩速度比例控制阀的所述第十三油口实时对所述液压油缸和所述冲击设备的内部压力进行监测，并控制所述液压泵的变量，再通过调节凿岩速度比例控制阀的操作杆推动角度改变阀芯的内部通油的节流面积，控制调节供给所述液压油缸、所述冲击设备的工作口流量大小，控制调节所述液压油缸推进或者回退的速度，控制调节所述冲击设备的冲击频率、冲击压力，通过检测所述液压马达、所述冲击设备、所述液压油缸无杆腔的压力，得到三级防卡钎阀组的控制压力，调节供给给所述液压马达、所述冲击设备、所述液压油缸的压力和流量。

进一步地，所述三级防卡钎阀由二位二通换向阀、两个所述溢流阀和阻尼组成；所述溢流阀组由二位二通换向阀、两个所述溢流阀和阻尼组成；所述防空打阀由二位三通换向阀、所述溢流阀和阻尼组成；所述防卡钎阀由二位四通换向阀、二位二通换向阀、单向阀、四个阻尼和两个所述溢流阀组成。

进一步地，所述负载敏感凿岩多路阀包括：第一进油阀、回转换向阀、第二进油阀、冲击换向阀、推进换向阀和进回油阀；

所述第一进油阀和所述进回油阀的进油口分别与各自阀片内部的卸荷阀芯进油口连接，所述第二进油阀的两个进油口与所述进回油阀的出油口和所述冲击换向阀、所述推进换向阀的进油口连接，所述回转换向阀的进油口与所述第一进油阀的出油口连接，所述回转换向阀过压力补偿器的反馈油路与所述第一进油阀的主溢流阀和调速阀的进油口连接，所述冲击换向阀、所述推进换向阀过压力补偿器的反馈油路与所述进回油阀的主溢流阀和调速阀的进油口连接，所述回转换向阀设置有两个二次溢流阀，二次溢流阀的进油口与所述回转换向阀的工作口连接，所述溢流阀和卸荷阀芯的出油口与液压油箱连接，所述换向阀的回油口相互之间互通且与液压油箱连接。

进一步地，所述冲击换向阀和所述推进换向阀的钢球定位腔上设置有两个换向油口与外接的控制油源连接，控制油源打开推动阀杆换向。

进一步地，所诉三级防卡钎阀的主溢流阀的进油口连接二位二通换向阀的出油口，控制所述溢流阀的进油口连接二位二通换向阀的弹簧腔且连接控油油口过两个阻尼孔后的油路，控制油路过一个阻尼孔后与二位二通换向阀的换向腔连接，两个所述溢流阀的出油都与液压油箱连接，所诉三级防卡钎阀设有两个检测进油口压力的压力检测口。

进一步地，所诉溢流阀组的高推溢流阀的进油与进油口连接，二位二通换向阀的换向腔与控油油口过阻尼孔后的油路连接，低推溢流阀的进油和二位二通换向阀的出油口连接，两个溢流阀和二位二通换向阀的弹簧腔与液压油箱连接，所诉溢流阀组设有检测进油口压力的压力检测口。

进一步地，所诉防空打阀的二位二通换向阀的换向腔和控制油口过阻尼孔后的油路连接，二位二通换向阀的出油口和冲击设备连接，二位二通换向阀的弹簧腔和二位二通换向阀的回油口与液压油箱连接，二位二通换向阀的换向压力可调。

进一步地，所述防卡钎阀的二位四通换向阀的出油口与二位二通换向阀的进油口和单向阀的弹簧腔连接，二位四通换向阀的另一个出油口与所述液压油缸的有杆腔连接，二位四通换向阀的换向腔与控制油口过一个阻尼孔后的油路连接，二位四通换向阀的弹簧腔和控制油口过两个阻尼孔后的油路连接，二位二通换向阀的出油口和所述液压油缸的无杆腔连接，二位二通换向阀的换向腔与控制油口过一个阻尼孔后的油路连接，二位二通换向阀的弹簧腔和控制油口过两个阻尼孔后的油路连接，两个溢流阀的进油口与控制油口过两个阻尼孔后的油路连接，两个溢流阀的出油口与液压油箱连接，单向阀的换向腔和液压油缸的无杆腔连接。

进一步地，所诉防卡钎阀上设有两个检测进油口A的压力的压力检测口，一个检测进油口B的压力的压力检测口，两个检测控制油口的压力的压力检测口，一个检测二位四通换向阀弹簧腔的压力的压力检测口，一个检测二位二通换向阀弹簧腔的压力的压力检测口，一个检测二位二通换向阀出油口压力的压力检测口。

本发明采用上述技术方案包括以下有益效果：

本发明能够通过在凿岩钻孔控制的三级防卡钎系统设置有多个油口，连接了外部设备并预留有压力检测口，可随时连通压力检测设备，通过对阀组内各阀块的工作状态进行控制，进而可通过液压泵向阀组内供油，并输出至液压马达、液压油缸以及冲击设备中，控制液压油缸进行凿岩给进作业，并可实现凿岩给进、回转、冲击的同步作业；在作业过程中可以通过凿岩速度比例控制阀的第十三油口实时对液压油缸和冲击设备的内部压力进行监测，并控制液压泵变量，再通过调节凿岩速度比例控制阀的操作杆推动角度改变阀芯的内部通油的节流面积，从而实现调节供给液压油缸、冲击设备的工作口流量大小，使液压油缸推进或者回退的速度可控可调节，使冲击设备的冲击频率、冲击压力可控可调节，通过自动检测液压马达、冲击设备、液压油缸无杆腔的压力，确定三级防卡钎阀组的控制压力，从而调节供给给液压马达、冲击设备、液压油缸的压力和流量，从而提高了针对不同工况下的凿岩施工的可调节性控制及智能化程度，提高孔的直度和凿岩的工作效率，自动识别卡钎潜在风险，并自动进行防卡钎控制，有效避免卡钎的发生，提高施工效率，增加设备的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的凿岩钻孔控制的三级防卡钎系统的结构示意图；

其中：1-负载敏感凿岩多路阀、2-溢流阀、3-三级防卡阀、4-溢流阀组、5-防空打阀、6-防卡阀、7-液压马达、8-液压油缸、9-冲击设备、10-梭阀、1.1-第一进油阀、1.2-回转换向阀、1.3-第二进油阀、1.4-冲击换向阀、1.5-推进换向阀、1.6-进回油阀、P-第一油口、T-第二油口、A1-第三油口、B1-第四油口、P1-第五油口、P2-第六油口、P3-第七油口、A3-第八油口、B3-第九油口、A2-第十油口、B2-第十一油口、M-第十二油口、Ls-第十三油口、b3-第十四油口、b2-第十五油口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例

本实施例提供了一种凿岩钻孔控制的三级防卡钎系统，如图1所示，本系统包括：凿岩钻孔控制系统和三级防卡钎系统；

凿岩钻孔控制系统包括液压泵、液压油箱、液压油缸8、控制油源阀、液压马达7、冲击设备9、负载敏感凿岩多路阀1和防卡钎阀组，液压泵分别与负载敏感凿岩多路阀1的第一油口P和第五油口P1、第六油口P2、第七油口P3连接，液压油箱与凿岩阀组的第二油口T连接，冲击设备9与防卡钎阀组的防空打阀5出油口连接，负载敏感凿岩多路阀1的第八油口A3和第九油口B3分别与液压油缸8的无杆腔和液压油缸8的有杆腔连接，负载敏感凿岩多路阀1的第十三油口Ls与液压泵的负载敏感反馈口连接，负载敏感凿岩多路阀1的第十四油口b3、第十五油口b2与控制油源阀的出油口连接，负载敏感凿岩多路阀1外接冲击设备9的第十油口A2、液压马达7正转的第三油口A1、液压马达7反转的第四油口B1、冲击设备9压力反馈的第十一油口B2和检测液压油缸8和冲击设备9总压力的第十二油口M；

三级防卡钎系统上设置有溢流阀2、防空打阀5、防卡阀6、三级防卡阀3、溢流阀组4和第一进油阀1.1；

第十油口A2与溢流阀2的进油口、三级防卡阀3的进油口、防空打阀5的进油口连接，第二油口T与溢流阀2的回油口、三级防卡阀3的回油口、防空打阀5的回油口、溢流阀组4的回油口、防卡阀6的回油口连接，第八油口A3与防卡阀6的进油口A、第一进油阀1.1的第一进油口、三级防卡阀3的控制油口和溢流阀组4的进油口连接，第三油口A1与防卡阀6的控制油口连接，第十一油口B2与溢流阀组4的控制油口连接，第九油口B3与防卡阀6的另一个进油口B、第一进油阀1.1的第二进油口连接，第一进油阀1.1的出油口与防空打阀5的控制口连接，防空打阀5的出油口外接冲击设备9，防卡阀6的出油口A4外接液压油缸8无杆腔，防卡阀6的另一个出油口B4外接液压油缸8有杆腔。

具体的，凿岩钻孔控制系统上设置有负载敏感凿岩多路阀1，外接液压泵的第一油口P、外接液压油箱的第二油口T、外接液压回转马达正转的第三油口A1、外接液压回转马达反转的第四油口B1、外接液压泵的第五油口P1、第六油口P2、第七油口P3、与防卡钎阀进油口A连接的第八油口A3、与防卡钎阀进油口B连接的第九油口B3、外接冲击设备9的第十油口A2、外接冲击设备9压力反馈的第十一油口B2、检测推进油缸和冲击设备9总压力的第十二油口M、外接负载敏感泵反馈口的第十三油口Ls，外接控制油源控制推进快速回退的第十四油口b3、外接控制油源控制冲击快速回退的第十五油口b2。

具体的，凿岩速度比例控制系统上设置有负载敏感凿岩多路阀1，负载敏感凿岩多路阀1属于与负载压力无关的流量分配多路阀,多路阀中的每联换向阀流量可调，与同时控制的换向阀的数量、负载压力和流量无关，流量分配与其需求成比例，可使用变量泵也可以使用定量泵，也可以双泵同用，回转路用一个泵，冲击和推进油路用另一个泵。

具体的，负载敏感凿岩多路阀1，三个换向阀的操作形式为钢球定位手动操作形式，操作操纵杆可以在最大行程前固定在任意位置，并设有两个固定点，其中冲击换向阀1.4的钢球定位固定点方向一致，既往同一方向操作时有两个固定点。

其中，凿岩钻孔控制系统和三级防卡钎系统连接外部设备并设有多个压力检测口，用于连通压力检测设备，通过对阀组内各阀块的工作状态进行控制，通过液压泵向阀组内供油，并输出至液压马达7、液压油缸8以及冲击设备9中，控制液压油缸8进行凿岩给进作业，控制凿岩给进、回转、冲击的同步作业；在作业过程中通过凿岩速度比例控制阀的第十三油口Ls实时对液压油缸8和冲击设备9的内部压力进行监测，并控制液压泵的变量，再通过调节凿岩速度比例控制阀的操作杆推动角度改变阀芯的内部通油的节流面积，控制调节供给液压油缸8、冲击设备9的工作口流量大小，控制调节液压油缸8推进或者回退的速度，控制调节冲击设备9的冲击频率、冲击压力，通过检测液压马达7、冲击设备9、液压油缸8无杆腔的压力，得到三级防卡钎阀组的控制压力，调节供给给液压马达7、冲击设备9、液压油缸8的压力和流量。

其中，三级防卡钎阀由二位二通换向阀、两个溢流阀2和阻尼组成；溢流阀组4由二位二通换向阀、两个溢流阀2和阻尼组成；防空打阀5由二位三通换向阀、溢流阀2和阻尼组成；防卡钎阀由二位四通换向阀、二位二通换向阀、单向阀、四个阻尼和两个溢流阀2组成。

其中，负载敏感凿岩多路阀1包括：第一进油阀、回转换向阀1.2、第二进油阀1.3、冲击换向阀1.4、推进换向阀1.5和进回油阀1.6；

第一进油阀和进回油阀1.6的进油口分别与各自阀片内部的卸荷阀芯进油口连接，第二进油阀1.3的两个进油口与进回油阀1.6的出油口和冲击换向阀1.4、推进换向阀1.5的进油口连接，回转换向阀1.2的进油口与第一进油阀的出油口连接，回转换向阀1.2过压力补偿器的反馈油路与第一进油阀的主溢流阀2和调速阀的进油口连接，冲击换向阀1.4、推进换向阀1.5过压力补偿器的反馈油路与进回油阀1.6的主溢流阀2和调速阀的进油口连接，回转换向阀1.2设置有两个二次溢流阀2，二次溢流阀2的进油口与回转换向阀1.2的工作口连接，溢流阀2和卸荷阀芯的出油口与液压油箱连接，换向阀的回油口相互之间互通且与液压油箱连接。

其中，冲击换向阀1.4和推进换向阀1.5的钢球定位腔上设置有两个换向油口与外接的控制油源连接，控制油源打开推动阀杆换向。

其中，三级防卡钎阀的主溢流阀2的进油口连接二位二通换向阀的出油口，控制溢流阀2的进油口连接二位二通换向阀的弹簧腔且连接控油油口过两个阻尼孔后的油路，控制油路过一个阻尼孔后与二位二通换向阀的换向腔连接，两个溢流阀2的出油都与液压油箱连接，三级防卡钎阀设有两个检测进油口压力的压力检测口。

其中，溢流阀组4的高推溢流阀2的进油与进油口连接，二位二通换向阀的换向腔与控油油口过阻尼孔后的油路连接，低推溢流阀2的进油和二位二通换向阀的出油口连接，两个溢流阀2和二位二通换向阀的弹簧腔与液压油箱连接，溢流阀组4设有检测进油口压力的压力检测口。

其中，防空打阀5的二位二通换向阀的换向腔和控制油口过阻尼孔后的油路连接，二位二通换向阀的出油口和冲击设备9连接，二位二通换向阀的弹簧腔和二位二通换向阀的回油口与液压油箱连接，二位二通换向阀的换向压力可调。

其中，防卡钎阀的二位四通换向阀的出油口与二位二通换向阀的进油口和单向阀的弹簧腔连接，二位四通换向阀的另一个出油口与液压油缸8的有杆腔连接，二位四通换向阀的换向腔与控制油口过一个阻尼孔后的油路连接，二位四通换向阀的弹簧腔和控制油口过两个阻尼孔后的油路连接，二位二通换向阀的出油口和液压油缸8的无杆腔连接，二位二通换向阀的换向腔与控制油口过一个阻尼孔后的油路连接，二位二通换向阀的弹簧腔和控制油口过两个阻尼孔后的油路连接，两个溢流阀2的进油口与控制油口过两个阻尼孔后的油路连接，两个溢流阀2的出油口与液压油箱连接，单向阀的换向腔和液压油缸8的无杆腔连接。

其中，防卡钎阀上设有两个检测进油口A的压力的压力检测口，一个检测进油口B的压力的压力检测口，两个检测控制油口的压力的压力检测口，一个检测二位四通换向阀弹簧腔的压力的压力检测口，一个检测二位二通换向阀弹簧腔的压力的压力检测口，一个检测二位二通换向阀出油口压力的压力检测口。

具体的，在工作过程中，负载敏感凿岩多路阀1上有三根操作杆，分别控制对应外接的液压马达7、液压油缸8、冲击设备9的工作状态，通过推动负载敏感凿岩多路阀1上的操作杆，改变凿岩的工作状态，当操作杆处于中位时，外接设备不工作，随着操作杆的推动外接设备开始工作，操纵杆推动幅度越大，设备工作速度越快，且操纵杆可以在最大行程前固定在任意位置，并设有两个固定点，可根据实际工况，设定到达固定点时负载敏感凿岩多路阀1工作口输出的流量；负载敏感凿岩多路阀1可以同时向液压马达7、液压油缸8、冲击设备9的工作口供油且流量按设定比例分配，从而可实现凿岩给进、回转、冲击的同步作业且速度可控可调节；其中：连接冲击设备9的工作联操作杆只往一个方向操作，当推进一定距离，距离可根据要求调节时为低冲，流量恒定，此时第十一油口B2口不工作，单独第十油口A2工作且流量可根据要求设定，流量可以小于最大行程时的流量，用于低冲适合软岩层等工况，再往前推进后第十油口A2、第十一油口B2两个工作口同时工作时为高冲，第十油口A2给冲击设备9供油，第十一油口B2控制溢流阀组4的二位二通阀的换向。

本系统提高了凿岩施工过程中针对不同工况下的可调节性控制及智能化程度，提高凿岩的工作效率，本发明还减少了需要操作的手柄或者开关，三个手柄即可使凿岩工况下的回转、冲击、推进联动且压力和流量可调，可减少操作人员的劳动强度，可增加设备的使用寿命，提高了控制凿岩速度和施工效率。

本系统能够通过在凿岩钻孔控制的三级防卡钎系统设置有多个油口，连接了外部设备并预留有压力检测口，可随时连通压力检测设备，通过对阀组内各阀块的工作状态进行控制，进而可通过液压泵向阀组内供油，并输出至液压马达、液压油缸以及冲击设备中，控制液压油缸进行凿岩给进作业，并可实现凿岩给进、回转、冲击的同步作业；在作业过程中可以通过凿岩速度比例控制阀的第十三油口实时对液压油缸和冲击设备的内部压力进行监测，并控制液压泵变量，再通过调节凿岩速度比例控制阀的操作杆推动角度改变阀芯的内部通油的节流面积，从而实现调节供给液压油缸、冲击设备的工作口流量大小，使液压油缸推进或者回退的速度可控可调节，使冲击设备的冲击频率、冲击压力可控可调节，通过自动检测液压马达、冲击设备、液压油缸无杆腔的压力，确定三级防卡钎阀组的控制压力，从而调节供给给液压马达、冲击设备、液压油缸的压力和流量，从而提高了针对不同工况下的凿岩施工的可调节性控制及智能化程度，提高孔的直度和凿岩的工作效率，自动识别卡钎潜在风险，并自动进行防卡钎控制，有效避免卡钎的发生，提高施工效率，增加设备的使用寿命。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。