一种回转油缸机械式液压换向回路及换向方法

技术领域

本发明涉及液压设备技术领域，具体的说是一种回转油缸机械式液压换向回路及换向方法。

背景技术

在竖井钻机、竖井掘进机等多种打井的机械设备中，由于机械设备浸泡在水下运行，机械结构上的检测仪表都需要经过专业封装，或选用特殊功能的仪表，同时水下的仪表上的电缆也需要防水和防护，这在一定程度上增加了技术难度和生产成本。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种回转油缸机械式液压换向回路及换向方法，通过该液压换向回路使回转油缸机械式自动换向，操作简单方便，减少检测仪表的数量，降低设备成本，同时解决了一些特殊工况下执行元件上无法安装检测仪表的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种回转油缸机械式液压换向回路，液压换向回路包括油箱、电机、变量泵、卸荷阀、组合式液动换向阀、单向阀II、单向阀III、压力表和主动缸；

所述主动缸的有杆腔端部设有第一换向装置，无杆腔端部设有第二换向装置；

电机带动变量泵驱动液压油从油箱经过组合式液动换向阀流入主动缸的有杆腔或无杆腔，推动主动缸的活塞杆运动，当主动缸的活塞杆运动到缸底的时候，活塞触发第二换向装置或第一换向装置，第二换向装置或第一换向装置再控制组合式液动换向阀换向，从而实现主动缸自动的、机械式的换向。

作为优选方案，组合式液动换向阀是一个由主阀、先导阀和双单向节流阀组成的多功能阀；

所述主阀和先导阀均为二位四通换向阀；

所述主阀的第一端口连接变量泵，第二端口连接油箱，第三端口与主动缸的有杆腔相连接，第四端口与主动缸的无杆腔相连接；

先导阀的第一端口连接变量泵，第二端口连接油箱，第三端口经过双单向节流阀与主阀的右工作位控制油口相连接，第四端口经过双单向节流阀与主阀的左工作位控制油口相连接。

作为优选方案，液压换向回路还包括至少一个从动缸，所述从动缸的无杆腔与主阀的第三端口相连接，有杆腔与主阀的第四端口相连接。

作为优选方案，所述第一换向装置和第二换向装置均为由弹簧控制的二位二通行程阀。

作为优选方案，第一换向装置的第一端口与变量泵相连接，第二端口与先导阀的右工作位控制油口相连接；

第二换向装置的第一端口与变量泵相连接，第二端口与先导阀的左工作位控制油口相连接。

作为优选方案，当第一换向装置断开后，封闭在第一换向装置与组合式液动换向阀之间的液压油依次通过单向阀III和组合式液动换向阀泄回油箱；

当第二换向装置断开后，封闭在第二换向装置与组合式液动换向阀之间的液压油依次通过单向阀II和组合式液动换向阀泄回油箱。

作为优选方案，变量泵的出口设有一用于监测主动缸具体位置的流量计。

一种回转油缸机械式液压换向方法，主要包括如下步骤：

步骤1、电机带动变量泵驱动液压油从油箱经过组合式液动换向阀，通过主油路A到主动缸的有杆腔，推动主动缸的活塞杆运动；

步骤2、当主动缸活塞杆运动到无杆腔的腔底时，活塞触发第二换向装置，第二换向装置控制组合式液动换向阀换向，从而实现组合式液动换向阀的A、B油路的高低压切换一次，B路开始进高压油，A路回油；

步骤3、经过切换后的高压油沿着B油路至主动缸的无杆腔，推动主动缸活塞杆伸出，同时第二换向装置断开，封闭在第二换向装置和组合式液动换向阀之间的高压油，通过单向阀II泄压；

步骤4、主动缸的活塞杆伸出到腔底后，活塞触发第一换向装置，第一换向装置控制组合式液动换向阀换向，组合式液动换向阀的A、B油路的高低压再次切换，A路开始进高压油，B路回油；

步骤5、经过切换后的高压油，沿着主油路A路的方向，重复步骤1的路线循环运动，同时第一换向装置断开；封闭在第一换向装置和组合式液动换向阀之间的高压油，通过单向阀III泄压；

其中，在主动缸运动过程中，从动缸被动跟随主动缸一同运动。

有益效果：

1）、本发明的液压换向回路包括油箱、电机、变量泵、卸荷阀、组合式液动换向阀、单向阀II、单向阀III和主动缸；主动缸的两端缸底各设有一个换向装置，电机带动变量泵驱动液压油从油箱经过组合式液动换向阀到达主动缸，推动主动缸的活塞杆运动，当主动缸的活塞杆运动到缸腔底的时候，活塞触发缸底的换向装置，外控油通过换向装置从而控制组合式液动换向阀换向，从而实现主动缸换向，主动缸的活塞杆反方向动作，随着活塞杆的动作，活塞离开缸底的换向装置，换向装置关闭，其中封闭在主动缸的换向装置与组合式液动换向阀之间的控制油通过单向阀II或单向阀III泄回油箱。本发明实现了回转油缸机械式自动换向，此换向回路不仅简单可靠，而且解决了有些因为各种原因执行机构难以放置检测仪表的液压换向回路。

2）、本发明的液压换向回路中，还包括至少一个从动缸，从动缸内没有换向装置，从动缸跟随主动缸一同运动，

3）、本发明的液压换向回路上设有流量计，通过流量计能间接监测油缸的具体运动位置。

附图说明

图1是本发明中组合式液动换向阀的结构示意图。

图2为本发明中液压换向回路的原理图之一。

图3为本发明中液压换向回路的原理图之二。

图4为本发明中液压换向回路的原理图之三。

图5为本发明中液压换向回路的原理图之四。

图6为本发明中液压换向回路的原理图之五。

图中：1、油箱，2、电机，3、变量泵，4、单向阀I，5、卸荷阀，6、流量计，7、组合式液动换向阀，701、先导阀，702、双单向节流阀，703、主阀，8、单向阀II，9、单向阀III，10、压力表，11、主动缸，12、从动缸，13、第一换向装置，14、第二换向装置。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

一种回转油缸机械式液压换向回路，请参考图2，液压换向回路包括油箱1、电机2、变量泵3、单向阀I 4、卸荷阀5、组合式液动换向阀7、单向阀II 8、单向阀III 9、压力表10和主动缸11。

组合式液动换向阀7是一个由主阀703、先导阀701和双单向节流阀702组成的多功能阀；所述主阀703和先导阀701均为二位四通换向阀；所述主阀703的第一端口P2连接变量泵3，第二端口T2连接油箱1，第三端口A2与主动缸11的有杆腔相连接，第四端口B2与主动缸11的无杆腔相连接；先导阀701的第一端口P1连接变量泵3，第二端口T1连接油箱1，第三端口A1经过双单向节流阀702与主阀703的右工作位控制油口相连接，第四端口B1经过双单向节流阀702与主阀703的左工作位控制油口相连接。

所述主动缸11的有杆腔端部设有第一换向装置13，无杆腔端部设有第二换向装置14。所述第一换向装置13和第二换向装置14均为由弹簧控制的二位二通行程阀，第一换向装置13的第一端口与变量泵3相连接，第二端口与先导阀701的右工作位控制油口相连接；第一换向装置13断开后，封闭在第一换向装置13与组合式液动换向阀7之间的液压油依次通过单向阀III 9和组合式液动换向阀7泄回油箱1。第二换向装置14的第一端口与变量泵3相连接，第二端口与先导阀701的左工作位控制油口相连接。当第二换向装置14断开后，封闭在第二换向装置14与组合式液动换向阀7之间的液压油依次通过单向阀II 8和组合式液动换向阀7泄回油箱1。

当控制油路X中的液压油自第二换向装置14流入组合式液动换向阀7时，液压油通过第二换向装置14到达先导阀701，使先导阀701的左工作位连通，自变量泵3流出的液压油到达先导阀701，自先导阀的第一端口P1进第四端口B1出，液压油经过双单向节流阀702后到达主阀703，使主阀703的左工作位连通，这样变量泵3流出的液压油到达主阀703，自主阀703的第一端口P2进第四端口B2出。

当控制油路X中的液压油自第一换向装置13流入组合式液动换向阀7时，液压油通过第一换向装置13到达先导阀701，使先导阀701的右工作位连通，自变量泵3流出的液压油到达先导阀701，自先导阀的第一端口P1进第三端口A1出，液压油经过双单向节流阀702后到达主阀703，使主阀703的左工作位连通，这样变量泵3流出的液压油到达主阀703，自主阀703的第一端口P2进第三端口A2出。

电机2带动变量泵3驱动液压油从油箱1经过组合式液动换向阀7，沿着组合式液动换向阀7的A、B管路中的高压管到达主动缸11，推动主动缸11的活塞运动，主动缸11中的回油沿着组合式液动换向阀7的A、B管路中的低压管流回油箱1。当主动缸11的活塞运动到缸底的时候，触发第二换向装置14，使液压油通过第二换向装置14到达组合式液动换向阀7并控制组合式液动换向阀7的换向，从而实现主动缸11的换向，主动缸11的活塞反方向开始运动，随着活塞的动作，缸底的第二换向装置14自动关闭。其中封闭在主动缸11与组合式液动换向阀7之间的控制油通过与单向阀II 8泄回油箱。组合式液动换向阀7由于定位功能保持原位置，直到下一次外控制油控制其换向。

液压换向回路还包括至少一个从动缸12，从动缸12内无换向装置，所述从动缸12的无杆腔与主阀703的第三端口A2相连接，有杆腔与主阀703的第四端口B2相连接，这样，从动缸12能够跟随主动缸11一同运动。

详细地，变量泵3的出口设有一用于监测主动缸11具体位置的流量计6。

一种回转油缸机械式液压换向方法，主要包括如下步骤：

步骤1、请参考图2，电机2带动变量泵3驱动液压油从油箱流入主阀703的右工作位，自主阀703的第一端口P2进第三端口A2出，到达主动缸11的有杆腔，推动主动缸11的活塞杆收缩，相应的机械件动作，同时主动缸11无杆腔内的液压油经主阀703的第四端口B2进第二端口T2出，然后回油至油箱1；

步骤2、请参考图3，当主动缸11活塞杆收缩到底之后，活塞触发缸底的第二换向装置14，使控制油路X中的液压油通过第二换向装置14到达先导阀701，使先导阀701的左工作位连通，液压油自变量泵3到达先导阀701，自先导阀的第一端口P1进第四端口B1出，液压油经过双单向节流阀702后到达主阀703，使主阀703的左工作位连通，达到使组合式液动换向阀7换向的目的，从而实现组合式液动换向阀7的A,B油管高低压切换一次，B路开始进高压油，A路回油；

步骤3、请参考图4，自变量泵3流出的液压油经主阀703的第一端口P2进第四端口B2出，沿着B油路到主动缸11的无杆腔，推动主动缸11活塞杆伸出，相应的机械件动作，主动缸11有杆腔内的液压油经主阀703的第三端口A2进第二端口T2出，然后回油至油箱1；同时第二换向装置14切断控制油路X的通过，封闭在第二换向装置14和组合式液动换向阀7之间的高压油，通过单向阀II 8泄压，组合式液动换向阀7阀芯位置保持不变；

步骤4、请参考图5，主动缸11的活塞杆伸出到一定位置后，活塞触发第一换向装置13，使控制油路X中的液压油通过第一换向装置13到达先导阀701，使先导阀701的右工作位连通，液压油自变量泵3到达先导阀701，自先导阀的第一端口P1进第三端口A1出，液压油经过双单向节流阀702后到达主阀703，使主阀703的右工作位连通，达到使组合式液动换向阀7换向的目的，又一次组合式液动换向阀7的A,B油管高低压切换一次，A路开始进高压油，B路回油；

步骤5、请参考图6，自变量泵3流出的液压油经主阀703的第一端口P2进第三端口A2出，沿着主油路A路的方向，重复步骤1的路线循环运动，同时第一换向装置13切断控制油路X的通过；封闭在第一换向装置13和组合式液动换向阀7之间的高压油，通过单向阀III 9泄压，组合式液动换向阀7阀芯位置保持不变。

其中从动缸12无换向装置被动跟着主动缸11运动，主动缸11和从动缸12两个缸推动一个机械件做半回转运动。

本发明公开了一种回转油缸机械式液压换向回路，可实现油缸运动到缸底，机械式自动换向，无需单独在油缸上再设检测仪表，这种机械式换向不仅安全可靠，同时解决了一些特殊工况下执行元件上无法安装检测仪表的问题。

本发明未详述部分为现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非随本发明作任何形式上的限制。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。