專利名稱：一種礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)，尤其是全液壓互控的 礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加大投入，混凝土機(jī)械市場(chǎng)也得 以快速發(fā)展，其中混凝土泵在日益蓬勃的建設(shè)市場(chǎng)中發(fā)揮著重要作 用，國(guó)產(chǎn)混凝土泵也經(jīng)歷了從無(wú)到有、由弱到強(qiáng)的發(fā)展歷程。目前國(guó) 產(chǎn)混凝土泵因其質(zhì)量穩(wěn)定、性價(jià)比高，越來(lái)越被廣大用戶所接受。據(jù)
不完全統(tǒng)計(jì)，2007年國(guó)產(chǎn)混凝土泵占據(jù)了 85%以上的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和15% 的國(guó)際市場(chǎng)。
我國(guó)煤炭行業(yè)重點(diǎn)技改項(xiàng)目——沿空留巷技術(shù)是煤礦開采技術(shù) 的一項(xiàng)重大改革，又稱無(wú)煤柱護(hù)巷沿空留巷技術(shù)，對(duì)提高煤炭回收率、 降低掘進(jìn)率、緩解采掘接替緊張狀況、提升綜合效益意義重大。但該 技術(shù)的應(yīng)用必須要有混凝土泵將混凝土膏體充填材料通過泵送的方 式進(jìn)行充填留巷，這就帶來(lái)了一個(gè)新的問題，地面上常用的混凝土泵 到井下施工如何解決防爆問題？
以目前市場(chǎng)占有率較高的HBT60、 HBT80系列混凝土泵為例， 絕大部分液壓系統(tǒng)均采用開式系統(tǒng)，油泵為REXROTH公司三聯(lián)泵， 主油泵給主油缸供油、恒壓泵給擺缸供油、齒輪泵給料斗攪拌供油。其中料斗攪拌動(dòng)作獨(dú)立于主油缸和擺缸的程序動(dòng)作，且為手動(dòng)換向閥
控制，不存在防爆問題，主油缸和擺缸則是通過PLC控制對(duì)應(yīng)的電 液換向閥實(shí)現(xiàn)程序動(dòng)作。假設(shè)初始狀態(tài)時(shí)主油缸A所對(duì)應(yīng)的混凝土 缸A與料斗聯(lián)通，主油缸B所對(duì)應(yīng)的混凝土缸B與S管聯(lián)通(參見 圖2)，當(dāng)主油缸A在壓力油的作用下帶動(dòng)混凝土缸A內(nèi)的活塞后退 時(shí)，主油缸B帶動(dòng)混凝土缸B內(nèi)的活塞前進(jìn)，此時(shí)，混凝土缸A吸 料，混凝土缸B送料，當(dāng)主油缸A后退至行程終端時(shí)；觸發(fā)水箱內(nèi) 的接近開關(guān)，PLC控制電液換向閥兩個(gè)電磁鐵的得失電使兩個(gè)主油缸 和兩個(gè)擺缸內(nèi)的壓力油換向，即主油缸A所對(duì)應(yīng)的混凝土缸A與S 管聯(lián)通，主油缸B所對(duì)應(yīng)的混凝土缸B與料斗聯(lián)通，主油缸B在壓 力油的作用下帶動(dòng)混凝土缸B內(nèi)的活塞后退，主油缸A帶動(dòng)混凝土 缸A內(nèi)的活塞前進(jìn)，此時(shí)，混凝土缸B吸料，混凝土缸A送料，當(dāng) 主油缸B后退至行程終端時(shí)，再次觸發(fā)水箱內(nèi)的接近開關(guān)，PLC控 制電液換向閥兩個(gè)電磁鐵的得失電使兩個(gè)主油缸和兩個(gè)擺缸內(nèi)的壓 力油再次換向，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)主油缸和擺缸相互之間的程序動(dòng)作， 從而實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)泵送。
由此可見，要想使用混凝土泵在井下作業(yè)，就必須解決兩個(gè)方面 的防爆問題 一是主電機(jī)的防爆，二是電氣控制系統(tǒng)的防爆。目前國(guó) 內(nèi)混凝土泵的主電機(jī)均為普通四級(jí)電機(jī)，若要解決防爆問題，可選用 隔爆電機(jī)代替，但關(guān)鍵是電氣控制系統(tǒng)如何解決防爆問題呢？
從常規(guī)方法來(lái)看，要想解決電氣控制系統(tǒng)的防爆問題無(wú)非兩個(gè)辦 法， 一是采用使用防爆電磁鐵的換向閥，二是采用機(jī)動(dòng)換向閥。下面我們來(lái)簡(jiǎn)單的分析一下這兩個(gè)方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)及其可行性。
若采用使用防爆電磁鐵的換向閥，優(yōu)點(diǎn)是可直接借用常規(guī)混凝土 泵成熟的液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，避免了重新設(shè)計(jì)過程的一些不確定 性，缺點(diǎn)是成本太高，供貨周期長(zhǎng)。據(jù)了解，使用防爆電磁鐵的換向
閥其價(jià)格是常規(guī)電液換向閥的5~7倍，且交貨期在16周以上。另外， 采用這種方法還得考慮電氣箱內(nèi)電氣元件和電纜的防爆問題。
若采用機(jī)動(dòng)換向閥，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需電氣控制系統(tǒng)，有效的解決了防 爆問題，降低了成本，缺點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，機(jī)動(dòng)換向閥的凸輪 與撞塊撞擊時(shí)易產(chǎn)生火花，給井下施工安全帶來(lái)了隱患。另外，擺缸 換向時(shí)速度極快， 一般在0.3秒以內(nèi)，如此高的撞擊速度也會(huì)影響機(jī) 動(dòng)閥和撞塊的使用壽命。
由上可見，上述兩種方法雖然在一定程度上可以解決混凝土泵在 井下施工的防爆問題，但都還存在著明顯的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上問題，提供了一種對(duì)液壓元件以及ir作缸進(jìn)行改 進(jìn)，在液壓元件、工作缸之間設(shè)置全液壓互控油路，從而避免出現(xiàn)電 氣火花、機(jī)動(dòng)換向火花，且成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的礦用混凝土泵的液壓 控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括油箱，泵，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A、混凝土 缸B的主油缸A、主油缸B，它還包括驅(qū)動(dòng)S管在混凝土缸A、混凝 土缸B缸口之間擺動(dòng)切換的擺缸A、擺缸B ，三位四通液控?fù)Q向閥S， 二位四通液控?fù)Q向閥E;擺缸A、擺缸B上分別開設(shè)控制油口 BA、控制油口 BB;主油缸A、主油缸B上分別開設(shè)控制油口 ZA、控制 油口ZB;三位四通液控?fù)Q向閥S上設(shè)有液控?fù)Q向裝置'，液控?fù)Q向裝 置上設(shè)控制油口 SA、控制油口 SB，控制油口 SA、控制油口 SB分 別與控制油口 BA、控制油口 BB相連；二位四通液控?fù)Q向閥E上設(shè) 有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口EA、控制油口EB， 控制油口 EA、控制油口 EB分別與控制油口 ZA、控制油口 ZB相連。
三位四通液控?fù)Q向閥S的液控?fù)Q向裝置還包括回油口 SA、回油口 SB、復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB，回油口SA、回油口SB分別連通 油箱，復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB在常態(tài)下確保三位四通液控?fù)Q向 閥S處于截止?fàn)顟B(tài)。
二位四通液控?fù)Q向閥E液控?fù)Q向裝置包括有根據(jù)控制油口 EA、 控制油口 EB的壓力切換通路連通狀態(tài)的閥芯。
本發(fā)明的系統(tǒng)只用一個(gè)油泵給主油缸和擺缸供油，比常規(guī)混凝土 泵減少了一個(gè)恒壓泵、蓄能器和整個(gè)電氣控制系統(tǒng)，成本大大降低。 從控制方式上來(lái)講，本發(fā)明利用擺缸行程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)釋放出來(lái)的壓力 油來(lái)推動(dòng)控制主油缸的液動(dòng)換向閥的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主油缸的交 替動(dòng)作，待主油缸行程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，再利用主油缸釋放出來(lái)的壓力油 來(lái)推動(dòng)控制擺缸的液動(dòng)換向閥的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)擺缸的交替動(dòng) 作。當(dāng)擺缸或主油缸均處于運(yùn)動(dòng)過程中未到行程終點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)液動(dòng)換 向閥兩端的控制油口內(nèi)的油壓是相等的，此時(shí)液動(dòng)換向閥會(huì)處于原來(lái) 所處的狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生因閥芯竄動(dòng)而誤動(dòng)作的現(xiàn)象。正是這種相互控 制才保證了泵送和分配程序動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明全部使用液動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的全液壓互控，使用這種方法可以完全依靠液壓控制實(shí)現(xiàn)所 有程序動(dòng)作，既不需要電氣控制，也不存在機(jī)械撞擊，換句話說，本 發(fā)明中除了隔爆電機(jī)外沒有任何帶電控制，從而從源頭上消除了井下 施工，尤其是在煤礦井下施工的安全隱患。


圖1是本發(fā)明的液壓工作原理
圖中1是油箱，2是油泵，3是三位四通液控?fù)Q向閥S， 4是控制 油口SA， 5是控制油口EA， 6是擺缸A， 7是控制油口BA， 8是控 制油口BB， 9是擺缸B， IO是二位四通液控?fù)Q向閥E， ll是控制油 口EB， 12是控制油口ZA， 13是主油缸A, 14是主油缸B， 15是控 制油口 ZB， 16是控制油口 SB， 20是隔爆電機(jī)； 圖2是本發(fā)明的礦用混凝土泵的結(jié)構(gòu)示意圖 圖中17是混凝土泵B， 18是混凝土泵A， 19是S管。 圖3 6是本發(fā)明液壓系統(tǒng)各階段工作狀態(tài)參考圖
具體實(shí)施例方式
如圖l、 2所示，本發(fā)明包括油箱l，泵2 (隔爆電機(jī)20驅(qū)動(dòng)泵 2)，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A18、混凝土缸B17的主油缸A13、主油缸B14， 它還包括驅(qū)動(dòng)S管19在混凝土缸A18、混凝土缸B17^E口之間擺動(dòng) 切換的擺缸A6、擺缸B9，三位四通液控?fù)Q向閥S3， 二位四通液控 換向閥E10;擺缸A6、擺缸B9上分別開設(shè)控制油口BA7、控制油口 BB8;主油缸A13、主油缸B14上分別開設(shè)控制油口 ZA12、控制油 口ZB15;三位四通液控?fù)Q向閥S3上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)控制油口 SA4、控制油口 SB16，控制油口 SA4、控制油口 SB16 分別與控制油口 BA7、控制油口 BB8相連；二位四通液控?fù)Q向閥E10 上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口 EA5、控制油口 EBll，控制油口EA5、控制油口 EB11分別與控制油口 ZB15、控制 油口ZA12相連。
三位四通液控?fù)Q向閥S3的液控?fù)Q向裝置還包括回油SA、回油SB 、 復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB，回油SA、回油SB分別連通油箱1，復(fù) 位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB在常態(tài)下確保三位四通液控?fù)Q向閥S3處于 截止?fàn)顟B(tài)。
二位四通液控?fù)Q向閥E10液控?fù)Q向裝置包括有根據(jù)控制油口 EA5、控制油口 EB11的壓力切換通路連通狀態(tài)的閥芯
本發(fā)明工作過程(參見圖2)中泵送和分配需按程序動(dòng)作，即主 油缸A13在泵送的過程中擺缸不能動(dòng)作，只有當(dāng)其泵送行程結(jié)束后 擺缸才能帶動(dòng)S管19換向，當(dāng)擺缸換向完畢后，主油缸B14又必須 立刻進(jìn)入泵送狀態(tài)，同樣，此時(shí)擺缸也不能動(dòng)作，當(dāng)主油缸B14泵 送行程結(jié)束后擺缸再帶動(dòng)S管19換向，如此往復(fù)。
本發(fā)明的工作原理如圖3~6所示用一個(gè)帶機(jī)械定位的二位四通 液動(dòng)換向閥EIO (下稱閥E)來(lái)控制一對(duì)擺缸的動(dòng)作，用一個(gè)三位四 通液動(dòng)閥S3 (下稱閥S)來(lái)控制一對(duì)主油缸的動(dòng)作；同時(shí)控制閥E 動(dòng)作的控制油取自主油缸A、 B (參見圖1)，控制閥S動(dòng)作的控制油 取自一對(duì)擺缸(參見圖1)。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)油泵高速旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的壓力 油進(jìn)入系統(tǒng)，假設(shè)此時(shí)閥E的閥芯處于平行位置，壓力油經(jīng)過閥E進(jìn)入擺缸A,擺缸A到達(dá)行程終點(diǎn)后會(huì)從其控制油口 BA引出一路壓 力控制油進(jìn)入閥S的控制油口 SA (參見圖3)，閥S的閥芯在壓力控 制油的作用下移至平行位置(初始位置為截止?fàn)顟B(tài))，此時(shí)系統(tǒng)中的 壓力油經(jīng)過閥S進(jìn)入主油缸A;主油缸A在壓力油的作用下活塞至 行程終點(diǎn)時(shí)從其控制油口 ZA引出一路壓力控制油進(jìn)入閥E的控制油 口EB，閥E的閥芯在壓力控制油的作用下由平行移至交叉位置，系 統(tǒng)中的壓力油經(jīng)過閥E進(jìn)入擺缸B (見圖4);擺缸B到達(dá)行程終點(diǎn) 會(huì)從其控制油口 BB引出一路壓力控制油進(jìn)入閥S的控制油口 SB， 閥S的閥芯在壓力控制油的作用下由平行移至交叉位置，此時(shí)系統(tǒng)中 的壓力油經(jīng)過閥S進(jìn)入主油缸B (見圖5);主油缸B在壓力油的作 用下活塞至行程終點(diǎn)時(shí)從其控制油口ZB引出一路壓力控制油進(jìn)入閥 E的控制油口 EA，閥E的閥芯在壓力控制油的作用下由交叉移至平 行位置，系統(tǒng)中的壓力油經(jīng)過閥E進(jìn)入擺缸A (見圖6)......如此循
環(huán)，實(shí)現(xiàn)泵送和分配的循環(huán)動(dòng)作。
由上不難看出，該系統(tǒng)只用一個(gè)油箱l、油泵2給主油缸和擺缸 供油，比常規(guī)混凝土泵減少了一個(gè)恒壓泵、蓄能器和整個(gè)電氣控制系 統(tǒng)，成本大大降低。從控制方式上來(lái)講，該系統(tǒng)的巧妙之處在于利用 擺缸行程到達(dá)終點(diǎn)時(shí)釋放出來(lái)的壓力油來(lái)推動(dòng)控制主油缸的液動(dòng)換 向閥的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主油缸的交替動(dòng)作，待主油缸行程到達(dá)終 點(diǎn)時(shí)，再利用主油缸釋放出來(lái)的壓力油來(lái)推動(dòng)控制擺缸的液動(dòng)換向閥 的閥芯，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)擺缸的交替動(dòng)作。當(dāng)擺缸或主油缸均處于運(yùn)動(dòng) 過程中未到行程終點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)液動(dòng)換向閥兩端的控制油口內(nèi)的油壓是相等的，此時(shí)液動(dòng)換向閥會(huì)處于原來(lái)所處的狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生因閥芯竄 動(dòng)而誤動(dòng)作的現(xiàn)象。正是這種相互控制才保證了泵送和分配程序動(dòng)作 的實(shí)現(xiàn)，這也是該項(xiàng)全液壓互控技術(shù)的精髓所在。
權(quán)利要求
1、一種礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)，包括油箱，泵，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A、混凝土缸B的主油缸A、主油缸B，其特征在于，它還包括驅(qū)動(dòng)S管在混凝土缸A、混凝土缸B缸口之間擺動(dòng)切換的擺缸A、擺缸B，三位四通液控?fù)Q向閥S，二位四通液控?fù)Q向閥E；擺缸A、擺缸B上分別開設(shè)控制油口BA、控制油口BB；主油缸A、主油缸B上分別開設(shè)控制油口ZA、控制油口ZB；三位四通液控?fù)Q向閥S上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)控制油口SA、控制油口SB，控制油口SA、控制油口SB分別與控制油口BA、控制油口BB相連；二位四通液控?fù)Q向閥E上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口EA、控制油口EB，控制油口EA、控制油口EB分別與控制油口ZA、控制油口ZB相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)，其 特征在于，三位四通液控?fù)Q向閥S的液控?fù)Q向裝置還包括回油口 SA、 回油口SB、復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB，回油口SA、回油口SB分 別連通油箱，復(fù)位彈簧SA、復(fù)位彈簧SB在常態(tài)下確保三位四通液 控?fù)Q向閥S處于截止?fàn)顟B(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)，其 特征在于，二位四通液控?fù)Q向閥E液控?fù)Q向裝置包括有根據(jù)控制油口 EA、控制油口EB的壓力切換通路連通狀態(tài)的閥芯。
全文摘要
一種礦用混凝土泵的液壓控制系統(tǒng)。涉及礦用混凝土泵。包括油箱，泵，驅(qū)動(dòng)混凝土缸A、混凝土缸B的主油缸A、主油缸B，它還包括驅(qū)動(dòng)S管在混凝土缸A、B之間擺動(dòng)切換的擺缸A、B，三位四通液控?fù)Q向閥S，二位四通液控?fù)Q向閥E；擺缸A、B上分別開設(shè)控制油口BA、BB；主油缸A、B上分別開設(shè)控制油口ZA、ZB；三位四通液控?fù)Q向閥S上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)控制油口SA、SB，控制油口SA、SB分別與控制油口BA、BB相連；二位四通液控?fù)Q向閥E上設(shè)有液控?fù)Q向裝置，液控?fù)Q向裝置上設(shè)有控制油口EA、EB，控制油口EA、EB分別與控制油口ZA、ZB相連。本發(fā)明為全液壓互控，不需要電氣控制，不存在機(jī)械撞擊，消除了煤礦井下施工的安全隱患。
文檔編號(hào)F15B11/16GK101614228SQ200810022248
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者喬玉華, 秦立群 申請(qǐng)人:揚(yáng)州威奧重工機(jī)械有限公司