CN105221500B - 单双泵模式切换及保压的tbm后支撑液压*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单双泵模式切换及保压的TBM后支撑液压***。包括电机、高压泵、低压泵、五个单向阀、电磁卸荷阀、溢流阀、过滤器、三位四通电磁换向阀、两个节流阀、两个比例调速阀、两个平衡阀、两个后支撑缸、两个压力传感器和油箱。本发明通过电磁卸荷阀的切换实现双泵大流量供油和单泵小流量供油两种工作模式，结合比例调速阀使TBM后支撑缸实现低压快速伸出、高压缓慢伸出、高压缓慢缩回和低压快速缩回，同时增加补油回路，弥补实际工况下平衡阀不能长时间保压的缺点，使TBM后支撑更加高效和安全作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种TBM后支撑液压***，尤其涉及一种单双泵模式切换及保压的TBM后支撑液压***。
背景技术
TBM后支撑液压***是硬岩掘进设备的关键子***之一，在TBM的支撑换步时，承担临时支撑设备的任务，它的基本动作是伸出撑紧和收缩复位，从而为TBM的支撑换步做好准备。现有的TBM后支撑液压***的支撑缸伸出和缩回过程中依靠单向节流阀进行调速，调速效果差且支撑缸的伸出和缩回速度慢，后支撑缸撑紧隧道底部后，平衡阀难以长时间保压，从而容易造成TBM主机尾部下降，影响TBM的实际施工。
发明内容
为了克服现有TBM后支撑液压***调速效果差、支撑缸的伸出和缩回速度慢和平衡阀难以长时间保压的不足，本发明的目的在于提供一种单双泵模式切换及保压的TBM后支撑液压***，该***采用单双泵模式切换的方式，结合比例调速阀使TBM后支撑缸实现低压快速伸出、高压缓慢伸出、高压缓慢缩回和低压快速缩回，提高整个支撑过程的效率，同时通过增加补油回路来实现后支撑缸的长时间保压，使TBM安全作业。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括电机、高压泵、低压泵、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、电磁卸荷阀、溢流阀、过滤器、三位四通电磁换向阀、第一节流阀、第二节流阀、第一比例调速阀、第二比例调速阀、第一平衡阀、第二平衡阀、左侧后支撑缸、右侧后支撑缸、左侧压力传感器、右侧压力传感器和油箱。电机同时带动高压泵和低压泵工作，高压泵和低压泵的进油口接油箱，低压泵的出油口同时与电磁卸荷阀的5A进油口和第一单向阀的正向油口相连，电磁卸荷阀的5T出油口和5B控制油口均与油箱相连，第一单向阀的反向油口与高压泵的出油口一起连接第二单向阀的正向油口，第二单向阀的反向油口同时与溢流阀的进油口和过滤器的进油口相连，溢流阀的出油口与油箱相连，过滤器的出油口分别与第一节流阀的进油口，第二节流阀的进油口和三位四通电磁换向阀的10P油口相连，三位四通电磁换向阀的10A油口与第一比例调速阀的进油口相连，第一比例调速阀的出油口连接第一平衡阀的16A油口和第二平衡阀的17A油口，第一平衡阀的16C油口与左侧后支撑缸的无杆腔的油口相连，第二平衡阀的17C油口与右侧后支撑缸的无杆腔的油口相连，左侧后支撑缸和右侧后支撑缸的有杆腔的油口分别与第一平衡阀的16D油口和第二平衡阀的17D油口相连，第一平衡阀的16B油口和第二平衡阀的17B油口同时与第二比例调速阀的反向油口相连，第二比例调速阀的正向油口与三位四通电磁换向阀的10B油口相连，第三单向阀的正向油口和反向油口分别与第二比例调速阀的反向油口和正向油口相连，三位四通电磁换向阀的10T油口与油箱相连；第一节流阀的出油口与第四单向阀的正向油口相连，第四单向阀的反向油口与左侧后支撑缸的无杆腔的油口相连，第二节流阀的出油口与第五单向阀的正向油口相连，第五单向阀的反向油口与右侧后支撑缸的无杆腔的油口相连，左侧压力传感器和右侧压力传感器分别连接到左侧后支撑缸的无杆腔的油口和右侧后支撑缸的无杆腔的油口。
通过判断左侧压力传感器和右侧压力传感器是否达到设定值，然后给电磁卸荷阀信号，使电磁卸荷阀处于正常限压或卸荷状态，实现高压泵与低压泵同时供油模式和高压泵单独供油模式的切换。
高压泵、第二单向阀、过滤器、第一节流阀、第二节流阀、第四单向阀、第五单向阀、左侧后支撑缸和右侧后支撑缸组成补油回路，通过调节第一节流阀和第二节流阀的开口进行补油，保持左侧后支撑缸和右侧后支撑缸的无杆腔的压力恒定。
本发明具有的有益效果是：
本发明的TBM后支撑液压***通过电磁卸荷阀的切换实现双泵大流量供油和单泵小流量供油两种工作模式，结合比例调速阀使TBM后支撑缸实现低压快速伸出、高压缓慢伸出、高压缓慢缩回和低压快速缩回，同时增加补油回路，弥补实际工况下平衡阀不能长时间保压的缺点，使TBM后支撑更加高效和安全作业。
附图说明
图1是本发明的液压***原理图。
图中：1、电机，2、高压泵，3、油箱，4、低压泵，5、电磁卸荷阀，6、第一单向阀，7、第二单向阀，8、溢流阀，9、过滤器，10、三位四通电磁换向阀，11、第一节流阀，12、第二节流阀，13、第一调速阀，14、第二调速阀，15、第三单向阀，16、第一平衡阀，17、第二平衡阀，18、第四单向阀，19、左侧压力传感器，20、左侧后支撑缸，21、右侧后支撑缸，22、右侧压力传感器，23、第五单向阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明包括电机1、高压泵2、低压泵4、第一单向阀6、第二单向阀7、第三单向阀15、第四单向阀18、第五单向阀23、电磁卸荷阀5、溢流阀8、过滤器9、三位四通电磁换向阀10、第一节流阀11、第二节流阀12、第一比例调速阀13、第二比例调速阀14、第一平衡阀16、第二平衡阀17、左侧后支撑缸20、右侧后支撑缸21、左侧压力传感器19、右侧压力传感器22和油箱3。电机1同时带动高压泵2和低压泵4工作，高压泵2和低压泵4同时从油箱3吸油，低压泵3的出油口同时与电磁卸荷阀5的5A进油口和第一单向阀6的正向油口相连，电磁卸荷阀5的5T出油口和5B控制油口均与油箱3相连，第一单向阀6的反向油口与高压泵2的出油口一起连接第二单向阀7的正向油口，第二单向阀7的反向油口同时与溢流阀8的进油口和过滤器9的进油口相连，溢流阀8的出油口与油箱3相连，过滤器9的出油口分别与第一节流阀11的进油口，第二节流阀12的进油口和三位四通电磁换向阀10的10P油口相连，三位四通电磁换向阀10的10A油口与第一比例调速阀13的进油口相连，第一比例调速阀13的出油口连接第一平衡阀16的16A油口和第二平衡阀17的17A油口，第一平衡阀16的16C油口与左侧后支撑缸20的无杆腔的油口相连，第二平衡阀17的17C油口与右侧后支撑缸21的无杆腔的油口相连，左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的有杆腔的油口分别与第一平衡阀16的16D油口和第二平衡阀17的17D油口相连，第一平衡阀16的16B油口和第二平衡阀17的17B油口同时与第二比例调速阀14的反向油口相连，第二比例调速阀14的正向油口与三位四通电磁换向阀10的10B油口相连，第三单向阀15的正向油口和反向油口分别与第二比例调速阀14的反向油口和正向油口相连，三位四通电磁换向阀10的10T油口与油箱3相连；第一节流阀11的出油口与第四单向阀18的正向油口相连，第四单向阀18的反向油口与左侧后支撑缸20的无杆腔的油口相连，第二节流阀12的出油口与第五单向阀23的正向油口相连，第五单向阀23的反向油口与右侧后支撑缸21的无杆腔的油口相连，左侧压力传感器19和右侧压力传感器22分别连接到左侧后支撑缸20的无杆腔的油口和右侧后支撑缸21的无杆腔的油口。
通过判断左侧压力传感器19和右侧压力传感器22是否达到设定值，然后给电磁卸荷阀5信号，使电磁卸荷阀5处于正常限压或卸荷状态，实现高压泵2与低压泵4同时供油模式和高压泵2单独供油模式的切换。
高压泵2、第二单向阀7、过滤器9、第一节流阀11、第二节流阀12、第四单向阀18、第五单向阀23、左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21组成补油回路，通过调节第一节流阀11和第二节流阀12的开口进行补油，保持左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的无杆腔的压力恒定。
本发明的工作原理如下：
左侧后支撑缸和右侧后支撑缸同时工作 (下文总称为后支撑缸)。本发明可以分为五个工作过程：后支撑缸快速伸出，后支撑缸缓慢伸出，补油，后支撑缸缓慢缩回和后支撑缸快速缩回。
后支撑缸快速伸出和缓慢伸出的工作原理：
电磁卸荷阀5失电，三位四通电磁换向阀10的右位得电，第一节流阀11和第二节流阀12均处于关闭状态，电机1同时带动高压泵2和低压泵4往外供油，其中低压泵4流出的油液经过第一单向阀6与高压泵2流出的油液一起流向第二单向阀7的正向油口，接着从第二单向阀7的反向油口经过过滤器9后流向三位四通电磁换向阀10的10P油口，从三位四通电磁换向阀10的10A油口流出的油液流向第一比例调速阀13的正向油口，并从第一比例调速阀13的反向油口分别流向第一平衡阀16的16A口和第二平衡阀17的17A口，接着从第一平衡阀16的16C口和第二平衡阀17的17C口分别流向左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的无杆腔的油口，从左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的有杆腔的油口流出的油液分别流向第一平衡阀16的16D口和第二平衡阀17的17D口，并从第一平衡阀16的16B口和第二平衡阀17的17B口一起流向第三单向阀15的正向油口，接着油液从第三单向阀15的反向油口流向三位四通电磁换向阀10的10B油口，最后从三位四通电磁换向阀10的10T油口流回油箱3，组成后支撑缸的快速伸出回路；当左侧压力传感器19和右侧压力传感器22上升到设定压力值时，电磁卸荷阀5得电，从低压泵4出来的油液直接通过电磁卸荷阀5流回油箱3，供油而从高压泵2流出的油液仍然按照快速伸出回路使后支撑缸伸出，回路总流量减少，后支撑缸伸出速度降低，如果需要，可以通过控制第一调速阀13的开口进一步降低后支撑缸伸出速度，实现后支撑缸缓慢伸出。
补油回路工作原理：
后支撑缸缓慢伸出完成后，紧接着使三位四通换向阀10处于中位，使第一平衡阀16和第二平衡阀17均处于关闭状态，同时缓慢打开第一节流阀11和第二节流阀12，从过滤器9的出油口流出的油液经过第一节流阀11和第二节流阀12的节流作用分别流向第四单向阀18和第五单向阀23的正向油口，并从第四单向阀18和第五单向阀23的反向油口流向左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的无杆腔，实现补油回路，第一节流阀11和第二节流阀12的开度可以根据左侧压力传感器19和右侧压力传感器22的变化来调节。
后支撑缸缓慢缩回和后支撑缸快速缩回的工作原理：
电磁卸荷阀5失电，三位四通电磁换向阀10的右位得电，电磁卸荷阀5失电，调节第一比例调速阀13至关闭状态，三位四通电磁换向阀10的左位得电，第一节流阀11和第二节流阀12均处于关闭状态，重新逐渐打开比例调速阀13，从高压泵3流出的油液流向第二单向阀7的正向油口，接着从第二单向阀7的反向油口经过滤器9后流向三位四通电磁换向阀10的10P油口，从三位四通电磁换向阀10的10B油口流出的油液流向第二比例调速阀14的正向油口，并从第二比例调速阀14的反向油口分别流向第一平衡阀16的16B口和第二平衡阀17的17B口，接着从第一平衡阀16的16D口和第二平衡阀17的17D口分别流向左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的有杆腔的油口，从左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的无杆腔的油口流出的油液分别流向第一平衡阀16的16C口和第二平衡阀17的17C口，并从第一平衡阀16的16A口和第二平衡阀17的17A口一起流向第一比例调速阀13的反向油口，接着油液从第一比例调速阀13的反向油口流向三位四通电磁换向阀10的10A油口，最后从三位四通电磁换向阀10的10T油口流回油箱3，组成后支撑缸的慢速缩回回路，如果需要，可以调节第二比例调速阀14进一步减小后支撑缸收缩速度；当左侧压力传感器19和右侧压力传感器22下降到设定压力值后，电磁卸荷阀5得电，从低压泵4流出的油液经过第一单向阀6后与高压泵2流出的油液汇合，总流量增加，接着按照支撑缸的慢速缩回回路向左侧后支撑缸20和右侧后支撑缸21的有杆腔供油，实现后支撑缸的快速缩回。
Claims (3)
1.一种单双泵模式切换及保压的TBM后支撑液压***，其特征在于：包括电机（1）、高压泵（2）、低压泵（4）、第一单向阀（6）、第二单向阀（7）、第三单向阀（15）、第四单向阀（18）、第五单向阀（23）、电磁卸荷阀（5）、溢流阀（8）、过滤器（9）、三位四通电磁换向阀（10）、第一节流阀（11）、第二节流阀（12）、第一调速阀（13）、第二调速阀（14）、第一平衡阀（16）、第二平衡阀（17）、左侧后支撑缸（20）、右侧后支撑缸（21）、左侧压力传感器（19）、右侧压力传感器（22）和油箱（3）；电机（1）同时带动高压泵（2）和低压泵（4）工作，高压泵（2）和低压泵（4）的进油口接油箱（3），低压泵（4）的出油口同时与电磁卸荷阀（5）的5A进油口和第一单向阀（6）的正向油口相连，电磁卸荷阀（5）的5T出油口和5B控制油口均与油箱（3）相连，第一单向阀（6）的反向油口与高压泵（2）的出油口一起连接第二单向阀（7）的正向油口，第二单向阀（7）的反向油口同时与溢流阀（8）的进油口和过滤器（9）的进油口相连，溢流阀（8）的出油口与油箱（3）相连，过滤器（9）的出油口分别与第一节流阀（11）的进油口、第二节流阀（12）的进油口和三位四通电磁换向阀（10）的10P油口相连，三位四通电磁换向阀（10）的10A油口与第一调速阀（13）的进油口相连，第一调速阀（13）的出油口连接第一平衡阀（16）的16A油口和第二平衡阀（17）的17A油口，第一平衡阀（16）的16C油口与左侧后支撑缸（20）的无杆腔的油口相连，第二平衡阀（17）的17C油口与右侧后支撑缸（21）的无杆腔的油口相连，左侧后支撑缸（20）和右侧后支撑缸（21）的有杆腔的油口分别与第一平衡阀（16）的16D油口和第二平衡阀（17）的17D油口相连，第一平衡阀（16）的16B油口和第二平衡阀（17）的17B油口同时与第二调速阀（14）的反向油口相连，第二调速阀（14）的正向油口与三位四通电磁换向阀（10）的10B油口相连，第三单向阀（15）的正向油口和反向油口分别与第二调速阀（14）的反向油口和正向油口相连，三位四通电磁换向阀（10）的10T油口与油箱（3）相连；第一节流阀（11）的出油口与第四单向阀（18）的正向油口相连，第四单向阀（18）的反向油口与左侧后支撑缸（20）的无杆腔的油口相连，第二节流阀（12）的出油口与第五单向阀（23）的正向油口相连，第五单向阀（23）的反向油口与右侧后支撑缸（21）的无杆腔的油口相连，左侧压力传感器（19）和右侧压力传感器（22）分别连接到左侧后支撑缸（20）的无杆腔的油口和右侧后支撑缸（21）的无杆腔的油口。
2.根据权利要求1所述的一种单双泵模式切换及保压的TBM后支撑液压***，其特征在于：通过判断左侧压力传感器（19）和右侧压力传感器（22）是否达到设定值，然后给电磁卸荷阀（5）信号，使电磁卸荷阀（5）处于正常限压或卸荷状态，实现高压泵（2）与低压泵（4）同时供油模式和高压泵（2）单独供油模式的切换。
3.根据权利要求1所述的一种单双泵模式切换及保压的TBM后支撑液压***，其特征在于：高压泵（2）、第二单向阀（7）、过滤器（9）、第一节流阀（11）、第二节流阀（12）、第四单向阀（18）、第五单向阀（23）、左侧后支撑缸（20）和右侧后支撑缸（21）组成补油回路，通过调节第一节流阀（11）和第二节流阀（12）的开口进行补油，保持左侧后支撑缸（20）和右侧后支撑缸（21）的无杆腔的压力恒定。
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