CN117646750A - 一种锚杆钻机及其液压推进*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚杆钻机及其液压推进***，包括：推进阀组，控制推进油缸前进与后退，具有限压阀；推进油缸，无杆腔与推进阀组的第一口连通，有杆腔与推进阀组的第二口连通；调压模块包括：节流件，串联于推进阀组的第一口与推进油缸的无杆腔之间；压力控制阀，与节流件关联，压力控制阀放大节流件进口和出口的压差，压力控制阀与推进阀组限压阀并联。正常工作时，推进阀组的油液经过节流件节流后达到推进油缸内。钻到硬岩时，速度降低，流量减小，节流件两端产生的压差会很小，作用在压力控制阀上的压力很小，相当于压力控制阀的导通值很小，即遇到硬岩时压力控制阀卸荷，推进阀组的卸荷，推进的压力减小，避免折钻杆、弯钻杆的现象。

Description

一种锚杆钻机及其液压推进***

技术领域

本发明涉及液压控制元件的技术领域，特别涉及一种锚杆钻机及其液压推进***。

背景技术

锚杆钻机又称锚固钻机，是煤矿巷道使用锚杆支护工作过程中的主要钻孔工具和关键设备，其在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面都有着十分突出的优越性。

基于上述优点，锚杆组件还用于水电站、铁路、公路边坡各类地质灾害防治中的滑坡及危岩体锚固工程，特别适合高边坡岩体锚固工程，还适用于施工城市深基坑支护、抗浮锚杆及地基灌浆加固工程孔、***工程的***孔、高压旋喷桩、隧道管棚支护孔等，将其动力头略微变动，即可方便地全方位施工。

如图1所示，锚杆钻机主要包括钻杆和液压***，其中，液压***包括推进阀组0200和推进油缸0100，推进油缸0100的活塞杆与推进滑轨相连，使用者通过操作手柄0202调节推进阀组0200，从而控制推进油缸0100的推进压力。

而锚杆钻机作用于不同硬度的墙体时，推进的压力与钻杆的速度需要随时来调节。若不做调节，在面对硬岩石墙体时，会存在钻不动墙体而发生钻杆原地打转，磨钻杆，甚至钻杆折弯、折断的情况。

当钻杆顶到硬岩时，推进压力会升高，输送给推进油缸0100的液压油则通过推进阀组0200的限压阀0201进行卸荷。具体的，当液压油的压力值达到限压阀的安全压力时，液压油通过限压阀0201卸荷。为了保证推进阀组0200的正常工作，限压阀0201的安全压力会较大，这使得液压油达到该安全压力才会进行卸荷，若没有达到该压力则无法卸荷，影响钻杆的安全性。

因此，如何提供一种锚杆钻机的液压推进***，以降低卸荷时的压力要求，保证钻杆的安全性，是本领技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种锚杆钻机的液压推进***，以降低卸荷时的压力要求，保证钻杆的安全性。此外，本发明还提供了一种具有上述液压推进***的锚杆钻机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锚杆钻机的液压推进***，其包括：

推进阀组，所述推进阀组具有限压阀；

推进油缸，所述推进油缸的无杆腔与所述推进阀组的第一口连通，所述推进油缸的有杆腔与所述推进阀组的第二口连通，并且所述推杆油缸的活塞杆与推进滑轨相连，驱动钻杆钻孔；

调压模块，所述调压模块包括：节流件，所述节流阀串联于所述推进阀组的第一口与所述推进油缸的无杆腔之间；压力控制阀，所述压力控制阀与所述节流件关接，所述压力控制阀放大所述节流件进口和出口的压差，所述压力控制阀与所述限压阀并联；所述钻杆正常工作时，所述压力控制阀的导通压力大于所述限压阀的安全压力；所述钻杆钻硬岩时，所述压力控制阀的导通压力小于所述限压阀的安全压力，所述推进阀组通过所述压力控制阀卸荷。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述推进阀组包括：

推进控制模块，所述推进控制模块的第一口与所述推进油缸的无杆腔连通，所述推进控制模块的第二口与所述推进油缸的有杆腔连通，所述限压阀集成于所述推进控制模块内；

手柄，所述手柄用于控制所述推进控制模块。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述压力控制阀包括：

控制组件，所述控制组件包括壳体和位于所述壳体内并轴向移动的活塞，所述壳体的第一口与所述活塞的上作用面相对，并与所述节流件的进口连通；所述壳体的第二口与所述活塞的下作用面相对，并与所述节流件的出口连通；

溢流组件，所述溢流组件包括阀套和位于所述阀套内的阀芯，所述阀芯与所述活塞相抵，所述下作用面位于所述上作用面与所述阀芯之间，且所述活塞的上作用面和下作用面之间的横截面的面积大于所述阀芯的横截面的面积；所述溢流组件的出口与储油件连通；所述推进阀组的U口与所述溢流组件的U口连通；所述溢流组件与所述限压阀并联。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述控制组件和所述溢流组件集成于一体。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述调压模块还包括：

溢流阀，所述溢流阀与所述溢流组件串联，并连接于所述溢流组件与所述推进阀组的U口之间。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述活塞的作用面之间的横截面的面积为所述阀芯面积的三倍。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述活塞包括依次连接的第一小径段、大径段和第二小径段，所述大径段的两端分别为所述活塞的两个作用面，且所述第二小径段能够与所述阀芯相抵，且所述第二小径段的直径与所述阀芯的直径相同。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述调压模块还包括：

单向阀，所述单向阀与所述节流件并联，所述单向阀的导通方向为由所述节流件的出口向所述节流件的进口的方向导通。

优选的，上述的锚杆钻机的液压推进***中，所述节流件为多个，并且所述节流件中任一者串联于所述推进阀组与所述推进油缸的无杆腔之间，且串联的所述节流件与所述调压模块连通。

一种锚杆钻机，包括液压推进***，其中，所述液压推进***为上述任一项所述的液压推进***。

本发明提供了一种锚杆钻机的液压推进***，通过在推进阀组和推进油缸之间串联调压模块，并且调压模块包括串联的节流件和压力控制阀。在锚杆钻机正常工作时，推进阀组的油液经过节流件节流后达到推进油缸内。而在锚杆钻机钻到硬岩时，钻杆走起来困难，被迫速度降低，流量减小，在节流件两端产生的压差会减小，作用在压力控制阀上的压力很小，相当于压力控制阀的导通值很小，所以遇到硬度大的岩壁时，压力控制阀卸荷，即实现了推进阀组的卸荷，使得推进阀组推进的压力减小，这样可有效避免因遇到硬岩壁时钻杆钻不动而导致的折钻杆、弯钻杆的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术实施例中公开的锚杆钻机的液压推进***的结构示意图；

图2为本申请实施例中公开的锚杆钻机的液压推进***的结构示意图；

图3为本申请实施例中公开的锚杆钻机的液压推进***的液压原理图；

图4为本申请实施例中公开的锚杆钻机的液压推进***的调压模块的拆分图；

图5为本申请实施例中公开的锚杆钻机的液压推进***的调压模块的另一方向的拆分图；

图6为本申请实施例中公开的调压模块的压力控制阀的拆解图；

图7为本申请实施例中公开的调压模块的压力控制阀的剖视图；

图8为本申请实施例中公开的调压模块的压力控制阀的另一方向的剖视图。

具体实施方式

本发明公开了一种锚杆钻机的液压推进***，以降低卸荷时的压力要求，保证钻杆的安全性。此外，本发明还公开了一种具有上述液压推进***的锚杆钻机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图2和图3所示，本申请中公开了一种锚杆钻机的液压推进***，包括推进阀组200、推进油缸100和调压模块300。

其中，推进油缸100的无杆腔与推进阀组200的第一口(图中A口)连通，推进油缸100的有杆腔与推进阀组200的第二口(图中B口)连通，并且推进油缸100的活塞杆与推进滑轨相连，驱动钻杆钻孔。

推进阀组200具有限压阀201和手柄202。使用者通过操作上述的手柄202调节推进阀组200，从而控制推进油缸100的推进压力。当钻杆顶到硬岩时，推进压力会升高，输送给推进油缸100的液压油则通过推进阀组200的限压阀201进行卸荷。

本申请实施例中在推进油缸100和推进阀组200之间增加了调压模块300，通过调压模块300调节当钻杆顶到硬岩时，输送给推进油缸100的液压油泄压时的压力值。

具体的，调压模块300包括节流件302和压力控制阀305。其中，节流件302串联于推进阀组200的第一口与推进油缸100的无杆腔之间。如图2所示，节流件302连接于A1到A2孔道中。

一些实施例中，节流件302为节流孔。

压力控制阀305与节流件302关联，压力控制阀305能够放大节流件302进口和出口的压差，压力控制阀305与限压阀201并联；钻杆正常工作时，压力控制阀305的导通压力大于限压阀201的安全压力；钻杆钻硬岩时，压力控制阀305的导通压力小于限压阀201的安全压力，推进阀组200通过压力控制阀305卸荷。

需要说明的是，在锚杆钻机正常工作时，推进阀组200的油液经过节流件302节流后达到推进油缸100内。而在锚杆钻机钻到硬岩时，钻杆钻起来困难，被迫速度降低，流量减小时(速度越低流量越小)，在节流件302两端产生的压差会很小，作用在压力控制阀305上的压力很小，相当于压力控制阀305的导通值很小，所以打钻时，遇到硬度大的岩壁，压力控制阀305卸荷，即实现了推进阀组200的卸荷，推进的压力较小，这样可有效避免因遇到硬岩壁时钻杆钻不动而导致的折钻杆、弯钻杆的现象。

推进阀组200的油液无法到达推进油缸100，使得A1到A2的没有液体流动，即节流件302进口和出口之间没有压差，液体可快速通过压力控制阀305进行泄压。

通过上述可知，本申请通过增加节流件302对推进阀组200输送至推进油缸100的油压进行压差监测，压力控制阀305与限压阀201并联，可实现油液经过压力控制阀305或限压阀201卸荷。

为了避免钻杆正常工作时，推进阀组200输送至推进油缸100的油液经过压力控制阀305卸荷，本申请中将钻杆正常工作时，压力控制阀305的导通压力设定为节流件前后压差的放大压力大于限压阀201的安全压力，正常工作时，***的最高限压与调压模块300无关，主要还是取决于限压阀201，保证了钻杆的正常工作。

而当钻杆钻到硬岩时，压力控制阀305的导通压力小于限压阀201的安全压力，使得推进阀组200输送至推进油缸100的油液直接通过压力控制阀305泄压，进而实现推进阀组200的卸荷。由于压力控制阀305的导通压力小于限压阀201的安全压力，使得液压很快达到该压力，避免了钻杆钻到硬岩时长时间钻进而导致的钻杆折弯甚至断裂的问题，保证了钻杆的安装性。

经过卸荷后，推进速度和推进压力都比较小，但依然可缓慢工作，当把当前某一块硬岩壁段突破后，岩壁硬度变小，推进速度可自动提升起来，可有效保证工况下工作效率。

结合图2-图8详细介绍调压模块的结构。

一些实施例中，推进阀组200包括：推进控制模块，推进控制模块的第一口(图中A口)与推进油缸100的无杆腔连通，推进控制模块的第二口(图中B口)与推进油缸100的有杆腔连通。此外，推进阀组200还包括进油联模块、回转控制模块以及尾联模块等，对于推进阀组200的具体结构以及连接关系，在此不详细介绍，可参照现有已知推进阀组200的结构即可。

需要说明的是，上述的限压阀201集成于推进控制模块内。

上述的节流件302的进口与推进控制模块的第一口连通，节流件302的第二口与推进油缸100的无杆腔连通。

结合图7和图8所示，压力控制阀305包括控制组件和溢流组件。溢流组件与限压阀并联，控制组件与溢流组件相连，一些实施例中，控制组件与溢流组件集成为一体。

控制组件包括壳体和位于壳体内的活塞30511，壳体的第一口P1与活塞30511的上作用面相对，并与节流件302的进口连通；壳体的第二口P2与活塞30511的下作用面相对，并与节流件302的出口连通。

溢流组件包括阀套30501和位于阀套30501内的阀芯30502，阀芯30502与活塞30511相抵，下作用面位于上作用面与阀芯30502之间，且活塞30511的上作用面和下作用面之间的横截面的面积大于阀芯30502的横截面的面积。

通过控制组件与节流件302连接，并将活塞30511的横截面的面积设置为大于阀芯30502的横截面的面积，从而对节流件302作用在压力控制阀305上差压进行放大，即使得压力控制阀305导通时所需的压力值增大。

节流件302进口和出口的压差决定压力控制阀的活塞的受力，而活塞的受力作用于阀芯上，通过活塞横截面积和阀芯横截面积的变化而影响阀芯导通的压力。

以活塞30511的作用面之间的横截面的面积为阀芯30502面积的三倍为例，可实现压力控制阀305导通时所需的压力值增大三倍。

上述的溢流组件的出口与储油件连通，可选的，储油件为油箱。一些实施例中压力控制阀为油缸式压力控制阀。

推进阀组200的压力引出口，例如U口与溢流组件的U口连通。

进一步结合图6至图8对压力控制阀305的详细结构进行说明：

压力控制阀305的溢流组件包括：阀套30501、阀芯30502、节流孔30503和下弹簧30504。

其中，阀芯30502内部具有节流孔30503，以调节阀芯30502的出口的油压，阀套30501套设于阀芯30502外侧，并且阀芯30502能够沿阀套30501的轴向移动。下弹簧30504套设于阀芯30502远离节流孔30503的一端。

阀套30501具有溢流口，溢流口与油缸连通；阀套30501具有U口，且阀套30501的U口与推进阀组200的U口连通。

控制组件包括：油缸安装圆盘30505、第一连接件30506、溢流阀加长杆30507、油缸下盖30508、油缸体30509、第二连接件30510、活塞30511、油缸上盖30512、弹簧座30513、油缸防尘盖30514、上弹簧30515、第三连接件。

其中，油缸安装圆盘30505、油缸下盖30508、油缸体30509和油缸上盖30512通过第二连接件30510连接为一体，油缸防尘盖30514与油缸上盖30512通过第三连接件30516连接，并形成上述实施例中公开的壳体，活塞30511位于壳体的中心位置，并通过溢流阀加长杆30507与阀芯30502相抵。

油缸安装圆盘30505具有第一口P1和第二口P2；油缸下盖30508和油缸体30509具有与第一口P1和第二口P2分别连通的通道。

活塞30511包括依次连接的第一小径段、大径段和第二小径段，大径段的两端分别为活塞30511的两个作用面，且第二小径段能够与阀芯30502相抵，且第二小径段的直径与阀芯30502的直径相同。

大径段位于油缸体30509的内部，第一小径段位于油缸上盖30512内部，第二小径段位于油缸下盖30508内部，溢流阀加长杆30507位于油缸安装圆盘30505内部。

油缸防尘盖30514内具有上弹簧30515，并且上弹簧30515可伸缩的安装于第一小径段的弹簧座30513和油缸防尘盖30514的槽底之间。

综上，上弹簧30515、活塞30511、溢流阀加长杆30507和阀芯30502沿轴向依次布置。

上述公开了压力控制阀305的一种具体结构，本领域技术人员可以理解的是，还可根据不同的需要设置压力控制阀305的结构，只要能够结合节流件302的压差而改变溢流压力的方式且均在保护范围内。

结合图3至图5所示，本申请中的调压模块300还包括安装基座301、溢流阀306、单向阀304和堵头303。

其中，溢流阀306、压力控制阀305、单向阀304和节流件302均安装于安装基座301上。

溢流阀306与压力控制阀305的溢流组件串联，并连接于溢流组件与推进阀组200的U口之间。具体的，溢流阀306与阀套30501的U口连通。溢流阀306初始安装时导通时的设定为最小值，有应急需要时可随时手动调节。

单向阀304与节流件302并联，并且单向阀304的导通方向为由节流件302的出口向节流件302的进口的方向导通。推进油缸100的无杆腔内的油液可通过单向阀304返回至推进阀组200。

堵头303用于封堵安装基座301上的测压功能口等。对于安装基座301上开设的通孔的作用以及布置位置可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。

本文中测压功能口在图中分别显示为M1、M2、M3以及Pu1和Pu2。

一些实施例中，节流件302为多个，并且节流件302中任一者串联于推进阀组200与推进油缸100的无杆腔之间，且串联的节流件302与调压模块300连通。通过在安装基座301上另开孔存放了节流件302，以备节流件302调换。

此外，本申请实施例中还公开了一种锚杆钻机，包括液压推进***，且该液压推进***为上述实施例中公开的液压推进***，因此，具有该液压推进***的锚杆钻机也具有上述所有技术效果，且均在保护范围内。

如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，包括：

推进阀组，所述推进阀组具有限压阀；

推进油缸，所述推进油缸的无杆腔与所述推进阀组的第一口连通，所述推进油缸的有杆腔与所述推进阀组的第二口连通，并且所述推进油缸的活塞杆与推进滑轨相连，驱动钻杆钻孔；

调压模块，所述调压模块包括：节流件，所述节流件串联于所述推进阀组的第一口与所述推进油缸的无杆腔之间；压力控制阀，所述压力控制阀与所述节流件连接，所述压力控制阀放大所述节流件进口和出口的压差，所述压力控制阀与所述限压阀并联；所述钻杆正常工作时，所述压力控制阀的导通压力大于所述限压阀的安全压力；所述钻杆钻硬岩时，所述压力控制阀的导通压力小于所述限压阀的安全压力，所述推进阀组通过所述压力控制阀卸荷。

2.根据权利要求1所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述推进阀组包括：

推进控制模块，所述推进控制模块的第一口与所述推进油缸的无杆腔连通，所述推进控制模块的第二口与所述推进油缸的有杆腔连通；所述限压阀集成于所述推进控制模块内；

手柄，所述手柄用于控制所述推进控制模块。

3.根据权利要求1所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述压力控制阀包括：

控制组件，所述控制组件包括壳体和位于所述壳体内并轴向移动的活塞，所述壳体的第一口与所述活塞的上作用面相对，并与所述节流件的进口连通；所述壳体的第二口与所述活塞的下作用面相对，并与所述节流件的出口连通；

溢流组件，所述溢流组件包括阀套和位于所述阀套内的阀芯，所述阀芯与所述活塞相抵，所述下作用面位于所述上作用面与所述阀芯之间，且所述活塞的上作用面和下作用面之间的横截面的面积大于所述阀芯的横截面的面积；所述溢流组件的出口与储油件连通；所述推进阀组的U口与所述溢流组件的U口连通；所述溢流组件与所述限压阀并联。

4.根据权利要求3所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述控制组件和所述溢流组件集成于一体。

5.根据权利要求3所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述调压模块还包括：

溢流阀，所述溢流阀与所述溢流组件串联，并连接于所述溢流组件与所述推进阀组的U口之间。

6.根据权利要求3所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述活塞的作用面之间的横截面的面积为所述阀芯面积的三倍。

7.根据权利要求3所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述活塞包括依次连接的第一小径段、大径段和第二小径段，所述大径段的两端分别为所述活塞的两个作用面，且所述第二小径段能够与所述阀芯相抵，且所述第二小径段的直径与所述阀芯的直径相同。

8.根据权利要求3所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述调压模块还包括：

单向阀，所述单向阀与所述节流件并联，所述单向阀的导通方向为由所述节流件的出口向所述节流件的进口的方向导通。

9.根据权利要求1至8任一项所述的锚杆钻机的液压推进***，其特征在于，所述节流件为多个，并且所述节流件中任一者串联于所述推进阀组与所述推进油缸的无杆腔之间，且串联的所述节流件与所述调压模块连通。

10.一种锚杆钻机，包括液压推进***，其特征在于，所述液压推进***为如权利要求1至9任一项所述的液压推进***。