CN203833526U - 一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用*** - Google Patents

一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用*** Download PDF

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郄严静
钱林林
贾延林
田吉伟
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Abstract

本实用新型公开了一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，包括发动机和主卷扬装置，所述主卷扬装置上传动连接有能量回收马达，所述发动机通过齿轮组传动连接有能量再生泵，能量回收马达与能量再生泵之间通过出油管路和回油管路两根管路连通，本实用新型采用上述方案，由于旋挖钻机每个工作循环都需下钻，且随着孔深的增加，下钻时间也会增加，在整个旋挖钻机的工作时间中，下钻所占时间比例在20%以上，因此增加该套装置对旋挖钻机的油耗的改善非常明显。

Description

一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***
技术领域
本实用新型涉及一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，属于旋挖钻机设备技术领域。
背景技术
旋挖钻机一个工作循环包括下钻-动力头旋挖-动力头反转-提钻-上车回转-卸土-上车回转-下钻，以前的旋挖钻机大都没有能量回收***，如图1所示，旋挖钻机的钻杆15、钻斗14通过钢丝绳与主卷扬装置8直接相连，通过主卷扬装置8卷筒的收、放绳来实现提钻、下钻。
提钻时，发动机12带动主泵1，主泵1输出的高压油通过管路，经过换向阀和平衡阀后，作用在主卷扬驱动马达上，马达带动减速机、主卷扬卷筒转动，实现钻杆15、钻斗14的提升运动。
下钻时，钻杆、钻斗在重力的作用下，自动下落，全部重力势能通过平衡阀节流变为热能消耗掉。
主卷扬下放时，操作先导手柄7，从先导泵5中流出的先导油经过先导手柄7，沿着下放侧先导管，推动主阀阀芯10向上移动，从主泵1中流出的高压油，从打开的主阀阀芯流过，到达主卷扬提升马达3，分支油液打开达平衡阀11，驱动马达和卷扬机构在钻杆、钻斗作用下转动，回油在平衡阀处形成节流高压，平衡重物平稳匀速下放，下放速度随着主泵供油量的增加。钻斗带动卷扬机构继续转动，高压油经过平衡阀节流、减压后，沿管路经主阀阀芯10返回油箱。在这个过程中，钻杆和钻斗的势能和动能都在平衡阀11转化为热能。
主卷扬上升时，操作先导手柄7，从先导泵5中流出的先导油经过先导手柄7，沿着上升侧先导管，推动主阀阀芯10向下移动，从主泵1中流出的高压油，从打开的主阀阀芯流过，经过平衡阀的单向阀，到达主卷扬提升马达3，驱动马达带动卷扬机构转动，卷扬机构带动钢丝绳、钻杆、钻斗向上运动。同时，从主卷扬提升马达3流出的液压油经过管路，经主阀阀芯10返回油箱，上升的速度取决于主泵1流出的高压油的流量。
下钻过程中，钻杆和钻斗的势能和动能会完全转化为热量损失掉。为了避免这部分热量损失，目前所知回收利用方案大都采用在管路上增加液压蓄能器储存，或者增加电机转换为电能，通过电容、电池等来储存，再次动作时释放储存的能量，达到回收并利用的目的。
但是这种旋挖钻机主卷扬***下放能量回收再利用***具有以下缺陷：
1、由于旋挖钻机的钻深较大，下放时间长，且下放主卷扬时一般无其他动作，需回收的能量较多且不能立刻转化，回收能量用的蓄能器或电容、电池的容量较大。
2、增加了能量存储装置，对空间要求大，钻机布置须作较大调整大。
3、蓄能器释放能量时控制难度较大，电容、电池蓄能故障率高，成本高。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是为了克服传统的旋挖钻机主卷扬***下放能量回收再利用***的以上缺陷，提供一种能够通过增加能量回收装置，将主卷扬下放势能回收并通过泵反作用于发动机上，利用发动机动力排气制动原理，减低发动机在主卷扬下放工况下的燃油消耗，达到节能降耗的效果的旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***。
为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，包括发动机和主卷扬装置，所述主卷扬装置上传动连接有能量回收马达，所述发动机通过齿轮组传动连接有能量再生泵，能量回收马达与能量再生泵之间通过出油管路和回油管路两根管路连通。
以下是本实用新型对上述方案的进一步优化：
能量再生泵连通有排量控制阀。
进一步优化：所述主卷扬装置通过管路连通有主卷扬提升马达，所述发动机通过管路连通有主泵，主泵通过主阀和平衡阀与主卷扬提升马达连通。
进一步优化：能量再生泵连接有先导泵，所述先导泵通过先导手柄与主阀连通。
进一步优化：出油管路和回油管路两根管路之间连接有压力传感器。
本实用新型为了达到回收主卷扬能量的目的，首先在主卷扬装置上增加一套能量回收马达，在下钻时，主卷扬装置带动能量回收马达，能量回收马达输出的高压油，驱动与发动机相连接的主卷扬提升马达，最终对发动机和主泵施加正向驱动力，相当于在钻杆、钻斗与发动机之间增加了一个软连接，由钻杆、钻斗带动发动机运行，此时发动机处于动力排气制动工况，不用喷油和仅需喷少量油就能维持整个设备运转的需要，同时由于能量回收马达吸收了部分钻斗和钻杆下放时的势能和动能，需要平衡阀节流消耗的能量会相应的减少，整个液压***产生的热量也会相应的减少，在降低旋挖钻机工作循环油耗的同时，减少了液压***散热量，改善了液压***的散热情况。
本实用新型采用上述方案，具有以下优点：
1、由于旋挖钻机每个工作循环都需下钻，且随着孔深的增加，下钻时间也会增加，在整个旋挖钻机的工作时间中，下钻所占时间比例在20%以上，因此增加该套装置对旋挖钻机的油耗的改善非常明显。
2、由于液压***产生的热量减少，改善了钻机的散热情况。
3、无能量储存介质，回收的能量直接作用于发动机，整个***简单，故障几率小。
4、对旋挖钻机的改动非常小，且对操作、效率没有其他影响。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
附图1为传统无能量回收再利用***的旋挖钻机主卷扬***下放的结构原理图；
附图2为本实用新型实施例的结构示意图。
图中：1-主泵；2-能量再生泵；3-主卷扬提升马达；4-能量回收马达；5-先导泵；6-压力传感器；7-先导手柄；8-主卷扬装置；9-排量控制阀；10-主阀；11-平衡阀；12-发动机；13-齿轮组；14-钻斗；15-钻杆。
具体实施方式
实施例，如图2所示，一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，包括发动机12和主卷扬装置8，所述主卷扬装置8通过管路连通有主卷扬提升马达3，所述发动机12通过管路连通有主泵1，主泵1通过主阀10和平衡阀11与主卷扬提升马达3连通。
所述主卷扬装置8上传动连接有能量回收马达4，所述发动机12通过齿轮组13传动连接有能量再生泵2，能量回收马达4与能量再生泵2之间通过出油管路和回油管路两根管路连通。
能量再生泵2连通有排量控制阀9。
能量再生泵2连接有先导泵5，所述先导泵5通过先导手柄7与主阀10连通。
出油管路和回油管路两根管路之间连接有压力传感器6。
主卷扬下放动作时，操作先导手柄7，钻杆15、钻斗14带动主卷扬装置8向下转动与没有能量回收***相同，同时，主卷扬装置8也带动能量回收马达4转动，能量回收马达4泵工况产生的高压液压油经管路到达能量再生泵2马达工况，驱动能量再生泵2控制器根据压力传感器6、发动机的转速、能量回收马达4的转速，控制排量控制阀9，调整能量再生泵2的排量, 能量再生泵2驱动主泵1和发动机12，相当于在主卷扬装置8与发动机12间增加一个软连接，达到回收再利用主卷扬下放能量的目的，降低发动机负载或使发动机处于动力排气制动状态，从而使钻机在有主卷扬下放动作时的油耗降低。
主卷扬提升动作时，操作先导手柄7，能量再生泵2会驱动能量回收马达4辅助动力，主泵1驱动主卷扬提升马达3主动力，与无能量回收***相同，两个马达同时驱动主卷扬装置8带动钻杆15、钻斗14向上转动，同时控制器根据压力传感器6的信号，控制排量控制阀9，调整能量再生泵2的排量，防止由于两个马达不同步造成能量损失。
在主卷扬提升工况，能量回收马达4作为驱动元件和主卷扬提升马达3共同驱动主卷扬装置8工作。
本实用新型为了达到回收主卷扬能量的目的，首先在主卷扬装置8上增加一套能量回收马达4，在下钻时，主卷扬装置8带动能量回收马达4，能量回收马达4输出的高压油，驱动与发动机12相连接的主卷扬提升马达3，最终对发动机12和主泵1施加正向驱动力，相当于在钻杆15、钻斗14与发动机12之间增加了一个软连接，由钻杆15、钻斗14带动发动机12运行，此时发动机12处于动力排气制动工况，不用喷油和仅需喷少量油就能维持整个设备运转的需要，同时由于能量回收马达4吸收了部分钻斗15和钻杆14下放时的势能和动能，需要平衡阀11节流消耗的能量会相应的减少，整个液压***产生的热量也会相应的减少，在降低旋挖钻机工作循环油耗的同时，减少了液压***散热量，改善了液压***的散热情况。

Claims (5)

1.一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，包括发动机（12）和主卷扬装置（8），其特征在于：所述主卷扬装置（8）上传动连接有能量回收马达（4），所述发动机（12）通过齿轮组（13）传动连接有能量再生泵（2），能量回收马达（4）与能量再生泵（2）之间通过出油管路和回油管路两根管路连通。
2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，其特征在于：能量再生泵（2）连通有排量控制阀（9）。
3.根据权利要求2所述的一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，其特征在于：所述主卷扬装置（8）通过管路连通有主卷扬提升马达（3），所述发动机（12）通过管路连通有主泵（1），主泵（1）通过主阀（10）和平衡阀（11）与主卷扬提升马达（3）连通。
4.根据权利要求3所述的一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，其特征在于：能量再生泵（2）连接有先导泵（5），所述先导泵（5）通过先到手柄（7）与主阀（10）连通。
5.根据权利要求4所述的一种旋挖钻机主卷扬下放能量回收再利用***，其特征在于：出油管路和回油管路两根管路之间连接有压力传感器（6）。
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