一种液压凿岩机配流阀及其应用的配流控制系统

摘要

本发明公开了一种液压凿岩机配流阀及其应用的配流控制系统，配流阀其中一个控制腔作为阀芯进油腔，另一控制腔则用于连通先导控制油路；阀芯回油腔之间的连通行程Z1大于阀芯进油腔和阀芯回油腔之间的隔断行程Z2；配流控制系统将控制执行机构的液压油缸与配流阀的进油腔、回油腔以及先导控制油路连通，形成一个液压油缸活塞和配流阀阀芯的行程位置反馈控制系统。本发明的控制阀结构紧凑、简洁，阀芯、阀体便于加工，阀芯重量轻，可提高整机效率。而且，本发明的加工、装配精度能够得到保证，并且阀芯移动顺畅，重点克服了由于位置信号反馈不及时所造成的液压冲击，响应及时，灵敏度高，起到保护机体的作用，并且能够吸收回程能量，提供峰值流量，提高了能量利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及凿岩机领域，具体为一种液压凿岩机配流阀及其应用的配流控制系统，可以实现活塞和配流阀的行程位置反馈控制和运动匹配。

背景技术

液压凿岩机广泛应用于矿山、水电、隧道交通等岩土破碎领域中，液压冲击机构是液压凿岩机的关键部件，包括活塞、配流阀、蓄能器以及连接它们的孔道。整个运动过程是：配流阀在信号孔压力油的作用下推动阀芯换向，实现油路的切换，活塞则随供油规律作有规则的冲程、回程运动。所以，配流阀是液压冲击机构的重要组成部分。从目前国内外有阀型液压凿岩机来看，用于流体方向控制或流量控制的配流阀其种类很多，主要有柱阀、筒阀和套阀，按阀的结构可分为套阀型和芯阀型，按操纵方式分有电动、液动和电液动等多种形式。

现有技术的配流阀存在以下缺陷：

柱阀和筒阀的结构复杂，重量大，加工精度、光洁度要求高，加工难度大，油路比较复杂；套阀只有一个阀套，套在活塞上与活塞作同轴运动配油，受活塞制约比较大，尺寸较大，耗油多，漏损大，且缸体的加工难度较大，如Montabert公司的H系列，Furukawa的HD系列；传统的芯阀阀芯和阀体相互配合，加工精度很难保证，难以保证装配所要求的较小而均匀的间隙，若间隙过大容易导致内部腔室间的泄漏量增大，影响配流阀的工作性能，若间隙过小，容易使阀芯发卡，导致换向不正常，且阀芯容易受液压油中的杂质的影响而导致卡滞，抗污能力差。此外，目前有些操纵方式，由于配流阀的反馈不及时，容易造成很大的液压冲击，响应速度相对比较滞后。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种能克服上述现有技术所存在缺陷的液压凿岩机配流阀及其应用的配流控制系统。

本发明的技术方案中包括一种液压凿岩机配流阀，包括左端盖、阀体、阀芯、右端盖，所述阀芯左端部、阀体和左端盖相互配合形成阀芯左控制腔，所述阀芯右端部、阀体和右端盖相互配合形成阀芯右控制腔，其中一个控制腔作为阀芯进油腔，另一控制腔则用于连通先导控制油路，所述阀体和阀芯的中段形成两个阀芯回油腔；

阀芯在阀体内运动的过程中，所述阀芯回油腔之间的连通行程(Z1)大于阀芯进油腔和阀芯回油腔之间的隔断行程(Z2)，所述连通行程(Z1)是指阀芯回油腔之间始终保持相互连通的一段距离，所述隔断行程(Z2)是指阀芯进油腔与相邻的阀芯回油腔始终保持相互隔断的一段距离。

进一步的，所述阀芯进油腔和所有的阀芯回油腔之间有一段全通行程，所述全通行程是指阀芯进油腔和所有阀芯回油腔之间保持全通状态的一端距离，所述全通行程为连通行程Z1和隔断行程Z2的距离差。

进一步的，所述阀芯采用柱形阀芯，其上设有用于分隔各个油腔的环形凸台。

本发明的技术方案中还包括一种应用上述配流阀的凿岩机配流控制系统，包括液压油缸和上述配流阀，所述液压油缸的活塞前端、缸体和前密封套相互配合形成活塞前腔，活塞中段设置凹槽，并与缸体相互配合形成活塞回油腔，活塞后端、缸体和后密封套相互配合形成活塞后腔；

所述配流阀的阀芯进油腔通过油道直接与活塞前腔相通，两个阀芯回油腔通过油道分别与活塞回油腔、活塞后腔相通；

所述配流阀的先导控制油路通过缸体内设置的反馈油道在活塞前腔或活塞回油腔之间进行切换连通，根据活塞的行程位置进行控制，形成一个液压油缸活塞和配流阀阀芯的行程位置反馈控制系统。

进一步的，所述液压油缸为双杆双作用液压缸，与凿岩机的执行机构连接。

进一步的，所述液压油缸的活塞前端有效液压作用面积小于活塞后端有效液压作用面积。

在本发明中，所述配流阀的阀芯进油口通过管路与供给液压凿岩机压力油的油泵相连，所述阀芯回油口通过管路与油箱相连。

进一步的，所述液压油缸的活塞前腔通过油道并联有蓄能器。

本发明提供的一种液压凿岩机配流阀，能解决配流阀中阀芯与阀体配合面长，精度难以保证，加工、装配不方便的问题，并且配流阀液压故障可修复，零部件互换性好，阀芯不易发卡，抗污能力强。

采用本发明上述技术方案的凿岩机配流阀及其应用的配流控制系统，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的配流阀中阀芯采用柱状阀芯结合环形凸台结构，与阀体的配合面较短，精度容易保证，加工、装配方便，且阀芯不容易发卡，互换性好，整体寿命大为延长；

2、本发明的凿岩机配流控制系统中配流阀阀芯和液压油缸活塞形成一个行程位置反馈控制系统，阀芯和活塞的位置由彼此的位置相互控制，响应及时，灵敏度高；

3、本发明的配流阀的开口设计，能够有一个短暂的三腔全部沟通的状态，能够降低系统压力峰值，对机体有一定的保护作用；

4、本发明的凿岩机配流控制系统中在活塞前端并联设置高压蓄能器，能够吸收回程运动过程中多余的能量而储能，并能在冲程运动时供给峰值流量，提高了能量利用率。

本发明的控制阀结构紧凑、简洁，阀芯、阀体便于加工，阀芯重量轻，可提高整机效率。而且，本发明的加工、装配精度能够得到保证，并且阀芯移动顺畅，重点克服了由于位置信号反馈不及时所造成的液压冲击，响应及时，灵敏度高，起到保护机体的作用，并且能够吸收回程能量，提供峰值流量，提高了能量利用率。

附图说明

图1是实施例1中的液压凿岩机配流阀剖视图。

图2是实施例2中的液压凿岩机配流控制系统连接示意图。

图中标号：1-左端盖，2-阀体，3-阀芯，4-右端盖，5-阀芯左控制腔，6-第一阀芯回油腔，7-第二阀芯回油腔，8-阀芯右控制腔，9-活塞，10-后密封套，11-活塞后腔，12-活塞回油腔，13-高压蓄能器，14-活塞前腔，15-缸体，16-前密封套。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式中的特征可以相互组合。下面将结合附图和具体的实施方式与对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

参见图1，图中为凿岩机配流阀，包括左端盖1、阀体2、阀芯3、右端盖4，阀体2、左端盖1和阀芯3相互配合形成阀芯左控制腔5，阀体2、右端盖4和阀芯3相互配合形成阀芯右控制腔8，阀芯3采用圆柱阀芯，其上设有两个圆环凸台，阀体2和阀芯3相互配合形成第一阀芯回油腔6、第二阀芯回油腔7，阀体2内设有进油口A和回油口B，在本实施例中，阀芯右控制腔8为阀芯进油腔，阀芯左控制腔5连接阀芯的控制信号油路，在其他应用实施例中，进油腔的位置可根据实际要求进行调换。

结合参见图2，缸体15、活塞9前端和前密封套16相互配合形成活塞前腔14，缸体15和活塞9本体上的凹槽配合形成活塞回油腔12，缸体15、活塞9后端和后密封套10相互配合形成活塞后腔11，缸体15内设反馈油道d。在凿岩机的配流控制系统中，阀芯右控制腔8通过油道a直接与活塞前腔14相通，第一阀芯回油腔6、第二阀芯回油腔7油道分别与活塞回油腔12、活塞后腔11相通，阀芯左控制腔5通过反馈油道d和活塞的前腔14或活塞的回油腔12相通，具体的相通情况在接下的实施例中详细说明。阀芯进油口A通过管路与供给液压凿岩机压力油的泵相连，阀芯回油口B通过管路与油箱相连。

实施例2

具体参见图2，活塞杆回程时，供给液压凿岩机系统的压力油经管路从阀芯进油口A进入阀芯右控制腔8，此时阀芯3处于左位，静止不动，由实施例1中的结构可知，活塞前腔14通高压油，活塞回油腔12、活塞后腔11、第一阀芯回油腔6和第二阀芯回油腔7回油，活塞9在液压力的作用下回程加速。当活塞9回程加速走过回程控制行程Sc后，打开阀的反馈油道d，压力油从活塞前腔14反馈到阀芯左控制腔5，这样阀芯3就在液压力的作用下，向右作回程换向。在阀芯3尚未切换油路，即阀芯3的位移小于图2所示的Z2时，活塞后腔11仍与第二阀芯回油腔7相通，继续回油，但由于阀口节流的影响，活塞后腔11的回油压力逐渐增大，活塞9所受到的液压力趋于零，但仍是向右作回程加速运动。

当阀芯3进入正开口期间，由于图1所示的第一阀芯回油腔和第二阀芯回油腔之间的连通行程Z1＞第二阀芯回油腔和阀芯右控制腔之间的隔断行程Z2，活塞前腔14、活塞后腔11与活塞回油腔12三腔沟通，这是一个时间很短但又比较特殊的工作状态，活塞9开始回程制动，此时可以降低系统压力峰值，对机体有一定的保护作用，这一段行程的距离为Z2－Z1。随着阀芯3的继续回程换向，第二阀芯回油腔7和阀芯右控制腔8沟通，活塞前腔14和活塞后腔11都通压力油，形成差动连接，由于活塞后腔11的有效作用面积A1大于活塞前腔14的有效作用面积A2，活塞9继续回程制动。当阀芯3完成回程换向，处于右位静止。活塞9继续回程制动，直至速度将为零，为冲程做好准备，此过程活塞运动的距离为活塞的行程Sp。

实施例3

具体参见图2，在实施例2完成后，阀芯3于右位，静止不动，活塞前腔14和活塞后腔11仍差动连接，但是活塞后腔11的有效作用面积A1大于活塞前腔14的有效作用面积A2，活塞后端作用的液压力大于前端，活塞9开始冲程加速。当活塞9走完Sp-Sic时，打开阀的反馈油道d，活塞回油腔12与阀芯左控制腔5相通，阀芯3在进油口A的进油液压力的作用下开始向左冲程换向，活塞9继续冲程加速，这里认为在阀芯走完Sic，并与钎尾完成冲击的过程中，阀芯3的位移不超过其行程的一半。活塞9完成冲击后处于停顿状态，此时阀芯3继续冲程换向。正常情况下，阀芯3在活塞9停顿的状态中，应完成冲程换向，使得活塞后腔11能畅通回油。

实施例4

在实施例2和实施例3中，高压蓄能器13通过油道a与阀芯右控制腔8、活塞前腔14相通，能够在回程时吸收多余的流量进行储能，在冲程时提供峰值流量，提高了能量利用率。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种改动和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何改动、等同替换、变型、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。