一种勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路的制作方法

本发明涉及钻机液压控制，具体涉及一种勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路。

背景技术：

1、在矿产资源勘探、基础设施建设、水文环境监测以及地质科学研究等领域，勘探钻机是获取地下岩心样本、查明地层构造的核心装备。钻机作业时，动力头夹持钻杆实施回转与给进钻进；与此同时，卷扬系统通过钢丝绳连接钻杆末端，作为安全防护绳，以防止因钻杆断裂或孔壁坍塌等突发状况引发掉杆事故。在拆接钻杆的辅助工序中，卷扬还需承担钻杆的起吊与平稳下放功能。

2、为保证钻进过程稳定，卷扬的刹车操作必须与动力头的给进动作联动控制，使二者同步协调，避免钢丝绳因动作时序错位而被过度拉拽，从而削弱有效钻进力，甚至诱发孔内事故。

3、目前，该卷扬刹车普遍采用单级液压解锁、弹簧压紧的结构形式——即依靠弹簧力实现常闭制动，液压油压解除时刹车抱紧，供压时刹车松开。然而，在实际工况中，当液压油温度较低、且需快速制动时，由于回油管路内油液降压速度迟缓，导致刹车动作响应滞后、制动不彻底。该缺陷常使钻杆在无预警状态下意外下滑，轻则造成钻杆弯曲或螺纹损伤，重则导致钻孔偏斜、塌堵乃至整孔报废，带来显著的经济损失与工期延误。

4、因此，亟需对现有刹车控制方式加以改进，以提升低温及快速制动工况下的响应可靠性与安全裕度。

技术实现思路

1、1. 要解决的问题

2、针对现有技术中由于液压油温度较低、回油管路内油液降压速度迟缓，导致卷扬刹车动作响应滞后、制动不彻底的问题，本发明提供一种勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，能够提升低温及快速制动工况下的响应可靠性与安全裕度。

3、2. 技术方案

4、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

5、一种勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，包括液压泵、液压油箱、卷扬马达组件和推进油缸马达组件，所述卷扬马达组件包括刹车油缸，所述推进油缸马达组件包括推进油缸和夹杆油缸；

6、还包括切换电磁阀、第一液控阀、第二液控阀和钻进换向阀；

7、所述切换电磁阀的进油口与所述液压泵的出油口连通，回油口与所述液压油箱连通，第一出油口与所述第二液控阀的进油口连通，第二出油口与所述第一液控阀的控制口以及所述夹杆油缸；

8、所述第二液控阀的回油口与所述液压油箱连通，出油口与所述刹车油缸连通；

9、所述钻进换向阀的回油口与所述液压油箱连通，第一出油口与所述推进油缸的小腔、所述第一液控阀的控制口及所述第二液控阀的控制口连通，第二出油口连通所述推进油缸的大腔；

10、在拆接钻杆时：

11、所述切换电磁阀的进油口与第二出油口连通，回油口与第一出油口连通；

12、所述第一液控阀的回油口与出油口连通；

13、所述第二液控阀的出油口与回油口连通或出油口与进油口连通；

14、所述钻进换向阀的进油口和回油口均不与第一出油口和第二出油口连通；

15、所述夹杆油缸处于充压释放钻杆状态，所述刹车油缸处于泄压刹车状态。

16、所述第二液控阀的出油口与回油口连通或出油口与进油口连通都可以使刹车油缸的油口压力油回流至液压油箱。即使在液压油温低，钻进电磁阀和切换电磁阀快速换向，推进油缸的小腔压力未完全释放，第二液控阀来不及换向至左位的情况下，仍然能够保证刹车油缸的油口压力油经由第二液控阀的右位和切换电磁阀的左位连通至液压油箱，得到释放。从而实现卷扬马达组件的可靠刹车动作，使钢丝绳系住钻杆防止在夹杆油缸松闸后拆接杆的情况下出现掉杆，形成双重刹车冗余控制，实现夹杆油缸松闸动作与刹车油缸刹车动作的互锁，保证钻孔安全。该回路能够满足在油温低、甚至第二液控阀或切换电磁阀出现故障的情况，仍能保障刹车动作响应速度，实现卷扬马达组件的可靠刹车动作。

17、作为本发明的一种优选方案，在钻机向下钻进时：

18、所述切换电磁阀的进油口与第一出油口连通，回油口与第二出油口连通；

19、所述第一液控阀的回油口与出油口不连通；

20、所述第二液控阀的进油口与出油口连通；

21、所述钻进换向阀的进油口与第一出油口连通，回油口与第二出油口连通；

22、所述夹杆油缸处于泄压夹紧钻杆状态，所述刹车油缸处于充压解除刹车状态。

23、作为本发明的一种优选方案，在钻机向上反提时：

24、所述切换电磁阀的进油口与第一出油口连通，回油口与第二出油口连通；

25、所述第一液控阀的回油口与出油口不连通；所述第二液控阀的回油口与出油口连通；

26、所述钻进换向阀的进油口与第二出油口连通，回油口与第一出油口连通；

27、所述夹杆油缸处于泄压夹紧钻杆状态，所述刹车油缸处于充压解除刹车状态。

28、作为本发明的一种优选方案，所述切换电磁阀具有左工作位和右工作位；

29、在左工作位时，进油口与第二出油口连通，回油口与第一出油口连通；

30、在右工作位时，进油口与第一出油口连通，回油口与第二出油口连通。

31、作为本发明的一种优选方案，所述第一液控阀具有左工作位和右工作位；

32、在左工作位时，回油口与出油口不连通；

33、在右工作位时，回油口与出油口连通。

34、作为本发明的一种优选方案，所述第二液控阀具有左工作位和右工作位；

35、在左工作位时，出油口与回油口连通；

36、在右工作位时，进油口与出油口连通。

37、作为本发明的一种优选方案，所述钻进换向阀具有左工作位、中工作位和右工作位；

38、在左工作位时，进油口与第二出油口连通，回油口与第一出油口连通；

39、在右工作位时，进油口与第一出油口连通，回油口与第二出油口连通；

40、在中间工作位时，进油口和回油口均不与第一出油口和第二出油口连通。

41、作为本发明的一种优选方案，所述卷扬马达组件还包括卷扬马达和钢丝绳；

42、所述钢丝绳的一端连接于所述卷扬马达的绳盘上，另一端连接于钻杆上；

43、所述刹车油缸包括刹车盘和弹簧；在所述刹车油缸充压时，弹簧受压回缩，所述刹车盘远离所述卷扬马达；在所述刹车油缸泄压时，弹簧伸长，所述刹车盘紧贴所述卷扬马达。

44、作为本发明的一种优选方案，所述推进油缸马达组件还包括回转马达和钻杆；

45、所述夹杆油缸用于夹紧或释放所述钻杆；

46、所述回转马达的输出端与夹杆油缸连接，能够驱动所述钻杆旋转；

47、所述推进油缸与所述回转马达连接，能够驱使所述钻杆向下钻进或向上提升。

48、作为本发明的一种优选方案，所述夹杆油缸包括弹簧和夹持部；在所述夹杆油缸充压时，弹簧受压回缩，所述夹持部释放所述钻杆；在所述夹杆油缸泄压时，弹簧伸长，所述夹持部夹紧所述钻杆。

1.一种勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，包括液压泵（1）、液压油箱（8）、卷扬马达组件（5）和推进油缸马达组件（6），所述卷扬马达组件（5）包括刹车油缸（501），所述推进油缸马达组件（6）包括推进油缸（604）和夹杆油缸（603）；

2.根据权利要求1所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的勘探钻机用卷扬刹车液压冗余控制回路，其特征在于：