用于锚杆机的远程调节器的制造方法
【专利摘要】提供了一种用于控制锚杆机中的钻具推进致动器和钻具旋转致动器的操作的调节器。该调节器包括第一减压单元、第二减压单元和流量控制阀。第一减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至钻具推进致动器。第二减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至钻具旋转致动器。此外，流量控制阀构造成选择性地调节传输至钻具旋转致动器的液压流体的流量。
【专利说明】用于锚杆机的远程调节器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锚杆机，并且具体涉及一种用于在顶部锚杆支护操作期间调节钻探速度、推进压力和旋转压力的远程调节器。
【背景技术】
[0002]锚杆机通常在采矿行业中用于将矿井顶部固定成自支撑的。通常，锚杆机可执行两类操作，也就是钻探操作和锚杆支护操作。钻探操作包括钻探顶部，而锚杆支护操作包括插入诸如锚索或树脂顶部锚杆等锚杆以及随后紧固所插入的锚杆。
[0003]锚杆机的操作员可能需要基于多种因素而改变钻探速度、旋转压力和推进压力。这些因素可包括所执行的操作的类型、被钻探的材料、材料的硬度和钻具的尺寸等。通常，使用单独的多个液压阀来改变锚杆机的钻探速度、旋转压力和推进压力。这是非常不便和麻烦的。
[0004]美国专利号5，564，455涉及一种用于控制水平钻孔机中的液压回路，所述水平钻孔机需要加压的液压流体来通过旋转回路和加压的液压流体旋转钻头或回扩钻头，从而通过推力回路在钻孔内推动钻头或回扩钻头。来自推力回路和控制回路两者的压力通过混合区或区域内的限流器合并。转向阀的控制端口连接到混合区。当混合区内的合并压力超过转向阀上的可调弹簧偏压时，转向阀将打开，从而将流体从推力回路转移到低压区。这也会引起旋转回路中的压力下降。两种压力的下降将降低混合区内的合并压力，从而引起转向阀关闭和压力升高。液压回路针对输入钻孔机的给定马力维持用于两个回路的恒定最大输出，并由于减轻的操作员疲劳而提高了生产率。
【发明内容】
[0005]在一个方面，提供了一种用于控制锚杆机中的钻具推进致动器和钻具旋转致动器的操作的调节器。该调节器包括第一减压单元、第二减压单元和流量控制阀。第一减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至钻具推进致动器。第二减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至钻具旋转致动器。此外，流量控制阀构造成选择性地调节传输至钻具旋转致动器的液压流体的流量。
[0006]在另一方面，提供了一种锚杆机。锚杆机包括钻具组件、主控制阀和液压地联接到主控制阀的调节器。该钻具组件具有钻具推进致动器和钻具旋转致动器。此外，主控制阀构造成向钻具推进致动器和钻具旋转致动器供给液压流体。此外，该调节器包括第一减压单元、第二减压单元和流量控制阀。第一减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至钻具推进致动器。第二减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至钻具旋转致动器。此外，流量控制阀构造成选择性地调节传输至钻具旋转致动器的液压流体的流量。
[0007]在又一方面，提供了一种用于控制锚杆机中的钻具推进致动器和钻具旋转致动器的操作的调节器。该调节器包括构造成提供用于钻具推进致动器的第一减压的第一减压盒阀。该调节器还包括构造成提供用于钻具推进致动器的第二减压的第二减压盒阀。该调节器包括构造成提供用于钻具旋转致动器的第一减压的第三减压盒阀。另外，调节器包括构造成提供用于钻具旋转致动器的第二减压的第四减压盒阀。此外，调节器包括构造成选择性地调节传输至钻具旋转致动器的液压流体的流量的流量控制阀。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1示出根据本发明的实施例的锚杆机的透视图；
[0009]图2示出根据本发明的一个实施例的与图1的锚杆机的钻具组件相关的液压系统的不意图；
[0010]图3示出根据本发明的一个实施例的远程调节器的透视图；以及
[0011]图4示出根据本发明一个实施例的图3的远程调节器的示意图。
【具体实施方式】
[0012]本发明涉及一种用于在顶部锚杆支护操作期间调节钻探速度、推进压力和旋转压力的远程调节器。图1示出用于钻孔和将锚杆插入矿层顶部的机器100。根据本发明的一个方面，机器100被实施为移动式锚杆机。机器100包括后框架部102、配置在后框架部102的前方的中心框架部104以及配置在中心框架部104的前方并与其枢转地连接的前框架部106。在本发明的一个方面，前框架部106可设置有临时顶部支承件108。此外，在机器100上可设置有诸如车轮或履带的接地部件110。传动系统(未示出)将动力源112可操作地联接到接地部件110。动力源112可被封装在后框架部102内。该传动系统可包括但不限于齿轮传动装置、差速器、传动轴和包括阀、管路、分配歧管等的液压和/或气动回路中的任何一者或组合。该传动系统可构造成将动力从动力源112传输到接地部件110。
[0013]机器100可包括枢转地联接在前框架部106的相对侧的钻臂组件114。各钻臂组件114包括在前方安装在动臂118上的钻具桅杆116。动臂118可枢转地安装在前框架部106上并且构造成通过液压机构在预定角范围内移动。基板120安装在钻具桅杆116的底部上。基板120支承包括钻具旋转致动器124和联接到钻具旋转致动器124的夹具126的钻具组件122。夹具126构造成接纳钻头或锚杆。此外，钻具组件122包括钻具推进致动器128，以沿钻具桅杆116引导钻具组件122。
[0014]主控制阀130设置在钻臂组件114上并且构造成将液压流体供给到钻具旋转致动器124和钻具推进致动器128。在本发明的一个方面，主控制阀130可构造成预设与钻具推进致动器128和钻具旋转致动器124的上限推进压力值和上限旋转压力值。此外，钻臂组件114可包括构造成控制传输至钻具推进致动器128的加压液压流体的流量的快速给送转向致动器132。此外，钻臂组件114可包括构造成控制对钻具旋转致动器124和钻具推进致动器128的供给压力的给送/旋转控制致动器134。钻臂组件114还可包括构造成当期望钻头或锚杆快速移动而快速到达顶部以进行钻探和锚杆支护操作时提供钻具组件122的移动的快速给送控制致动器(未示出)。在本发明的一个示例性实施例中，快速给送转向致动器132、给送/旋转控制致动器134和快速给送控制致动器可在钻臂组件114内定位成使得站立在操作员平台136上的操作员易于接近它们。快速给送转向致动器132、给送/旋转控制致动器134和快速给送控制致动器可利用控制杆和操纵杆实现。
[0015]在本发明的一个方面，远程调节器138(下文称为调节器138)可设置在钻具组件114中并且构造成控制钻具推进致动器128和钻具旋转致动器124的操作。在一个示例性实施例中，调节器138可构造成通过分别控制加压液压流体的流量以及对钻具旋转致动器124和钻具推进致动器128的供给压力来调整钻具速度、推进压力和旋转压力。调节器138可有利于操作员基于锚杆支护操作或钻探操作来控制钻具旋转致动器124和钻具推进致动器128的操作。
[0016]图2示出与机器100的钻具组件122相关的液压系统200的示意图。如图所示，主控制阀130构造成分别经由第一管道204和第二管道206从液压泵202向钻具旋转致动器124和钻具推进致动器128供给液压流体。液压泵202可由动力源112驱动，并经由第三管道208液压地联接到主控制阀130。主控制阀130可基于经由快速给送控制致动器210和给送/旋转控制致动器134接收的操作员输入而选择性地向钻具旋转致动器124和钻具推进致动器128供给加压的液压流体。如图所示，快速给送控制致动器210和给送/旋转控制致动器134构造成向主控制阀130供给第一先导压力PPl和第二先导压力PP2，以分别预设上限推进压力值和上限旋转压力值。
[0017]此外，快速给送转向致动器132设置成控制通向钻具推进致动器128的加压液压流体的流量并控制钻具组件122的移动。快速给送转向致动器132液压地联接到第二管道206，以通过经由第四管道212供给流体流来选择性地增加通向钻具推进致动器128的流量。
[0018]在本发明的一个方面，调节器138液压地联接到主控制阀130，以控制通向钻具推进致动器128和钻具旋转致动器124的加压液压流体的流量和供给压力。如图2所示，主控制阀130构造成向调节器138供给推进先导压力TP和旋转先导压力RP。调节器138构造成基于机器100的钻探或锚杆支护操作而选择性地释放推进先导压力TP和旋转先导压力RP。此外，调节器138可构造成通过将流体流转移到罐(未示出)中来选择性地增加和/或减小通向钻具旋转致动器124的流量。
[0019]图3示出调节器138的透视图。图4示出结合图3进一步说明的调节器138的示意图。在本发明的一个方面，调节器138可被封装在壳体302内。例如，壳体302可以是金属壳体、木质壳体、塑料壳体等。调节器138可包括第一输入装置304、第二输入装置306和设置在壳体302上的第三输入装置308。第一输入装置304可构造成控制钻具推进致动器128处的推进压力，钻探操作和锚杆支护操作中的一者可能需要该钻具推进致动器。此外，第二输入装置306可构造成控制钻探操作和锚杆支护操作所需的在钻具旋转致动器124处的旋转压力。此外，第三输入装置308可用于调整在钻具旋转致动器124处用于钻探和/或锚杆支护操作的转速。在一示例性实施例中，第一输入装置304和第二输入装置306可以是按钮，并且第三输入装置308可以是构造成提供用于钻探速度的速度调节的星形旋钮。
[0020]如图4所示，第一输入装置304可与还连接到第一减压单元404的第一三通阀402相关，所述第一减压单元构造成基于操作类型、被钻探的材料和钻具的尺寸而选择性地允许液压流体来到钻具推进致动器128。在本发明的一个方面，第一减压单元404可包括第一减压盒406和第二减压盒408。在本发明的一个方面，第一三通阀可构造成选择性地致动第一减压盒406和第二减压盒408中的至少一者。在一示例性实施例中，第一减压盒406可构造成通过限制与机器100的钻探操作所需的推进压力对应的推进先导压力TP来提供用于钻具推力致动器128的第一减压。此外，第二减压盒408可构造成通过限制与可指示用于机器100的锚杆支护操作的推进压力的肋部钻具推力对应的推进先导压力TP来提供用于钻具推进致动器128的第二减压。
[0021 ] 例如，第一三通阀402可通过利用第一输入装置304来致动向钻具推进致动器128提供用于钻探操作的推力设置的第一减压盒406而被设定在第一位置。因此，如果钻具组件122执行钻探操作，则可通过致动第一减压盒406来提供钻具推进致动器128所需的相应推力。类似地，第一三通阀402可通过利用第一输入装置304来致动第二减压盒408以向钻具推进致动器128提供用于锚杆支护操作的肋部钻具推力设定的第二减压盒408而被设定在第二位置。如果钻具组件122执行锚杆支护操作，则钻具推进致动器128所需的相应推力不同于通过致动第二减压盒408而提供的钻探操作所需的推力。
[0022]在本发明的一个方面，第二输入装置306可与第二三通阀410相关。第二三通阀410还可连接到具有第三减压盒414和第四减压盒416的第二减压单元412。第二三向阀410构造成选择性地致动第三减压盒414和第四减压盒416中的至少一者。第二减压单元412可构造成基于第三减压盒414或第四减压盒416的选择性致动而选择性地允许液压流体来到钻具旋转致动器124。
[0023]第三减压盒414可构造成通过限制与机器100的钻探操作所需的钻探钻具对应的旋转先导压力RP来提供用于钻具旋转致动器124的第一减压。此外，第四减压盒416可构造成通过限制与机器100的锚杆支护操作所需的锚杆支护转矩对应的旋转先导压力RP来提供用于钻具旋转致动器124的第二减压。
[0024]在本发明的一个方面，调节器138还可包括与第三输入装置308相关的流量控制阀418。流量控制阀418构造成选择性地调节传输至钻具旋转致动器124的液压流体的流量。在一个示例性实施例中，流量控制阀418构造成基于钻具组件122是否正执行钻探功能或锚杆支护功能而与钻具转速的所需调节对应地被调节。此外，可调节传输至钻具旋转致动器124的液压流体的流量，以调整用于钻探操作和锚杆支护操作的钻头的转速。
[0025]在本发明的一个方面，基于利用调节器138的设置，可调整和/或控制从主控制阀130到钻具推进致动器128和钻具旋转致动器124的压力信号。如上所述，可基于诸如由钻具组件122执行的钻探操作和/或锚杆支护操作的期望功能来控制传输至钻具推进致动器128和钻具旋转致动器124的压力。
[0026]工业话用件
[0027]从前面的说明，将容易地了解本文中描述的用于锚杆机100的远程调节器138的工业适用性。
[0028]锚杆机通常在采矿行业中用于将矿井顶部固定成自支撑的。通常，锚杆机可执行两类操作，也就是钻进操作和锚杆支护操作。钻探操作包括直接钻探顶部，且锚杆支护操作包括插入常规锚杆、锚索或树脂锚杆以及随后紧固所插入的锚杆。
[0029]锚杆机的操作员可能需要基于多种因素而改变钻探速度、旋转压力和推进压力。所述因素可包括被执行的操作的类型、被钻探的材料、材料的硬度等。例如，对于钻探类型操作，所需的钻探推力可大于锚杆支护操作。类似地，对于被钻探的硬材料，所需的钻探速度、旋转压力和推进压力可高于软材料。常规，使用单独的多个液压阀来控制锚杆机的钻探速度、旋转压力和推进压力。这是非常不便和麻烦的。
[0030]本发明的远程调节器138消除了用于调节锚杆机100的各种操作的钻探速度、推进压力和旋转压力的单独的多个液压阀。在本发明的一个方面，远程调节器138可设置在钻臂组件114的每一侧，以有利于操作员在机器100的任一侧利用远程调节器138从同一位置控制钻探速度、推进压力和旋转压力。此外，远程调节器138方便、易于制造且成本经济。
[0031]此外，利用主控制阀130，可预设推进压力的上限和旋转压力的上限。此外，利用远程调节器138，机器100的操作员还可在推进压力和旋转压力的上限内调节传输至钻具推进致动器128的推进压力和钻具旋转致动器124的旋转压力。
[0032]在本发明的一个方面，第一输入装置304可向内推进，以选择性地致动第一减压盒406，以向钻具推进致动器128提供用于钻探操作的钻探推力。第一输入装置304可被向外推动，以选择性地致动第二减压盒408，从而向钻具推进致动器128提供用于锚杆支护操作的肋部钻具推力。
[0033]此外，第二输入装置306可被向内推动，以选择性地致动第三减压盒414，从而向钻具旋转致动器124提供用于钻探操作的钻探转矩。类似地，第二输入装置306可被向外拉动以选择性地致动第四减压盒416，从而向钻具旋转致动器124提供用于锚杆支护操作的锚杆支护转矩。
[0034]此外，第三输入装置308可由操作员用于通过顺时针或逆时针旋转旋钮来调整钻探速度。例如，操作员可沿顺时针方向转动旋钮308以提高钻探速度，并沿逆时针方向转动旋钮308以降低钻探速度，且反之亦然。
[0035]虽然已参考以上实施例特别示出和描述了本发明的方面，但本领域的技术人员将理解的是，通过对所公开的系统和方法的修改，可设想各种其它实施例而不脱离所公开的精神和范围。此类实施例应该理解为落入基于权利要求及其任何等效物确定的本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种用于控制锚杆机中的钻具推进致动器和钻具旋转致动器的操作的调节器，所述调节器包括: 第一减压单元，所述第一减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至所述钻具推进致动器； 第二减压单元，所述第二减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至所述钻具旋转致动器；以及 流量控制阀，所述流量控制阀构造成选择性地调节传输至所述钻具旋转致动器的液压流体的流量。
2.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述第一减压单元包括: 第一减压盒阀，所述第一减压盒阀构造成提供用于所述钻具推进致动器的第一减压；以及 第二减压盒阀，所述第二减压盒阀构造成提供用于所述钻具推进致动器的第二减压。
3.根据权利要求2所述的调节器，其中，所述调节器还包括构造成选择性地致动所述第一减压盒阀和所述第二减压盒阀中的至少一者的第一三通阀。
4.根据权利要求3所述的调节器，还包括与所述第一三通阀相关的第一输入装置。
5.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述第二减压单元包括: 第三减压盒阀，所述第三减压盒阀构造成提供用于所述钻具旋转致动器的第一减压；以及 第四减压盒阀，所述第四减压盒阀构造成提供用于所述钻具旋转致动器的第二减压。
6.根据权利要求5所述的调节器，其中，所述调节器还包括构造成选择性地致动所述第三减压盒阀和所述第四减压盒阀中的至少一者的第二三通阀。
7.根据权利要求6所述的调节器，还包括与所述第二三通阀相关的第二输入装置。
8.根据权利要求1所述的调节器，还包括与所述流量控制阀相关的第三输入装置。
9.一种锚杆机,包括: 钻具组件，所述钻具组件具有钻具推进致动器和钻具旋转致动器； 主控制阀，所述主控制阀构造成向所述钻具推进致动器和所述钻具旋转致动器供给液压流体；以及 调节器，所述调节器液压地联接到所述主控制阀，所述调节器包括: 第一减压单元，所述第一减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至所述钻具推进致动器； 第二减压单元，所述第二减压单元构造成选择性地允许液压流体传输至所述钻具旋转致动器；和 流量控制阀，所述流量控制阀构造成选择性地调节传输至所述钻具旋转致动器的液压流体的流量。
10.根据权利要求9所述的锚杆机，其中，所述第一减压单元包括: 第一减压盒阀，所述第一减压盒阀构造成提供用于所述钻具推进致动器的第一减压；以及 第二减压盒阀，所述第二减压盒阀构造成提供用于所述钻具推进致动器的第二减压。
11.根据权利要求10所述的锚杆机，其中，所述调节器还包括构造成选择性地致动所述第一减压盒阀和所述第二减压盒阀中的至少一者的第一三通阀。
12.根据权利要求9所述的锚杆机，其中，所述第二减压单元包括: 第三减压盒阀，所述第三减压盒阀构造成提供用于所述钻具旋转致动器的第一减压；以及 第四减压盒阀，所述第四减压盒阀构造成提供用于所述钻具旋转致动器的第二减压。
13.根据权利要求12所述的锚杆机，其中，所述调节器还包括构造成选择性地致动所述第三减压盒阀和所述第四减压盒阀中的至少一者的第二三通阀。
14.根据权利要求9所述的锚杆机，其中，所述主控制阀包括主减压单元，所述主减压单元构造成设定传输至所述调节器的上限推进压力和上限旋转压力。
15.一种用于控制锚杆机的钻具推进致动器和钻具旋转致动器的操作的调节器，所述调节器包括: 第一减压盒阀，所述第一减压盒阀构造成提供用于所述钻具推进致动器的第一减压； 第二减压盒阀，所述第二减压盒阀构造成提供用于所述钻具推进致动器的第二减压； 第三减压盒阀，所述第三减压盒阀构造成提供用于所述钻具旋转致动器的第一减压； 第四减压盒阀，所述第四减压盒阀构造成提供用于所述钻具旋转致动器的第二减压；和 流量控制阀，所述流量控制阀构造成选择性地调节传输至所述钻具旋转致动器的液压流体的流量。
16.根据权利要求15所述的调节器，其中，所述调节器还包括构造成选择性地致动所述第一减压阀和所述第二减压阀中的至少一者的第一三通阀。
17.根据权利要求15所述的调节器，其中，所述调节器还包括构造成选择性地致动所述第三减压阀和所述第四减压阀中的至少一者的第二三通阀。
18.根据权利要求15所述的调节器，还包括与所述第一三通阀相关的第一输入装置。
19.根据权利要求15所述的调节器，还包括与所述第二三通阀相关的第二输入装置。
20.根据权利要求15所述的调节器，还包括与所述流量控制阀相关的第三输入装置。
【文档编号】E21B19/086GK104234689SQ201410264696
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】J·D·鲁尼 申请人:卡特彼勒全球矿业美国有限责任公司