[发明专利]一种基于高速开关阀的撑靴压力控制系统

说明书

本发明公开了一种基于高速开关阀的撑靴压力控制系统，包括双作用单出杆液压缸组，所述双作用单出杆液压缸组的第二腔室分别与高速开关阀一B口和高速开关阀二B口连接，所述高速开关阀二A口与高速开关阀三的B口连接，所述双作用单出杆液压缸组与位移传感器连接。其优点在于，本系统基于三个由PWM信号控制的高速开关阀，通过调整PWM信号的占空比实现对高速开关阀阀口流量的控制，相比于传统撑靴压力控制系统具有成本低、高速开关阀对油液清洁度不敏感、反应速度快、控制精度高、可检测内泄漏等优势。

技术领域

本发明涉及一种基于高速开关阀的撑靴压力控制系统，在实现撑靴功能的前提下，具备撑靴压力在线调整与内泄露在线检测等功能。

背景技术

撑靴压力控制系统在隧道施工中应用广泛，撑靴压力控制系统需要具备一定的压力在线调节能力和内泄露在线检测的能力，传统的撑靴压力控制系统难以满足上述要求，授权公告号CN104373398B的中国发明专利中提到一种推力和支撑力实时耦合调控的TBM推进支撑液压系统，其采用了一般液压系统不具有的高压小流量油源和低压大流量油源并联控制，并且其采用减压阀控制撑靴油缸的方法无法实现撑靴油缸撑紧时压力的可靠精确控制与智能检测。

发明内容

针对上述问题，本项目设计一套具备撑靴压力在线调整与内泄露在线检测的撑靴压力控制系统。本系统基于三个由PWM信号控制的高速开关阀，通过调整PWM信号的占空比实现对高速开关阀阀口流量的控制，相比于传统撑靴压力控制系统具有成本低、高速开关阀对油液清洁度不敏感、反应速度快、控制精度高、可检测内泄漏等优势。其技术方案为，

一种基于高速开关阀的撑靴压力控制系统，包括双作用单出杆液压缸组，所述双作用单出杆液压缸组的第二腔室分别与高速开关阀一B口和高速开关阀二B口连接，所述高速开关阀二A口与高速开关阀三的B口连接，所述双作用单出杆液压缸组与位移传感器连接。

进一步的，所述高速开关阀一B口、高速开关阀二B口和双作用单出杆液压缸组均与压力传感器一连接。

进一步的，所述高速开关阀二A口、高速开关阀三B口分别与压力传感器二连接，所述压力传感器二与蓄能器连接。

进一步的，包括系统液压回路，所述液压回路包括高速开关阀三、高速开关阀二、高速开关阀一；所述高速开关阀三的A口与油箱相连，B口分别与压力传感器二、蓄能器、高速开关阀二的A口相连；高速开关阀二的B口分别与压力传感器一的A口、高速开关阀一的B口、双作用单出杆液压缸组的B口相连；高速开关阀一的A口与油箱相连；双作用单出杆液压缸组的A口与油箱相连。

进一步的，撑靴液压系统的增压过程为：

当压力传感器一的压力信号低于预设压力时，压力传感器一将其压力信号经控制线路d传递至压力控制器，压力控制器根据压力传感器一的压力信号通过控制线路f将PWM控制信号传递至高速开关阀二，控制高速开关阀二的阀芯实现其左位与右位的高速切换，通过调整PWM控制信号的占空比，实现对高速开关阀二阀口流量的控制，当高速开关阀二的A口与B口处于导通状态时，蓄能器内的高压油经其A口流出，蓄能器A口流出的液压油流入压力传感器二,液压油经高速开关阀二后分别流入压力传感器一，双作用单出杆液压缸组的第二腔室，液压油由双作用单出杆液压缸组的第一腔室直接流回油箱，通过高速开关阀二的阀芯的高速切换，双作用单出杆液压缸组的第二腔室的液压油的压力逐渐升高，当液压油的压力达到压力传感器一的预设压力时，压力传感器一通过控制线路d将其压力信号传递至压力控制器，压力控制器通过控制线路f将其PWM控制信号传递至高速开关阀二，将PWM控制信号的占空比调整至零，控制高速开关阀二转换至右位，实现撑靴液压系统的增压。

进一步的，撑靴液压系统的泄压过程为：