液控變速裝置、變速方法及包含該變速裝置的液壓泥漿泵的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液控變速的控制技術領域，特別地，涉及一種可在兩種工作模式中自由切換的液控變速裝置、變速方法及包含該變速裝置的液壓泥漿泵。
【背景技術】
[0002]泥漿泵是工程地質鉆探中不可或缺的配套設備，其最常見的結構型式就是通過曲軸連桿機構，以帶動泥漿活塞在泵缸中做往復運動，工作原理如圖1所示:當泥漿泵活塞02向左運動時，泥漿泵缸體01工作腔低于大氣壓，則第二閥04在大氣壓的作用下被關閉，而第一閥03被開啟，流體介質通過第一閥03被吸入工作腔；再當泥漿泵活塞02向右運動時，在泥漿壓力的作用下，第一閥03被關閉，流體介質通過第二閥04被排出工作腔。如此反復，使泥漿被源源輸送至鉆孔底部。
[0003]由于泥漿泵活塞02的運動是通過曲柄05和連桿06來帶動，故其速度呈近似正弦曲線的規律變化，從而導致排出的流體介質出現流量不均勻和壓力波動大的問題。當泵送高壓或者大流量的流體介質時，這些問題表現的尤為突出，一方面使施工過程的故障增多，另一方面對鉆探設備造成損害，給整個工程進度和質量產生嚴重影響。加之這種機構通常采用多缸形式，故體積龐大、結構復雜，維修保養極為不便，所以長期被行業所詬病。
[0004]為了解決這些問題，新型液壓泥漿泵在行業應運而生。圖2所示是眾多新型液壓泥漿泵中的一種常見結構，具體為:該泥漿泵的驅動液壓油缸組件07位于中間，兩端放置泥漿泵缸體01，以保證吸入和排出泥漿的連續性。該泵泥漿的吸入和排出原理與圖1相同，并且，一泥漿泵缸體01通過第一閥03、第二閥04、第三閥08和第四閥09與另一泥漿泵缸體01連通。另外，液壓油通過油缸組件07的A、B兩油口交替進油和回油，驅動油缸活塞桿以及直聯的泥漿泵活塞02作勻速直線往復運動。即利用液壓油缸活塞桿勻速直線運動的特性，來保證泵送的流體介質流量均勻和壓力平穩。
[0005]上述液壓泥漿泵從根本上克服了曲軸連桿機構的缺陷，加之結構輕巧、簡潔，維護保養更加方便，所以越來越受到青睞，推廣和應用的力度在不斷加大。目前，與該液壓泥漿泵配套使用的液壓動力站配備的液壓泵均為定量泵，液壓動力系統較為簡潔，致使該液壓泥漿泵也因此只能以單一速度工作，流量不能調整和變換，工況的適應性受到了制約，泵送流量均勻和壓力平穩的優越性得不到充分地發揮。

【發明內容】

[0006]本發明目的在于提供一種可在兩種工作模式中自由切換的液控變速裝置、變速方法及包含該變速裝置的液壓泥漿泵，以解決在使用定量液壓泵時，液壓泥漿泵的工作速度無法變化的技術問題。
[0007]為實現上述目的，本發明提供了一種液控變速裝置，包括電磁閥、受電磁閥控制的邏輯閥和至少兩個活塞油缸；每個所述活塞油缸在長度方向上被活塞分隔為有杠腔和無杠腔，在每個有杠腔和無杠腔各設置一個油口 ；
[0008]在第一油缸的有杠腔油口(η)通過邏輯閥與第二油缸的有杠腔油口(W)連通形成封閉腔時，第一油缸的無杠腔油口(m)通過邏輯閥與液壓動力站的一條工作油路連通，第二油缸的無杠腔油口(U)通過邏輯閥與液壓動力站的另一條工作油路連通；
[0009]在第一油缸的無杠腔油口(m)通過邏輯閥與第二油缸的無杠腔油口(U)連通形成封閉腔時，第一油缸的有杠腔油口(η)通過邏輯閥與液壓動力站的一條工作油路連通，第二油缸的有杠腔油口(《)通過邏輯閥與液壓動力站的另一條工作油路連通；
[0010]電磁閥控制邏輯閥在上述兩種連接關系中進行切換。
[0011]優選的，在第一油缸的有杠腔油口(η)通過邏輯閥與第二油缸的有杠腔油口(W)連通形成封閉腔時，第一油缸的無杠腔油口(m)通過邏輯閥與液壓動力站的第二工作油路連通，第二油缸的無杠腔油口(U)通過邏輯閥與液壓動力站的第一工作油路連通；
[0012]在第一油缸的無杠腔油口(m)通過邏輯閥與第二油缸的無杠腔油口(U)連通形成封閉腔時，第一油缸的有杠腔油口(η)通過邏輯閥與液壓動力站的第一工作油路連通，第二油缸的有杠腔油口(《)通過邏輯閥與液壓動力站的第二工作油路連通。
[0013]優選的，邏輯閥的數量為六個。
[0014]利用上述的液控變速裝置的液控變速方法，包括步驟:
[0015]Α、第一油缸的有杠腔油口(η)通過邏輯閥與第二油缸的有杠腔油口(W)連通形成封閉腔；
[0016]B、第一油缸的無杠腔油口(m)通過邏輯閥與液壓動力站的一條工作油路連通，第二油缸的無杠腔油口(U)通過邏輯閥與液壓動力站的另一條工作油路連通；
[0017]C、液壓動力站的高壓油從第一油缸的無杠腔油口(m)進入第一油缸，驅使第一油缸的活塞向有杠腔推進，則第二油缸的活塞向無杠腔推進，第二油缸無杠腔中的液壓油通過工作油路返回液壓動力站。
[0018]優選的，在步驟C后還包括步驟:
[0019]D、第一油缸的活塞到達行程后液壓動力站將兩條油路的液壓油流動方向顛倒；
[0020]E、第二油缸的活塞向有杠腔推進，第一油缸的活塞向無杠腔推進。
[0021]優選的，在步驟E后還包括步驟:
[0022]F、第一油缸的活塞到達行程；液壓動力站將兩條油路的液壓油流動方向再次顛倒，轉回步驟C。
[0023]優選的，包括步驟:
[0024]a、將第一油缸的無杠腔油口(m)通過邏輯閥與第二油缸的無杠腔油口(U)連通形成封閉腔；
[0025]b、第一油缸的有杠腔油口(η)通過邏輯閥與液壓動力站的一條工作油路連通，第二油缸的有杠腔油口(《)通過邏輯閥與液壓動力站的另一條工作油路連通；
[0026]C、液壓動力站的高壓油從第一油缸的有杠腔油口(η)進入第一油缸，驅使第一油缸的活塞向無杠腔推進，則第二油缸的活塞向有杠腔推進，第二油缸有杠腔中的液壓油通過工作油路返回液壓動力站。
[0027]優選的，在步驟c后還包括步驟:
[0028]d、第一油缸的活塞到達行程后液壓動力站將兩條油路的液壓油流動方向顛倒；
[0029]e、第二油缸的活塞向無杠腔推進，第一油缸的活塞向有杠腔推進。
[0030]優選的，在步驟e后還包括步驟:
[0031]f、第一油缸的活塞到達行程；液壓動力站將兩條油路的液壓油流動方向再次顛倒，轉回步驟C。
[0032]本發明還提供了一種液壓泥漿泵，包括上述的液控變速裝置，而靈活變換不同的液控速度，從而切換至不同的工作模式。
[0033]本發明具有以下有益效果:
[0034]本發明通過不同邏輯閥在電磁閥控制下的啟閉，使得活塞油缸的有杠腔和無杠腔都可成為工作腔，利用活塞油缸的有杠腔和無杠腔的受力面積差異，從而提供兩種使用不同壓力和排量的液控工作速度。
[0035]例如，當鉆頭鉆進阻力大時，進給速度緩慢，則泥漿泵可采用第一種(圖4)有桿腔連通、無桿腔工作的方式，即泵送泥漿呈“高壓力小流量”特性。泵送泥漿的“高壓力”可大大消除“鉆進阻力大”所造成的故障隱患，而“小流量”又與“速度緩慢”相匹配。當鉆頭鉆進阻力小時，為提高鉆進效率，鉆頭必須快速給進，則泥漿泵可采用第二種(圖5)無桿腔連通、有桿腔工作的方式，即泵送泥漿呈“低壓力大流量”特性。泵送泥漿的“低壓力”完全匹配“阻力小”的工況，而“大流量”的泥漿又能將“鉆頭快速給進”所產生的大量巖土渣肩迅速及時地從孔底排出，使鉆頭的給進更加順暢。
[0036]另外，由于地質構造的復雜性，可根據鉆探過程鉆進的具體工藝要求，通過本申請液控變速裝置在兩種工作方式中隨時進行快速轉換，這樣可大大提高了鉆進效率。
[0037]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0038]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0039]圖1是現有技術的結構示意圖之一；
[0040]圖2是現有技術的結構示意圖之二；
[0041]圖3是本發明優選實施例的整體連接關系示意圖；
[0042]圖4是本發明優選實施例一的連接關系示意圖；
[0043]圖5是本發明優選實施例二的連接關系示意圖；
[0044]其中，O1、泥漿泵缸體，02、泥漿泵活塞，03、第一閥，04、第二閥，05、曲柄，06、連桿，07、油缸組件，08、第三閥，09、第四閥；
[0045]1、液壓動力站，2、變速液控裝置，3、泵缸及活塞組件，4、泵閥組件，5、第一油缸，51、第一油缸有杠腔，52、第一油缸無杠腔，6、第二油缸，61、第二油缸有杠腔，62、第二油缸無杠腔，7、電磁閥，8、油缸活塞，9、第一邏輯閥，10、第二邏輯閥，11、第三邏輯閥，12、第四邏輯閥，13、第五邏輯閥，14、第六邏輯閥；
[0046]n、第一油缸的有杠腔油口，m、第一油缸的無杠腔油口，W、第二油缸的有杠腔油口，U、第二油缸的無杠腔油口。
【具體實施方式】
[0047]以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0048]參見圖4和圖5，本申請液控變速裝置由一個電磁換向閥和六個邏輯閥組成，其中P、T油路為控制油路，A、B油路為工作油路。假設定量泵液壓油的輸出流量為Q，液壓系統最高壓力為P，油缸缸徑為D，油缸活塞桿直徑為d，其工作原理如下:
[0049]1、假設電磁換向閥處于圖4的位置時，則第一邏輯閥9、第四邏輯閥12、第五邏輯閥13開啟，第二邏輯閥10、第三邏輯閥11、第六邏輯閥14關閉，這時第一油缸5有桿腔51的油口 η通過邏輯閥5與第二油缸6有桿腔61的油口 w連通，使兩油缸的有桿腔形成封閉腔。同時第一油缸5無桿腔52的油口 m通過第一邏輯閥9、第二邏輯閥10與液壓動力站的B油路連通，第二油缸6無桿腔62的油口 u通過第三邏輯閥11、第四邏輯閥12與液壓動力站的A油路連通，故兩油缸的無桿腔變成工作腔。
[0050]當高壓油由A油路通過油口 u進入第二油缸6時，第二油缸6的活塞桿向右(有杠腔)推進，第一油缸5的活塞桿在封閉腔液壓油的驅動下向左(無杠腔)退回，其無桿腔的液壓油通過B油路返回液壓動力站。
[0051]—旦行程