液壓系統和鑽的製造方法
2023-07-10 03:45:56
液壓系統和鑽的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種液壓系統，該液壓系統包括：第一液壓泵送裝置，其用於提供加壓流體；第一液壓執行裝置，其由第一液壓泵送裝置驅動並且與第一液壓泵送裝置形成第一液壓迴路；第二液壓執行裝置，其由第一液壓泵送裝置驅動並且與第一液壓泵送裝置形成第二液壓迴路；第一方向控制閥，其設置在第一液壓迴路中位於第一液壓泵送裝置與第一液壓執行裝置之間並可操作地改變第一液壓執行裝置的旋轉方向；以及第二方向控制閥，其設置在第二液壓迴路中位於第一液壓泵送裝置與第二液壓執行裝置之間並可操作地改變第二液壓執行裝置的旋轉方向。本實用新型還涉及一種包括該液壓系統的鑽機。
【專利說明】液壓系統和鑽機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種液壓系統以及包括該液壓系統的鑽機。
【背景技術】
[0002]本部分的內容僅提供了與本公開相關的背景信息，其可能並不構成現有技術。
[0003]在諸如鑽機的機械設備中經常使用液壓系統來驅動機械設備的做功部件。例如，在一種已知的水平定向鑽機中，分別使用不同的液壓迴路來驅動鑽機的旋轉系統和推力系統。當鑽機處於不同的工作狀態時，旋轉系統和推力系統所需要的功率是不同的。在這種情況下，已經提出在液壓迴路中採用可變流量液壓泵來適配所需功率的變化。然而，可變流量液壓泵的成本比定流量液壓泵的成本高得多。
[0004]在現有技術中，已知一種用於流體分配的液壓系統。該液壓系統利用一個方向控制閥和一個比例流量分配器對兩個液壓馬達同時進行控制和流量分配。然而，在該液壓系統中，比例流量分配器成本較高，由此導致液壓系統的成本較高。另外，由於該液壓系統採用一個方向控制閥控制兩個液壓馬達的方向，因此，這兩個液壓馬達以相關聯的方式受到控制，而不是獨立地受到控制。在某些應用條件下，該液壓系統具有局限性。
[0005]另外，已知一種用於改善流體分配的液壓系統。該液壓系統設有多個液壓泵，多個液壓馬達，多個可變洩壓閥，每個液壓馬達由對應的液壓泵驅動，每個可變洩壓閥實現調節每個液壓迴路中的液壓馬達的功率輸出。在該液壓系統中，設置在每個液壓迴路中的可變洩壓閥和液壓泵均導致成本增加。
[0006]因此，需要一種既能夠適配所需功率的變化又成本較低的液壓系統或包括這種液壓系統的鑽機。
實用新型內容
[0007]本實用新型的一個目的是提供一種液壓系統，該液壓系統至少能解決如下問題之一:降低成本、適配所需功率的變化、簡化構造、以及限制功率浪費。
[0008]本實用新型的又一個目的是提供一種鑽機，該鑽機至少能解決如下問題之一:降低成本、適配所需功率的變化、簡化構造、以及限制功率浪費。
[0009]上述目的中的一個或多個可以通過下述方案實現。一種液壓系統包括:第一液壓泵送裝置，其用於提供加壓流體；第一液壓執行裝置，其由第一液壓泵送裝置驅動並且與第一液壓泵送裝置形成第一液壓迴路；第二液壓執行裝置，其由第一液壓泵送裝置驅動並且與第一液壓泵送裝置形成第二液壓迴路；第一方向控制閥，其設置在第一液壓迴路中位於第一液壓泵送裝置與第一液壓執行裝置之間並可操作地改變第一液壓執行裝置的旋轉方向；以及第二方向控制閥，其設置在第二液壓迴路中位於第一液壓泵送裝置與第二液壓執行裝置之間並可操作地改變第二液壓執行裝置的旋轉方向。
[0010]在上述構造中，由一個液壓泵送裝置同時為兩個液壓迴路中的兩個液壓執行裝置提供液壓流體，也就是說，由一個動力源同時驅動兩個執行裝置。因此，減少的動力源的數量可以降低整個液壓迴路的成本。另外，針對每個液壓執行裝置設置了一個方向控制閥，這樣，可以對每個液壓執行裝置進行單獨控制。此處提及的控制可以包括對液壓執行裝置的旋轉方向的控制。因此，液壓執行裝置的旋轉方向彼此獨立控制。
[0011]優選地，在上述液壓系統中，第一液壓泵送裝置可以與第一方向控制閥直接連接並且可以與第二方向控制閥直接連接。第一方向控制閥可以與第一液壓執行裝置直接連接，並且第二方向控制閥可以與第二液壓執行裝置直接連接。
[0012]優選地，在上述液壓系統中，第一方向控制閥還能夠向第一液壓執行裝置提供受控的流量；以及第二方向控制閥還能夠向第二液壓執行裝置提供受控的流量。在這種情況下，無需在第一方向控制閥與第一液壓執行裝置以及與第一液壓泵送裝置之間設置單獨的流量控制閥，無需在第二方向控制閥與第二液壓執行裝置以及與第一液壓泵送裝置之間設置單獨的流量控制閥。因此，可以進一步簡化液壓系統的結構並且可以降低液壓系統的成本。
[0013]優選地，第一液壓泵送裝置包括一個液壓泵、或者以並聯或串聯方式布置的多個液壓泵；和/或第一液壓執行裝置包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯方式布置的多個液壓馬達；和/或第二液壓執行裝置包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯方式布置的多個液壓馬達。
[0014]在第一液壓泵送裝置包括多個液壓泵的情況下，可以根據整個液壓系統的輸出要求而對液壓泵進行選擇性地操作，由此可以適應動力源的各種輸出需求。另外，液壓泵的數量、類型以及布置方式均可以根據實際應用條件進行選擇，由此，拓寬了液壓系統的應用場合。類似地，在第一或第二液壓執行裝置包括多個液壓馬達的情況下，也可以根據第一或第二液壓迴路的實際需求而對第一或第二液壓執行裝置中的液壓馬達進行選擇性地操作。同樣，液壓馬達的數量和類型，以及液壓馬達的布置方式均可以根據實際應用條件進行選擇。因此，具有該構造的液壓系統能夠適配所需功率的變化並且適應各種工作條件。
[0015]優選地，液壓系統進一步包括第一控制裝置和第二控制裝置，第一控制裝置和第二控制裝置配置成可以分別對第一方向控制閥和第二方向控制閥進行控制。
[0016]優選地，第一控制裝置包括第一操縱裝置，第一操縱裝置配置成通過改變其行程來控制第一方向控制閥的打開程度，由此控制第一方向控制閥的流量。第二控制裝置包括第二操縱裝置，第二操縱裝置配置成通過改變其行程來控制第二方向控制閥的打開程度，由此控制第二方向控制閥的流量。
[0017]在上述構造中，通過設置控制裝置，並且該控制裝置的第一操縱裝置可以控制第一方向控制閥的打開程度且第二操縱裝置可以控制第二方向控制閥的打開程度，實現了對兩個方向控制閥的單獨控制。具體地，通過控制操縱裝置的行程，可以產生不同的控制壓力。相應地，在對方向控制閥施加不同控制壓力的情況下，可以控制方向控制閥的閥芯的打開程度，由此調節流過該方向控制閥的流體流量。通過調節流過方向控制閥的流體流量，可以調節相應液壓執行裝置的旋轉速度。即，當流過方向控制閥的流體流量變大時，則相應液壓執行裝置的旋轉速度變大。相反，當流過方向控制閥的流體流量變小時，則相應液壓執行裝置的旋轉速度變小。
[0018]另外，針對整個液壓系統而言，可以根據實際應用需求在兩個液壓執行裝置之間更靈活地分配液壓流體。這樣，提高了整個液壓系統的靈活性，進而拓寬了整個液壓系統的適用範圍。
[0019]優選地，第一操縱裝置和第二操縱裝置被手動地控制。第一操縱裝置和第二操縱裝置可以是操縱手柄或操縱杆。
[0020]優選地，液壓系統還包括洩壓閥，洩壓閥設置成對第一液壓迴路和第二液壓迴路的壓力進行控制。
[0021]優選地，第一液壓泵送裝置中的液壓泵或多個液壓泵中的至少一個是定流量液壓慄。
[0022]眾所周知的是，定流量液壓泵比變流量液壓泵便宜很多。在此，採用定流量液壓泵可以顯著地降低成本。在第一液壓泵送裝置具有多個液壓泵的情況下，多個液壓泵中的至少一個可以是定流量液壓泵。在這種情況下，不僅可以降低液壓系統的成本，也可以實現液壓系統中的變流量需求。
[0023]優選地，在液壓系統中，來自第一液壓泵送裝置的加壓流體能夠自動地響應於負載的變化在第一液壓迴路與第二液壓迴路之間進行流量再分配，由此在第一液壓迴路中流量增大時，第二液壓迴路中的流量減小，反之，在第一液壓迴路中的流量減小時，第二液壓迴路中的流量增大。例如，當第一液壓迴路遇到比較大的負載時，分配到第一液壓迴路的流量會減少，由於液壓泵的流量不變，相應的分配到第二液壓迴路的流量會相應地增加。反之亦然。液壓系統中的流體再分配不僅可以降低液壓系統的成本，而且還可以減輕對操作工具(例如，鑽頭)造成的磨損或損壞。
[0024]優選地，液壓系統設置在鑽機中。
[0025]優選地，第一液壓執行裝置中的液壓馬達配置成選擇性地驅動鑽機的旋轉操作，第二液壓執行裝置中的液壓馬達配置成選擇性地驅動鑽機的推力操作。
[0026]在該構造中，由於第一液壓執行裝置可以包括多個液壓馬達，因此可以根據鑽機的旋轉操作的實際需求——即，根據對第一液壓執行裝置的輸出需求——而選擇性地操作液壓馬達。類似地，由於第二液壓執行裝置可以包括多個液壓馬達，因此可以根據鑽機的推力操作的實際需求而選擇性地操作液壓馬達。具有該構造的液壓系統更加能夠適應鑽機的多種不同的工況需求。
[0027]優選地，液壓系統進一步包括第三液壓執行裝置。第三液壓執行裝置由第一液壓泵送裝置驅動並且與第一液壓泵送裝置形成第三液壓迴路，第三液壓執行裝置包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯的方式布置的多個液壓馬達，液壓馬達配置成選擇性地驅動鑽機的灌漿操作。
[0028]優選地，液壓系統進一步包括:第二液壓泵送裝置，其包括一個液壓泵、或者以並聯或串聯的方式布置的多個液壓泵；以及第三液壓執行裝置，第三液壓執行裝置包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯的方式布置的多個液壓馬達，由第二液壓泵驅動，並且與第二液壓泵送裝置形成第三液壓迴路，其中，第三液壓執行裝置中的液壓馬達配置成選擇性地驅動鑽機的灌漿操作。
[0029]在上述構造中，可以根據鑽機的灌漿操作的實際需求而選擇性地操作液壓馬達中的至少一個，進一步避免功率浪費。
[0030]本實用新型還提供了一種包括上述液壓系統的鑽機。優選地，鑽機為水平定向鑽機。【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]通過以下參照附圖的描述，本實用新型的實施方式的特徵和優點將變得更加容易理解，在附圖中:
[0032]圖1是根據本實用新型的液壓系統的一個示例的示意圖。
[0033]圖2是根據本實用新型的液壓系統的另一個示例的示意圖。
[0034]圖3是根據本實用新型的液壓系統的又一個示例的示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面對優選實施方式的描述僅僅是示範性的，而絕不是對本實用新型及其應用或用法的限制。
[0036]儘管本文可以使用術語第一、第二、第三等等來描述各種元件、部件、區域、層、以及/或者區段，但是這些元件、部件、區域、層、以及/或者區段不應受這些術語的限制。這些術語僅可用於將一個元件、部件、區域、層、或區段與另一個區域、層、或區段區分開。例如為「第一」、「第二」之類的術語以及其它的數字性術語當在本文中使用時不表示次序或順序，除非上下文另外明確地說明。因此，以下描述的第一元件、部件、區域、層、或區段可以稱為第二元件、部件、區域、層、或區段，而不背離示例性實施方式的教示。
[0037]為了易於描述，例如「左側」、「右側」、「下」、「上」等等之類的空間關係術語可以在本文中如附圖所示地用於描述一個元件或零件與另一個元件或零件的關係。應理解的是，本文中描述的裝置或零部件的方位、取向並不受附圖所示的實施方式的限制。
[0038]下面，以液壓系統應用於鑽機為例，對液壓系統的配置以及操作進行詳細地描述。應理解的是，本實用新型的液壓系統也可以應用於需要液壓操作的其他機械設備中。
[0039]諸如水平定向鑽機的鑽機中通常包括如下三個主要系統:1)推力系統，其用於在鑽柱上施加受控的推力以使鑽柱縱向移動；2)旋轉系統，其用於在鑽頭上施加受控扭矩以使其旋轉；以及3)流體系統，其用於將已知為「泥漿」的鑽進流體泵送通過鑽柱。泥漿通常是由主要為水的流體以及各種添加劑構成的混合物。添加劑包括粘土以及其他用於特定目的的成分。
[0040]各個系統所需的功率通常是與其他系統相關的。例如，流體需求與扭矩和推力相關，因為流體系統僅在通常需要旋轉和推力的鑽進和回拉擴孔時使用。一些鑽進過程利用流體系統為位於鑽頭附近的泥漿馬達提供加壓的流體流，泥漿馬達將流體的能量轉換為旋轉動力以使鑽頭轉動。在這種情況下，在利用泥漿馬達鑽進時，使用推力系統移動鑽進工具，而使用流體系統旋轉鑽頭。在這種類型的鑽進中，流體系統所需的功率和推力系統所需的功率之間具有一定的關係，而旋轉系統此時不需要功率。
[0041]在其他類型的鑽頭利用鑽柱的旋轉而被轉動的旋轉鑽進中，流體系統的功率需求與旋轉系統或推力系統的功率需求並不直接相關。流體系統所需的功率會由於下列因素而變化:對於不同鑽進過程，所用流體的流量發生變化；流體限制發生了變化；所用鑽進工具的類型發生變化；鑽柱的長度發生變化。這些變化絕大多數都獨立於旋轉系統或推力系統的功率需求。
[0042]本實用新型將主要集中於利用鑽柱來轉動鑽頭的旋轉鑽進，該旋轉鑽進過程可以包括控制鑽柱的旋轉以及控制推力系統。針對這種鑽進類型所解釋的原理也可以應用於其他鑽進形式，包括利用泥漿馬達轉動鑽頭的形式。本文中所使用的術語「旋轉系統」應作寬泛的解釋以同時包括旋轉鑽柱的機械旋轉系統以及結合使用泥漿馬達的流體旋轉系統。該原理並不局限於特定類型的鑽進。
[0043]對於利用鑽柱來轉動鑽頭的旋轉鑽進而言，旋轉系統所需的功率和推力系統所需的功率是相關的，但是二者之間的關係根據鑽進過程的不同階段而變化。典型的水平定向鑽機可以包括四種工作狀態，即，導向工作狀態、擴孔工作狀態、託管工作狀態和裝卸鑽杆工作狀態。通常，在這幾種工作狀態下，不會同時要求旋轉系統、推力系統和流體系統輸出最大功率或最大流量。例如，在導向工作狀態(也稱為「鑽進階段」)下，此時通過鑽柱推進相對小直徑的鑽頭以形成先導孔，該形成過程包括兩種模式:a)直線鑽進:鑽頭通過鑽柱旋轉同時鑽柱被向前推進；b)轉向或偏斜鑽進:鑽頭被保持在特定的旋轉定向或者鑽頭在特定的旋轉定向下輕微震蕩，而鑽柱被向前推進。此時，旋轉系統所需的功率輸出和推力系統所需的功率輸出分別為其最大功率輸出的大致一半左右。在擴孔工作狀態下(也稱為「回拉擴孔階段」)，此時在鑽柱上連接相對大直徑的切割工具(也稱之為回拉擴孔器)，並且在鑽柱旋轉的同時沿著先導孔回拉切割工具以擴大先導孔的直徑。在這種情況下，旋轉系統所需的功率輸出為其最大功率輸出，而推力系統所需的功率輸出為其最大功率輸出的30%左右。在託管工作狀態下，旋轉系統所需的功率輸出為其最大功率輸出的50%左右，而推力系統所需的功率輸出為其最大功率輸出的60%左右。在裝卸鑽杆工作狀態下，此時鑽柱無需旋轉，旋轉系統所需的功率輸出為零，而推力系統所需的功率輸出為其最大功率輸出的
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[0044]在上述這些階段或過程中，旋轉系統所需功率與推力系統所需功率之間具有可預計的關係。
[0045]對於絕大多數水平定向鑽機而言，旋轉系統和推力系統中的一者或二者通常使用可變流量的液壓系統，其允許液壓系統調節液壓流量以及旋轉系統和/或推力系統中的馬達的最終速度從而匹配需要，由此使得所消耗的功率匹配總的所需功率。使用可變流量泵的液壓系統比使用定流量泵的液壓系統更加昂貴。然而，定流量泵不能為系統提供匹配可變速度需要的靈活性，從而在需要可變速度的系統中定流量泵會導致較低的效率。在本實用新型中，通過使用改進的控制系統，能夠在諸如水平定向鑽機的設備中使用低成本的定流量泵實現效率最大化和/或總體功率需求最小化。
[0046]下面將參照附圖更加詳細地描述本實用新型的具體構造和有益效果。
[0047]圖1是根據本實用新型的液壓系統10的一個示例的示意圖。該液壓系統10可以是應用於鑽機特別是水平定向鑽機的液壓系統，但是本實用新型並不局限於此，相反，該液壓系統可以應用於任何需要進行輸出功率調節的設備和/或需要在不同的液壓迴路之間進行了輸出功率分配的設備。
[0048]如圖1所示，液壓系統10可以包括第一液壓泵送裝置100。第一液壓泵送裝置100可以由未示出的動力源驅動以便為整個液壓系統提供加壓流體源。所述動力源可以例如為發動機等。液壓系統10還可以包括第一液壓執行裝置110。第一液壓執行裝置110由第一液壓泵送裝置100驅動並且與第一液壓泵送裝置100形成第一液壓迴路。更具體地，在第一液壓迴路中，第一液壓泵送裝置100從油槽S抽吸流體並且經由管路將流體輸送到第一液壓執行裝置110，從第一液壓執行裝置110排出的流體經由另一管路返回到油槽S。
[0049]液壓系統10還可以包括第二液壓執行裝置120。第二液壓執行裝置120由第一液壓泵送裝置100驅動並且與第一液壓泵送裝置100形成第二液壓迴路。類似地，在第二液壓迴路中，第一液壓泵送裝置100從油槽S抽吸流體並且經由管路將流體輸送到第二液壓執行裝置120，從第二液壓執行裝置120排出的流體經由另一管路返回到油槽S。
[0050]例如，在上述液壓系統中，第一液壓迴路中的第一液壓執行裝置110可以用於驅動鑽機的旋轉操作，而第二液壓迴路中的第二液壓執行裝置120可以用於驅動鑽機的推力操作。用於鑽機的旋轉操作的系統和用於鑽機的推力操作的系統均對鑽頭進行控制，兩個系統由同一動力源提供加壓流體，在流量分配方面是相互關聯的。來自第一液壓泵送裝置100的加壓流體能夠在第一液壓迴路與第二液壓迴路之間根據工況(或負載)的變化進行流量再分配，由此在用於旋轉操作的第一液壓執行裝置110例如遇到硬的巖石導致負載增大時，第一液壓迴路中的流體流量相應減小，而由於液壓系統的總流量恆定，從而相應的分配到第二液壓迴路中的流體流量隨之增大，反之亦然。可以看出，由第一液壓泵送裝置100供給的液壓流體可以自動地響應於負載的變化而在第一液壓迴路和第二液壓迴路中進行再分配。該流體再分配不僅可以降低液壓系統的成本，而且還可以減輕對鑽機鑽頭的磨損或損壞。
[0051]在第一液壓迴路中，在第一液壓泵送裝置100與所述第一液壓執行裝置110之間可以設有第一方向控制閥130。第一方向控制閥130配置成可操作地改變第一液壓執行裝置110的旋轉方向。在圖示中，第一方向控制閥130為三位四通閥。然而，第一方向控制閥130並不局限於圖示的三位四通閥，其可以為具有能夠改變第一液壓執行裝置110的旋轉方向的任何配置的方向控制閥。
[0052]類似地，在第二液壓迴路中，在第一液壓泵送裝置100與所述第二液壓執行裝置120之間可以設有第二方向控制閥140。第二方向控制閥140配置成可操作地改變第二液壓執行裝置120的旋轉方向。在圖示中，第二方向控制閥140為三位四通閥。然而，第二方向控制閥140並不局限於圖示的三位四通閥，其可以為具有能夠改變第二液壓執行裝置120的旋轉方向的任何配置的方向控制閥。
[0053]在第一液壓迴路和第二液壓迴路中，第一方向控制閥130和第二方向控制閥140可以相同也可以不同，其可以根據實際工作需求經濟地選擇。另外，通過設置第一方向控制閥130和第二方向控制閥140，能夠單獨地控制第一液壓執行裝置110和第二液壓執行裝置120的各自的旋轉方向。
[0054]在上述液壓系統中，第一方向控制閥還能夠向第一液壓執行裝置提供受控的流量；以及第二方向控制閥還能夠向第二液壓執行裝置提供受控的流量。
[0055]由於該液壓系統中的流量是可控的，因此第一液壓泵送裝置可以與第一方向控制閥直接連接並且可以與第二方向控制閥直接連接，而不需要在其間單獨地設置任何流量控制閥。同樣，第一方向控制閥可以與第一液壓執行裝置直接連接，並且第二方向控制閥可以與第二液壓執行裝置直接連接。在這種情況下，整個液壓系統可以設有減少數量的流量控制閥，甚至可以不設置流量控制閥。
[0056]如圖2和3所示，為了適應各種工況和輸出需求，第一液壓泵送裝置100可以包括多個液壓泵，多個液壓泵可以串聯也可以並聯。第一液壓執行裝置110可以包括多個液壓馬達，多個液壓馬達可以根據需求而以串聯或並聯的方式布置。同樣，第二液壓執行裝置120也可以包括多個液壓馬達，多個液壓馬達可以根據需求而以串聯或並聯的方式布置。例如，在高轉速、低扭矩的需求下，可以將液壓馬達串聯布置；而在低轉速、大扭矩的需求下，可以將液壓馬達並聯布置。液壓泵和液壓馬達的串聯或並聯布置對於本領域技術人員而言是容易理解的，因此，本文中不再對其進行詳細描述。
[0057]在圖2中，第一液壓泵送裝置100包括串聯布置的多個液壓泵，並且第一液壓執行裝置110和第二液壓執行裝置120均包括串聯布置的多個液壓馬達；而在圖3中，第一液壓泵送裝置100包括並聯布置的多個液壓泵，並且第一液壓執行裝置110和第二液壓執行裝置120均包括並聯布置的多個液壓馬達。本領域技術人員可以理解的是，圖2和3中的液壓系統的示例僅僅是為了說明性的目的，並不對本實用新型構成限制；並且多個液壓泵以及多個液壓馬達可以根據液壓系統的具體需求進行布置。例如，圖2中的多個液壓泵或者多個液壓馬達可以至少部分地並聯設置，而圖3中的多個液壓泵或者多個液壓馬達可以至少部分地串聯設置。或者，在多個液壓泵串聯的情況下，第一液壓執行裝置110或第二液壓執行裝置120中的多個液壓馬達可以是串聯布置，也可以是並聯布置。也就是說，多個液壓泵、第一液壓執行裝置110中的多個液壓馬達以及第二液壓執行裝置120中的多個液壓馬達的布置方式彼此獨立，不存在必然聯繫，僅僅根據實際應用需求進行設置。
[0058]液壓系統10還可以包括第一控制裝置151和第二控制裝置153。第一控制裝置151和第二控制裝置153能夠被操作以分別對第一方向控制閥130和第二方向控制閥140進行控制。具體地，第一控制裝置151可以包括第一操縱裝置152，第一操縱裝置152配置成通過改變其行程來控制第一方向控制閥130的打開程度，由此控制流過所述第一方向控制閥130的流體的流量。具體地，第一操縱裝置152和第二操縱裝置154可以是操縱手柄、操縱杆或本領域中已知的任何其它裝置。
[0059]下面將對通過操作操縱裝置來控制方向控制閥的過程進行詳細描述。本文中，假定:當控制裝置的操縱裝置處於初始位置或中立位置時，其對相應方向控制閥的兩側施加基本一致的控制壓力。隨著對操縱裝置進行操作使其遠離初始位置或中立位置時，操縱裝置相距該初始位置或中立位置的距離——即行程——發生變化，同時施加於相應方向控制閥兩側的壓差也發生變化。一般地，隨著操縱裝置的行程變大，則作用於方向控制閥兩側的壓差也變大。相反，隨著操縱裝置的行程變小，則作用於方向控制閥兩側的壓差也變小。在這種情況下，通過方向控制閥兩側的不同壓差，可以調節該方向控制閥的閥芯的位置，即，控制該方向控制閥的閥芯的打開程度，由此調節流過閥芯的流體流量。最終，通過調節流過方向控制閥的流體流量，可以控制液壓執行裝置的各液壓馬達的旋轉速度和輸出功率。
[0060]在本實施方式中，假設:當向左操作第一控制裝置151的第一操縱裝置152時，第一方向控制閥130的左側Al處的壓力大於其右側BI處的壓力。結果，使第一方向控制閥130的閥芯移動，具體地，第一方向控制閥130的工作位置從中立位置逐漸地轉換至左側位置，如圖所示。隨著第一方向控制閥130的閥芯的移動，閥芯的打開程度逐漸增大，流過該閥芯的流體流量增加，從而提高第一液壓執行裝置110的液壓馬達的旋轉速度。類似地，當向右操作第一控制裝置151的第一操縱裝置152時，第一方向控制閥130的左側Al處的壓力小於其右側BI處的壓力。結果，使第一方向控制閥130的閥芯移動，具體地，第一方向控制閥130的工作位置從中立位置逐漸地轉換至右側位置，如圖所示。隨著第一方向控制閥130的閥芯逐漸移動，閥芯的打開程度逐漸增大，流過該閥芯的流體流量增加，從而提高第一液壓執行裝置110的液壓馬達的旋轉速度。因此，通過對諸如操作手柄之類的操作裝置152進行操作，不僅可以切換第一方向控制閥130的工作位置，從而改變第一液壓執行裝置110的操作方向，而且可以控制第一方向控制閥130的閥芯的打開程度，即，控制流向第一液壓執行裝置110的流體流量，從而控制第一液壓執行裝置110的輸出功率。
[0061]進一步地，第二控制裝置153還可以包括第二操縱裝置154，第二操縱裝置154配置成通過改變其行程來控制第二方向控制閥140的打開程度，由此控制流過所述第二方向控制閥140的流體的流量。
[0062]具體地，如圖所示，假設:當向左操作第二控制裝置153的第二操縱裝置154時，第二方向控制閥140的左側A2處的壓力小於其右側B2處的壓力。結果，使第二方向控制閥140的閥芯移動，具體地，第二方向控制閥140的工作位置從中立位置逐漸地轉換至右側位置，如圖所示。隨著第二方向控制閥140的閥芯的移動，閥芯的打開程度逐漸增大，流過該閥芯的流體流量增加，從而提高第二液壓執行裝置120的液壓馬達的旋轉速度。類似地，當向右操作第二控制裝置153的第二操縱裝置154時，第二方向控制閥140的左側A2處的壓力大於其右側B2處的壓力。結果，使第二方向控制閥140的閥芯移動，具體地，第二方向控制閥140的工作位置從中立位置逐漸地轉換至左側位置，如圖所示。隨著第二方向控制閥140的閥芯逐漸移動，閥芯的打開程度逐漸增大，流過該閥芯的流體流量增加，從而提高第二液壓執行裝置120的液壓馬達的旋轉速度。因此，通過對操作杆154進行操作，不僅可以切換第二方向控制閥140的工作位置，從而改變第二液壓執行裝置120的操作方向，而且可以控制第二方向控制閥140的閥芯的打開程度，即，控制流向第二液壓執行裝置120的流體流量，從而控制第二液壓執行裝置120的輸出功率。
[0063]優選地，第一操縱裝置152和所述第二操縱裝置154均可以手動地進行操作。
[0064]上面所述的第一液壓泵送裝置100可以為定流量液壓泵或其他類型的液壓泵。
[0065]當第一液壓泵送裝置100為定流量液壓泵時，其輸出的流體流量或輸出功率為一定值。在這種情況下，通過操作第一操縱裝置152，可以改變流過第一方向控制閥130的流體流量。這樣，在整個液壓系統10中，由於流過第一方向控制閥130的流體流量發生了變化，相應地流過第二方向控制閥140的流體流量也會發生變化。同理，通過操作第二操縱裝置154，可以改變流過第二方向控制閥140的流體流量，從而可以改變流過第一方向控制閥130的流體流量。例如，在流過第一方向控制閥130的流體流量增加的情況下，則流過第二方向控制閥140的流體流量變小。相反，在流過第一方向控制閥130的流體流量減小的情況下，則流過第二方向控制閥140的流體流量增加。
[0066]由上可知，操縱裝置不僅可以改變方向控制閥的方向，還可以改變流過方向控制閥的流體流量。正因為這樣，可以通過對操縱裝置進行操作而在整個液壓系統中合理地分配流體。因此，針對不同工況可以改變流體分配，從而提高整個系統的效率和流體利用率。另外，由於第一液壓泵送裝置100包括至少一個液壓泵，並且第一液壓執行裝置110和第二液壓執行裝置120包括至少一個液壓馬達，因此可以根據實際需求來選擇液壓泵和液壓馬達的數量、類型以及布置方式，由此可以進一步提高整個系統的效率和流體利用率，避免功率浪費。
[0067]另外，為了保護液壓系統，以免較高的流體壓力而損壞液壓元件，可以在液壓迴路中設置洩壓閥160。洩壓閥160設置成根據整個液壓系統允許的最高壓力而自動開啟，從而將高壓流體洩入油槽S中。具體地，當液壓系統內的壓力超過洩壓閥設定的壓力時，即自動開啟洩壓閥，保證液壓系統內的流體壓力在設定壓力之下，從而保護液壓系統內的液壓元件，防止發生意外故障。
[0068]優選地，當所述液壓系統10應用於鑽機特別是水平定向鑽機的情況下，第一液壓執行裝置110中的至少一個液壓馬達可以用於驅動鑽機的旋轉操作，而第二液壓執行裝置120中的至少一個液壓馬達可以用於驅動鑽機的推力操作。根據鑽機各種操作的需求，合理地選擇和操作各個液壓馬達，以達到最佳利用率。
[0069]另外，液壓系統10還可以包括第三液壓執行裝置(未示出)。第三液壓執行裝置由第一液壓泵送裝置100驅動並且與所述第一液壓泵送裝置100形成第三液壓迴路。第三液壓執行裝置可以配置成驅動鑽機的灌漿操作。在這種情況下，第一液壓泵送裝置100可以對第一、第二和第三液壓執行裝置同時進行操作，根據具體工況在各個液壓執行裝置之間進行合理的流體分配。因此，使液壓系統的結構得以簡化，同時可以減少能量輸出的浪費。
[0070]如果第一液壓泵送裝置的功率輸出不能同時滿足第一、第二和第三液壓執行裝置的需求，則可以在液壓系統10中另外地設有第二液壓泵送裝置(未示出)。在這種情況下，第三液壓執行裝置由第二液壓泵送裝置驅動。第三液壓執行裝置與第二液壓泵送裝置形成第三液壓迴路。優選地，第三液壓執行裝置也可以包括以並聯或串聯方式布置的至少一個液壓馬達，並且可以根據具體的工作需求而對至少一個液壓馬達進行選擇性地操作。
[0071]如上所述，當本實用新型具體實施為水平定向鑽機時，其能夠控制旋轉系統和推力系統以最優化整個設備的性能，所述優化是通過平衡旋轉系統和推力系統之間的可預計的需求來滿足各個階段的需求。
[0072]儘管在此已詳細描述本實用新型的各種實施方式，但是應該理解本實用新型並不局限於這裡詳細描述和示出的【具體實施方式】，在不偏離本實用新型的實質和範圍的情況下可由本領域的技術人員實現其它的變型和變體。所有這些變型和變體都落入本實用新型的範圍內。而且，所有在此描述的構件都可以由其他技術性上等同的構件來代替。
【權利要求】
1.一種液壓系統(10),其特徵在於,包括: 第一液壓泵送裝置(100)，所述第一液壓泵送裝置(100)用於提供加壓流體； 第一液壓執行裝置(110)，所述第一液壓執行裝置(110)由所述第一液壓泵送裝置(100)驅動並且與所述第一液壓泵送裝置(100)形成第一液壓迴路； 第二液壓執行裝置(120)，所述第二液壓執行裝置(120)由所述第一液壓泵送裝置(100)驅動並且與所述第一液壓泵送裝置(100)形成第二液壓迴路； 第一方向控制閥(130)，所述第一方向控制閥(130)設置在所述第一液壓迴路中位於所述第一液壓泵送裝置(100)與所述第一液壓執行裝置(110)之間並配置成可操作地改變所述第一液壓執行裝置(I 10)的旋轉方向；以及 第二方向控制閥(140)，所述第二方向控制閥(140)設置在所述第二液壓迴路中位於所述第一液壓泵送裝置(100)與所述第二液壓執行裝置(120)之間並配置成可操作地改變所述第二液壓執行裝置(120)的旋轉方向。
2.如權利要求1所述的液壓系統，其中 所述第一液壓泵送裝置(100)與所述第一方向控制閥(130)直接連接並且與所述第二方向控制閥(140)直接連接； 所述第一方向控制閥與所述第一液壓執行裝置(110)直接連接；以及 所述第二方向控制閥與所述第二液壓執行裝置(120 )直接連接。
3.如權利要求2所述的液壓系統，其中 所述第一方向控制閥(130)還能夠向所述第一液壓執行裝置(110)提供受控的流量；以及 所述第二方向控制閥(140)還能夠向所述第二液壓執行裝置(120)提供受控的流量。
4.如權利要求1所述的液壓系統，其中 在所述液壓系統中，來自所述第一液壓泵送裝置(100)的加壓流體能夠自動地響應於負載的變化在所述第一液壓迴路與所述第二液壓迴路之間進行流量再分配，由此在所述第一液壓迴路中流量增大時，所述第二液壓迴路中的流量減小，反之，在所述第一液壓迴路中的流量減小時，所述第二液壓迴路中的流量增大。
5.如權利要求1所述的液壓系統，其中，所述第一液壓泵送裝置(100)包括一個液壓泵、或者以並聯或串聯方式布置的多個液壓泵；和/或所述第一液壓執行裝置(110)包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯方式布置的多個液壓馬達；和/或所述第二液壓執行裝置(120)包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯方式布置的多個液壓馬達。
6.如權利要求1所述的液壓系統，其中，所述液壓系統(10)進一步包括第一控制裝置(151)和第二控制裝置(153)，所述第一控制裝置(151)和所述第二控制裝置(153)配置成分別對所述第一方向控制閥(130 )和所述第二方向控制閥(140 )進行控制。
7.如權利要求6所述的液壓系統，其中，所述第一控制裝置(151)包括第一操縱裝置(152)，所述第一操縱裝置(152)配置成通過改變其行程來控制所述第一方向控制閥(130)的打開程度，由此控制所述第一方向控制閥(130)的流量；以及 所述第二控制裝置(153)包括第二操縱裝置(154)，所述第二操縱裝置(154)配置成通過改變其行程來控制所述第二方向控制閥(140)的打開程度，由此控制所述第二方向控制閥(140)的流量。
8.如權利要求7所述的液壓系統，其中，所述第一操縱裝置(152)和所述第二操縱裝置(154)為手動控制的操縱裝置。
9.如權利要求7所述的液壓系統，其中，所述第一操縱裝置(152)和所述第二操縱裝置(154)是操縱手柄或操縱杆。
10.如權利要求1所述的液壓系統，還包括洩壓閥(160)，所述洩壓閥(160)設置成對所述第一液壓迴路和所述第二液壓迴路的壓力進行控制。
11.如權利要求5所述的液壓系統，其中，所述第一液壓泵送裝置(100)中的所述液壓泵或所述多個液壓泵中的至少一個是定流量液壓泵。
12.如權利要求1至11中任一項所述的液壓系統，其中，所述液壓系統(10)設置在鑽機中。
13.如權利要求12所述的液壓系統，其中，所述第一液壓執行裝置(110)中的液壓馬達配置成選擇性地驅動所述鑽機的旋轉操作，所述第二液壓執行裝置(120)中的液壓馬達配置成選擇性地驅動所述鑽機的推力操作。
14.如權利要求12所述的液壓系統，進一步包括第三液壓執行裝置，其中，所述第三液壓執行裝置由所述第一液壓泵送裝置(100)驅動並且與所述第一液壓泵送裝置(100)形成第三液壓迴路，所述第三液壓執行裝置包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯的方式布置的多個液壓馬達，所述 液壓馬達配置成選擇性地驅動所述鑽機的灌漿操作。
15.如權利要求12所述的液壓系統，進一步包括: 第二液壓泵送裝置，所述第二液壓泵送裝置包括一個液壓泵、或者以並聯或串聯的方式布置的多個液壓泵；以及 第三液壓執行裝置，所述第三液壓執行裝置包括一個液壓馬達、或者以並聯或串聯的方式布置的多個液壓馬達，由所述第二液壓泵送裝置驅動，並且與所述第二液壓泵送裝置形成第三液壓迴路， 其中，所述第三液壓執行裝置中的所述液壓馬達配置成選擇性地驅動所述鑽機的灌漿操作。
16.—種鑽機,其特徵在於,包括如權利要求1至15中任一項所述的液壓系統。
17.如權利要求16所述的鑽機，其中所述鑽機為水平定向鑽機。
【文檔編號】F15B11/04GK203756623SQ201320889332
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】李正紅 申請人:北京威猛機械製造有限公司