液控变速装置、变速方法及包含该变速装置的液压泥浆泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液控变速的控制技术领域，特别地，涉及一种可在两种工作模式中自由切换的液控变速装置、变速方法及包含该变速装置的液压泥浆泵。
【背景技术】
[0002]泥浆泵是工程地质钻探中不可或缺的配套设备，其最常见的结构型式就是通过曲轴连杆机构，以带动泥浆活塞在泵缸中做往复运动，工作原理如图1所示:当泥浆泵活塞02向左运动时，泥浆泵缸体01工作腔低于大气压，则第二阀04在大气压的作用下被关闭，而第一阀03被开启，流体介质通过第一阀03被吸入工作腔；再当泥浆泵活塞02向右运动时，在泥浆压力的作用下，第一阀03被关闭，流体介质通过第二阀04被排出工作腔。如此反复，使泥浆被源源输送至钻孔底部。
[0003]由于泥浆泵活塞02的运动是通过曲柄05和连杆06来带动，故其速度呈近似正弦曲线的规律变化，从而导致排出的流体介质出现流量不均匀和压力波动大的问题。当泵送高压或者大流量的流体介质时，这些问题表现的尤为突出，一方面使施工过程的故障增多，另一方面对钻探设备造成损害，给整个工程进度和质量产生严重影响。加之这种机构通常采用多缸形式，故体积庞大、结构复杂，维修保养极为不便，所以长期被行业所诟病。
[0004]为了解决这些问题，新型液压泥浆泵在行业应运而生。图2所示是众多新型液压泥浆泵中的一种常见结构，具体为:该泥浆泵的驱动液压油缸组件07位于中间，两端放置泥浆泵缸体01，以保证吸入和排出泥浆的连续性。该泵泥浆的吸入和排出原理与图1相同，并且，一泥浆泵缸体01通过第一阀03、第二阀04、第三阀08和第四阀09与另一泥浆泵缸体01连通。另外，液压油通过油缸组件07的A、B两油口交替进油和回油，驱动油缸活塞杆以及直联的泥浆泵活塞02作匀速直线往复运动。即利用液压油缸活塞杆匀速直线运动的特性，来保证泵送的流体介质流量均匀和压力平稳。
[0005]上述液压泥浆泵从根本上克服了曲轴连杆机构的缺陷，加之结构轻巧、简洁，维护保养更加方便，所以越来越受到青睐，推广和应用的力度在不断加大。目前，与该液压泥浆泵配套使用的液压动力站配备的液压泵均为定量泵，液压动力系统较为简洁，致使该液压泥浆泵也因此只能以单一速度工作，流量不能调整和变换，工况的适应性受到了制约，泵送流量均匀和压力平稳的优越性得不到充分地发挥。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种可在两种工作模式中自由切换的液控变速装置、变速方法及包含该变速装置的液压泥浆泵，以解决在使用定量液压泵时，液压泥浆泵的工作速度无法变化的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种液控变速装置，包括电磁阀、受电磁阀控制的逻辑阀和至少两个活塞油缸；每个所述活塞油缸在长度方向上被活塞分隔为有杠腔和无杠腔，在每个有杠腔和无杠腔各设置一个油口 ；
[0008]在第一油缸的有杠腔油口(η)通过逻辑阀与第二油缸的有杠腔油口(W)连通形成封闭腔时，第一油缸的无杠腔油口(m)通过逻辑阀与液压动力站的一条工作油路连通，第二油缸的无杠腔油口(U)通过逻辑阀与液压动力站的另一条工作油路连通；
[0009]在第一油缸的无杠腔油口(m)通过逻辑阀与第二油缸的无杠腔油口(U)连通形成封闭腔时，第一油缸的有杠腔油口(η)通过逻辑阀与液压动力站的一条工作油路连通，第二油缸的有杠腔油口(《)通过逻辑阀与液压动力站的另一条工作油路连通；
[0010]电磁阀控制逻辑阀在上述两种连接关系中进行切换。
[0011]优选的，在第一油缸的有杠腔油口(η)通过逻辑阀与第二油缸的有杠腔油口(W)连通形成封闭腔时，第一油缸的无杠腔油口(m)通过逻辑阀与液压动力站的第二工作油路连通，第二油缸的无杠腔油口(U)通过逻辑阀与液压动力站的第一工作油路连通；
[0012]在第一油缸的无杠腔油口(m)通过逻辑阀与第二油缸的无杠腔油口(U)连通形成封闭腔时，第一油缸的有杠腔油口(η)通过逻辑阀与液压动力站的第一工作油路连通，第二油缸的有杠腔油口(《)通过逻辑阀与液压动力站的第二工作油路连通。
[0013]优选的，逻辑阀的数量为六个。
[0014]利用上述的液控变速装置的液控变速方法，包括步骤:
[0015]Α、第一油缸的有杠腔油口(η)通过逻辑阀与第二油缸的有杠腔油口(W)连通形成封闭腔；
[0016]B、第一油缸的无杠腔油口(m)通过逻辑阀与液压动力站的一条工作油路连通，第二油缸的无杠腔油口(U)通过逻辑阀与液压动力站的另一条工作油路连通；
[0017]C、液压动力站的高压油从第一油缸的无杠腔油口(m)进入第一油缸，驱使第一油缸的活塞向有杠腔推进，则第二油缸的活塞向无杠腔推进，第二油缸无杠腔中的液压油通过工作油路返回液压动力站。
[0018]优选的，在步骤C后还包括步骤:
[0019]D、第一油缸的活塞到达行程后液压动力站将两条油路的液压油流动方向颠倒；
[0020]E、第二油缸的活塞向有杠腔推进，第一油缸的活塞向无杠腔推进。
[0021]优选的，在步骤E后还包括步骤:
[0022]F、第一油缸的活塞到达行程；液压动力站将两条油路的液压油流动方向再次颠倒，转回步骤C。
[0023]优选的，包括步骤:
[0024]a、将第一油缸的无杠腔油口(m)通过逻辑阀与第二油缸的无杠腔油口(U)连通形成封闭腔；
[0025]b、第一油缸的有杠腔油口(η)通过逻辑阀与液压动力站的一条工作油路连通，第二油缸的有杠腔油口(《)通过逻辑阀与液压动力站的另一条工作油路连通；
[0026]C、液压动力站的高压油从第一油缸的有杠腔油口(η)进入第一油缸，驱使第一油缸的活塞向无杠腔推进，则第二油缸的活塞向有杠腔推进，第二油缸有杠腔中的液压油通过工作油路返回液压动力站。
[0027]优选的，在步骤c后还包括步骤:
[0028]d、第一油缸的活塞到达行程后液压动力站将两条油路的液压油流动方向颠倒；
[0029]e、第二油缸的活塞向无杠腔推进，第一油缸的活塞向有杠腔推进。
[0030]优选的，在步骤e后还包括步骤:
[0031]f、第一油缸的活塞到达行程；液压动力站将两条油路的液压油流动方向再次颠倒，转回步骤C。
[0032]本发明还提供了一种液压泥浆泵，包括上述的液控变速装置，而灵活变换不同的液控速度，从而切换至不同的工作模式。
[0033]本发明具有以下有益效果:
[0034]本发明通过不同逻辑阀在电磁阀控制下的启闭，使得活塞油缸的有杠腔和无杠腔都可成为工作腔，利用活塞油缸的有杠腔和无杠腔的受力面积差异，从而提供两种使用不同压力和排量的液控工作速度。
[0035]例如，当钻头钻进阻力大时，进给速度缓慢，则泥浆泵可采用第一种(图4)有杆腔连通、无杆腔工作的方式，即泵送泥浆呈“高压力小流量”特性。泵送泥浆的“高压力”可大大消除“钻进阻力大”所造成的故障隐患，而“小流量”又与“速度缓慢”相匹配。当钻头钻进阻力小时，为提高钻进效率，钻头必须快速给进，则泥浆泵可采用第二种(图5)无杆腔连通、有杆腔工作的方式，即泵送泥浆呈“低压力大流量”特性。泵送泥浆的“低压力”完全匹配“阻力小”的工况，而“大流量”的泥浆又能将“钻头快速给进”所产生的大量岩土渣肩迅速及时地从孔底排出，使钻头的给进更加顺畅。
[0036]另外，由于地质构造的复杂性，可根据钻探过程钻进的具体工艺要求，通过本申请液控变速装置在两种工作方式中随时进行快速转换，这样可大大提高了钻进效率。
[0037]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0038]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0039]图1是现有技术的结构示意图之一；
[0040]图2是现有技术的结构示意图之二；
[0041]图3是本发明优选实施例的整体连接关系示意图；
[0042]图4是本发明优选实施例一的连接关系示意图；
[0043]图5是本发明优选实施例二的连接关系示意图；
[0044]其中，O1、泥浆泵缸体，02、泥浆泵活塞，03、第一阀，04、第二阀，05、曲柄，06、连杆，07、油缸组件，08、第三阀，09、第四阀；
[0045]1、液压动力站，2、变速液控装置，3、泵缸及活塞组件，4、泵阀组件，5、第一油缸，51、第一油缸有杠腔，52、第一油缸无杠腔，6、第二油缸，61、第二油缸有杠腔，62、第二油缸无杠腔，7、电磁阀，8、油缸活塞，9、第一逻辑阀，10、第二逻辑阀，11、第三逻辑阀，12、第四逻辑阀，13、第五逻辑阀，14、第六逻辑阀；
[0046]n、第一油缸的有杠腔油口，m、第一油缸的无杠腔油口，W、第二油缸的有杠腔油口，U、第二油缸的无杠腔油口。
【具体实施方式】
[0047]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0048]参见图4和图5，本申请液控变速装置由一个电磁换向阀和六个逻辑阀组成，其中P、T油路为控制油路，A、B油路为工作油路。假设定量泵液压油的输出流量为Q，液压系统最高压力为P，油缸缸径为D，油缸活塞杆直径为d，其工作原理如下:
[0049]1、假设电磁换向阀处于图4的位置时，则第一逻辑阀9、第四逻辑阀12、第五逻辑阀13开启，第二逻辑阀10、第三逻辑阀11、第六逻辑阀14关闭，这时第一油缸5有杆腔51的油口 η通过逻辑阀5与第二油缸6有杆腔61的油口 w连通，使两油缸的有杆腔形成封闭腔。同时第一油缸5无杆腔52的油口 m通过第一逻辑阀9、第二逻辑阀10与液压动力站的B油路连通，第二油缸6无杆腔62的油口 u通过第三逻辑阀11、第四逻辑阀12与液压动力站的A油路连通，故两油缸的无杆腔变成工作腔。
[0050]当高压油由A油路通过油口 u进入第二油缸6时，第二油缸6的活塞杆向右(有杠腔)推进，第一油缸5的活塞杆在封闭腔液压油的驱动下向左(无杠腔)退回，其无杆腔的液压油通过B油路返回液压动力站。
[0051]—旦行程