CN104747512B - 液压系统和钻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压系统，该液压系统包括：第一液压泵送装置，其用于提供加压流体；第一液压执行装置，其由第一液压泵送装置驱动并且与第一液压泵送装置形成第一液压回路；第二液压执行装置，其由第一液压泵送装置驱动并且与第一液压泵送装置形成第二液压回路；第一方向控制阀，其设置在第一液压回路中位于第一液压泵送装置与第一液压执行装置之间并可操作地改变第一液压执行装置的旋转方向；以及第二方向控制阀，其设置在第二液压回路中位于第一液压泵送装置与第二液压执行装置之间并可操作地改变第二液压执行装置的旋转方向。本发明还涉及一种包括该液压系统的钻机。

Description

液压系统和钻机

技术领域

本发明涉及一种液压系统以及包括该液压系统的钻机。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

在诸如钻机的机械设备中经常使用液压系统来驱动机械设备的做功部件。例如，在一种已知的水平定向钻机中，分别使用不同的液压回路来驱动钻机的旋转系统和推力系统。当钻机处于不同的工作状态时，旋转系统和推力系统所需要的功率是不同的。在这种情况下，已经提出在液压回路中采用可变流量液压泵来适配所需功率的变化。然而，可变流量液压泵的成本比定流量液压泵的成本高得多。

在现有技术中，已知一种用于流体分配的液压系统。该液压系统利用一个方向控制阀和一个比例流量分配器对两个液压马达同时进行控制和流量分配。然而，在该液压系统中，比例流量分配器成本较高，由此导致液压系统的成本较高。另外，由于该液压系统采用一个方向控制阀控制两个液压马达的方向，因此，这两个液压马达以相关联的方式受到控制，而不是独立地受到控制。在某些应用条件下，该液压系统具有局限性。

另外，已知一种用于改善流体分配的液压系统。该液压系统设有多个液压泵，多个液压马达，多个可变泄压阀，每个液压马达由对应的液压泵驱动，每个可变泄压阀实现调节每个液压回路中的液压马达的功率输出。在该液压系统中，设置在每个液压回路中的可变泄压阀和液压泵均导致成本增加。

因此，需要一种既能够适配所需功率的变化又成本较低的液压系统或包括这种液压系统的钻机。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种液压系统，该液压系统至少能解决如下问题之一：降低成本、适配所需功率的变化、简化构造、以及限制功率浪费。

本发明的又一个目的是提供一种钻机，该钻机至少能解决如下问题之一：降低成本、适配所需功率的变化、简化构造、以及限制功率浪费。

上述目的中的一个或多个可以通过下述方案实现。一种液压系统包括：第一液压泵送装置，其用于提供加压流体；第一液压执行装置，其由第一液压泵送装置驱动并且与第一液压泵送装置形成第一液压回路；第二液压执行装置，其由第一液压泵送装置驱动并且与第一液压泵送装置形成第二液压回路；第一方向控制阀，其设置在第一液压回路中位于第一液压泵送装置与第一液压执行装置之间并可操作地改变第一液压执行装置的旋转方向；以及第二方向控制阀，其设置在第二液压回路中位于第一液压泵送装置与第二液压执行装置之间并可操作地改变第二液压执行装置的旋转方向。

在上述构造中，由一个液压泵送装置同时为两个液压回路中的两个液压执行装置提供液压流体，也就是说，由一个动力源同时驱动两个执行装置。因此，减少的动力源的数量可以降低整个液压回路的成本。另外，针对每个液压执行装置设置了一个方向控制阀，这样，可以对每个液压执行装置进行单独控制。此处提及的控制可以包括对液压执行装置的旋转方向的控制。因此，液压执行装置的旋转方向彼此独立控制。

优选地，在上述液压系统中，第一液压泵送装置可以与第一方向控制阀直接连接并且可以与第二方向控制阀直接连接。第一方向控制阀可以与第一液压执行装置直接连接，并且第二方向控制阀可以与第二液压执行装置直接连接。

优选地，在上述液压系统中，第一方向控制阀还能够向第一液压执行装置提供受控的流量；以及第二方向控制阀还能够向第二液压执行装置提供受控的流量。在这种情况下，无需在第一方向控制阀与第一液压执行装置以及与第一液压泵送装置之间设置单独的流量控制阀，无需在第二方向控制阀与第二液压执行装置以及与第一液压泵送装置之间设置单独的流量控制阀。因此，可以进一步简化液压系统的结构并且可以降低液压系统的成本。

优选地，第一液压泵送装置包括一个液压泵、或者以并联或串联方式布置的多个液压泵；和/或第一液压执行装置包括一个液压马达、或者以并联或串联方式布置的多个液压马达；和/或第二液压执行装置包括一个液压马达、或者以并联或串联方式布置的多个液压马达。

在第一液压泵送装置包括多个液压泵的情况下，可以根据整个液压系统的输出要求而对液压泵进行选择性地操作，由此可以适应动力源的各种输出需求。另外，液压泵的数量、类型以及布置方式均可以根据实际应用条件进行选择，由此，拓宽了液压系统的应用场合。类似地，在第一或第二液压执行装置包括多个液压马达的情况下，也可以根据第一或第二液压回路的实际需求而对第一或第二液压执行装置中的液压马达进行选择性地操作。同样，液压马达的数量和类型，以及液压马达的布置方式均可以根据实际应用条件进行选择。因此，具有该构造的液压系统能够适配所需功率的变化并且适应各种工作条件。

优选地，液压系统进一步包括第一控制装置和第二控制装置，第一控制装置和第二控制装置配置成可以分别对第一方向控制阀和第二方向控制阀进行控制。

优选地，第一控制装置包括第一操纵装置，第一操纵装置配置成通过改变其行程来控制第一方向控制阀的打开程度，由此控制第一方向控制阀的流量。第二控制装置包括第二操纵装置，第二操纵装置配置成通过改变其行程来控制第二方向控制阀的打开程度，由此控制第二方向控制阀的流量。

在上述构造中，通过设置控制装置，并且该控制装置的第一操纵装置可以控制第一方向控制阀的打开程度且第二操纵装置可以控制第二方向控制阀的打开程度，实现了对两个方向控制阀的单独控制。具体地，通过控制操纵装置的行程，可以产生不同的控制压力。相应地，在对方向控制阀施加不同控制压力的情况下，可以控制方向控制阀的阀芯的打开程度，由此调节流过该方向控制阀的流体流量。通过调节流过方向控制阀的流体流量，可以调节相应液压执行装置的旋转速度。即，当流过方向控制阀的流体流量变大时，则相应液压执行装置的旋转速度变大。相反，当流过方向控制阀的流体流量变小时，则相应液压执行装置的旋转速度变小。

另外，针对整个液压系统而言，可以根据实际应用需求在两个液压执行装置之间更灵活地分配液压流体。这样，提高了整个液压系统的灵活性，进而拓宽了整个液压系统的适用范围。

优选地，第一操纵装置和第二操纵装置被手动地控制。第一操纵装置和第二操纵装置可以是操纵手柄或操纵杆。

优选地，液压系统还包括泄压阀，泄压阀设置成对第一液压回路和第二液压回路的压力进行控制。

优选地，第一液压泵送装置中的液压泵或多个液压泵中的至少一个是定流量液压泵。

众所周知的是，定流量液压泵比变流量液压泵便宜很多。在此，采用定流量液压泵可以显著地降低成本。在第一液压泵送装置具有多个液压泵的情况下，多个液压泵中的至少一个可以是定流量液压泵。在这种情况下，不仅可以降低液压系统的成本，也可以实现液压系统中的变流量需求。

优选地，在液压系统中，来自第一液压泵送装置的加压流体能够自动地响应于负载的变化在第一液压回路与第二液压回路之间进行流量再分配，由此在第一液压回路中流量增大时，第二液压回路中的流量减小，反之，在第一液压回路中的流量减小时，第二液压回路中的流量增大。例如，当第一液压回路遇到比较大的负载时，分配到第一液压回路的流量会减少，由于液压泵的流量不变，相应的分配到第二液压回路的流量会相应地增加。反之亦然。液压系统中的流体再分配不仅可以降低液压系统的成本，而且还可以减轻对操作工具（例如，钻头）造成的磨损或损坏。

优选地，液压系统设置在钻机中。

优选地，第一液压执行装置中的液压马达配置成选择性地驱动钻机的旋转操作，第二液压执行装置中的液压马达配置成选择性地驱动钻机的推力操作。

在该构造中，由于第一液压执行装置可以包括多个液压马达，因此可以根据钻机的旋转操作的实际需求——即，根据对第一液压执行装置的输出需求——而选择性地操作液压马达。类似地，由于第二液压执行装置可以包括多个液压马达，因此可以根据钻机的推力操作的实际需求而选择性地操作液压马达。具有该构造的液压系统更加能够适应钻机的多种不同的工况需求。

优选地，液压系统进一步包括第三液压执行装置。第三液压执行装置由第一液压泵送装置驱动并且与第一液压泵送装置形成第三液压回路，第三液压执行装置包括一个液压马达、或者以并联或串联的方式布置的多个液压马达，液压马达配置成选择性地驱动钻机的灌浆操作。

优选地，液压系统进一步包括：第二液压泵送装置，其包括一个液压泵、或者以并联或串联的方式布置的多个液压泵；以及第三液压执行装置，第三液压执行装置包括一个液压马达、或者以并联或串联的方式布置的多个液压马达，由第二液压泵驱动，并且与第二液压泵送装置形成第三液压回路，其中，第三液压执行装置中的液压马达配置成选择性地驱动钻机的灌浆操作。

在上述构造中，可以根据钻机的灌浆操作的实际需求而选择性地操作液压马达中的至少一个，进一步避免功率浪费。

本发明还提供了一种包括上述液压系统的钻机。优选地，钻机为水平定向钻机。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1是根据本发明的液压系统的一个示例的示意图。

图2是根据本发明的液压系统的另一个示例的示意图。

图3是根据本发明的液压系统的又一个示例的示意图。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等等来描述各种元件、部件、区域、层、以及/或者区段，但是这些元件、部件、区域、层、以及/或者区段不应受这些术语的限制。这些术语仅可用于将一个元件、部件、区域、层、或区段与另一个区域、层、或区段区分开。例如为“第一”、“第二”之类的术语以及其它的数字性术语当在本文中使用时不表示次序或顺序，除非上下文另外明确地说明。因此，以下描述的第一元件、部件、区域、层、或区段可以称为第二元件、部件、区域、层、或区段，而不背离示例性实施方式的教示。

为了易于描述，例如“左侧”、“右侧”、“下”、“上”等等之类的空间关系术语可以在本文中如附图所示地用于描述一个元件或零件与另一个元件或零件的关系。应理解的是，本文中描述的装置或零部件的方位、取向并不受附图所示的实施方式的限制。

下面，以液压系统应用于钻机为例，对液压系统的配置以及操作进行详细地描述。应理解的是，本发明的液压系统也可以应用于需要液压操作的其他机械设备中。

诸如水平定向钻机的钻机中通常包括如下三个主要系统：1）推力系统，其用于在钻柱上施加受控的推力以使钻柱纵向移动；2）旋转系统，其用于在钻头上施加受控扭矩以使其旋转；以及3）流体系统，其用于将已知为“泥浆”的钻进流体泵送通过钻柱。泥浆通常是由主要为水的流体以及各种添加剂构成的混合物。添加剂包括粘土以及其他用于特定目的的成分。

各个系统所需的功率通常是与其他系统相关的。例如，流体需求与扭矩和推力相关，因为流体系统仅在通常需要旋转和推力的钻进和回拉扩孔时使用。一些钻进过程利用流体系统为位于钻头附近的泥浆马达提供加压的流体流，泥浆马达将流体的能量转换为旋转动力以使钻头转动。在这种情况下，在利用泥浆马达钻进时，使用推力系统移动钻进工具，而使用流体系统旋转钻头。在这种类型的钻进中，流体系统所需的功率和推力系统所需的功率之间具有一定的关系，而旋转系统此时不需要功率。

在其他类型的钻头利用钻柱的旋转而被转动的旋转钻进中，流体系统的功率需求与旋转系统或推力系统的功率需求并不直接相关。流体系统所需的功率会由于下列因素而变化：对于不同钻进过程，所用流体的流量发生变化；流体限制发生了变化；所用钻进工具的类型发生变化；钻柱的长度发生变化。这些变化绝大多数都独立于旋转系统或推力系统的功率需求。

本发明将主要集中于利用钻柱来转动钻头的旋转钻进，该旋转钻进过程可以包括控制钻柱的旋转以及控制推力系统。针对这种钻进类型所解释的原理也可以应用于其他钻进形式，包括利用泥浆马达转动钻头的形式。本文中所使用的术语“旋转系统”应作宽泛的解释以同时包括旋转钻柱的机械旋转系统以及结合使用泥浆马达的流体旋转系统。该原理并不局限于特定类型的钻进。

对于利用钻柱来转动钻头的旋转钻进而言，旋转系统所需的功率和推力系统所需的功率是相关的，但是二者之间的关系根据钻进过程的不同阶段而变化。典型的水平定向钻机可以包括四种工作状态，即，导向工作状态、扩孔工作状态、托管工作状态和装卸钻杆工作状态。通常，在这几种工作状态下，不会同时要求旋转系统、推力系统和流体系统输出最大功率或最大流量。例如，在导向工作状态（也称为“钻进阶段”）下，此时通过钻柱推进相对小直径的钻头以形成先导孔，该形成过程包括两种模式：a）直线钻进：钻头通过钻柱旋转同时钻柱被向前推进；b）转向或偏斜钻进：钻头被保持在特定的旋转定向或者钻头在特定的旋转定向下轻微震荡，而钻柱被向前推进。此时，旋转系统所需的功率输出和推力系统所需的功率输出分别为其最大功率输出的大致一半左右。在扩孔工作状态下（也称为“回拉扩孔阶段”），此时在钻柱上连接相对大直径的切割工具（也称之为回拉扩孔器），并且在钻柱旋转的同时沿着先导孔回拉切割工具以扩大先导孔的直径。在这种情况下，旋转系统所需的功率输出为其最大功率输出，而推力系统所需的功率输出为其最大功率输出的30%左右。在托管工作状态下，旋转系统所需的功率输出为其最大功率输出的50%左右，而推力系统所需的功率输出为其最大功率输出的60%左右。在装卸钻杆工作状态下，此时钻柱无需旋转，旋转系统所需的功率输出为零，而推力系统所需的功率输出为其最大功率输出的100%。

在上述这些阶段或过程中，旋转系统所需功率与推力系统所需功率之间具有可预计的关系。

对于绝大多数水平定向钻机而言，旋转系统和推力系统中的一者或二者通常使用可变流量的液压系统，其允许液压系统调节液压流量以及旋转系统和/或推力系统中的马达的最终速度从而匹配需要，由此使得所消耗的功率匹配总的所需功率。使用可变流量泵的液压系统比使用定流量泵的液压系统更加昂贵。然而，定流量泵不能为系统提供匹配可变速度需要的灵活性，从而在需要可变速度的系统中定流量泵会导致较低的效率。在本发明中，通过使用改进的控制系统，能够在诸如水平定向钻机的设备中使用低成本的定流量泵实现效率最大化和/或总体功率需求最小化。

下面将参照附图更加详细地描述本发明的具体构造和有益效果。

图1是根据本发明的液压系统10的一个示例的示意图。该液压系统10可以是应用于钻机特别是水平定向钻机的液压系统，但是本发明并不局限于此，相反，该液压系统可以应用于任何需要进行输出功率调节的设备和/或需要在不同的液压回路之间进行了输出功率分配的设备。

如图1所示，液压系统10可以包括第一液压泵送装置100。第一液压泵送装置100可以由未示出的动力源驱动以便为整个液压系统提供加压流体源。所述动力源可以例如为发动机等。液压系统10还可以包括第一液压执行装置110。第一液压执行装置110由第一液压泵送装置100 驱动并且与第一液压泵送装置100形成第一液压回路。更具体地，在第一液压回路中，第一液压泵送装置100从油槽S抽吸流体并且经由管路将流体输送到第一液压执行装置110，从第一液压执行装置110排出的流体经由另一管路返回到油槽S。

液压系统10还可以包括第二液压执行装置120。第二液压执行装置 120由第一液压泵送装置100驱动并且与第一液压泵送装置100形成第二液压回路。类似地，在第二液压回路中，第一液压泵送装置100从油槽S抽吸流体并且经由管路将流体输送到第二液压执行装置120，从第二液压执行装置120排出的流体经由另一管路返回到油槽S。

例如，在上述液压系统中，第一液压回路中的第一液压执行装置110 可以用于驱动钻机的旋转操作，而第二液压回路中的第二液压执行装置 120可以用于驱动钻机的推力操作。用于钻机的旋转操作的系统和用于钻机的推力操作的系统均对钻头进行控制，两个系统由同一动力源提供加压流体，在流量分配方面是相互关联的。来自第一液压泵送装置100的加压流体能够在第一液压回路与第二液压回路之间根据工况（或负载）的变化进行流量再分配，由此在用于旋转操作的第一液压执行装置110例如遇到硬的岩石导致负载增大时，第一液压回路中的流体流量相应减小，而由于液压系统的总流量恒定，从而相应的分配到第二液压回路中的流体流量随之增大，反之亦然。可以看出，由第一液压泵送装置100供给的液压流体可以自动地响应于负载的变化而在第一液压回路和第二液压回路中进行再分配。该流体再分配不仅可以降低液压系统的成本，而且还可以减轻对钻机钻头的磨损或损坏。

在第一液压回路中，在第一液压泵送装置100与所述第一液压执行装置110之间可以设有第一方向控制阀130。第一方向控制阀130配置成可操作地改变第一液压执行装置110的旋转方向。在图示中，第一方向控制阀130为三位四通阀。然而，第一方向控制阀130并不局限于图示的三位四通阀，其可以为具有能够改变第一液压执行装置110的旋转方向的任何配置的方向控制阀。

类似地，在第二液压回路中，在第一液压泵送装置100与所述第二液压执行装置120之间可以设有第二方向控制阀140。第二方向控制阀140 配置成可操作地改变第二液压执行装置120的旋转方向。在图示中，第二方向控制阀140为三位四通阀。然而，第二方向控制阀140并不局限于图示的三位四通阀，其可以为具有能够改变第二液压执行装置120的旋转方向的任何配置的方向控制阀。

在第一液压回路和第二液压回路中，第一方向控制阀130和第二方向控制阀140可以相同也可以不同，其可以根据实际工作需求经济地选择。另外，通过设置第一方向控制阀130和第二方向控制阀140，能够单独地控制第一液压执行装置110和第二液压执行装置120的各自的旋转方向。

在上述液压系统中，第一方向控制阀还能够向第一液压执行装置提供受控的流量；以及第二方向控制阀还能够向第二液压执行装置提供受控的流量。

由于该液压系统中的流量是可控的，因此第一液压泵送装置可以与第一方向控制阀直接连接并且可以与第二方向控制阀直接连接，而不需要在其间单独地设置任何流量控制阀。同样，第一方向控制阀可以与第一液压执行装置直接连接，并且第二方向控制阀可以与第二液压执行装置直接连接。在这种情况下，整个液压系统可以设有减少数量的流量控制阀，甚至可以不设置流量控制阀。

如图2和3所示，为了适应各种工况和输出需求，第一液压泵送装置100可以包括多个液压泵，多个液压泵可以串联也可以并联。第一液压执行装置110可以包括多个液压马达，多个液压马达可以根据需求而以串联或并联的方式布置。同样，第二液压执行装置120也可以包括多个液压马达，多个液压马达可以根据需求而以串联或并联的方式布置。例如，在高转速、低扭矩的需求下，可以将液压马达串联布置；而在低转速、大扭矩的需求下，可以将液压马达并联布置。液压泵和液压马达的串联或并联布置对于本领域技术人员而言是容易理解的，因此，本文中不再对其进行详细描述。

在图2中，第一液压泵送装置100包括串联布置的多个液压泵，并且第一液压执行装置110和第二液压执行装置120均包括串联布置的多个液压马达；而在图3中，第一液压泵送装置100包括并联布置的多个液压泵，并且第一液压执行装置110和第二液压执行装置120均包括并联布置的多个液压马达。本领域技术人员可以理解的是，图2和3中的液压系统的示例仅仅是为了说明性的目的，并不对本发明构成限制；并且多个液压泵以及多个液压马达可以根据液压系统的具体需求进行布置。例如，图2中的多个液压泵或者多个液压马达可以至少部分地并联设置，而图3中的多个液压泵或者多个液压马达可以至少部分地串联设置。或者，在多个液压泵串联的情况下，第一液压执行装置110或第二液压执行装置120中的多个液压马达可以是串联布置，也可以是并联布置。也就是说，多个液压泵、第一液压执行装置110中的多个液压马达以及第二液压执行装置120中的多个液压马达的布置方式彼此独立，不存在必然联系，仅仅根据实际应用需求进行设置。

液压系统10还可以包括第一控制装置151和第二控制装置153。第一控制装置151和第二控制装置153能够被操作以分别对第一方向控制阀130和第二方向控制阀140进行控制。具体地，第一控制装置151可以包括第一操纵装置152，第一操纵装置152配置成通过改变其行程来控制第一方向控制阀130的打开程度，由此控制流过所述第一方向控制阀130的流体的流量。具体地，第一操纵装置152和第二操纵装置154可以是操纵手柄、操纵杆或本领域中已知的任何其它装置。

下面将对通过操作操纵装置来控制方向控制阀的过程进行详细描述。本文中，假定：当控制装置的操纵装置处于初始位置或中立位置时，其对相应方向控制阀的两侧施加基本一致的控制压力。随着对操纵装置进行操作使其远离初始位置或中立位置时，操纵装置相距该初始位置或中立位置的距离——即行程——发生变化，同时施加于相应方向控制阀两侧的压差也发生变化。一般地，随着操纵装置的行程变大，则作用于方向控制阀两侧的压差也变大。相反，随着操纵装置的行程变小，则作用于方向控制阀两侧的压差也变小。在这种情况下，通过方向控制阀两侧的不同压差，可以调节该方向控制阀的阀芯的位置，即，控制该方向控制阀的阀芯的打开程度，由此调节流过阀芯的流体流量。最终，通过调节流过方向控制阀的流体流量，可以控制液压执行装置的各液压马达的旋转速度和输出功率。

在本实施方式中，假设：当向左操作第一控制装置151的第一操纵装置152时，第一方向控制阀130的左侧A1处的压力大于其右侧B1处的压力。结果，使第一方向控制阀130的阀芯移动，具体地，第一方向控制阀 130的工作位置从中立位置逐渐地转换至左侧位置，如图所示。随着第一方向控制阀130的阀芯的移动，阀芯的打开程度逐渐增大，流过该阀芯的流体流量增加，从而提高第一液压执行装置110的液压马达的旋转速度。类似地，当向右操作第一控制装置151的第一操纵装置152时，第一方向控制阀130的左侧A1处的压力小于其右侧B1处的压力。结果，使第一方向控制阀130的阀芯移动，具体地，第一方向控制阀130的工作位置从中立位置逐渐地转换至右侧位置，如图所示。随着第一方向控制阀130的阀芯逐渐移动，阀芯的打开程度逐渐增大，流过该阀芯的流体流量增加，从而提高第一液压执行装置110的液压马达的旋转速度。因此，通过对诸如操作手柄之类的操作装置152进行操作，不仅可以切换第一方向控制阀130 的工作位置，从而改变第一液压执行装置110的操作方向，而且可以控制第一方向控制阀130的阀芯的打开程度，即，控制流向第一液压执行装置 110的流体流量，从而控制第一液压执行装置110的输出功率。

进一步地，第二控制装置153还可以包括第二操纵装置154，第二操纵装置154配置成通过改变其行程来控制第二方向控制阀140的打开程度，由此控制流过所述第二方向控制阀140的流体的流量。

具体地，如图所示，假设：当向左操作第二控制装置153的第二操纵装置154时，第二方向控制阀140的左侧A2处的压力小于其右侧B2处的压力。结果，使第二方向控制阀140的阀芯移动，具体地，第二方向控制阀140的工作位置从中立位置逐渐地转换至右侧位置，如图所示。随着第二方向控制阀140的阀芯的移动，阀芯的打开程度逐渐增大，流过该阀芯的流体流量增加，从而提高第二液压执行装置120的液压马达的旋转速度。类似地，当向右操作第二控制装置153的第二操纵装置154时，第二方向控制阀140的左侧A2处的压力大于其右侧B2处的压力。结果，使第二方向控制阀140的阀芯移动，具体地，第二方向控制阀140的工作位置从中立位置逐渐地转换至左侧位置，如图所示。随着第二方向控制阀140的阀芯逐渐移动，阀芯的打开程度逐渐增大，流过该阀芯的流体流量增加，从而提高第二液压执行装置120的液压马达的旋转速度。因此，通过对操作杆154进行操作，不仅可以切换第二方向控制阀140的工作位置，从而改变第二液压执行装置120的操作方向，而且可以控制第二方向控制阀140 的阀芯的打开程度，即，控制流向第二液压执行装置120的流体流量，从而控制第二液压执行装置120的输出功率。

优选地，第一操纵装置152和所述第二操纵装置154均可以手动地进行操作。

上面所述的第一液压泵送装置100可以为定流量液压泵或其他类型的液压泵。

当第一液压泵送装置100为定流量液压泵时，其输出的流体流量或输出功率为一定值。在这种情况下，通过操作第一操纵装置152，可以改变流过第一方向控制阀130的流体流量。这样，在整个液压系统10中，由于流过第一方向控制阀130的流体流量发生了变化，相应地流过第二方向控制阀140的流体流量也会发生变化。同理，通过操作第二操纵装置154，可以改变流过第二方向控制阀140的流体流量，从而可以改变流过第一方向控制阀130的流体流量。例如，在流过第一方向控制阀130的流体流量增加的情况下，则流过第二方向控制阀140的流体流量变小。相反，在流过第一方向控制阀130的流体流量减小的情况下，则流过第二方向控制阀 140的流体流量增加。

由上可知，操纵装置不仅可以改变方向控制阀的方向，还可以改变流过方向控制阀的流体流量。正因为这样，可以通过对操纵装置进行操作而在整个液压系统中合理地分配流体。因此，针对不同工况可以改变流体分配，从而提高整个系统的效率和流体利用率。另外，由于第一液压泵送装置100包括至少一个液压泵，并且第一液压执行装置110和第二液压执行装置120包括至少一个液压马达，因此可以根据实际需求来选择液压泵和液压马达的数量、类型以及布置方式，由此可以进一步提高整个系统的效率和流体利用率，避免功率浪费。

另外，为了保护液压系统，以免较高的流体压力而损坏液压元件，可以在液压回路中设置泄压阀160。泄压阀160设置成根据整个液压系统允许的最高压力而自动开启，从而将高压流体泄入油槽S中。具体地，当液压系统内的压力超过泄压阀设定的压力时，即自动开启泄压阀，保证液压系统内的流体压力在设定压力之下，从而保护液压系统内的液压元件，防止发生意外故障。

优选地，当所述液压系统10应用于钻机特别是水平定向钻机的情况下，第一液压执行装置110中的至少一个液压马达可以用于驱动钻机的旋转操作，而第二液压执行装置120中的至少一个液压马达可以用于驱动钻机的推力操作。根据钻机各种操作的需求，合理地选择和操作各个液压马达，以达到最佳利用率。

另外，液压系统10还可以包括第三液压执行装置（未示出）。第三液压执行装置由第一液压泵送装置100驱动并且与所述第一液压泵送装置 100形成第三液压回路。第三液压执行装置可以配置成驱动钻机的灌浆操作。在这种情况下，第一液压泵送装置100可以对第一、第二和第三液压执行装置同时进行操作，根据具体工况在各个液压执行装置之间进行合理的流体分配。因此，使液压系统的结构得以简化，同时可以减少能量输出的浪费。

如果第一液压泵送装置的功率输出不能同时满足第一、第二和第三液压执行装置的需求，则可以在液压系统10中另外地设有第二液压泵送装置（未示出）。在这种情况下，第三液压执行装置由第二液压泵送装置驱动。第三液压执行装置与第二液压泵送装置形成第三液压回路。优选地，第三液压执行装置也可以包括以并联或串联方式布置的至少一个液压马达，并且可以根据具体的工作需求而对至少一个液压马达进行选择性地操作。

如上所述，当本发明具体实施为水平定向钻机时，其能够控制旋转系统和推力系统以最优化整个设备的性能，所述优化是通过平衡旋转系统和推力系统之间的可预计的需求来满足各个阶段的需求。

尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式，但是应该理解本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (16)

1.一种液压系统(10)，包括：

第一液压泵送装置(100)，所述第一液压泵送装置(100)用于提供加压流体；

第一液压执行装置(110)，所述第一液压执行装置(110)由所述第一液压泵送装置(100)驱动并且与所述第一液压泵送装置(100)形成第一液压回路；

第二液压执行装置(120)，所述第二液压执行装置(120)由所述第一液压泵送装置(100)驱动并且与所述第一液压泵送装置(100)形成第二液压回路；

第一方向控制阀(130)，所述第一方向控制阀(130)设置在所述第一液压回路中位于所述第一液压泵送装置(100)与所述第一液压执行装置(110)之间并配置成可操作地改变所述第一液压执行装置(110)的旋转方向；以及

第二方向控制阀(140)，所述第二方向控制阀(140)设置在所述第二液压回路中位于所述第一液压泵送装置(100)与所述第二液压执行装置(120)之间并配置成可操作地改变所述第二液压执行装置(120)的旋转方向，

其特征在于，所述第一液压泵送装置(100)中的液压泵是定流量液压泵，所述液压系统构造成使得来自所述第一液压泵送装置(100)的加压流体能够自动地响应于负载的变化在所述第一液压回路与所述第二液压回路之间进行流量再分配，由此在所述第一液压回路中流量增大时，所述第二液压回路中的流量减小，反之，在所述第一液压回路中的流量减小时，所述第二液压回路中的流量增大。

2.如权利要求1所述的液压系统，其中

所述第一液压泵送装置(100)与所述第一方向控制阀(130)直接连接并且与所述第二方向控制阀(140)直接连接；

所述第一方向控制阀与所述第一液压执行装置(110)直接连接；以及

所述第二方向控制阀与所述第二液压执行装置(120)直接连接。

3.如权利要求2所述的液压系统，其中

所述第一方向控制阀(130)还能够向所述第一液压执行装置(110)提供受控的流量；以及

所述第二方向控制阀(140)还能够向所述第二液压执行装置(120)提供受控的流量。

4.如权利要求1所述的液压系统，其中，所述第一液压泵送装置(100)包括以并联或串联方式布置的多个液压泵；和/或所述第一液压执行装置(110)包括以并联或串联方式布置的多个液压马达；和/或所述第二液压执行装置(120)包括以并联或串联方式布置的多个液压马达。

5.如权利要求1所述的液压系统，其中，所述液压系统(10)进一步包括第一控制装置(151)和第二控制装置(153)，所述第一控制装置(151)和所述第二控制装置(153)配置成分别对所述第一方向控制阀(130)和所述第二方向控制阀(140)进行控制。

6.如权利要求5所述的液压系统，其中，所述第一控制装置(151)包括第一操纵装置(152)，所述第一操纵装置(152)配置成通过改变其行程来控制所述第一方向控制阀(130)的打开程度，由此控制所述第一方向控制阀(130)的流量；以及

所述第二控制装置(153)包括第二操纵装置(154)，所述第二操纵装置(154)配置成通过改变其行程来控制所述第二方向控制阀(140)的打开程度，由此控制所述第二方向控制阀(140)的流量。

7.如权利要求6所述的液压系统，其中，所述第一操纵装置(152)和所述第二操纵装置(154)为手动控制的操纵装置。

8.如权利要求6所述的液压系统，其中，所述第一操纵装置(152)和所述第二操纵装置(154)是操纵手柄或操纵杆。

9.如权利要求1所述的液压系统，还包括泄压阀(160)，所述泄压阀(160)设置成对所述第一液压回路和所述第二液压回路的压力进行控制。

10.如权利要求4所述的液压系统，其中，所述多个液压泵中的至少一个是定流量液压泵。

11.如权利要求1至10中任一项所述的液压系统，其中，所述液压系统(10)设置在钻机中。

12.如权利要求11所述的液压系统，其中，所述第一液压执行装置(110)中的液压马达配置成选择性地驱动所述钻机的旋转操作，所述第二液压执行装置(120)中的液压马达配置成选择性地驱动所述钻机的推力操作。

13.如权利要求11所述的液压系统，进一步包括第三液压执行装置，其中，所述第三液压执行装置由所述第一液压泵送装置(100)驱动并且与所述第一液压泵送装置(100)形成第三液压回路，所述第三液压执行装置包括一个液压马达、或者以并联或串联的方式布置的多个液压马达，所述液压马达配置成选择性地驱动所述钻机的灌浆操作。

14.如权利要求11所述的液压系统，进一步包括：

第二液压泵送装置，所述第二液压泵送装置包括一个液压泵、或者以并联或串联的方式布置的多个液压泵；以及

第三液压执行装置，所述第三液压执行装置包括一个液压马达、或者以并联或串联的方式布置的多个液压马达，由所述第二液压泵送装置驱动，并且与所述第二液压泵送装置形成第三液压回路，

其中，所述第三液压执行装置中的所述液压马达配置成选择性地驱动所述钻机的灌浆操作。

15.一种钻机，其特征在于，包括如权利要求1至14中任一项所述的液压系统。

16.如权利要求15所述的钻机，其中所述钻机为水平定向钻机。