CN108679015B - 一种液压驱动的泥浆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压驱动的泥浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V和高压出浆口H，包括增压缸和液控换向阀组件，增压缸包括低压缸、低压活塞、高压柱塞、高压缸；在低压活塞左移到左端极限位置时，触发液控换向阀组件动作进行换向；在低压活塞右移到右端极限位置时，触发液控换向阀组件动作进行换向；该液压驱动的泥浆泵不仅结构简单，而且无需电控控制。

Description

一种液压驱动的泥浆泵

技术领域

本发明涉及泥浆泵技术领域，特别涉及一种液压驱动的泥浆泵。

背景技术

在工程领域中，尤其是石油工业上需要在高压下输送高粘度大比重或高含砂量而流量相对不大的液体，如粘井时用作循环泥浆和注入固井水泥，采油时用作原油输送，洗井注水和地层压裂，因此泥浆泵在石油工业上是一种通用的关键设备。目前国内外在泥浆泵上大都是采用机械驱动的形式，在泵往复运动的获得上来看，用曲柄滑块式驱动的单缸单作用泵没有实用意义，因为它的排量不均度很大，其数值为3.14；另外还有三缸单作用式泵，其曲柄相位相差120°，四缸单作用进似于双缸双作用泵。上世纪以来三缸单作用泵得以发展的原因是因它的排量不均度为0.141，比双缸双作用泵的排量不均度0.314低得多，使钻井效率得以显著提高。

近年才出现的液压泵因液压运动平稳，并采用了特制的流量平衡装置，所以泵输出的流量也较稳定，按发展形式的要求必然是向着流量更加稳定和高效率的方向发展。经检索得到如下几篇相近的资料：①专利号为“EP0380777”，名称为《输送酿造液体的正排量泵》专利。它的正排量泵是被一个单活塞杆的双作用油缸所驱动，它的换向是由活塞杆上的刚性联接盘碰撞控制分配器的两个限位开关来实现的，这限位开关可以是电的、液压或其它形式的；②专利号为“US3142258”，名称为《泵的结构》专利：是一种抽送液体或半流液体的塑料零件泵的结构，其驱动介质为压缩空气，两串联缸体内活塞运动的位置由两端缸顶的可调的限位块限定，其换向问题也可用活塞杆一端外伸部分上的撞块和微动开关的配合作用来实现；③专利号为“US3700360”，名称为《双作用的串联活塞泵》专利，它是用车辆上的发动机驱动的液压泵形成的压力油驱动、油缸串接、活塞串联的双作用泵，该泵用来输送水或液体，其传动上的特征是：驱动油缸中的驱动活塞运动的换向是靠两缸中的活塞杆中的一个延伸杆控制电路的微动开关，用电磁作用的引导阀操作换向阀来实现的。上述检索得到的三个对比专利说明在泥浆泵的领域中并没有使用液压驱动的单缸双作用的形式，而它们共同的特征是：它们虽都是液压控制的双作用式的泵，但它的换向问题都是采用机械运动碰撞电路的微动开关来实现的，在实际应用中必须有电控控制，在防爆环境中不适宜使用；且因为微动开关经多次碰撞，使用寿命也短、不可靠。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术上的缺陷，提供一种结构简单、无需电控控制、使用可靠的液压驱动的泥浆泵。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供了一种液压驱动的泥浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V和高压出浆口H，包括增压缸和液控换向阀组件；

所述增压缸包括低压缸、低压活塞、高压柱塞、高压缸和端盖，所述低压活塞滑动设置在低压缸内并在其左右两端分别形成有左活塞腔和右活塞腔，其右端与滑动设置在高压缸内的高压柱塞相连；

所述液控换向阀组件设置有进油流道、回油流道、第一工作油口A和第二工作油口B，所述进油流道和进油口P相连通，所述回油流道和所述回油口T相连通；所述第一工作油口A与左活塞腔相连通；所述第二工作油口B与右活塞腔相连通；

所述液控换向阀组件包括换向滑阀、液控单向阀、第一溢流阀和第二溢流阀，所述换向滑阀为二位四通换向阀，所述换向滑阀的进油口和回油口分别与进油流道和回油流道相通，所述换向滑阀的两个工作油口分别与第一工作油口A和第二工作油口B相连通，所述换向滑阀设有左控制腔和右控制腔，所述右控制腔与进油流道相连通；所述液控单向阀位于换向滑阀的左控制腔与回油流道之间，所述液控单向阀的回油口和回油流道之间设有第三阻尼，所述第一溢流阀的第一端口与所述第一工作油口A相连且所述第一溢流阀的第二端口与所述左控制腔相连，所述第二溢流阀的第一端口与第二工作油口B相连且所述第二溢流阀的第二端口与所述液控单向阀的控制油口相连，所述换向滑阀的左控制腔还通过第一阻尼孔与第二工作油口B相连通，所述液控单向阀的控制油口还通过第二阻尼孔与第一工作油口A相连通；所述换向滑阀的左控制腔内设有左控制柱塞，所述换向滑阀的右控制腔内设有右控制柱塞，所述左控制柱塞的横截面积大于右控制柱塞的横截面积。

通过上述技术方案，该液压驱动的泥浆泵工作时，换向滑阀的右控制腔通过与进油流道连通始终处于压力状态，而左控制腔内的左控制柱塞的横截面积大于右控制腔内右控制柱塞的横截面积，通过低压活塞运动到左右两端极限位置时，左右活塞腔内的压力升高触发第一溢流阀或第二溢流阀开启，进而改变换向滑阀左控制腔内的压力，使左控制腔内的压力或者通过液控单向阀卸荷，或者处于压力状态，从而使换向滑阀进行换向，控制低压活塞向相反方向运动，然后再由第一阻尼孔对换向滑阀左控制腔、由第二阻尼孔对液控单向阀控制口的压力进行保持，维持换向滑阀可靠的保持在换向位置，因此本发明无需电控控制即可实现对泥浆的吸入及增压排出循环，也无需在外部设置电控元器件或者连杆拨动结构，零部件少、结构简单、成本低。

进一步的技术方案中，所述换向滑阀处于处于左位时，所述进油流道与第二工作油口B相连通，所述第一工作油口A与回油流道相连通；所述换向滑阀处于右位时，所述进油流道与第一工作油口A相连通，所述第二工作油口B与回油流道相连通。

进一步的技术方案中，所述高压缸通过出浆单向阀与高压出浆口H连通，进浆口V通过进浆单向阀与高压缸连通。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

该液压驱动的泥浆泵工作时，换向滑阀的右控制腔通过与进油流道连通始终处于压力状态，而左控制腔内的左控制柱塞的横截面积大于右控制腔内右控制柱塞的横截面积，通过低压活塞运动到左右两端极限位置时，左右活塞腔内的压力升高触发第一溢流阀或第二溢流阀开启，进而改变换向滑阀左控制腔内的压力，使左控制腔内的压力或者通过液控单向阀卸荷，或者处于压力状态，从而使换向滑阀进行换向，控制低压活塞向相反方向运动，然后再由第一阻尼孔对换向滑阀左控制腔、由第二阻尼孔对液控单向阀控制口的压力进行保持，维持换向滑阀可靠的保持在换向位置，因此本发明无需电控控制即可实现对泥浆的吸入及增压排出循环，也无需在外部设置电控元器件或者连杆拨动结构，零部件少、结构简单、成本低。

附图说明

图1为本发明实施例的液压原理图(低压活塞处于中间位置状态)；

图2为本发明实施例的液压原理图(低压活塞由右行转左行状态)；

图3为本发明实施例的液压原理图(低压活塞由左行转右行状态)。

具体实施方式

请参阅图1-3，为本发明优选的一个实施例，本发明提供一种液压驱动的泥浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V、高压出浆口H，其包括增压缸和液控换向阀组件；增压缸包括低压缸4、低压活塞6、高压柱塞5、高压缸3和端盖10，低压活塞6滑动设置在低压缸4内并在其左右两端分别形成有左活塞腔4b和右活塞腔4a，其右端与滑动设置在高压缸3内的高压柱塞5相连。

液控换向阀组件设置有进油流道13、回油流道14、第一工作油口A和第二工作油口B，进油流道13和进油口P相连通，回油流道14和回油口T相连通；第一工作油口A左活塞腔4b相连通；第二工作油口B与右活塞腔4a相连通。

液控换向阀组件包括换向滑阀7、液控单向阀9、第一溢流阀8a和第二溢流阀8b，换向滑阀7为二位四通换向阀，换向滑阀7的进油口和回油口分别与进油流道13和回油流道14相通，换向滑阀7的两个工作油口分别与第一工作油口A和第二工作油口B相连通，换向滑7设有左控制腔7b和右控制腔7a，所述右控制腔7a与进油流道相连通；液控单向阀9位于换向滑阀7的左控制腔7b与回油流道14之间，液控单向阀9的回油口和回油流道14之间设有第三阻尼11，第一溢流阀8a的第一端口与第一工作油口A相连且第一溢流阀8a的第二端口与左控制腔7b相连，第二溢流阀8b的第一端口与第二工作油口B相连且第二溢流阀8b的第二端口与液控单向阀9的控制油口相连，换向滑阀7的左控制腔7b还通过第一阻尼孔12a与第二工作油口B相连通，液控单向阀9的控制油口还通过第二阻尼孔12b与第一工作油口A相连通；换向滑阀7的左控制腔7b内设有左控制柱塞，换向滑阀的右控制腔7a内设有右控制柱塞，左控制柱塞的横截面积大于右控制柱塞的横截面积。

换向滑阀7处于处于左位时，进油流道13与第二工作油口B相连通，第一工作油口A与回油流道14相连通；换向滑阀7处于右位时，进油流道13与第一工作油口A相连通，第二工作油口B与回油流道14相连通。

高压缸3通过出浆单向阀2与高压出液口H连通，进浆口V通过进浆单向阀1与高压缸3连通。

本发明的工作原理如下：

应用时将本发明的进油口P和液压泵出口相连，回油口T和油箱相连，进浆口V和泥浆输入管道相连，高压出浆口H和泥浆输出管道相连。假设换向滑阀7初始位置处于左位，如图1所示，则进油流道13和第二工作油口B相连通，第一工作油口A和回油流道14相连通，一方面油液由进油口P、进油流道13、第二工作油口B后进入右活塞腔4a推动活塞6向左移动，同时泥浆液经进浆单向阀1进入高压缸3进行充液，左活塞腔4b的油液经第一工作油口A、回油流道14回到油箱。当低压活塞6向左运动到左端极限位置时(如图3所示)，第二工作油口B的压力会迅速上升将第二溢流阀8b开启，第二溢流阀8b开启后进油口P的压力油进入液控单向阀9的控制口，液控单向阀9开启将左控制腔7b的油液与回油流道14连通，换向滑阀7在右控制腔7a的压力作用下换向到右位；换向滑阀7换向到右位后，进油流道13与第一工作油口A相连通，第二工作油口B与回油流道14相连通，进油口P的油液经进油流道13、第一工作油口A进入左活塞腔4b推动低压活塞6向右运动，右活塞腔4a内的油液经第二工作油口B、回油流道14后到达回油口T，高压缸3内的泥浆液经增压后由出浆单向阀2排出到高压出浆口H。这里需要说明的是，当低压活塞6向右运动后，第二溢流阀8b关闭，但是液控单向9的控制口通过第二阻尼孔12b与第一工作油口A相连通继续保持处于压力维持状态，从而使液控单向阀13始终处于开启状态，而左控制腔7b通过第一阻尼孔12a与第二工作油口B相连通继续保持低压状态，因此换向滑阀7可以在第二溢流阀关闭后继续可靠的保持位置。

如图2所示，当低压活塞6向右运动到右端极限位置时，第一工作油口A的压力会迅速上升将第一溢流阀8a开启，第一溢流阀8a开启后进油口P的油液进入换向滑阀7的左控制腔7b，虽然此时液控单向阀9还处于开启状态，但因为液控单向阀9的回油口连有第三阻尼孔11(由液控单向阀9流入回油流道14的流量小)，且由进油口P流入到左控制腔7b的流道内无阻尼孔的设置，所以左控制腔7b内的压力是和进油口P的压力相等，这样左控制腔7b和右控制腔7a内的压力相等(都和进油口P压力一样大)，但是因为左控制柱塞的横截面积大于右控制柱塞的横截面积，换向滑阀7在两端作用力下换向到左位。换向滑阀7换到左位后，进油流道13与第二工作油口B相连通，第一工作油口A与回油流道14相连通，此时液控单向阀9的控制口也通过第二阻尼孔12a与第一工作油口A相连通处于泄压状态，液控单向阀13完全关闭；油液由进油口P、进油流道13、第二工作油口B后进入右活塞腔4a推动活塞6向左移动，同时泥浆液进浆单向阀1进入高压缸3进行充液，左活塞腔4b的油液经第一工作油口A、回油流道14回到油箱，至此完成循环。同样，这里需要说明的是，当低压活塞6向左运动后，第一溢流阀8a关闭，但是左控制腔7b通过第一阻尼孔12a与第二工作油口B相连通继续保持在有压状态，而液控单向阀9的控制口通过第一阻尼孔12b与第一工作油口A相连通继续保持在泄压状态，这样换向滑阀7可以继续可靠的保持在换向位置。只要进油口P有油液持续供应，本发明的液压驱动的泥浆泵就会来回往复运动进行充液、增压排浆的循环过程。

上部所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种液压驱动的泥浆泵，设置有进油口P、回油口T、进浆口V和高压出浆口H，其特征在于，包括增压缸和液控换向阀组件；

所述增压缸包括低压缸、低压活塞、高压柱塞、高压缸和端盖，所述低压活塞滑动设置在低压缸内并在其左右两端分别形成有左活塞腔和右活塞腔，其右端与滑动设置在高压缸内的高压柱塞相连；

所述液控换向阀组件设置有进油流道、回油流道、第一工作油口A和第二工作油口B，所述进油流道和进油口P相连通，所述回油流道和所述回油口T相连通；所述第一工作油口A与左活塞腔相连通；所述第二工作油口B与右活塞腔相连通；

所述液控换向阀组件包括换向滑阀、液控单向阀、第一溢流阀和第二溢流阀，所述换向滑阀为二位四通换向阀，所述换向滑阀的进油口和回油口分别与进油流道和回油流道相通，所述换向滑阀的两个工作油口分别与第一工作油口A和第二工作油口B相连通，所述换向滑阀设有左控制腔和右控制腔，所述右控制腔与进油流道相连通；所述液控单向阀位于换向滑阀的左控制腔与回油流道之间，所述液控单向阀的回油口和回油流道之间设有第三阻尼，所述第一溢流阀的第一端口与所述第一工作油口A相连且所述第一溢流阀的第二端口与所述左控制腔相连，所述第二溢流阀的第一端口与第二工作油口B相连且所述第二溢流阀的第二端口与所述液控单向阀的控制油口相连，所述换向滑阀的左控制腔还通过第一阻尼孔与第二工作油口B相连通，所述液控单向阀的控制油口还通过第二阻尼孔与第一工作油口A相连通；所述换向滑阀的左控制腔内设有左控制柱塞，所述换向滑阀的右控制腔内设有右控制柱塞，所述左控制柱塞的横截面积大于右控制柱塞的横截面积。

2.根据权利要求1所述的液压驱动的泥浆泵，其特征在于，所述换向滑阀处于处于左位时，所述进油流道与第二工作油口B相连通，所述第一工作油口A与回油流道相连通；所述换向滑阀处于右位时，所述进油流道与第一工作油口A相连通，所述第二工作油口B与回油流道相连通。

3.根据权利要求1-2任一项所述的液压驱动的泥浆泵，其特征在于，所述高压缸通过出浆单向阀与高压出浆口H连通，进浆口V通过进浆单向阀与高压缸连通。