本實用新型屬于泥漿泵，涉及一種適用于油氣田開采、地質(zhì)勘探、特種鉆探等巖土工程施工的泥漿泵，具體涉及一種雙作用液壓缸的泥漿泵。

背景技術：

泥漿泵是鉆探機械設備的“心臟”，在鉆探過程中向鉆孔輸送泥漿或水等鉆井液?，F(xiàn)有泥漿泵的驅(qū)動形式大多是常規(guī)的機械式曲柄連桿機構見圖1，由柴油機通過小齒輪軸帶動泵的曲軸回轉，曲軸通過十字頭拉動活塞在泥漿泵泵缸中做往復運動。在吸入閥和排出閥的交替作用下，實現(xiàn)壓送與循環(huán)鉆井液的目的。目前得到廣泛應用的是三缸單作用泥漿泵，泵體設計尺寸和重量較大，制約著泥漿泵的移運性，難以滿足現(xiàn)代輕便泥漿泵的需求。

結合圖2分析，滑塊A的位移即為活塞沖程，沖程X=2r，如增大沖程必將導致曲軸半徑變大，進而整體重量增加。為了滿足實際工況中排量的需要，只能加大沖程次數(shù)，導致泥漿泵中活塞與缸套之間的摩擦熱增加，易損件如活塞密封、缸套等的使用壽命減少，難以滿足鉆機可靠性和高效率的要求。

由于采用曲柄連桿機構，使得泵缸活塞的運行速度近似于正弦曲線變化，因而泥漿泵排出鉆井液的瞬時流量也按正弦曲線變化，且泵壓偏低，不能滿足現(xiàn)代鉆井工藝的需要。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種換向穩(wěn)定、輸出流量均勻、雙作用往復增壓的液壓泥漿泵。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

一種雙作用液壓缸的泥漿泵，其特征在于：包括第一泵缸、第二泵缸、雙作用液壓缸、以及液壓油控制系統(tǒng)，所述雙作用液壓缸的活塞兩端分別通過活塞桿與第一泵缸的活塞和第二泵缸的活塞相連，第一泵缸和第二泵缸的出入口均分別設有出口單向閥和入口單向閥，第一泵缸和第二泵缸出口的單向閥通過管道匯合為出口管道，第一泵缸和第二泵缸入口的單向閥分別通過管道連接待輸送鉆井液，雙作用液壓缸左右兩端分別設有緩沖密閉空間，兩個緩沖密閉空間分別與兩個壓力繼電器相連，雙作用液壓缸左右兩端分別通過油路A和油路B與液壓油控制系統(tǒng)相連，當緩沖密閉空間達到壓力繼電器設定值時，相應的壓力繼電器發(fā)出電信號，控制液壓油控制系統(tǒng)給油路A供油、油路B退油或者油路B供油、油路A退油，來實現(xiàn)通過液壓油驅(qū)動雙作用液壓缸的活塞左右運動，從而通過活塞桿帶動第一泵缸和第二泵缸的活塞運動，實現(xiàn)鉆井液輸送。

作為改進，所述液壓油控制系統(tǒng)包括油箱、二位四通電磁先導閥、第一方向插裝閥、第二方向插裝閥、第三方向插裝閥、第四方向插裝閥、以及恒功率變量泵，所述恒功率變量泵入口通過管道與油箱相連，恒功率變量泵出口管道分別通過第二方向插裝閥和第三方向插裝閥與油路A和油路B相連，所述油箱上設有回油管道，所述回油管道分別通過第一方向插裝閥和第四方向插裝閥與油路A和油路B相連，當雙作用液壓缸的緩沖密閉空間的壓力達到相應壓力繼電器的設定值時，相應的壓力繼電器發(fā)出電信號，二位四通電磁先導閥換向，從而控制四個方向插裝閥的開關。

作為改進，所述二位四通電磁先導閥通過壓力管在恒功率變量泵出口管道引入壓力源，二位四通電磁先導閥下端的一個通口分別通過第一壓力管和第三壓力管與第一方向插裝閥和第三方向插裝閥的控制端相連，二位四通電磁先導閥下端的另一個通口分別通過第二壓力管和第四壓力管與第二方向插裝閥和第四方向插裝閥的控制端相連。

作為改進，所述回油管道上設有冷卻器。

作為改進，回油管道上和恒功率變量泵入口管道分別設有一個過濾器，每個過濾器均設有與之并聯(lián)的且具有固定開啟壓力的單向閥，單向閥開啟壓力為0.4-1.0MPa。

作為改進，所述恒功率變量泵出口管道上設有壓力指示器。

作為改進，所述恒功率變量泵出口管道上設有系統(tǒng)壓力保護裝置，所述系統(tǒng)壓力保護裝置包括先導式溢流閥和二位二通手動換向閥，所述先導式溢流閥入口與恒功率變量泵出口管道相連，先導式溢流閥出口通過管道連接油箱，通過二位二通手動換向閥控制先導式溢流閥中的遠程控制口，來控制液壓油控制系統(tǒng)開始工作或泄荷。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比較有如下特點：

1. 雙作用液壓缸的泥漿泵利用雙作用液壓缸和泵缸雙作用增壓器原理構成增壓回路，實現(xiàn)往復式流量輸出，消除無用行程，活塞做功更為高效，兩端交替輸出高壓鉆井液，實現(xiàn)了連續(xù)增壓。

2. 雙作用液壓缸活塞運動大部分行程處于恒速狀態(tài)，只有在接近死點時，排量有一個微小的尖峰變化，輸出流量不均度接近0值，可以取消常規(guī)泥漿泵中的易損件空氣包裝置。

3. 雙作用液壓缸的泥漿泵因為取消了曲柄連桿機構，消除了常規(guī)泥漿泵的擺動力作用，減輕了泥漿泵振動和晃動現(xiàn)象。

4. 雙作用液壓缸的泥漿泵采用二位四通電磁先導閥和四個方向插裝閥作為換向機構，減小系統(tǒng)的體積，方向插裝閥動作靈敏，流通阻尼小，通流能力大，內(nèi)部泄漏少，無卡死現(xiàn)象，適用于高壓大流量的場合。

5. 雙作用液壓缸的泥漿泵結構緊湊，體積小，重量輕，選用技術成熟、標準通用的雙作用液壓缸、泵缸、液壓閥和液壓附件等，利于維修更換。同時液壓系統(tǒng)本身具有的過載保護、易調(diào)壓和無級變速等優(yōu)點亦可得到較好的體現(xiàn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中泥漿泵結構示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術中泥漿泵工作原理示意圖。

圖3本實用新型換向機構示意圖。

圖4為雙作用液壓缸結構示意圖。

圖5本實用新型整體結構示意圖。

圖中：1-原動機，2-恒功率變量泵，3-第一過濾器，4-第一單向閥，5-第二單向閥，6-第二過濾器，7-冷卻器，8-油箱，9-先導式溢流閥，10-二位二通手動換向閥，11-截止閥，12-壓力指示器，13-第一方向插裝閥，14-第二方向插裝閥，15-第三方向插裝閥，16-第四方向插裝閥，17-二位四通電磁先導閥，18-第一壓力繼電器，19-第二壓力繼電器，20-第一泵缸，21-第二泵缸，22-雙作用液壓缸，23-緩沖柱塞，24-緩沖密閉空間。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖3、圖4和圖5所示，一種雙作用液壓缸的泥漿泵，包括第一泵缸20、第二泵缸21、雙作用液壓缸22、以及液壓油控制系統(tǒng)，所述雙作用液壓缸22的活塞兩端分別通過活塞桿與第一泵缸20的活塞和第二泵缸21的活塞相連，第一泵缸20和第二泵缸21的出入口均分別設有出口單向閥和入口單向閥，第一泵缸20和第二泵缸21出口的單向閥通過管道匯合為出口管道，第一泵缸20和第二泵缸21入口的單向閥分別通過管道連接待輸送鉆井液，雙作用液壓缸22左右兩端分別設有緩沖密閉空間24，左右兩端的緩沖密閉空間24分別與用于檢測壓力的第一壓力繼電器18和第二壓力繼電器19相連，雙作用液壓缸22左右兩端分別通過油路A和油路B與液壓油控制系統(tǒng)相連。

如圖5所示，所述液壓油控制系統(tǒng)包括油箱8、二位四通電磁先導閥17、第一方向插裝閥13、第二方向插裝閥14、第三方向插裝閥15、第四方向插裝閥16、以及恒功率變量泵，所述恒功率變量泵入口通過管道與油箱8相連，恒功率變量泵出口管道分別通過第二方向插裝閥14和第三方向插裝閥15與油路A和油路B相連，所述油箱8上設有回油管道，所述回油管道分別通過第一方向插裝閥13和第四方向插裝閥16與油路A和油路B相連，當左邊或右邊緩沖密閉空間24達到第一壓力繼電器18或第二壓力繼電器19設定值時，相應的壓力繼電器發(fā)出電信號，二位四通電磁先導閥17換向，控制四個方向插裝閥的開關，從而控制液壓油控制系統(tǒng)給相應的油路A供油、油路B退油或者油路B供油、油路A退油，來實現(xiàn)通過液壓油驅(qū)動雙作用液壓缸22的活塞左右運動，從而通過活塞桿帶動第一泵缸20和第二泵缸21的活塞運動，實現(xiàn)鉆井液輸送。雙作用液壓缸22活塞的作用面積大于第一泵缸20活塞和第二泵缸21活塞的作用面積。

所述的恒功率變量泵2為柱塞泵，其特有的壓力補償變量機制可在外負載變動引起泵壓變化時，輸出流量自動作出相應調(diào)整，而泵的輸出功率保持恒值。

所述的二位四通電磁先導閥17通過雙作用液壓缸22左右兩端的壓力繼電器控制換向，與四個方向插裝閥組成蓋板式二通插裝閥見圖3，控制閥體上各主油口的通斷關系。

所述二位四通電磁先導閥17通過壓力管在恒功率變量泵出口管道引入壓力源，二位四通電磁先導閥17下端的一個通口分別通過第一壓力管和第三壓力管與第一方向插裝閥13和第三方向插裝閥15的控制端相連，二位四通電磁先導閥17下端的另一個通口分別通過第二壓力管和第四壓力管與第二方向插裝閥14和第四方向插裝閥16的控制端相連。

所述恒功率變量泵出口管道上設有壓力指示器12，壓力指示器12與恒功率變量泵出口管道之間設有截止閥11。所述回油管道上依次設有冷卻器7和第二過濾器6，第二過濾器6設有與之并聯(lián)具有固定開啟壓力的的第二單向閥5。

恒功率變量泵入口管道設有第一過濾器3，第一過濾器3設有與之并聯(lián)且具有固定開啟壓力的第一單向閥4，單向閥開啟壓力為0.4-1.0Mpa，最佳壓力為0.4Mpa。

所述恒功率變量泵出口管道上設有系統(tǒng)壓力保護裝置，所述系統(tǒng)壓力保護裝置包括先導式溢流閥9和二位二通手動換向閥10，所述先導式溢流閥9入口與恒功率變量泵出口管道相連，先導式溢流閥9出口通過管道連接油箱8，先導式溢流閥9遠程控制口通過二位二通手動換向閥10接油箱8，通過二位二通手動換向閥10控制先導式溢流閥9中的遠程控制口，當先導式溢流閥9處于關閉狀態(tài)，液壓油控制系統(tǒng)開始工作時，先導式溢流閥9存在一個設定壓力值，當恒功率變量泵2出口管道壓力大于這個設定壓力值時，先導式溢流閥9自動開啟往油箱8泄壓，防止系統(tǒng)憋壓損壞。

如圖4所示，所述的雙作用液壓缸22為帶有緩沖密閉空間的液壓缸，液壓缸的活塞兩側分別設有一個緩沖柱塞23，液壓缸兩個端部分別設有尺寸與活塞兩側緩沖柱塞23相配合的緩沖密閉空間23，左右緩沖密閉空間24底部的a和b口分別接第一壓力繼電器18和第二壓力繼電器19，液壓缸端部的A和B口分別接油路A和油路B，當活塞運動到液壓缸的端部時，活塞的緩沖柱塞23與緩沖密閉空間24形成密封構成空間較小的密封空間，這樣當活塞進一步往端部運動時，密封空間內(nèi)壓力急劇增大，第一壓力繼電器18和第二壓力繼電器19檢測到的壓力容易達到其設置閾值，并發(fā)出電信號，控制二位四通電磁先導閥17換向。另外由于急劇增大的壓力只發(fā)生在密封空間內(nèi)，因此大大減少了由于壓力增大對液壓缸端蓋密封的損壞和對油路A、油路B上閥門的損害。

本實用新型還可根據(jù)流量需求可更換不同尺寸的雙作用液壓缸22和泵缸，或并聯(lián)多組雙作用液壓缸22和泵缸一起工作，雙作用液壓缸22的進出油路均連至液壓油控制系統(tǒng)的油路A和油路B上。

本實用新型實施例中恒功率變量泵2通過原動機1驅(qū)動，兩者共同組成能量轉化機構，由一個二位四通電磁先導閥17和四個方向插裝閥共同組成液壓油控制系統(tǒng)的換向機構，由一個兩端帶緩沖密閉空間24的雙作用液壓缸22和兩個泵缸組成的做功機構。冷卻器7，第一過濾器3、第二過濾器6和先導式溢流閥9等組成的輔助機構。

系統(tǒng)采用變量泵供油，恒功率變量泵2將原動機1提供的能量轉化為系統(tǒng)所需的液力能。先導式溢流閥9的遠程控制口接二位二通手動換向閥10（滾珠定位式），泥漿泵不工作時，二位二通手動換向閥10處于常通狀態(tài)，先導式溢流閥9遠程控制口通過二位二通手動換向閥10與油箱8連通，系統(tǒng)卸荷；當需要泥漿泵工作時，推動二位二通手動換向閥10至常閉狀態(tài)，則先導式溢流閥9遠程控制口關閉，系統(tǒng)建立壓力開始工作。

輔助機構中過濾器必須和單向閥并聯(lián)使用，單向閥的開啟壓力為0.4MPa，當過濾器發(fā)生堵塞時，單向閥進油口和出油口的壓力差迅速升高，單向閥開啟，從而保護過濾器。冷卻器7采用強制水對流式冷卻器7，保證系統(tǒng)能在適當?shù)挠蜏叵麻L時間的工作。

雙作用液壓缸22的緩沖密閉空間24一是要保證在滿負載的情況下，緩沖密閉空間24內(nèi)能產(chǎn)生高于壓力繼電器的設定壓力來滿足二位四通電磁先導閥17的換向要求；二是要保證有足夠的二次換向空間余量。

雙作用液壓缸22的泥漿泵的工作過程如下：

為了描述方便第一方向插裝閥13、第二方向插裝閥14、第三方向插裝閥15、第四方向插裝閥16以下分別稱為CV₁、CV_2、CV₃和CV₄，方向插裝閥的控制端均稱為X腔，恒功率變量泵出口管道稱為P口，油箱8上的回油管道稱為T口。原動機1開啟后，油箱8中的液壓油經(jīng)過第一過濾器3進入恒功率變量泵2，推動二位二通手動換向閥10至常閉狀態(tài)，先導式溢流閥9的遠程控制口關閉，系統(tǒng)建立壓力開始工作。當雙作用液壓缸22的活塞運行至左端極限時，液壓缸左端緩沖密閉空間24壓力增大，當達到第一壓力繼電器18的設定壓力時，發(fā)出電信號，二位四通電磁先導閥17的左端電磁閥DT1得電，切換至左位，方向插裝閥CV₁和CV₃的X腔與P口壓力油接通，而CV₂和CV₄的X腔接油箱8，使恒功率變量泵出口管道P口與油路A接通，油路B與回油管道T口接通，推動活塞向右運動，此時第一泵缸20和第二泵缸21左端吸入鉆井液，右端輸出高壓鉆井液；當雙作用液壓缸22的活塞運行至右端極限時，液壓缸右端緩沖密閉空間24內(nèi)壓力增大，當達到第二壓力繼電器19的設定壓力時，發(fā)出電信號，二位四通電磁先導閥17右端電磁閥DT2得電，切換至右位，方向插裝閥CV₁和CV₃的X腔接油箱8，而CV₂和CV₄的X腔與P口壓力油接通，使恒功率變量泵出口管道P口與油路B接通，油路A與回油管道T口接通，推動活塞向左運動，此時第一泵缸20和第二泵缸21右端吸入鉆井液，左端輸出高壓鉆井液，從而實現(xiàn)雙作用液壓缸22的泥漿泵的自動往復循環(huán)運動。