用于钻探系统的液压控制系统 【技术领域】
本发明涉及用于钻探系统的液压控制系统， 特别是用于钻头的液压控制系统。背景技术 钻探机通常用于在各种底基上钻孔。这种钻探机通常包括安装在井架上的钻头。 钻探机通常包括能够将钻头沿井架的至少一部分移动的机械装置和设备。 钻头通常还进一 步包括可以容纳和啮合钻杆或钻管上端的机械装置。该钻杆或钻管可以是单独的杆或管， 也可以是钻柱的一部分， 该钻柱在相对端上包括切割钻头或其他设备， 其可以称为钻头端。
钻头给钻杆或钻管施加一个力， 该力被传递给钻柱。 如果施加的力是旋转力， 则钻 头可以使得钻柱在钻孔内旋转。钻柱的旋转可包括切割钻头的相应旋转， 这就会相应导致 钻孔钻头的切割作用。由钻头施加的力还可以包括轴向力， 该轴向力可以传递至钻柱以促 进对地层的穿透。
在许多情况下， 不同的应用会使用专门的钻头。 举例来说， 钻头包括那些为满足特 定钻探条件而挑选出来的钻头。因此， 当条件发生变化时， 需要更换不同的钻头 （如果不更 换整套钻探机） ， 这会增加资本成本和 / 或停机时间。
此处要求保护的主题并不局限于仅克服了上述缺陷或仅在上述环境中运行的那 些实施例。相反， 提供背景仅仅是为了举出一个可以应用所述的某些实施例的示范性技术 范围。
发明内容 一种液压控制系统， 其包括 ： 第一马达， 第二马达， 与第一马达有效连接的泵， 与第 二马达有效连接的第一联结阀， 与第二马达有效连接的第一并联阀， 以及与第一联结阀和 第一并联阀有效连接的第一转换阀。 布置该第一转换阀以使第一联结阀在第一联结状态和 与第一联结状态相反的第二联结状态之间转换， 并且使第一并联阀在第一并联状态和与第 一并联状态相反的第二并联状态之间转换。当第一并联阀处于第一并联状态时， 则由第一 马达的输出的部分来驱动第二马达， 而当第一并联阀处于第二并联状态时， 则由泵的输出 来驱动第二马达。
一种钻头组件， 其包括 ： 模块化的基座组件 ； 多个马达组件， 其至少包括第一马达 和第二马达， 该马达组件配置成与模块化的基座组件可交换的耦合 ； 液压控制系统， 其用于 驱动第一马达和第二马达， 包括与第一马达有效连接的泵， 与第二马达有效连接的第一联 结阀， 与第二马达有效连接的第一并联阀， 以及与第一联结阀和第一并联阀有效连接的第 一转换阀。 布置该第一转换阀以使第一联结阀在第一联结状态和与第一联结状态相反的第 二联结状态之间转换， 并且使第一并联阀在第一并联状态和与第一并联状态相反的第二并 联状态之间转换。当第一并联阀处于第一并联状态时， 由第一马达的输出部分来驱动第二 马达， 当第一并联阀处于第二并联状态时， 则由泵的输出部分来驱动第二马达。
一种钻探方法， 其包括利用泵驱动第一马达， 在串联运行中， 通过阻止泵的至少一
个输出部分经过第一并联阀而选择性地驱动第二马达， 同时经过第一联结阀将泵的至少一 个输出部分引导到第二马达的反向入口中， 这样， 第一马达的输出部分就会驱动第二马达， 并且在并联运行中， 通过引导泵的至少一个输出部分通过并联阀而选择性地驱动至少一个 马达， 同时阻止泵的至少一个输出部分通过第一联结筒。
上面的发明内容是为了以简单的形式介绍一下转换的构思， 这还将在以下详细描 述中作进一步介绍。发明内容不是为了确定要求保护主题的关键特征或实质特性， 也不是 用于决定要求保护主题的范围。 附图说明
为进一步阐明上述内容， 将参照附图中显示的具体实施例对本发明进行更详细的 说明。应该知道， 附图只描绘出了典型实施例， 因此不应认为只局限于此。利用附图， 对实 施例进行更具体和更详细的描述和解释， 其中 ： 图 1 显示了根据一个实施例的钻探系统 ； 图 2 显示了根据一个实施例的旋转头 ； 图 3A 和图 3B 是根据一个实施例的控制系统的示意图 ； 以及 图 4 是根据一个实施例的控制系统的示意图。
这些附图与下面的描述一起， 显示出了示例性设备和方法的非限制性的特征。为 了清楚， 图中的零件厚的度和布置可能会有所放大。不同附图中的相同附图标记代表类似 （不一定完全相同） 的元件。 具体实施方式
此处提供的控制系统是用于控制并联和串联起来的多个马达， 如钻探马达。该控 制可包括对并联和串联的星阀 (VIS) 型马达的控制或驱动。这样的布置可以提供相对高的 动力和效率。该效率可以相应降低热量聚集和与此相关的问题。为了便于参考， 此处将对 液压控制系统进行描述， 但应该知道， 该控制系统可以应用于其他类型的控制系统。 正如下 面所讨论的， 该液压控制系统允许在不使用机械离合器的情况下， 使用具有不同液压排量 的马达。进一步地， 由于该液压控制系统的灵活性， 可以提供比其他系统更多的齿轮组合。 控制系统可以使用各种动力， 但为了便于参考， 将讨论以液压动力作为动力源的控制系统。
图 1 显示了钻探系统 100， 其包括撬组件 105 和钻头 110。撬组件 105 可以与支柱 120 相耦合， 支柱 120 与钻探机 130 相耦合。钻头 110 布置成具有一个或多个耦合在其上的 螺纹元件 140。螺纹元件可以包括但不局限于钻杆和杆套。为便于参考， 将管状螺纹元件 140 描述为钻杆。钻杆 140 可以与额外的钻杆相耦合而形成钻柱 150。相应的， 钻柱 150 可 以与钻探钻头 160 或用于与待钻探材料 （如地层 165） 连接的其他凿洞工具相耦合。
在至少一个实施例中， 图 1 中显示的钻头 110 布置成在钻探过程中使得钻柱 150 旋转。特别的， 钻头 110 可以改变其转动的速度和方向。特别的， 钻头的转速和 / 或钻头 110 传递给钻柱 150 的转矩可以根据钻探过程中的需要而进行选择。例如， 马达、 小齿轮和 / 或大齿轮可以互换， 从而提供所需的转速和 / 或转矩来适应不同的钻探应用。
进一步， 在钻探过程中， 撬组件 105 布置成可以相对支柱 120 移动， 从而对钻头 110 施加轴向力来推动钻探钻头 160 进入地层 165 中。在显示的实施例中， 钻探系统 100 包括驱动组件 170， 该驱动组件 170 布置成使得撬组件 105 相对支柱 120 移动， 从而如上所述， 对 钻探钻头 160 施加轴向力。正如下面将要详细讨论的一样， 钻头 110 可以以多种方式布置， 从而适用于不同的钻探条件。
在至少一个实施例中， 钻探系统 100 包括一个液压控制系统 ( 未示出 )， 该系统布 置成能够控制钻头 110 的运行。特别地， 如图 2 所示， 旋转钻床 200 可以包括模块化基座组 件 205。模块化基座组件 205 包括齿轮箱体 210， 其支撑着传动法兰组件 230。齿轮箱体 210 布置成提供一个基座， 这样， 一个或多个马达组件， 如马达组件 250、 250′和 250″就可 以以可交换的方式耦合在其上。马达组件 250、 250′和 250″ ( 未示出 ) 有效地与传动法 兰组件 230 相连接， 从而提供动力来转动钻杆或其他零件。所述液压控制系统布置成可以 控制多种马达的运行， 包括相同或不同的马达。 特别地， 所述液压控制系统可以选择性地驱 动串联或并联起来的马达。 进一步， 所述液压控制系统可以允许使用具有不同排量的马达。 在至少一个实施例中， 马达组件 250、 250′、 250″可以是星阀 (VIS) 型马达， 其由液压控制 系统串联驱动。在 2008 年 9 月 26 日提交的， 专利申请号为 12/239,468， 名称为 “模块化的 旋转钻头” 的待审专利申请中， 对一个示范性的钻头进行了详细的说明， 其披露的全部内容 通过引用合并到本申请中。 虽然下面所描述的液压控制系统在参考的专利申请中是用来驱 动钻头， 但应该知道， 液压控制系统可以用来控制使用了一个或多个马达的任何系统。 图 3A 和图 3B 是根据一个实施例的液压控制系统 300 的液压线路图。在该所示实 施例中， 液压控制系统 300 可以安装或整合到阀块上。虽然下面描述的零件是位于阀块内， 但应该知道， 零件也可以按任何所需要的方式定位或布置。
液压控制系统 300 包括第一转换阀 305A、 第一马达 310A 和至少一个第二马达 310B。泵 315 为第一马达 310A、 和第二马达 310B 提供动力。第一转换阀 305A 与第一联结 阀 320A、 第一并联阀 325A 和 325A′相配合， 使得第二马达 310B 在与第一马达 310A 和 / 或 第三马达 310C 的串联运行和并联运行之间转换。类似地， 第二转换阀 305B 可以与第二联 结阀 320B、 第二并联阀 325B 和 325B′相配合， 使得第三马达 310C 在串联运行和并联运行 之间转换。液压控制系统 300 可进一步包括任意数量的额外马达， 该马达具有相关的转换 阀、 联结阀和并联阀。
在所示实施例中， 泵 315 为每个马达提供动力。虽然显示出了三个马达， 但应该知 道， 通过采用额外的具有相关并联阀的联结阀， 可以使用少于或多于三个的马达。 首先描述 串联运行， 然后讨论并联运行。
图 3A 显示了串联运行下的液压控制系统 300。在所示实施例中， 处于相对高压或 高流量的液体通道用粗线条表示， 而处于相对低压或低流量的液体通道用细线条表示。在 至少一个实施例中， 当第一联结插装阀 320A 处于一个状态时， 无论其是打开还是关闭， 相 关的第一并联阀 325A、 325A′都处于相反状态。类似的， 当第二联结插装阀 320B 处于一个 状态时， 相关的第二并联阀 325B， 325B′都处于相反状态。
在串联和并联运行中， 泵 315 都与阀相耦合， 例如与短管阀 330 相耦合。该短管阀 330 则与通道 335， 335′相耦合。可选的回流阀 337， 337′维持回流， 使之与第一马达 310A 相适应。在至少一个实施例中， 回流阀 337， 337′维持一个适当的反压力， 例如大约 3 巴的 反压力， 以减少或消除控制系统 300 中的气穴现象。
在串联和并联中， 泵 315 都通过通道 335， 335′为第一马达 310A 以及第一转换阀
305A 和第二转换阀 305B 提供液体。对通道 335， 335′内的流量进行控制， 使得液压控制系 统 300 可以引发第一马达 310A 在相反方向的旋转， 同时为第一转换阀 305A 和第二转换阀 305B 的运行提供动力， 使得液压控制系统 300 在串联和并联之间转换。下面将先介绍第一 马达 310A 的运行， 随后讨论第一转换阀 305A 和第二转换阀 305B。
关于第一马达 310A， 通过通道 335 的较大流量可以使得第一马达 310A 在一个方 向上旋转， 而通过通道 335′的较大流量可以使得第一马达 310A 在相反方向上旋转。特别 的， 通道 335 与节点 N1 相连通。节点 N1 与通道 P1A 和通道 P1B 相连通。通道 P1A 与第一 马达 310A 的入口相连通。类似的， 通道 335′与节点 N6 相连通。节点 N6 与通道 P6A 和通 道 P6B 相连通。通道 P6B 与第一马达 310A 的反向出口相连通。相应地， 短管阀 330 布置成 引导液体流入到第一马达 310A 的相反的入口， 从而驱动第一马达 310A。
通道 335， 335′中的一部分流量也可以用于使液压控制系统 300 在串联运行和并 联运行之间转换。特别的， 通道 335 通过节点 N1 与通道 P1B 相连通。通道 P1B 与节点 N2 相连通。节点 N2 进一步与通道 P2A、 通道 P2B 和通道 P2C 相连通。通道 P2A 和通道 P2B 与 并联插装阀 325A、 325B 相连通。并联插装阀 325A， 325B 如何引导液体取决于并联插装阀 325A， 325B 是打开还是关闭， 下面会对每种情况进行详细讨论。 通道 P2C 与节点 N3 相连通。节点 N3 与通道 P3A 和通道 P3B 相连通。通道 P3A 是 内部冲洗系统 350 的入口。节点 N4 显示了一个入口， 该入口布置成允许外部冲洗系统 （在 图 4 中示出） 与该液压控制系统相耦合。
通道 P3B 与节点 N5 相连通。节点 N5 则通过通道 P5B 与第一转换阀 305A 相连通， 并通过通道 P5B 与第二转换阀相连通。相应地， 通过通道 335 能够在泵 315 和第一并联阀 305A 及第二并联阀 305B 之间建立起一个液体通道。
流经通道 335′的一部分液体也被引导到第一转换阀 305A 和第二转换阀 305B。 特 别的， 流经通道 335′的液体是通过节点 N6 被引导到通道 P6B 的。通道 P6B 与节点 N7 相连 通。节点 N7 进一步与通道 P7A、 通道 P7B 以及通道 P7C 相连通。与通道 P7A 和通道 P7B 相 关的液体流将结合并联阀 325A′和并联阀 325B′的运行再作具体说明。
通道 P7C 与节点 N3 相连通， 节点 N3 则通过通道 P3B、 通道 P4B 及先前讨论过的节 点 N5 与第一转换阀 305A 和第二转换阀 305B 相连通。因此， 泵 315 的输出部分被引导至第 一转换阀 305A 和第二转换阀 305B。如图 3A 所示， 通道 P2C 和通道 P7C 将泵 315 的输出部 分引导至节点 N3。该液体通道可以为并联阀 305A 和并联阀 305B 提供动力， 以使得第二驱 动马达 310B 和第三驱动马达 310C 在串联运行和并联运行之间转换。可以对转换阀 305A 和转换阀 305B 进行单独操作， 使得第二马达 310B 和第三马达 310C 独立地在串联运行和并 联运行之间转换。
第一转换阀 305A 通过通道 345 和通道 345′来打开和关闭第一联结插装阀 320A 和第一并联阀 325A、 325A′， 以使得第二驱动马达 310B 在串联运行和并联运行之间转换。 在至少一个实施例中， 第一并联阀 325A， 325A′可以各包含一个偏置元件， 该偏置元件使得 第一并联阀 325A、 325A′偏向一个位置， 如打开位置。 相似的， 第一联结阀 320A 也可以包含 一个偏置元件， 使得第一联结阀 320A 偏向与第一并联阀 325A， 325A′相同的位置， 如打开 位置。
第一转换阀 305 可以为第一联结阀 320A 和第一并联阀 325A、 325A′提供反向输
入。 这样的布置使得一个单独转换阀可以将第一联结阀 320A 和第一并联阀 325A、 325A′置 于相反状态。 应该知道， 这样的状态可以被反转， 并且转换阀的输出也可以转换以提供相同 的运行。
第一转换阀 305A 可以进行转换， 这样第一转换阀 305A 可以引导液体流经通道 340 以便将第一联结阀 320A 维持在打开位置， 以使第二马达 310B 串联运行。该液体可以是如 前所述的泵 315 的输出部分。进一步地， 当第一转换阀 305A 转换到串联模式时， 第一转换 阀 305A 也可以引导液体经过通道 340′来使得第一并联阀 325A、 325A′保持在关闭位置。
特别的， 通道 340′与节点 N8 相连通。节点 N8 进一步与通道 P8A 和通道 P8B 相连 通， 通道 P8A 和通道 P8B 又分别与第一并联插装阀 325A′、 325A 相连通。在串联模式下， 通 道 340′里的压力比通道 340 中的压力高， 这样， 第一联结插装阀 320A 会打开， 并且第一并 联阀 325A、 325A′会关闭。
第二转换阀 305B 可以进行操作， 使得第三马达 310C 独立于第二马达 310B 而在串 联运行和并联运行之间转换。在串联模式下， 第二转换阀 305B 引导液体流经通道 345 以使 得第二联结阀 320B 保持在打开位置。
当第一联结阀 305A 转换到串联模式时， 第二转换阀 305A 通过通道 345′将第二并 联阀 325B， 325B′保持在关闭位置。特别的， 通道 345′与节点 N9 相连通。节点 N9 进一步 与通道 P9A 和通道 P9B 相连通， 通道 P9A 和通道 P9B 又分别与第二并联插装阀 325B′、 325B 相连通。 相应地， 第二转换阀 305B 布置成可以打开或关闭第二联结插装阀 320B 和第二并 联阀 325B、 325B′， 以使得第三马达 310C 在串联和并联运行之间转换。现在先描述第二马 达 310B 和第三马达 310C 均处于串联模式下的运行， 然后再讨论第二马达 310B 和第三马达 310C 均处于并联模式下的运行。 正如先前所介绍的， 无论在串联还是并联运行下， 泵 315 均 引导液体流经通道 335、 335′。 在串联运行中， 节点 N1 上的液体经过节点 N1 而被引导至第 一马达 310A 的入口和节点 N2。
正好先前所描述， 节点 N2 进一步与通道 P2A、 通道 P2B 和通道 P2C 相连通。通道 P2A 与第二并联阀 325B 相连通， 而通道 P2B 与第一并联阀 325A 相连通。在串联运行中， 第 一并联阀 325A 和第二并联阀 325B 均关闭。这样， 节点 N2 中的液体就被引导流经通道 P2C。
类似的， 经过通道 335′’ 到达节点 N6 的液体被引入到第一马达 310A 的反向入口 及节点 N7。 节点 N7 进一步通过通道 P7A 与第二并联阀 325B′相连通， 并且通过通道 P7B 与 第一并联阀 325A′相连通。在串联运行中， 关闭第一并联阀 325A′及第二并联阀 325B′， 这样， 节点 N7 内的液体被引导流经通道 P7C。
通道 P2C 和通道 P7C 与节点 N3 相连通。在至少一个实施例中， 止回阀可以定位在 通道 P2C 和 / 或通道 P7C 中， 从而允许液体从通道 P2C 和通道 P7C 流到节点 N3， 同时检查液 体的反方向流动。来自节点 N3 的液体通过通道 P3A 被引导至内部冲洗系统 350， 或者如上 所述流向第一转换阀和第二转换阀。
在所示实施例中， 冲洗系统 350 包括一个液体调节器 359， 例如用于过滤液体中大 于 5-10um 的颗粒的过滤器。该液体调节器 359 与限压阀 358 相连通。限压阀 358 可以用 来为内部冲洗系统 350 提供一个可选择的压力设置， 其独立于通道 P2C 和通道 P7C 提供的 入口处的压力。这样的布置可以确保从内部冲洗系统 350 到马达 310A、 310B 和 / 或 310C
的液体压力水平保持在所需水平之下， 如低于由限压阀 358 所确定的值。
限压阀 358 与节点 N10 相连通。节点 N10 进一步与流量调节阀 357 相连通。通道 P4A 与通道 P3B 相连通， 从而如上所述地与第一转换阀 305A 和第二转换阀 305B 相连通。如 果马达处于全排量或半排量双速模式下， 其可以是成比例的或固定设好的开关阀类型， 流 量调节阀 357 根据所选马达的尺寸和 / 或类型， 为内部冲洗系统 350 提供适当的油流。相 应的， 在串联运行中， 来自内部冲洗系统 350 的液体经过 366 流入到节点 N17， 并且经过通道 367 和通道 367′流入到节点 N6 和节点 N9。节点 N6 与并联插装阀 320A 相连通， 节点 N9 与 并联插装阀 320B 相连通。当在串联运行模式下时， 来自润滑系统的流量填补马达的漏油， 这有助于防止气穴现象带来的破坏。
来自内部冲洗系统 350 的液体流入到节点 N11。节点 N11 进一步与通道 P11A 和通 道 P11B 相连通。通道 P11A 与节点 N12 相关联。节点 N12 进一步与通道 P12A 和通道 P12B 相连通， 其又与第一联结插装阀 320A 相连通。 在串联运行中， 第一联结插装阀 320A 是打开。 相应的， 液体通过通道 P12A 流到节点 N13。节点 N13 进一步与通道 P13B 和通道 P13A 相连 通。通道 P13A 与第二马达 310B 的入口相连通， 而通道 P13A 与第一联结插装阀 325A 相连 通， 其在串联运行中是关闭的。相应的， 节点 N12 中的流量部分被引入到第二马达 310B 的 入口。
节点 N12 中的另一流量部分被引导到第二马达 310B 的反向入口。特别的， 正如介 绍的那样， 串联运行下， 第一联结阀 320A 是打开的。相应的， 流入到通道 P12B 的液体经过 第一联结阀 320A 流入到出口 360。出口 360 与节点 N14 相连通。节点 N14 进一步与通道 P14A 和通道 P14B 相连通。通道 P14A 与第二马达 310B 的反向入口相连通， 而通道 P14B 与 第一并联插装阀 325A′相连通， 其在串联运行中是关闭的。相应地， 在串联运行中， 来自内 部冲洗系统 350 的液体被引入到第二马达 310B 的反向入口。
在串联运行中， 第二马达 310B 与第一马达 310A 的输出以这样的方式耦合， 即驱动 第二马达 310B 的动力是来自第一马达 310A。 该耦合可以是机械的， 如借助轴和 / 或液压或 其它任何形式的耦合。
这样的布置允许驱动第一马达 310A 的部分动力也可以串联驱动第二马达 310B 和 / 或第三马达 310C。特别的， 泵 315 与阀相耦合， 如短管阀 330。该短管阀 330 则与通道 335， 335′相耦合。
相应的， 传送至第一马达 310A 的部分动力用于驱动第二马达 310B。如上所述， 第 一联结插装阀 320A 用于给第二马达 310B 的每个入口传送相等的流量。每个口的相等的流 量可以使得来自一个口的力与来自另一个口的力相互平衡， 由此不再有由第一联结插装阀 320A 的流量引起的净力。这样的布置则允许第二马达 310B 自由旋转且没有回压。此外， 来 自内部冲洗系统 350 的液流可以允许不同尺寸的马达被串联驱动。特别的， 通过内部冲洗 系统 350 提供的第一联结插装阀 320A 的液流， 可以将第二马达 310B 内的容量控制在所需 水平上。
如前所述， 额外的马达也可以与该液压控制系统相耦合并被串联或并联驱动。例 如， 第二马达 310B 的输出可以与第三马达 310C 相耦合。如所介绍的， 所述内部冲洗系统 350 引导平衡的流量经过节点 N11 通过通道 P11B 流入到第二马达 310B 的反向入口。该内 部冲洗系统 350 还引导平衡的流量经节点 N11 通过通道 P11A 流入到第三马达 310C 的反向入口。 通道 P11A 与节点 N15 相连通， 节点 N15 进一步与通道 P15A 和通道 P15B 相连通。 通道 P15A 与节点 N16 相连通， 节点 N16 进一步与通道 P16A 和通道 P16B 相连通。通道 P16B 与第二并联插装阀 325B′相连通， 其在串联运行中是关闭的。
相应地， 节点 N16 中的液体流入到通道 P16A 中， 该通道与第三马达 310C 的入口相 连通。第三马达 310C 的反向入口也接收流经节点 N15 的平衡流量。特别的， 节点 N15 通过 通道 P15B 与第二联结插装阀 320B 相连通。当打开时， 第二联结插装阀 320B 接收来自通道 P15B 的流量并将其引入到出口 365， 出口 365 与节点 N17 相连通。节点 N17 则与通道 P17A 和通道 P17B 相连通。通道 P17A 与联结插装阀 325B 相连通， 其在串联运行中是关闭的。相 应地， 节点 N17 中的液体被引入通道 P17B 中， 该通道 P17B 与第三马达 310C 的反向入口相 连通， 用以平衡另一入口 310C 接收的液流。
这样， 第三马达 310C 可以利用第二马达 310B 的输出而有效运行， 因为第三马达 310C 可以自由旋转且没有回压。 此外， 如上所述， 来自内部冲洗系统 350 且经过第二联结插 装阀 320B 的液流可以串联驱动不同尺寸的马达。
除了为马达 310A、 马达 310B 以及马达 310C 提供串联运行外， 液压控制系统 300 还 允许并联运行， 如图 3B 所示。 在并联运行中， 第一联结插装阀 320A 和第二联结插装阀 320B 是关闭的， 而相关的并联阀 325A、 并联阀 325A′、 并联阀 325B 以及并联阀 325B′是打开的。 在至少一个实施例中， 第一联结阀 320A 可以是关闭的， 而第一并联阀 325A、 325A′可以通 过第一转换阀 305A 经由通道 340， 340′而分别打开。 类似的， 第二联结插装阀 320B 可以是 关闭的， 而第二并联阀 325B， 325B′可以通过转换阀 305B 经由通道 345， 345′而分别打开。
相应地， 来自泵 315 的液体可以经过通道 335 流入到通道 P1B。 通道 P1B 与节点 N2 相连通。如所介绍的， 节点 N2 的部分流量被引入到内部冲洗系统 350 中， 并通过通道 P2C 引入到第一转换阀 305A 和第二转换阀 305B 中。在并联运行中， 节点 N2 中的部分流量分别 通过通道 P2A 和通道 P2B 引入到打开的并联阀 325B、 325A 中。
流入并联阀 325B 的流量通过通道 N17A 引入到节点 N17 中。节点 N17A 进一步与 同第二联结插装阀 320B 相关的通道 365 相连通， 联结插装阀 320B 在并联运行中是关闭的。 相应地， 节点 N2 的部分流量被引入第三驱动马达 310C 的一个入口。
节点 N2 中的另一部分液体通过通道 P2B 引入到第二马达 310B 的一个入口中。特 别的， 通道 P2B 与第一并联阀 325A 相连通， 其在并联运行中是打开的。这样， 第一并联阀 325A 可以将来自通道 P2B 的液体通过通道 P13A 引入到节点 N13 中。节点 N13 进一步与通 道 P13B 和通道 P12A 相连通。
通道 P12A 通过通道 P11B 经节点 N11 与内部冲洗系统 350 有效的连接。相应的， 通道 P12A 为节点 N13 提供流量以补充从通道 P13A 接收的液体， 并且将该结合的流量引入 到第二马达 310B 的入口。这样， 在并联运行中， N1 内的液体通过通道 335 被引入到第一马 达 310A、 第二马达 310B 以及第三马达 310C 的入口中。
节点 N6 中的部分液体经过通道 335′被引入到第一马达 310A、 第二马达 310B 以 及第三马达 310C 的反向入口中。特别的， 节点 N1 将其内的部分液体直接引入到第一马达 310A 的反向入口中。另一部分流量通过通道 P6B 引入到节点 N7 中。节点 N7 进一步与通 道 P7A、 通道 P7B 和通道 P7C 相连通。通道 P7C 通过节点 N3 与内部冲洗系统 350 相连通。
通道 P7A 和通道 P7B 分别与第二并联阀 325B′及第一并联阀 325A′相连通， 它们都是打开 的。这样， 流入第一并联阀 325A′的液体通过通道 P14B 引入到节点 N14 中。节点 N14 进一 步与通道 P14A 和通道 360 相连通。通道 360 与第一联结插装阀 320A 相连通， 其是关闭的。 相应地， 流入第一并联阀 325A′的流量被引入到第二马达 310B 的反向入口中。
流入第二并联阀 325B′的流量经通道 P16B 引入到节点 N16 中。节点 N16 通过通 道 P15A 与节点 N15 相连通。节点 N15 通过通道 P11A 和节点 N11 进一步与内部冲洗系统 350 相连通。来自第二并联阀 325B′和内部冲洗系统 350 的节点 N16 的液体被引入到第三 马达 310C 的相反出口中。
相应地， 来自通道 335 的流量被引入到第一马达 310A、 第二马达 310B 以及第三马 达 310C 的入口中， 而来自通道 335′的流量被引入到第一马达 310A、 第二马达 310B 以及第 三马达 310C 的反向入口中。进一步， 内部冲洗系统 350 用于提供补充流量以确保所有运行 压力下的合适流量。 这样的布置可以确保马达 310A、 马达 310B 以及马达 310C 的正确运行， 并同时冷却和润滑马达 310A、 马达 310B 以及马达 310C。
此外， 如图 4 所示， 该液压控制系统 300 可以具有额外的、 可选的阀组件。例如， 与 其有效连接的可选的双速阀组件 400。该可选的双速阀组件 400 可以接收经过节点 N18 和 节点 N19 的流量， 节点 N18 和 N19 接收如上所述引入到第一转换阀 315A 和第二转换阀 315B 的部分流量。该双速阀组件 400 可以包含与第二马达 310B 和第三马达 310C 有效连接的阀 410 和 / 或阀 410′。类似的， 阀 420 可以与第一马达 310A 有效连接。 阀 410、 阀 410′以及阀 420 中的每一个都是为了改变相关马达的排量。特别的， 该双速阀 410、 410′、 420 可以使得相关马达的排量在全排量和半排量之间变化。马达排 量的变化可以使得马达在高转矩运行和高速运行之间变化。在高速运行中， 可能需要减少 由内部冲洗系统 350 所提供的流量， 这是因为必须靠相关马达的空转而循环的流量被降低 了， 因此所需的冲洗油流量也相应减少。 减少冲洗油量可以确保相关马达可获得更高的 RPM （每分钟转数） 。
在至少一个实施例中， 该双速阀 420 通过通道 425 为第一马达 310A 上的双速端口 提供油流。其他马达 310B 和马达 310C 也可以包含分别与通道 415 和通道 415′相连通的 双速端口。 当马达入口和出口之间形成所选的压力差时， 双速阀口可以使得马达 310A、 马达 310B 以及马达 310C 在全排量和半排量之间转换。
在至少一个实施例中， 该双速阀 410， 410′可以在全排量和半排量之间自动转换。 如图 4 所示， 该双速阀 410、 410′分别接收来自并联阀 305A、 305B 的输入。特别的， 第一并 联阀 305A 将通过通道 P8A 和通道 P8B′将输出引入到关闭的并联插装阀中。特别的， 通道 340′与节点 N8 相连通。节点 N8 进一步与通道 P8A 和通道 P8B 相连通。节点 N20 位于通 道 P8B 和通道 P8B′之间。通道 P8A 和通道 P8B′分别与第一并联阀 325A′， 325A 相连通。 节点 N20 进一步通过通道 P20 与双速阀 410 相连通。相应地， 由第一转换阀 305A 引导通过 通道 340′的部分液体被引入至双速阀 410 以打开双速阀 410。
双速阀 410 和 410 ′是油控型， 其可以超控 （overridden） ， 如电力超控。双速阀 420 可以是电控的， 并且当转换阀 305A， 305B 的任意一个致动到串联模式时， 该双速阀 420 电动运行并由来自节点 N20 的操纵油致动。用于改变双速阀 410′的阀位置的操作油可以 从节点 22 中接收。在这样的布置中， 当马达 310B 和 / 或马达 310C 如上面所描述的一样从
并联运行转换到串联运行时， 双速功能通过将液体分别传输过通道 415、 通道 415′以及通 道 425 来使得马达 310A、 马达 310B 以及马达 310C 自动转换到低排量。
所有的双速阀 410， 410′， 420 还可以包含经过节点 N21 的到油箱线路的连接。特 别的， 节点 N21 内的液体从 N21 流回储油箱或油箱入口 430。相应地， 在串联运行中， 来自 N19 的部分流量流经阀 410 和 / 或阀 410′和 / 或阀 420， 流入到马达的双速阀口， 并且将它 们的位置从半排量改变到小排量。如前所述， 在串联运行中， 来自泵 315 的液体被分入第一 马达 310A 的入口和节点 N3。节点 N3 内的液体进一步被分入内部冲洗系统 350 以及第一和 第二转换阀 305A， 305B。
相应地， 双速阀 410 自动减少至少流入马达 310B 内的液体量。由于必须降低靠马 达的空转而循环的油量， 所需的冲洗油流量也相应减少， 从而确保可获得的更高的 RPM（每 分钟转数） 。
当双速阀 410 打开时， 流入双速阀 410 内的液流引入到节点 N21 中， 该节点 N21 与 其他双速阀 410′， 420 以及储油箱或油箱入口 430 相连通。相应地， 在串联运行中， 由第一 转换阀 305A 接收和传送的部分流量将打开双速阀 410， 然后通过油箱入口 430 转向到储油 箱中。如前所述， 在串联运行中， 来自泵 315 内的液流转向到第一马达 310A 的反向入口和 节点 N13 之间。节点 N13 内的液流进一步转向到内部冲洗系统 350 以及第一和第二转换阀 305A， 305B 之间。 如前所述， 当第二马达 320B 受串联驱动时， 内部冲洗系统 350 为第二马达 310B 的 反向入口提供液流。通过将节点 N13 内的部分流量转向到油箱入口 430 中， 在串联运行中， 该双速阀 410 就减少了由内部冲洗系统 350 引入到马达 310B 和 / 或马达 310C 的液流容量。 相应地， 双速阀 410 减少至少引入到马达 310B 内的液流流量。由于必须降低靠马达的空转 而循环的油量， 因此所需的冲洗油也相应减少。该减少的冲洗油可以确保可获得的更高的 RPM（每分钟转数） 。
类似地， 双速阀 410′可以减少由内部冲洗系统 350 引入到第二马达 310B 和 / 或 第三马达 310C 的液流。特别的， 第二并联阀 305B 通过通道 P9A 和通道 P9B′将输出分别引 入到关闭的第二并联插装阀 325B′、 325B 中。特别的， 通道 345′与节点 N9 相连通。节点 N9 进一步与通道 P9A 和通道 P9B 相连通。节点 N22 位于通道 P9B 和通道 P9B′之间。通道 P9A 和通道 P9B′分别与第二并联阀 325B′、 325B 相连通。节点 N21 进一步通过通道 P22 与双速阀 410′ 相连通。
相应地， 由第二转换阀 305A 引导经过通道 345 ′的部分液体被引入到双速阀 410′中， 以使打开双速阀 410′。双速阀 410′与节点 N21 相连通， 节点 N21 与油箱入口 430 相连通。相应地， 双速阀 410′自动减少至少引入到马达 310C 中的液体量。由于必须 降低靠马达的空转而循环的油量， 因此所需的冲洗油流量也相应减少， 从而确保可获得的 更高的 RPM。
图 4 还显示了附加的阀组件 440、 阀组件 440′、 阀组件 450、 阀组件 450′， 其用 于保护马达 310A、 马达 310B 以及马达 310C 抵抗压力峰值， 包括可能发生在串联运行中的压 力峰值。特别的， 通道 9B′可以通过节点 N23 和通道 P23 与阀 440 相连通。这样的布置使 得由第一转换阀 305A 输出的经过通道 340′的部分流量被引入到阀 440 中。该部分流量 可以打开阀 440。阀 440 与阀 450 及通道 460 相连通。通道 460 通过节点 N25 与通道 P16B
相连通。 通道 P16B 经由节点 N16 和通道 P16A 与第三驱动马达 310C 相连通 ( 图 3A- 图 3B)。 相应地， 阀 440 与第三马达 310 相连通。当阀 440 打开时， 在阀 450 和第三马达 310C 之间 就建立起一条通道。阀 450 可以是限压阀或包含一个限压阀。这样的布置可以允许阀 450 将第三马达 310C 的压力保持在所需水平之下， 以保护第三马达 310C 抵抗压力峰值或其他 的压力增大。在实施例中， 阀 440 和阀 450 由第一转换阀 305A 致动。在其他实施例中， 阀 440 和阀 450 可以由第二转换阀 305B 致动， 和 / 或与第二马达 310B 有效连接。
再次参照图 4 所示的实施例， 阀 440′和阀 450′可以由第二转换阀 305B 致动， 以 保护第二马达 310B 抵抗压力峰值。特别的， 第二转换阀 305B 通过通道 345′、 通道 P9B 和 通道 P26 经由节点 N26 与阀 440′相连通。第二转换阀 305B 可以经该通道引入流量来打开 阀 440′。
阀 440′经过通道 470、 节点 N27 和通道 365 与第二马达 310B 相连通。当阀 440′ 打开时， 阀 450′也可以通过阀 440′与第二马达 310B 相连通。 阀 450′可以是一个限压阀 或包含一个限压阀。这样的布置可以允许阀 450′将第二马达 310B 的压力保持在所需水 平之下， 以保护第三马达 310B 抵抗压力峰值或其他的压力增大。在实施例中， 阀 440′和 阀 450′由第二转换阀 305B 致动。 在其他实施例中， 阀 440′和阀 450′可以由第一转换阀 305B 致动， 和 / 或与第三马达 310C 有效的连接。相应地， 可以由可选的阀来保护第二马达 310B 和第三马达 310C 抵抗压力峰值。
如前所述， 节点 N4 用于允许液压控制系统 300 耦合有外部冲洗系统 480。该外部 冲洗系统 350 用于根据需要提供所需的额外流量， 从而提供所需的排量和 / 或额外冷却。
本发明可以在不背离其精神和实质特征的情况下， 以其他具体形式实施。描述的 实施例在各方面考虑都是示例性的而非限制性的。因此， 本发明的范围是由所附权利要求 而不是由前面的描述限定。所有与权利要求中的目的和等效范围的变化都包含在该范围 内。