專利名稱：液壓致動(dòng)的往復(fù)泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及一種往復(fù)泵。更具體地說，本公開涉及一種液壓致動(dòng)的往復(fù)泵，該往復(fù)泵具有被驅(qū)動(dòng)成通過流體壓力在缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。本公開還涉及用于減小通過活塞在缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而在泵內(nèi)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
為了形成油井或氣井，包括鉆頭的底部鉆具組合(BHA)被聯(lián)接到一定長度的鉆桿，以形成鉆柱。鉆柱然后插入進(jìn)行鉆探的井下。在鉆探期間，流體或“鉆探泥漿”通過鉆柱向下循環(huán)來潤滑和冷卻鉆頭，對鉆孔加壓，并提供用于從鉆孔除去鉆屑的車輛。在退出鉆頭后，鉆探流體通過形成在鉆柱和周圍的鉆孔壁之間的環(huán)形帶返回到表面。用于獲取各種井下測量結(jié)果的儀器和通信設(shè)備通常安裝在鉆柱內(nèi)。通過發(fā)送和接收穿過保持在鉆孔中的鉆探流體的環(huán)形柱的壓力脈沖來操作許多這樣的儀器和通信設(shè)備。泥漿泵經(jīng)常用來在鉆探操作期間將鉆探流體傳送至鉆柱。許多常規(guī)泥漿泵是往復(fù)泵，具有至少一個(gè)由曲軸驅(qū)動(dòng)的活塞-缸組件并且液壓地聯(lián)接在吸入歧管和排出歧管之間。在泥漿泵的操作期間，活塞被機(jī)械地驅(qū)動(dòng)以在缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞移動(dòng)以使缸內(nèi)的容積擴(kuò)張時(shí)，鉆探流體被從吸入歧管吸入缸中。在活塞反轉(zhuǎn)方向后，缸內(nèi)的容積減小，而包含在缸內(nèi)的鉆探流體的壓力增加。當(dāng)活塞到達(dá)其沖程末尾時(shí)，加壓的鉆探流體被從缸排出到排出歧管。雖然泥漿泵是可操作的，但是該循環(huán)通常以高循環(huán)速率重復(fù)，并且加壓的鉆探流體被以基本上恒定的速率連續(xù)地供給到鉆柱。由于所述活塞直接接觸在缸內(nèi)的鉆探流體，所以負(fù)荷被從活塞傳遞到鉆探流體。由于在活塞內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以所傳遞的負(fù)荷是周期性的，從而導(dǎo)致在鉆探流體中產(chǎn)生壓力脈動(dòng)。壓力脈動(dòng)可能通過降低由儀器進(jìn)行的測量的精度以及阻礙在井下設(shè)備和在表面處的控制系統(tǒng)之間的通信來干擾井下通信設(shè)備和儀器。隨著時(shí)間的推移，壓力脈動(dòng)也可能會(huì)導(dǎo)致鉆柱管和其它井下部件的疲勞損傷。因此，存在對減小由于泵的活塞和流體之間的接觸而在由往復(fù)泵加壓的流體內(nèi)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)的設(shè)備或系統(tǒng)和相關(guān)的方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種液壓驅(qū)動(dòng)的泵。在一些實(shí)施例中，該泵包括殼體，該殼體具有液壓室；活塞組件，該活塞組件將液壓室分離成至少第一子室和第二子室，并設(shè)置成用于在殼體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)與第一子室和第二子室流體地聯(lián)接。液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成向第一子室傳送液壓流體，從而第一子室被加壓并且活塞組件沿第一方向從沖回位置朝著沖出位置平移，并向第二子室傳送液壓流體，由此第二子室被加壓并且活塞沿與第一方向相反的第二方向從沖出位置朝著沖回位置平移。在一些實(shí)施例中，所述泵包括殼體，該殼體包括液壓室；缸，該缸聯(lián)接到殼體；活塞組件，該活塞組件適合于在殼體和缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞組件將液壓室分離成三個(gè)子室；以及液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)流體地聯(lián)接到子室中的每個(gè)子室。液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成向子室中的第一子室傳送液壓流體，從而活塞組件沖回并且工作流體被吸入到缸中，向子室中的第二子室傳送液壓流體，從而活塞組件沖出并且工作流體從缸排出，以及調(diào)節(jié)在子室中的第三子室內(nèi)的液壓流體的體積，從而活塞組件平移以便使缸中的工作流體的壓力進(jìn)入預(yù)先選定的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，該泵包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的活塞組件?；钊M件具有活塞本體，該活塞本體能夠相對于殼體平移；和囊，該囊聯(lián)接在活塞本體與殼體之間。囊分離出第一液壓室和第二液壓室。該泵還包括流體地聯(lián)接到第一液壓室和第二液壓室的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成向第一液壓室傳送液壓流體，從而囊撓曲且活塞本體沿第一方向平移，以及向第二液壓室傳送液壓流體，從而囊撓曲且活塞本體在與第一方向相反的第二方向上平移。因此，這里所描述的實(shí)施例包括旨在解決與傳統(tǒng)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵的各種缺點(diǎn)的特征和特性的組合。通過閱讀下面的詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施例并通過參考附圖，上述的各種特性以及其它特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。


為了對所公開的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，現(xiàn)在將參考附圖，其中圖1是根據(jù)本文所公開的原理的液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵的透視圖；圖2是與液壓系統(tǒng)流體聯(lián)接且與控制系統(tǒng)電聯(lián)接的圖1的一個(gè)活塞-缸組件的橫截面視圖，液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩者均被示意性地表示；圖3是圖2的活塞-缸組件的橫截面縱長視圖；圖4是圖3的活塞組件的本體的透視圖；圖5A和5B是圖3的階梯形活塞的相反的透視端視圖；圖6是圖3的活塞-缸組件的放大的橫截面視圖，更好地示出階梯形活塞、活塞蓋和線性位移變換器；圖7是圖3的活塞-缸組件的相對端的放大的橫截面視圖，更好地示出活塞密封件和備用密封件(backup seal)；圖8是圖3的活塞-缸組件的放大的橫截面視圖，示出了可選的密封潤滑系統(tǒng)；圖9是圖3的活塞-缸組件的復(fù)合殼體的透視圖；圖10是完全沖回的圖3的活塞-缸組件的橫截面視圖；圖11是完全沖出的圖3的活塞-缸組件的橫截面視圖；圖12是根據(jù)本文所公開的原理的另一液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵的透視圖；圖13是與液壓系統(tǒng)流體聯(lián)接且與控制系統(tǒng)電聯(lián)接的圖12的一個(gè)活塞-缸組件的橫截面縱長視圖，液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩者均被示意性地表示；圖14是圖13的活塞-缸組件的橫截面縱長視圖15是一個(gè)囊式活塞聯(lián)接至圖14的復(fù)合殼體的示意性橫截面表示；圖16A是圖14的一個(gè)囊式活塞的橫截面視圖；圖16B是形成圖16A的囊式活塞的各個(gè)層的示意性表示；圖17是完全沖回的圖14的活塞-缸組件的橫截面視圖；并且圖18是完全沖出的圖14的活塞-缸組件的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式以下的描述涉及液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。公開的實(shí)施例不應(yīng)該被解釋為，或以其它方式使用為限制包括權(quán)利要求的本公開的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下面的描述具有廣泛的應(yīng)用，并且論述意味著僅是所描述的實(shí)施例的示例，而不是旨在表明包括權(quán)利要求書的本公開的范圍僅限于論述的那些實(shí)施例。例如，本文所述的泵可以被采用在希望減少包含在系統(tǒng)內(nèi)的或移動(dòng)通過系統(tǒng)的流體的湍流的任何流體輸送系統(tǒng)中。在整個(gè)下面的描述和權(quán)利要求書中使用某些術(shù)語來指特定的特征或部件。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，不同的人可能用不同的名稱來表示的相同的特征或部件。本文件并不打算來區(qū)分名稱不同而不是功能不同的部件或特征。此外，附圖未必按比例繪制。本文描述的某些特征和部件可以以夸大的比例或以稍微示意性的形式示出，并為了清楚和簡潔起見，可能不示出常規(guī)元件的一些細(xì)節(jié)。在下面的論述中和在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放結(jié)尾的方式使用，并因此應(yīng)被解釋為意味著“包括，但不限于....此外，術(shù)語“聯(lián)接”或“聯(lián)結(jié)”是指間接或直接連接。因此，如果第一裝置聯(lián)接到第二裝置，則所述第一裝置和第二裝置之間的連接可以是通過直接連接，或通過經(jīng)由其他中間裝置和連接件的間接連接。此外，術(shù)語“軸向的”和“軸向地”通常是指沿著或平行于中央軸線或縱向軸線。術(shù)語“徑向的”和“徑向地”通常是指與中央軸線或縱向軸線垂直，而術(shù)語“周向的”和“周向地”通常是指圍繞圓周設(shè)置，并因此，均與中央軸線或縱向軸線以及與中心縱向軸線垂直的徑向軸線垂直。如這里所使用的，這些術(shù)語是與他們的關(guān)于圓柱坐標(biāo)系的一般理解的含義一致?，F(xiàn)在參考圖1，其中示出用于對工作流體進(jìn)行加壓的液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵100，所述工作流體例如但并不限于鉆探泥漿。往復(fù)泵100包括三個(gè)基本相同的活塞-缸組件105。每個(gè)活塞-缸組件105包括活塞組件(在圖1中不可見,但在圖2中由附圖標(biāo)記145標(biāo)示),該活塞組件可平移地設(shè)置在缸110內(nèi)，這意味著活塞組件能夠在缸110內(nèi)且相對于缸110平移。彼此不同相地驅(qū)動(dòng)活塞組件，這意味著每個(gè)活塞組件相對于其相關(guān)的缸110的位置在任何給定的瞬間不同于其他的活塞組件相對于其相關(guān)的缸110的位置。在某些實(shí)施例中，活塞-缸組件105操作成彼此呈120度的相位差。即便如此，也可以采用其他的相位關(guān)系。如將要描述的，活塞組件由液壓系統(tǒng)115驅(qū)動(dòng)，液壓系統(tǒng)115繼而由控制系統(tǒng)進(jìn)行管理。為簡單起見，液壓系統(tǒng)115僅部分地示于圖1中，而控制系統(tǒng)根本未示出。然而，這些系統(tǒng)被示出在本公開的其他附圖中并在下面進(jìn)行描述。每個(gè)活塞-缸組件105聯(lián)接在吸入歧管120和排出歧管125之間。參考圖2，其中，為簡單起見，僅示出了一個(gè)活塞-缸組件105，鉆探泥漿經(jīng)由被馬達(dá)140驅(qū)動(dòng)的泵135從源130通過吸入歧管120傳送至缸110。當(dāng)活塞組件145在缸110內(nèi)被沖回時(shí)，這意味著在缸110內(nèi)平移到如在圖2中觀察到的右側(cè)，鉆探泥漿被通過吸入閥150吸入到缸110內(nèi)的壓縮室160中。在活塞組件145反轉(zhuǎn)方向并開始在缸110內(nèi)平移至如在圖2中觀察到的左側(cè)或者沖出之后，包含在壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿被活塞組件145加壓。當(dāng)活塞組件145接近其沖程的末尾時(shí)，加壓的鉆探泥漿從缸110通過排出閥155排出到排出歧管125中。因此，當(dāng)活塞組件145在缸110內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞-缸105重復(fù)地從吸入歧管120接收鉆探泥漿、加壓接收的鉆探泥漿、并將加壓的鉆探泥漿傳送至排出歧管125?；钊?缸組件105還包括兩個(gè)法蘭165、170，設(shè)置在它們之間的復(fù)合殼體175，以及圓板180。利用板180將缸110聯(lián)接到法蘭170，所述板180設(shè)置在缸110和法蘭170之間。圓板180是用于密封沿法蘭170的孔設(shè)置的元件的蓋板，如在圖2中所示并在下面進(jìn)一步論述的。法蘭165、170和復(fù)合殼體175形成液壓室200。此外，法蘭165、復(fù)合殼體175和法蘭170中的每一個(gè)均具有分別與液壓室200流體地聯(lián)接、意味著與液壓室200流體連通的液壓流體端口 185、190、195。活塞組件145被設(shè)置在液壓室200和缸110的壓縮室160內(nèi)，并且在室160、200內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)以將鉆探流體吸入壓縮室160，加壓鉆探流體，并從壓縮室160排出加壓后的鉆探流體，如先前所述?；钊?缸組件105進(jìn)一步包括設(shè)置在液壓室200內(nèi)在活塞組件145和法蘭165之間的階梯形活塞365和活塞蓋370。階梯形活塞365和活塞蓋370被剛性地聯(lián)接，使得兩者之間沒有相對運(yùn)動(dòng)。另外，階梯形活塞365和與之連接的活塞蓋370能夠相對于活塞組件145在復(fù)合殼體175內(nèi)軸向地平移。活塞組件145和階梯形活塞365中的每一個(gè)密封地接合復(fù)合殼體175的內(nèi)表面205。因此，液壓室200被活塞組件145和階梯形活塞365分為三個(gè)子室210、215、220。子室210設(shè)置在階梯形活塞365和法蘭165之間。子室220設(shè)置成鄰近法蘭170，而子室215設(shè)置在子室210、220之間。液壓流體端口 185、190、195分別與子室210、215、220流體地聯(lián)接。液壓系統(tǒng)115驅(qū)動(dòng)活塞組件145，這意味著液壓系統(tǒng)115使活塞組件145往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)115包括三個(gè)閥225、230、235，三個(gè)壓力傳感器240、245、250，液壓流體供給單元255，液壓流體供給管道網(wǎng)絡(luò)260，液壓流體返回管道網(wǎng)絡(luò)265，和三個(gè)出油管(f lowline)或跨接管(jumper)270、275、280。閥225,230,235分別經(jīng)由出油管270,275,280流體地聯(lián)接到端口 185、190、195。閥225、230、235也經(jīng)由供給管道網(wǎng)絡(luò)260和返回管道網(wǎng)絡(luò)265流體地聯(lián)接到液壓流體供給單元255。在圖2的所示實(shí)施例中，閥225、230、235是電比例減少/減輕壓力控制閥，如具有型號EHPR98-T38且由總部設(shè)在伊利諾伊州、林肯郡、巴克萊大道 500 號,60069 (500 Barclay Blvd. , Lincolnshire, Illinois 60069)的海德福斯公司(HydraForce, Inc.)制造的壓力控制閥。此外，傳感器240、245、250是高壓傳感器，如具有型號P5000-500-1G3S且由總部設(shè)在加利福尼亞、穆爾帕克、普林斯頓大道14501號，93021(14501 Princeton Avenue, Moorpark, California 93021)的 Kavlico 公司制造的傳感器。液壓流體供給單元255包括液壓流體源285、由馬達(dá)295驅(qū)動(dòng)的泵290、安全閥300和計(jì)量器305、以及累加器310，所有這些部件都流體地聯(lián)接。當(dāng)馬達(dá)295運(yùn)行時(shí)，源泵290從源285通過出油管315將液壓流體傳送至供給管道網(wǎng)絡(luò)260。供給管道網(wǎng)絡(luò)260又將液壓流體輸送至閥225、230、235，如將要描述的，所述閥225、230、235可操作成允許液壓流體通過出油管270,275,280和端口 185、195、190而分別到達(dá)活塞-缸組件105的子室210、215、220。閥225、230、235也可操作成分別從子室210、220、215釋放液壓流體。從子室210、215,220釋放的液壓流體通過返回管道網(wǎng)絡(luò)265返回液壓流體源285。計(jì)量器305可操作成感測由源285提供至出油管315的液壓流體的壓力。然后感測到的壓力通過電導(dǎo)體320連通到安全閥300。為了清楚起見，圖中所示的所有的電導(dǎo)體，包括線路320，均由虛線表示，而所有的出油管、管道網(wǎng)絡(luò)，或液壓流體和鉆探泥漿流過的歧管由實(shí)線表示。仍參考圖2，如果由計(jì)量器305感測到的壓力超過預(yù)先選定的壓力設(shè)定值，則安全閥300被致動(dòng)成將液壓流體從出油管315轉(zhuǎn)移到旁路出油管325中。然后轉(zhuǎn)移的液壓流體被返回到液壓流體源285。以該方式將液壓流體從出油管315轉(zhuǎn)移至旁路出油管325防止了供給管道網(wǎng)絡(luò)260和液壓系統(tǒng)115的在網(wǎng)絡(luò)260下游的其他部件的壓力超過預(yù)先選定的壓力設(shè)定值。壓力傳感器245被設(shè)置在出油管275上、在端口 190附近。傳感器245可操作成感測在出油管275中的液壓流體的壓力，從而感測子室215中的液壓流體的壓力。類似地，壓力傳感器250被設(shè)置在出油管280上、在端口 195附近。傳感器250可操作成感測在出油管280的液壓流體的壓力，從而感測子室220中的液壓流體的壓力。壓力傳感器240被設(shè)置在活塞-缸組件105的排出閥155的下游。傳感器240可操作成感測從活塞-缸組件105排出的鉆探泥漿的壓力。泵100還包括控制系統(tǒng)345?？刂葡到y(tǒng)345分別經(jīng)由電導(dǎo)體347、350、355電聯(lián)接到PPC閥225、230、235，并分別經(jīng)由電導(dǎo)體330、335、340電聯(lián)接到壓力傳感器240、245、250。如將要描述的，控制系統(tǒng)345根據(jù)由傳感器240、245、250感測到的壓力來管理閥230、235的打開和關(guān)閉，以便以交替的方式，在從子室220釋放液壓流體的同時(shí)向子室215供應(yīng)液壓流體，而在從子室215釋放液壓流體的同時(shí)向子室220供應(yīng)液壓流體。當(dāng)子室215被供給有液壓流體時(shí)，或被加壓時(shí)，子室220釋放液壓流體，或被減壓，反之亦然。循環(huán)的子室215,220的加壓和室220、215的基本上同時(shí)的減壓使活塞組件145被流體壓力驅(qū)動(dòng)。當(dāng)子室215被加壓時(shí)，活塞組件145沖出，如在圖2中觀察的從右到左移動(dòng)，并且推動(dòng)液壓流體從子室220通過端口 195。當(dāng)子室220隨后被加壓時(shí)，活塞組件145沖回，如在圖2中觀察的從左至右移動(dòng)，并且推動(dòng)液壓流體從子室215通過端口 190。同時(shí)，控制系統(tǒng)345管理閥225的打開和關(guān)閉以調(diào)節(jié)子室210中的液壓流體的體積，以維持基本恒定的、或在一定范圍內(nèi)的泵100的排出壓力。轉(zhuǎn)到圖3，活塞組件145包括沿軸向延伸的本體360。本體360是具有兩個(gè)相反的端部375、380的大致圓柱形構(gòu)件。本體360的端部375、380已減小了直徑,這意味著每個(gè)端部具有的直徑小于本體360的在其間延伸的其余部分的直徑。如將在下面進(jìn)一步描述的，本體360接收圍繞直徑減小的端部380設(shè)置的聯(lián)接件385。現(xiàn)在參考圖4，本體360還包括在端部375圍繞本體360沿周向延伸的凹槽390。環(huán)狀盤或環(huán)395 (在圖4中未示出，但在圖3和圖6中示出)被安置在凹槽390中。盤395防止本體360當(dāng)本體360在泵100的操作期間沖出時(shí)脫離階梯形活塞365，如由圖6所示。本體360還包括徑向延伸的活塞400和徑向延伸的凸緣405。活塞400具有由基本上恒定的或均一的直徑限定的沿軸向延伸的外表面410。均一的活塞400包括在表面410中形成的多個(gè)沿周向延伸的凹槽415。密封元件420被設(shè)置在每個(gè)凹槽415內(nèi)。在一些實(shí)施例中，密封元件420是0型環(huán)。元件420能夠使得均一的活塞400和復(fù)合殼體175的內(nèi)表面205之間密封接合，如由圖3所示的，從而限制或防止液壓流體在子室215、220之間轉(zhuǎn)移。參考圖3和圖4，凸緣405具有徑向延伸的環(huán)形表面425和從其延伸的成角度的或截頭圓錐形的外表面430。表面430由沿遠(yuǎn)離表面425移動(dòng)的軸向方向增加的直徑限定。表面430的成角度的特性實(shí)現(xiàn)了在本體360沖回時(shí)凸緣405和在子室215 (圖3)中的液壓流體之間的逐漸的或增加的接合，以及在本體360的端部375被容納在活塞蓋370和階梯形活塞365的孔中時(shí)液壓流體從活塞蓋370和階梯形活塞365的孔的移位，這將在下面進(jìn)一步描述。這最小化，甚至消除，由于表面430不是截頭圓錐形時(shí)與可能另外出現(xiàn)的液壓流體的接合所引起的向本體360施加鈍負(fù)載(blunt load)。液壓流體和本體360之間的這種鈍的相互作用可能產(chǎn)生缸110內(nèi)的鉆探泥漿的不期望的壓力波動(dòng)和/或可能損壞液壓系統(tǒng)115的部件的液壓流體中的壓力波動(dòng)?，F(xiàn)在參考圖5A和圖5B，階梯形活塞365是具有兩個(gè)相反的端部435、440和延伸穿過該兩個(gè)端部的孔445的環(huán)狀構(gòu)件。在圖5A中最佳觀察的端部435處，階梯形活塞365具有徑向延伸的表面450，其具有形成于其中的兩個(gè)沿周向延伸的凹槽455和沿軸向延伸的孔460 (還參見圖3)。密封元件465 (在圖5A中未示出，但在圖3和圖6中可見)被設(shè)置在每個(gè)凹槽455內(nèi)。在一些實(shí)施例中，密封元件465是0型環(huán)。元件465實(shí)現(xiàn)了階梯形活塞365和活塞蓋370之間的密封接合，從而限制或防止液壓流體在子室210、215之間轉(zhuǎn)移。在圖5B中最佳觀察的端部440處，階梯形活塞365具有徑向延伸的表面470和形成在其中的凹部475。凹部475在其基部由徑向延伸的表面480界定，并且沿其側(cè)部由基本上沿軸向延伸的表面485界定。凹部475被構(gòu)造成在其中接收凸緣405 (圖3)，使得凸緣405的表面425抵接表面480。階梯形活塞365還包括從表面480延伸并且界定孔445的基本上沿軸向延伸的表面490。多個(gè)周向地間隔開的凹槽495、500分別形成在表面485、490 中。參考圖6，階梯形活塞365具有在端部440附近的沿徑向面對的周向外表面505。表面505由基本上恒定的直徑限定。階梯形活塞365包括形成在表面505中的多個(gè)沿周向延伸的凹槽510。密封元件515被設(shè)置在每個(gè)凹槽510中。在一些實(shí)施例中，密封元件515是0型環(huán)。元件515實(shí)現(xiàn)了階梯形活塞365和復(fù)合殼體175的內(nèi)表面205之間的密封接合，從而限制或防止液壓流體在子室210、215之間轉(zhuǎn)移。階梯形活塞365還具有成角度的或截頭圓錐形的外表面520。表面520由沿遠(yuǎn)離階梯形活塞365的端部435移動(dòng)的軸向方向增加的直徑限定。表面520的成角度的特性實(shí)現(xiàn)了當(dāng)階梯形活塞365沖回時(shí)在階梯形活塞365和子室210中的液壓流體之間的逐漸的或增加的接合。這最小化由于表面520不是截頭圓錐形時(shí)與可能另外出現(xiàn)的液壓流體的接合所引起的向階梯形活塞365施加鈍負(fù)載。階梯形活塞365的界定孔445具有從表面490延伸的徑向延伸的表面525和從表面525延伸的沿軸向延伸的表面530。表面530由超過該限定表面490的直徑限定。因此，擋塊或肩部535形成在階梯形活塞365內(nèi)、在表面525、530的交叉處。肩部535限制了本體360相對于階梯形活塞365的軸向平移。當(dāng)本體360相對于階梯形活塞365沖出時(shí)，安置在本體360的凹槽390中的盤395和階梯形活塞365的肩部535之間的接合防止本體360脫離階梯形活塞365。仍參考圖6，活塞蓋370是環(huán)形構(gòu)件，其具有兩個(gè)相反的端部540、545和孔550。在端部540處，活塞蓋370具有徑向延伸的凸緣555。凸緣555使活塞蓋370能夠聯(lián)接到階梯形活塞365的端部435。如前所述，元件465使活塞蓋370和階梯形活塞365之間能夠密封接合，從而限制或防止液壓流體在子室210、215之間互換。孔550從活塞蓋370的端部540延伸，并且基本上與階梯形活塞365的孔445對準(zhǔn)?？?45、550的對準(zhǔn)使得本體360的端部375穿過階梯形活塞365的孔445而被插入活塞蓋370的孔550?；钊w370的端部545被封閉。由于階梯形活塞365與復(fù)合殼體175的內(nèi)表面205的密封接合、階梯形活塞365和活塞蓋370之間的密封接合以及活塞蓋370的封閉端545，階梯形活塞365和活塞蓋370 一起形成將子室210與子室215流體地隔離的屏障，反之亦然?；钊w370還包括沿軸向延伸的孔560和形成在活塞蓋370的端部545處的凹部570?？?60延伸穿過凸緣555并與階梯形活塞365的孔460對準(zhǔn)。支撐環(huán)565被安置在形成在活塞蓋370的端部545處的凹部570中并與該凹部聯(lián)接?；钊?缸組件105還包括線性位移變換器575和磁性標(biāo)記565。線性位移變換器575聯(lián)接到法蘭165，并延伸穿過子室210和磁性標(biāo)記565而進(jìn)入對準(zhǔn)的孔460、560。線性位移變換器575經(jīng)由電導(dǎo)體580(圖2)與控制系統(tǒng)345 (圖2)電聯(lián)接。磁性標(biāo)記565產(chǎn)生圍繞磁性標(biāo)記565的磁場,線性位移變換器575產(chǎn)生圍繞線性位移變換器575的磁場。兩個(gè)磁場之間的相互作用使線性位移變換器575變形。由線性位移變換器575響應(yīng)于它的變形而產(chǎn)生的并從線性位移變換器575傳送到控制系統(tǒng)345的電子信號使控制系統(tǒng)345能夠確定標(biāo)記565相對于法蘭165的軸向位置，從而確定階梯形活塞365相對于法蘭165的軸向位置,并且繼而確定在泵100的操作期間子室210的體積。在圖示的實(shí)施例中，變換器575可以是由總部設(shè)在馬薩諸塞州、紹斯伯勒、諾斯伯勒路 155 號，01772 (155 Northboro Road, Southborough, Massachusetts01772)的Novotechnik美國公司制造的變換器中的一種，例如具有型號TM 0200 302821 201的變換器。替代地，變換器575可以由總部設(shè)在14000 Technology Drive, EdenPrairie, Minnesota 55344 的 MTS 系統(tǒng)公司制造，且具有型號 GT2S，200M D601A0。再次參考圖3，活塞組件145是可相對于階梯形活塞365和聯(lián)接到階梯形活塞365上的活塞蓋370軸向平移的，如前面所述。當(dāng)活塞組件145沖回時(shí)，本體360的端部375插入穿過階梯形活塞365的孔445并接收在活塞蓋370的孔550中，如圖所示。包含在階梯形活塞365的孔445和活塞蓋370的孔550內(nèi)的液壓流體從該兩個(gè)孔移位穿過凹槽495、500(圖5B)而進(jìn)入子室215。因此，孔445、550內(nèi)的液壓流體沒有保持成被困于本體360的凸緣405、階梯形活塞365和活塞蓋370之間，從而施加抵抗活塞組件145的平移的力?；钊?缸組件105還包括活塞密封件585以及備用密封件590，它們圍繞可平移地接收在缸110內(nèi)的活塞組件145的凹陷端380設(shè)置并且通過聯(lián)接件385固定至凹陷端380。密封件585密封接合缸110的內(nèi)表面595，以防止加壓的鉆探泥漿沿著這些界面從壓縮室160流失。備用密封件590剛性地支撐活塞密封件585。如在圖7中最佳觀察的，備用密封件590是環(huán)形的或環(huán)狀的，類似于墊圈?；钊芊饧?85也是環(huán)形的，并且具有兩個(gè)相反的端部600、605。端部600具有接合備用密封件590的平面的、沿徑向延伸的表面610。端部605具有面向壓縮室160的大致凹形的表面615。表面615的凹形形狀實(shí)現(xiàn)了活塞密封件585和缸110之間的密封接合。缸110內(nèi)的鉆探泥漿的壓力對表面615起作用，從而迫使活塞密封件585的外表面617與缸110的內(nèi)表面112接合。再次參考圖3，活塞組件145分別延伸通過位于缸110的壓縮室160和復(fù)合殼體175內(nèi)的液壓室200之間的法蘭170和圓板180中的對準(zhǔn)的孔620、625。沿著界定孔620的法蘭170的內(nèi)表面635形成一個(gè)或更多個(gè)凹槽630。密封元件640被設(shè)置在每個(gè)凹槽630內(nèi)。在一些實(shí)施例中，密封元件640是O型環(huán)。元件640實(shí)現(xiàn)了法蘭170和活塞組件145之間的密封接合，從而限制或防止液壓流體在此界面處從子室220流失。為了增加密封元件640的壽命，泵100可以可選地包括圖8中所示的密封潤滑系統(tǒng)900。如圖所示，潤滑系統(tǒng)900包括潤滑流體入口端口 905和潤滑流體出口端口 910。A口端口 905在法蘭170的外表面和法蘭170的在密封元件640附近的內(nèi)表面635之間徑向延伸。出口端口 910在圓板180的外表面和板180的孔625之間徑向延伸。在泵100的運(yùn)行期間，潤滑流體或潤滑劑可以注入端口 905以便潤滑密封元件640。所注入的潤滑劑從泵100流動(dòng)通過出口端口 910。利用潤滑劑以這種方式?jīng)_刷密封件減少了由于摩擦造成的對密封元件640的磨損，并且除去了灰塵和在活塞組件145往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)可能另外引起對密封元件640的磨損和腐蝕的其他微粒。參考圖9，復(fù)合殼體175是由兩個(gè)同心層650、655形成的大致管狀的構(gòu)件645，其中電阻線圈660嵌入兩個(gè)同心層650、655之間。管狀構(gòu)件645由總部設(shè)在103 IndustrialPark Drive, ffalkerton, Indiana46574 的 Polygon Company 生產(chǎn)，并且被稱為 POLYSLIDE1ST SmartCylinder0管狀構(gòu)件645具有兩個(gè)相反的端部665、670，在端部665附近的從嵌入的線圈660徑向延伸的電線675，以及穿過管狀構(gòu)件645延伸的孔680。在一些實(shí)施例中，外層655包括鋼，并且內(nèi)層650是復(fù)合襯墊。在其它實(shí)施例中，線圈可能被直接嵌入到內(nèi)層，而不是所示的作為設(shè)置在同心層之間的單獨(dú)組件存在?？?80使液壓流體的端口 190(圖2)和子室215 (圖2)之間能夠流體連通，如前面所述。電線675經(jīng)由在電阻線圈660和控制系統(tǒng)345 (圖2)之間延伸的電導(dǎo)體685而電聯(lián)接在二者之間。當(dāng)活塞組件145在活塞-缸組件105內(nèi)平移時(shí)，如由圖2所示的，活塞組件145的均一的活塞400接合復(fù)合殼體175的內(nèi)表面205，從而引起線圈660上的局部壓力負(fù)荷以及在壓縮區(qū)域中的線圈660的電阻的變化?？刂葡到y(tǒng)345可操作成，利用從線圈660經(jīng)由電線675和電導(dǎo)體685傳送到控制系統(tǒng)345的指示線圈660的電阻的局部變化的信號，來確定均一的活塞400在復(fù)合殼體175內(nèi)相對于階梯形活塞365和相對于缸110的軸向位置。利用均一的活塞400的軸向位置和階梯形活塞365的軸向位置，如前所述確定的那樣，控制系統(tǒng)345也可操作成確定子室215、220的容積。作為對電阻線圈660的替代，活塞-缸組件105可包括聯(lián)接到均一的活塞400的線性位移變換器和磁性標(biāo)記，類似于聯(lián)接到活塞蓋370的變換器575和標(biāo)記565。在這樣的實(shí)施例中，線性位移變換器可操作成向控制系統(tǒng)345傳送電信號。利用來自線性位移變換器的信號，控制系統(tǒng)345確定均一的活塞400的軸向位置和子室215、220的容積。返回到圖3,復(fù)合殼體175還包括設(shè)置在外層655和內(nèi)層650之間的在端部665、670附近并且圍繞孔680的多個(gè)密封元件690。元件690防止液壓流體在同心層650、655之間的滲漏，該滲漏可能往往另外導(dǎo)致層650、655的分離，損壞線圈660 (圖9)，和/或使線圈的性能退化。在泵100的運(yùn)行期間，活塞組件145在由圖10所示的完全沖回位置和由圖11所示的完全沖出位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。首先參考圖10，活塞組件145被完全沖回?；诰坏幕钊?00相對于階梯形活塞365的軸向位置、均一的活塞400相對于缸110的軸向位置以及由傳感器240、245、250感測到的流體壓力，控制系統(tǒng)345 (圖2)確定活塞組件145被完全沖回。均一的活塞400相對于階梯形活塞365的軸向位置以及均一的活塞400相對于缸110的軸向位置由控制系統(tǒng)345利用從線性位移傳感器575和復(fù)合殼體175的線圈660(圖9)發(fā)送的信號確定。當(dāng)活塞組件145完全沖回時(shí)，在壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿的并且由傳感器240感測到的壓力大約等于在鉆探泥漿源130處的鉆探泥漿的壓力。在子室220內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器250感測到的壓力大約等于供給網(wǎng)絡(luò)260中的液壓流體的壓力。子室215內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器245感測到的壓力大約等于返回網(wǎng)絡(luò)265中的液壓流體的壓力。已經(jīng)確定活塞組件145完全沖回時(shí)，控制系統(tǒng)345然后致動(dòng)閥230 (圖2)以允許液壓流體從供給管道網(wǎng)絡(luò)260通過閥230和端口 190進(jìn)入子室215，致動(dòng)閥235以允許液壓流體從子室220通過端口 195和閥235 (圖2)釋放而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265，并且致動(dòng)閥225使得沒有液壓流體被允許進(jìn)入或離開子室210。隨著在子室215中的液壓流體的體積增加，在子室215中的液壓流體的壓力對活塞組件145起作用，從而使活塞組件145沖出。隨著活塞組件145沖出，液壓流體被迫從子室220通過閥235而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265。另夕卜，壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿被加壓并且被迫從壓縮室160通過排出閥155而進(jìn)入排出歧管 125。當(dāng)活塞組件145完全沖出時(shí)，如由圖11所示，基于均一的活塞400相對于階梯形活塞365的軸向位置、均一的活塞400相對于缸110的軸向位置以及由傳感器240、245、250感測到的流體壓力，控制系統(tǒng)345確定是這種情況。利用從線性位移變換器575和線圈660發(fā)送的信號，均一的活塞400相對于階梯形活塞365的軸向位置以及均一的活塞400相對于缸110的軸向位置再次由控制系統(tǒng)345確定。當(dāng)活塞組件145完全沖出時(shí)，在壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿的并且由傳感器240感測到的壓力等于泵100的排出壓力。在子室220內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器250感測到的壓力大約等于返回網(wǎng)絡(luò)260中的液壓流體的壓力。在子室215內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器245感測到的壓力大約等于供給網(wǎng)絡(luò)265中的液壓流體的壓力。已經(jīng)確定活塞組件145完全沖出時(shí)，控制系統(tǒng)345然后致動(dòng)閥235以允許液壓流體從供給管道網(wǎng)絡(luò)260通過端口 195和閥235進(jìn)入子室220，致動(dòng)閥230以允許液壓流體從子室215通過端口 190和閥230釋放而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265，并且致動(dòng)閥225使得沒有液壓流體被允許進(jìn)入或離開子室210。隨著在子室220中的液壓流體的體積增加，在子室220中的液壓流體的壓力對活塞組件145起作用，從而使活塞組件145沖回。隨著活塞組件145沖回，液壓流體被迫從子室215通過閥230而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265。另外，鉆探泥漿被從吸入歧管120通過吸入閥150吸入到壓縮室160中。一旦活塞組件145返回其完全沖回位置，由圖10所示，重復(fù)進(jìn)行上述的過程。因此，活塞組件145被驅(qū)動(dòng)成在活塞-缸組件105內(nèi)在由液壓系統(tǒng)115提供的流體壓力下以由控制系統(tǒng)345管理的方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在活塞組件145往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)345致動(dòng)閥225(圖2)，以便實(shí)現(xiàn)在子室210內(nèi)的液壓流體的體積的調(diào)節(jié)，從而維持從活塞-缸組件105排出的鉆探泥漿的排出壓力基本上處于預(yù)先選定的壓力設(shè)定值，或在預(yù)先選定的壓力范圍內(nèi)。如果由傳感器240(圖2)感測到的并且傳送給控制系統(tǒng)345的壓力低于預(yù)先選定的壓力或壓力范圍，則控制系統(tǒng)345致動(dòng)閥225，以使得從供給網(wǎng)絡(luò)260向子室210添加另外的液壓流體。這導(dǎo)致活塞蓋370/階梯形活塞365沖出并且繼而使活塞組件145沖出，從而增加了在壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿的壓力，并因此增加了從壓縮室160排出的鉆探泥漿的排出壓力。另一方面，如果由傳感器240感測到的壓力高于預(yù)先選定的壓力或壓力范圍，則控制系統(tǒng)致動(dòng)閥225，以使得液壓流體從子室210釋放到返回網(wǎng)絡(luò)265中。這使得活塞蓋370/階梯形活塞365沖回并且繼而使得活塞組件145沖回，從而減小在壓縮室160中的鉆探泥漿的壓力和從壓縮室160排出的鉆探泥漿的排出壓力。子室210內(nèi)的液壓流體的體積的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了對在壓縮室160中的壓力波動(dòng)的緩沖，包括由活塞組件145和設(shè)置在其周圍的活塞密封件585與鉆探泥漿之間的接觸、吸入閥150的泄漏并/或排出閥155的泄漏引起的壓力波動(dòng)。如前面所解釋的，壓力波動(dòng)是不希望的，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)干擾，甚至損壞泵100的下游的儀器。因此，液壓驅(qū)動(dòng)的泵100緩沖了以其他方式出現(xiàn)在傳統(tǒng)的往復(fù)泵中的壓力波動(dòng)。在上述的和由圖1至10示出的實(shí)施例中，液壓驅(qū)動(dòng)的泵100包括三個(gè)活塞-缸組件105，每個(gè)組件105具有密封接合復(fù)合殼體175的內(nèi)表面205并且相對于復(fù)合殼體175平移的均一的活塞400和階梯形活塞365?；钊?65、400的平移運(yùn)動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致密封元件515,420 (圖6、圖4)遭受磨損。在根據(jù)本文所公開的原理的液壓驅(qū)動(dòng)的泵的其它實(shí)施例中，活塞組件可以不同的方式構(gòu)造，以減少磨損的影響。圖12至17示出了一個(gè)這樣的實(shí)施例。參考圖12，其中示出用于加壓工作流體、例如不限定于鉆探泥漿的液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵700。往復(fù)泵700包括三個(gè)基本相同的活塞-缸組件705。從外觀上看，泵700呈現(xiàn)與先前描述的泵100基本上相同，如果說不相同的話。事實(shí)上，泵700的許多部件與泵100的部件相同，無論是在設(shè)計(jì)上還是功能上。因此，這些部件保留相同的附圖標(biāo)記，并且為了簡潔起見，將不再進(jìn)行描述。每個(gè)活塞-缸組件705包括可平移地設(shè)置用于在缸110內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞組件(在圖12中不可見，但在圖13中由附圖標(biāo)記710表示)，如先前描述的。彼此不同相地驅(qū)動(dòng)活塞組件，這意味著每個(gè)活塞組件相對于其相關(guān)的缸110的位置在任何給定的瞬間不同于其他的活塞組件相對于其相關(guān)的缸的位置。在某些實(shí)施例中，活塞-缸組件705操作成彼此呈120度的相位差。即便如此，也可以采用其他的相位關(guān)系?；钊M件由液壓系統(tǒng)115驅(qū)動(dòng)，液壓系統(tǒng)115繼而由控制系統(tǒng)345、先前描述的兩個(gè)系統(tǒng)115、345進(jìn)行管理。每個(gè)活塞-缸組件705聯(lián)接在吸入歧管120和排出歧管125之間。參考圖13，其中，為了簡單起見，僅示出一個(gè)活塞-缸組件705，鉆探泥漿經(jīng)由被馬達(dá)140驅(qū)動(dòng)的泵135從源130通過吸入歧管120傳送至缸110。當(dāng)活塞組件710在缸110內(nèi)被沖回時(shí)，鉆探泥漿被通過吸入閥150吸入到缸110內(nèi)的壓縮室160中。在活塞組件710反轉(zhuǎn)方向之后，在壓縮室160內(nèi)包含的鉆探泥漿被活塞組件710加壓。當(dāng)活塞組件710接近其沖程的末尾時(shí)，力口壓的鉆探泥漿從缸110通過排出閥155排出到排出歧管125中。因此，當(dāng)活塞組件710在缸110內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞-缸705重復(fù)地從吸入歧管120接收鉆探泥漿、加壓接收的鉆探泥漿、并將加壓的鉆探泥漿傳送至排出歧管125。現(xiàn)在參考圖14，活塞-缸組件705還包括兩個(gè)法蘭165，170，設(shè)置在它們之間的復(fù)合殼體715，以及圓板180。利用板180將缸110聯(lián)接到法蘭170，所述板180設(shè)置在缸110和法蘭170之間。法蘭165、170和復(fù)合殼體715形成液壓室200。此外，法蘭165、復(fù)合殼體715和法蘭170中的每一個(gè)分別具有與液壓室200流體地聯(lián)接的液壓流體端口 185、190、195。除了兩處差異，復(fù)合殼體715與前面描述的泵100的復(fù)合殼體175基本上相同，無論是在設(shè)計(jì)上還是功能上。首先，復(fù)合殼體715具有形成在內(nèi)表面205中端部670附近的環(huán)形凹槽或凹部720。其次，復(fù)合殼體715具有形成在內(nèi)表面205中在端口 190、195之間的大約中間的另一個(gè)類似的環(huán)形凹槽或凹部725。凹部720、725使得兩個(gè)囊式活塞735、740聯(lián)接到復(fù)合殼體715，如將要描述的?；钊?缸705進(jìn)一步包括上面提到的囊式活塞735、740和活塞蓋745。活塞蓋745是可平移的以便在法蘭165和復(fù)合殼體715內(nèi)相對于活塞組件710往復(fù)運(yùn)動(dòng)。囊式活塞740聯(lián)接在活塞組件710和復(fù)合殼體715之間。囊式活塞735聯(lián)接在活塞蓋745和復(fù)合殼體715之間。囊式活塞735、740將液壓室200分成子室210、215、220。子室210設(shè)置在囊式活塞735和法蘭165之間。子室220設(shè)置成鄰近法蘭170，并且子室215設(shè)置在子室210、220之間。液壓流體端口 185、190、195分別與子室210、215、220流體地聯(lián)接。活塞組件710包括沿軸向延伸的本體730。本體730是具有兩個(gè)相反的端部750、755的大致圓柱形構(gòu)件。本體730分別延伸通過位于缸110的壓縮室160和復(fù)合殼體175內(nèi)的液壓室200之間的法蘭170和圓板180中的對準(zhǔn)的孔620、625。另外，本體730能夠相對于活塞蓋745軸向平移以便在復(fù)合殼體715和缸110內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。設(shè)置在法蘭170的凹槽630內(nèi)的密封元件640實(shí)現(xiàn)了在法蘭170和本體730之間的密封接合，從而限制或防止液壓流體在此界面處從子室220流失。本體730包括環(huán)形凹槽或凹部760，其形成在本體730的在兩個(gè)端部750、755之間的大致中間的外表面。環(huán)形凹部760被構(gòu)造為接收囊式活塞740的帶凸緣的端部，以使在下面進(jìn)一步描述的囊式活塞740能夠與本體730聯(lián)接。本體730的端部750、755是減小了直徑的部分，這意味著每個(gè)端部具有的直徑小于在兩個(gè)端部之間延伸的本體730的余下部分的直徑。減小了直徑的端部755可平移地接收在缸110內(nèi)并且接收前面描述的備用密封件590、活塞密封件585和聯(lián)接件385。根據(jù)活塞蓋745相對于本體730的軸向位置，減小了直徑的端部750可平移地接收在活塞蓋745內(nèi)?；钊w745能夠相對于本體730軸向平移，以便在法蘭165和復(fù)合殼體715內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊w745是環(huán)形構(gòu)件，其具有兩個(gè)相反的端部765、770，孔775，和形成在活塞蓋745的在端部765、770之間的大約中間的外表面中的環(huán)形凹槽或凹部780?？?75從活塞蓋745的端部765延伸，并且被構(gòu)造成接收本體730的端部750。環(huán)形凹部780被構(gòu)造為接收下面進(jìn)一步描述的囊式活塞735的帶凸緣的端部，以便使囊式活塞735能夠與活塞蓋745聯(lián)接。在端部770處，活塞蓋745具有徑向延伸的凸緣785。凸緣785可滑動(dòng)地接合法蘭165的內(nèi)表面865，并且使得孔775的軸向中心線與本體730的軸向中心線對準(zhǔn)。凸緣785包括延伸穿過凸緣785的多個(gè)周向地間隔開的通孔790。通孔790使液壓流體能夠自由穿過通孔790。這防止液壓流體被困在活塞蓋745和法蘭165之間，從而被困的流體對活塞蓋745反作用以抵抗或防止活塞蓋745朝著法蘭165軸向平移。囊式活塞735是具有兩個(gè)帶凸緣的端部795、800的柔性構(gòu)件。帶凸緣的端部795被安置在活塞蓋745的環(huán)形凹槽780中。帶凸緣的端部800被安置在復(fù)合殼體715的環(huán)形凹部720中并且被壓縮在復(fù)合殼體715和法蘭165之間，以將端部800固定在位。囊式活塞740也是具有兩個(gè)帶法蘭的端部805、810的柔性構(gòu)件。帶凸緣的端部805被安置在本體730的環(huán)形凹部760中，而帶凸緣的端部810被安置在復(fù)合殼體715的環(huán)形凹部725中。囊式活塞735的端部795、囊式活塞740的端部810和囊式活塞740的端部805中的每一個(gè)分別經(jīng)由聯(lián)接器(未在圖14中示出，但在圖15中通過附圖標(biāo)記815識(shí)別)被固定至活塞蓋745、復(fù)合殼體715和本體730。在由圖15示出的一些實(shí)施例中，每個(gè)聯(lián)接器815包括環(huán)820和螺母825。圖15描述了通過聯(lián)接器815固定至復(fù)合殼體715的囊式活塞740的帶凸緣的端部810。囊式活塞740的端部810被安置在復(fù)合殼體715的環(huán)形凹部725中。聯(lián)接器815的環(huán)820被安置在囊式活塞740的帶凸緣的端部810的內(nèi)部并且抵著帶凸緣的端部810。螺母825擰入形成在復(fù)合殼體715的內(nèi)表面205中鄰近環(huán)形凹槽740的多個(gè)螺紋830，以便使環(huán)820抵靠帶凸緣的端部820。由螺母825通過環(huán)820施加至端部810的壓縮負(fù)荷將囊式活塞740的端部810固定至復(fù)合殼體715。同時(shí)，環(huán)820在螺母825擰入復(fù)合殼體715的螺紋830時(shí)防止端部810由于施加的壓縮負(fù)荷而損壞并且防止囊式活塞740拉伸。囊式活塞735的端部795和囊式活塞740的端部805分別經(jīng)由聯(lián)軸器815類似地固定到活塞蓋745和本體730。然而，在這些情況下，聯(lián)接器815被設(shè)置成圍繞活塞蓋745和本體730而不是在活塞蓋745和本體730內(nèi)，并且被螺紋連接至活塞蓋745和本體730，其中囊式活塞735的端部795和囊式活塞740的端部805固定其間。再次參考圖14，囊式活塞735具有鄰近子室210的內(nèi)表面845和鄰近子室215的外表面850。如前所述，活塞蓋745能夠在復(fù)合殼體715內(nèi)軸向平移。當(dāng)液壓流體注入子室210時(shí)，子室210內(nèi)的液壓流體的作用在囊式活塞735的內(nèi)表面845上的壓力負(fù)荷增加。如果內(nèi)表面845上的壓力負(fù)荷超過子室215內(nèi)的液壓流體的作用在外表面850上的壓力負(fù)荷，則囊式活塞735撓曲并且囊式活塞735的端部795朝著法蘭170移位，從而使活塞蓋745沖出，或移動(dòng)至如在圖14中觀察的右側(cè)。反之，當(dāng)液壓流體注入子室215時(shí)，子室215內(nèi)的液壓流體的作用在囊式活塞735的外表面850上的壓力負(fù)荷增加。如果外表面850上的壓力負(fù)荷超過子室210內(nèi)的液壓流體的作用在內(nèi)表面845上的壓力負(fù)荷，則囊式活塞735再次撓曲并且囊式活塞735的端部795沿著相反方向或朝著法蘭165移位，從而使活塞蓋745沖回，或移動(dòng)至如在圖14中觀察的左側(cè)。因此，根據(jù)子室210、215之間的壓力差，囊式活塞735撓曲，并沿一個(gè)方向或另一方向“滾動(dòng)”，從而使活塞蓋745沖出或沖回。同樣地，囊式活塞740具有鄰近子室215的內(nèi)表面855和鄰近子室220的外表面860。如前所述，本體730能夠在復(fù)合殼體715內(nèi)軸向平移。當(dāng)液壓流體注入子室215時(shí)，子室215內(nèi)的液壓流體的作用在囊式活塞740的內(nèi)表面855上的壓力負(fù)荷增加。如果內(nèi)表面855上的壓力負(fù)荷超過子室220內(nèi)的液壓流體的作用在外表面860上的壓力負(fù)荷，則囊式活塞740撓曲并且囊式活塞740的端部805朝著法蘭170移位，從而使本體730沖出，或移動(dòng)至如在圖14中觀察的右側(cè)。反之，當(dāng)液壓流體注入子室220時(shí)，子室220內(nèi)的液壓流體的作用在囊式活塞740的外表面860上的壓力負(fù)荷增加。如果外表面860上的壓力負(fù)荷超過子室215內(nèi)的液壓流體的作用在內(nèi)表面855上的壓力負(fù)荷，則囊式活塞740再次撓曲并且囊式活塞740的端部805沿著相反方向或朝著法蘭165移位，從而使本體730沖回，或移動(dòng)至如在圖14中觀察的左側(cè)。因此，根據(jù)子室215、220之間的壓力差，囊式活塞740撓曲，并沿一個(gè)方向或另一方向“滾動(dòng)”，從而使本體730沖出或沖回。在由圖15A和15B所示的實(shí)施例中，囊式活塞735、740中的每一個(gè)是復(fù)合柔性構(gòu)件。圖16A示出了每個(gè)囊735、740的局部橫截面視圖。圖16B是每個(gè)囊735、740的橫截面的示意性表示，示出了形成囊的各個(gè)材料層。如圖所示，每個(gè)囊式活塞735、740具有設(shè)置在兩個(gè)外層840之間的內(nèi)層835，其中織物層870設(shè)置在外層840中的每一個(gè)和內(nèi)層835之間。內(nèi)層835包括比外層840的材料更柔順或更柔性的材料。例如，內(nèi)層835可以包括軟橡膠，而外層840可以包括硬橡膠。每個(gè)織物層870包括天然纖維，例如但不限于棉花或優(yōu)選為芳族聚酰胺纖維。包括比外層840的材料更柔順或更柔性的材料的內(nèi)層835適應(yīng)由于活塞蓋745或本體730的移動(dòng)引起的外層840的相對位移，并且保護(hù)織物層870不受損壞，否則，由于囊的連續(xù)撓曲而可能在沒有內(nèi)層835時(shí)發(fā)生該損壞。在某種意義上說，內(nèi)層835作為設(shè)置在外層840之間的潤滑劑起作用。在一些實(shí)施例中，囊式活塞735、740是由總部設(shè)在西弗吉尼亞州、紐厄爾、俄亥俄河大道8019號，26050 (80190hio RiverBlvd. , Newell, West Virginia 26050)的Bellofram公司生產(chǎn)的囊式隔膜。此外，織物層870可以包括由總部設(shè)在康涅狄格州、斯坦福德、Tresser大道281號，06901 (281 TresserBlvd. , Stamford, Connecticut 06901)的 Hexcel 公司制造的織物。在泵700的運(yùn)行期間，活塞組件710在由圖17所示的完全沖回位置和由18圖所示的完全沖出位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。首先參考圖17，活塞組件710被完全沖回?；谀沂交钊?40相對于囊式活塞735的軸向位置、囊式活塞740相對于缸110的軸向位置以及由傳感器240、245、250感測到的流體壓力，控制系統(tǒng)345確定活塞組件710被完全沖回。利用從復(fù)合殼體715的線圈660發(fā)送的信號由控制系統(tǒng)345確定囊式活塞740相對于囊式活塞735的軸向位置以及囊式活塞740相對于缸110的軸向位置。當(dāng)活塞組件710完全沖回時(shí)，在壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿的并且由傳感器240感測到的壓力大約等于在鉆探泥漿源130處的鉆探泥漿的壓力。在子室220內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器250感測到的壓力大約等于供給網(wǎng)絡(luò)260中的液壓流體的壓力。子室215內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器245感測到的壓力大約等于返回網(wǎng)絡(luò)265中的液壓流體的壓力。已經(jīng)確定活塞組件710完全沖回時(shí)，控制系統(tǒng)345然后致動(dòng)閥230以允許液壓流體從供給管道網(wǎng)絡(luò)260通過閥230進(jìn)入子室215，致動(dòng)閥235以允許液壓流體從子室220通過閥235釋放而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265，并且致動(dòng)閥225使得沒有液壓流體被允許進(jìn)入或離開子室210。隨著在子室215中的液壓流體的體積增加，在子室215中的液壓流體的壓力對囊式活塞740起作用，從而使囊式活塞740撓曲并“滾動(dòng)”并且使活塞組件710沖出。囊式活塞740沿朝著法蘭170的方向的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)迫使液壓流體從子室220通過閥235而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265。另外，隨著活塞組件710沖出，壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿被加壓并且被迫從壓縮室160通過排出閥155而進(jìn)入排出歧管125。當(dāng)活塞組件710完全沖出時(shí)，如由圖18所示，基于囊式活塞740相對于囊式活塞735的軸向位置、囊式活塞740相對于缸110的軸向位置以及由傳感器240、245、250感測到的流體壓力，控制系統(tǒng)345確定是這種情況。利用從線圈660發(fā)送的信號，再次由控制系統(tǒng)345確定囊式活塞740相對于囊式活塞735的軸向位置以及囊式活塞740相對于缸110的軸向位置。當(dāng)活塞組件710完全沖出時(shí)，在壓縮室內(nèi)的鉆探泥漿的并且由傳感器240感測到的壓力等于泵100的排出壓力。在子室220內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器250感測到的壓力大約等于返回網(wǎng)絡(luò)260中的液壓流體的壓力。在子室215內(nèi)的液壓流體的并且由傳感器245感測到的壓力大約等于供給網(wǎng)絡(luò)265中的液壓流體的壓力。已經(jīng)確定活塞組件710完全沖出時(shí)，控制系統(tǒng)345然后致動(dòng)閥235以允許液壓流體從供給管道網(wǎng)絡(luò)260通過閥235進(jìn)入子室220，致動(dòng)閥230以允許液壓流體從子室215通過閥230釋放而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265，并且致動(dòng)閥225使得沒有液壓流體被允許進(jìn)入或離開子室210。隨著在子室220中的液壓流體的體積增加，在子室220中的液壓流體的壓力對囊式活塞740起作用，從而使囊式活塞740撓曲并沿相反方向滾動(dòng)并且使活塞組件710沖回。囊式活塞740沿朝著法蘭165的相反方向的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)迫使液壓流體從子室215通過閥230而進(jìn)入返回管道網(wǎng)絡(luò)265。另外，隨著活塞組件710沖回，鉆探泥漿被從吸入歧管120通過吸入閥150吸入到壓縮室160中。一旦活塞組件710返回其完全沖回位置，由圖17所示，上述的過程重復(fù)進(jìn)行。因此，活塞組件710被驅(qū)動(dòng)成在活塞-缸組件705內(nèi)在由液壓系統(tǒng)115提供的流體壓力下以由控制系統(tǒng)345限制的方式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在活塞組件710往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)345致動(dòng)閥225，以便實(shí)現(xiàn)在子室210內(nèi)的液壓流體的體積的調(diào)節(jié)，從而維持從活塞-缸組件705排出的鉆探泥漿的排出壓力基本上處于預(yù)先選定的壓力設(shè)定值，或在預(yù)先選定的壓力范圍內(nèi)，并且響應(yīng)于子室215的加壓防止液壓流體從子室210流失，否則這將允許囊式活塞735，而不是囊式活塞740撓曲并“滾動(dòng)”。如果由傳感器240感測到的并且傳送給控制系統(tǒng)345的壓力低于預(yù)先選定的壓力或壓力范圍，則控制系統(tǒng)345致動(dòng)閥225，以使得從供給網(wǎng)絡(luò)260向子室210添加另外的液壓流體。這導(dǎo)致囊式活塞735撓曲并沿朝著法蘭170和活塞蓋745的方向“滾動(dòng)”以便沖出。反過來，活塞組件710沖出，從而增加了在壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿的壓力，并因此增加了從壓縮室160排出的鉆探泥漿的排出壓力。另一方面，如果由傳感器240感測到的并且傳送給控制系統(tǒng)345的壓力高于預(yù)先選定的壓力或壓力范圍，則控制系統(tǒng)致動(dòng)閥225，以使得液壓流體從子室210釋放到返回網(wǎng)絡(luò)265中。這使得囊式活塞735撓曲并沿相反方向或朝著法蘭165滾動(dòng)并且使活塞蓋745沖回。反過來，活塞組件710沖回，從而減小在壓縮室160中的鉆探泥漿的壓力和從壓縮室160排出的鉆探泥漿的排出壓力。由閥225進(jìn)行的對子室210內(nèi)的液壓流體的體積的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了對在壓縮室160內(nèi)的鉆探泥漿中的壓力波動(dòng)的緩沖，包括由活塞組件710和設(shè)置在其周圍的活塞密封件585與鉆探泥漿之間的接觸、吸入閥150的泄漏并/或排出閥155的泄漏引起的壓力波動(dòng)。因此，液壓驅(qū)動(dòng)的泵700緩沖了以其他方式出現(xiàn)在傳統(tǒng)的往復(fù)泵中的壓力波動(dòng)。此外，因?yàn)槟沂交钊?35的端部795、800分別相對于活塞蓋745和復(fù)合殼體715保持固定，并且沒有相對于或抵著這些部件745、715平移，所以端部795、800不遭受磨損，如泵100的階梯形活塞365的密封元件515那樣。出于同樣的原因，囊式活塞740的端部805,810也不遭受磨損，如泵100的均一的活塞400的密封元件420那樣。因此，泵700被認(rèn)為比泵100不易磨損，并且理論上將需要更少的維護(hù)。在泵100、700的上述實(shí)施例中，子室215經(jīng)由液壓流體被加壓以使活塞組件145、710沖出，并且子室220隨后由液壓流體加壓以使活塞組件145、710沖回。同時(shí)，在子室210中的液壓流體的體積被連續(xù)地調(diào)節(jié)，以維持從缸110排出的鉆探泥漿的基本恒定的排出壓力。因此，子室210可描述為壓力補(bǔ)償子室，而子室215、220可被分別描述為向前沖和向后沖的子室。在泵100和/或泵700的其它實(shí)施例中，子室210、215的功能可以互換。換句話說，泵100和/或泵700可被修改，使得子室215是壓力補(bǔ)償子室，并且子室210是向前沖的子室，而子室220仍然是向后沖的子室。在這樣的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)345根據(jù)由傳感器240、245、250感測的壓力來管理閥225、235的開啟和關(guān)閉，以便以交替的方式，在從子室220釋放液壓流體的同時(shí)向子室210供應(yīng)液壓流體，而在從子室210釋放液壓流體的同時(shí)向子室220供應(yīng)液壓流體。當(dāng)子室210被供給有液壓流體時(shí)，或被加壓時(shí)，子室220釋放液壓流體，或被減壓，反之亦然。循環(huán)的子室210、220的加壓和室220、210的基本上同時(shí)的減壓使活塞組件145、710被流體壓力驅(qū)動(dòng)。當(dāng)子室210被加壓時(shí)，活塞組件145、710沖出，從而推動(dòng)液壓流體從子室220通過端口 195，出于示例的目的參考圖2和圖12。當(dāng)子室220隨后被加壓時(shí)，活塞組件145、710沖回，從而推動(dòng)液壓流體從子室210通過端口 185。同時(shí)，控制系統(tǒng)345管理閥230的打開和關(guān)閉以調(diào)節(jié)子室215中的液壓流體的體積，以維持基本恒定的、或在一定范圍內(nèi)的泵100的排出壓力。在其它實(shí)施例中，子室215可以是既向前沖又壓力補(bǔ)償。出于示例的目的參考圖2和圖12，在這樣的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)345管理閥225使得子室210內(nèi)的液壓流體的體積保持恒定。此外，控制系統(tǒng)345致動(dòng)閥230，而不是閥225，以實(shí)現(xiàn)在子室215，而不是子室210內(nèi)的液壓流體的體積的調(diào)節(jié)，以便維持從活塞-缸組件105、705排出的鉆探泥漿的排出壓力基本上處于預(yù)先選定的壓力設(shè)定值，或在預(yù)先選定的壓力范圍內(nèi)。否則，泵100、700的操作仍然與上面所描述的基本上相同。另外，泵100和/或泵700的閥225、230、235的預(yù)先選定的壓力設(shè)定值的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了泵的排出壓力的巨大變化，而不需要改變泵的各種部件，或使用不同的泵。相反，用于泵送鉆探流體的傳統(tǒng)的往復(fù)泵根據(jù)其活塞的尺寸和沖程通常提供在指定的且較窄的范圍內(nèi)的加壓流體。當(dāng)想要超出該范圍的排出壓力時(shí)，必須更換至少傳統(tǒng)的泵的活塞和缸，或整個(gè)使用另一臺(tái)泵。泵100、700不限于其中鉆探泥漿被加壓至在窄的范圍內(nèi)的這類應(yīng)用。而是，單一的泵100、700可以適應(yīng)很寬范圍的排出壓力，否則這將需要兩個(gè)或更多的傳統(tǒng)的泵和/或?qū)鹘y(tǒng)的泵中的至少一個(gè)泵修改。雖然已經(jīng)示出和描述了各種實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和教導(dǎo)的情況下作出修改。本發(fā)明的實(shí)施例只是示例性的，而不是限制性的。本文所公開的設(shè)備的許多變化和修改是可能的并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，保護(hù)的范圍不由上述描述限定，而僅由所附權(quán)利要求限定，其范圍包括權(quán)利要求的主題的所有等同物。
權(quán)利要求
1.一種泵，包括 殼體，所述殼體具有液壓室； 活塞組件，所述活塞組件將所述液壓室分離成至少第一子室和第二子室，并且設(shè)置成用于在所述殼體內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)與所述第一子室和所述第二子室流體地聯(lián)接，所述液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成 向所述第一子室傳送液壓流體，由此所述第一子室被加壓并且所述活塞組件沿第一方向從沖回位置朝著沖出位置平移；以及 向所述第二子室傳送液壓流體，由此所述第二子室被加壓并且所述活塞沿與所述第一方向相反的第二方向從所述沖出位置朝著所述沖回位置平移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其中，所述活塞組件包括與所述殼體的內(nèi)表面密封接合的活塞，所述活塞將所述液壓室分離成所述第一子室和所述第二子室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)能夠操作成致動(dòng)所述液壓系統(tǒng)，以便在所述活塞組件處于所述沖回位置時(shí)對所述第一子室加壓，并且在所述活塞組件處于所述沖出位置時(shí)對所述第二子室加壓，由此所述活塞組件在所述殼體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵，還包括聯(lián)接到所述殼體的缸，并且其中，所述活塞組件被部分地設(shè)置在所述缸內(nèi)并且部分地設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述活塞組件在沿所述第二方向平移時(shí)將工作流體吸入所述缸，并且在沿所述第一方向平移時(shí)將所述工作流體從所述缸排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的泵，還包括用于檢測所述活塞的軸向位置的裝置、能夠操作成感測在所述第一子室中的液壓流體的壓力的第一壓力傳感器、能夠操作成感測在所述第二子室中的液壓流體的壓力的第二壓力傳感器、以及能夠操作成感測從所述缸排出的所述工作流體的壓力的第三壓力傳感器；并且其中，所述控制系統(tǒng)能夠操作成取決于所述活塞的軸向位置以及所述第一壓力、所述第二壓力和所述第三壓力中的至少一個(gè)壓力來確定所述活塞組件何時(shí)處于沖出位置或者沖回位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵，其中，所述用于檢測的裝置是聯(lián)接到所述活塞的線性位移變換器和嵌入在所述殼體中的電阻線圈中的一種，所述線圈具有響應(yīng)于施加的壓力負(fù)荷而變化的電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵，其中，所述活塞組件進(jìn)一步將所述液壓室分離成流體地聯(lián)接到所述液壓系統(tǒng)的第三子室，并且其中，所述液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成在所述第三壓力低于預(yù)先選定的最小值時(shí)向所述第三子室添加液壓流體，由此所述活塞組件沿所述第一方向平移，并且在所述第三壓力超過預(yù)先選定的最大值時(shí)從所述第三子室釋放液壓流體，由此所述活塞組件沿所述第二方向平移。
8.一種泵，包括 殼體，所述殼體包括液壓室； 缸，所述缸聯(lián)接到所述殼體； 活塞組件，所述活塞組件適合于在所述殼體和所述缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述活塞組件將所述液壓室分離成三個(gè)子室；液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)流體地聯(lián)接到所述子室中的每個(gè)子室，所述液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成 向所述子室中的第一子室傳送液壓流體，由此所述活塞組件沖回并且工作流體被吸入到所述缸中； 向所述子室中的第二子室傳送液壓流體，由此所述活塞組件沖出并且所述工作流體從所述缸排出；以及 調(diào)節(jié)在所述子室中的第三子室內(nèi)的液壓流體的體積，由此所述活塞組件平移以便使所述缸中的所述工作流體的壓力進(jìn)入預(yù)先選定的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的泵，其中，所述活塞組件包括第一活塞和與所述第一活塞間隔開的第二活塞，兩個(gè)活塞均與所述殼體的內(nèi)表面密封接合并且能夠相對于彼此平移。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的泵，其中，所述活塞組件包括凸緣和活塞，所述活塞包括凹部，所述凹部被構(gòu)造成在所述凹部中接收所述凸緣，所述凸緣和所述活塞能夠相對于彼此平移。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵，其中，所述活塞還包括通孔和形成在界定所述通孔的表面中的多個(gè)周向間隔開的凹槽，在所述凸緣安置在所述活塞的凹部內(nèi)時(shí)每個(gè)凹槽使得在所述通孔和所述第三子室之間能夠流體連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵，其中，所述凸緣包括截頭圓錐形的外表面并且所述活塞包括截頭圓錐形的外表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的泵，還包括壓力傳感器，所述壓力傳感器能夠操作成感測從所述缸排出的所述工作流體的壓力，并且其中，所述液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成在所述壓力低于預(yù)先選定的最小值時(shí)添加液壓流體，由此使所述活塞組件沖出，并且能夠致動(dòng)成在所述第三壓力超過預(yù)先選定的最大值時(shí)從所述第三子室釋放液壓流體，由此使所述活塞組件沖回。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的泵，其中，所述殼體包括管狀構(gòu)件，在所述管狀構(gòu)件中具有線圈，所述線圈具有響應(yīng)于施加的壓力負(fù)荷而變化的電阻。
15.一種泵，包括 殼體； 活塞組件，所述活塞組件設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述活塞組件包括 活塞本體，所述活塞本體能夠相對于所述殼體平移；和 囊，所述囊聯(lián)接在所述活塞本體與所述殼體之間，所述囊分離成第一液壓室和第二液壓室；以及 液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)流體地聯(lián)接到所述第一液壓室和所述第二液壓室，并且所述液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成 向所述第一液壓室傳送液壓流體，由此所述囊撓曲并且所述活塞本體沿第一方向平移；以及 向所述第二液壓室傳送液壓流體，由此所述囊撓曲并且所述活塞本體沿與所述第一方向相反的第二方向平移。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的泵，還包括至少部分地設(shè)置在所述殼體內(nèi)的活塞蓋，所述活塞蓋能夠相對于所述殼體且相對于所述活塞本體平移，并且所述活塞蓋具有被構(gòu)造成接收所述活塞本體的端部的孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的泵，其中，所述活塞蓋還包括凸緣，所述凸緣使所述孔與所述活塞本體的所述端部對準(zhǔn)，并且所述凸緣具有多個(gè)周向地間隔開的通孔，所述通孔使得液壓流體能夠通過。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的泵，還包括聯(lián)接在所述活塞蓋和所述殼體之間的囊，所述囊將所述第一液壓室與第三液壓室分離開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的泵，其中，所述囊中的每一個(gè)囊均包括布置在兩個(gè)外層之間的內(nèi)層，所述內(nèi)層包括比所述外層中的至少一個(gè)外層的材料更柔順的材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的泵，還包括聯(lián)接到所述殼體的缸，并且其中，所述活塞組件可平移地設(shè)置在所述缸內(nèi)，所述活塞組件在沿所述第二方向平移時(shí)將工作流體吸入所述缸，并且在沿所述第一方向平移時(shí)將所述工作流體從所述缸排出。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的泵，其中，所述液壓系統(tǒng)流體地聯(lián)接到所述第三液壓室，并且能夠致動(dòng)成調(diào)節(jié)在所述第三液壓室內(nèi)的液壓流體的體積，由此從所述缸排出的所述工作流體的壓力被維持在預(yù)先選定的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種液壓驅(qū)動(dòng)的往復(fù)泵。在一些實(shí)施例中，該泵包括殼體，該殼體包括液壓室；缸，該缸聯(lián)接到殼體；活塞組件，該活塞組件適合于在殼體和缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞組件將液壓室分離成三個(gè)子室；以及液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)流體地聯(lián)接到子室中的每個(gè)子室。液壓系統(tǒng)能夠致動(dòng)成向子室中的第一子室傳送液壓流體，從而活塞組件沖回并且工作流體被吸入到缸中，能夠致動(dòng)成向子室中的第二子室傳送液壓流體，從而活塞組件沖出并且工作流體從缸排出，以及能夠致動(dòng)成調(diào)節(jié)在子室中的第三子室內(nèi)的液壓流體的體積，從而活塞組件平移以便使缸中的工作流體的壓力進(jìn)入預(yù)先選定的范圍內(nèi)。
文檔編號F04B9/08GK103069162SQ201180031256
公開日2013年4月24日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者阿德里安·馬里卡 申請人:國民油井華高有限公司