CN101230849B - 双活塞水力调压泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于水力驱动的双活塞水力调压泵。其结构在于由双活塞泵和调压系统所组成；双活塞泵的活塞缸体内装有两个活塞并通过活塞轴连接在一起，形成双活塞结构；在活塞缸体的两端具有端盖；在活塞缸体的体内具有两个内腔，两个活塞分别在两个内腔中同步往复移动，把两个内腔分隔成四个空；在双活塞水力调压泵的调压系统中采用接近开关及其触点给控制电路发送活塞位置信号，由换向阀的电磁铁执行控制电路的指令信号，并由单向阀确保不同压力的水按规定的方向流动。本产品具有耗电量小、成本低、一泵多用、省时、省力等优点，从而填补了油田注水环保节能设的空白。本发明的广泛使用必将产生积极地社会效益和巨大的经济效益。

Description

双活塞水力调压泵

技术领域

本发明涉及一种应用于液体输送的往复泵，特别是涉及一种应用于水力驱动的双活塞水力调压泵。

背景技术

普通活塞式或柱塞式往复泵的动力一般采用电动机，需要消耗大量的电力。在许多生产场所中大容量电力输送受到各种客观因素限制，其现场又往往存在大量的环保性能源。例如油田都有丰富的具有压力的地下水资源，而在石油开采的后期又需要把大量的水注入地下油层。油田的地下油层其压力分为高压、中压和低压，在石油开采的后期需要把大量的聚合物与水注入地下油层，把油层中的油挤出来。与各油层相对应的地下水其压力也分为高压、中压和低压。为了获得不同油层的油必须分层注压；故存在费时、费力、造价高、耗电多、环保性差等问题。为了克服现有技术所存问题，研制一种新型的双活塞水力调压泵是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是克服普通活塞式或柱塞式往复泵的动力一般采用电动机，需要消耗大量电力的缺陷，提供一种采用具有压力的地下水资源为动力的双活塞水力调压泵。达到耗电量小、成本低、一泵多用、省时、省力等优点。

本发明所述的双活塞水力调压泵，其结构由双活塞泵和调压系统所组成；双活塞泵的活塞缸体内装有两个活塞并通过活塞轴连接在一起，形成双活塞结构；活塞一和活塞二外表面有沟槽，用来安装O形密封圈，其内表面有内螺纹，分别与活塞两端的外螺纹相连接。在活塞缸体的两端具有端盖；在活塞缸体的体内具有两个内腔，两个活塞分别在两个内腔中同步往复移动，把两个内腔分隔成四个空间，形成活塞一外室、活塞一内室、活塞二内室、和活塞二外室，端盖上有一个带内螺纹的接口，端盖上还有一个带内螺纹的通孔，用来安装推杆一、压盖一和弹簧一，或者弹簧二、压盖二和推杆二。接近开关一和接近开关二并分别通过开关支架固定在端盖上，固定在端盖上的还有推杆一和推杆二；并且推杆一和推杆二均具有轴肩，分别用来安装固定弹簧一和弹簧二。在双活塞水力调压泵的调压系统中采用接近开关及其触点给控制电路发送活塞位置信号，由换向阀的电磁铁执行控制电路的指令信号，使换向阀处于相应的切换位置，由换向阀切换中压地下水的注入方向，并由单向阀确保不同压力的水按规定的方向流动。

本发明所述的活塞缸体可以为整体结构，也可为分体密封连接结构。

本发明所述的调压系统由换向阀、单向阀、接近开关、活塞缸体的a、b、c、d、e、f接口及其连接管路所组成；换向阀一侧的两接口分别同活塞缸体的a、b、c、d接口相连通，在b、c、接口的前端分别装有单向阀；换向阀另一侧的两接口分别同低压出口和中压出口相连通；活塞缸体的e、f接口分别通过单向阀与高压出口相连。

本发明所述的双活塞水力调压泵利用活塞有效作用面积差进行调压，塞外侧端面的有效作用面积是以活塞直径为直径的圆的面积，活塞内侧端面的有效作用面积是以活塞直径为外径，以活塞轴直径为内径的环的面积；活塞外侧水的压力P_外除外，作用在活塞外侧有效作用面积A_外上，产生的推力F_外与活塞内侧水的压力P_内、作用在活塞内侧有效作用面积A_内上的推力F内大小相等，方向相反，其平衡公式如下：

F_外＝F_内，P_外×A_外＝P_内×A_内

由于活塞外侧有效作用面积A_外大于活塞内侧有效作用面积A_内，所以活塞外侧水的压力P_外一定小于活塞内侧水的压力P_内。

本发明所述的双活塞水力调压泵当作用在活塞外侧的水是动力源，则作用在活塞内侧水的压力P_内大于作用在活塞外侧水的压力P_外，该活塞起升压作用，活塞外侧的水推动活塞由活塞外侧方向朝活塞内侧方向移动，该活塞处于升压阶段。

本发明所述的双活塞水力调压泵当作用在活塞内侧的水是动力源，则作用在活塞外侧水的压力P_外小于作用在活塞内侧水的压力P_内，该活塞起降压作用，活塞内侧的水推动活塞由活塞内侧方向朝活塞外侧方向移动，该活塞处于降压阶段。

本发明所述的双活塞水力调压泵具有以下特点与有益效果：

1、本发明利用13.0Mpa的中压地下水为动力，该中压地下水与聚合物混合后进入水力调压泵，经水力调压泵调压后，一路输出15.3Mpa的高压水(含聚合物)，注入油田的高压油层的油井中，另一路输出10.0Mpa的低压水(含聚合物)，注入油田的低压油层的油井中；当然13.0Mpa的中压水(含聚合物)，可以直接注入油田的中压油层的油井中；从而具有耗电量小、成本低、一泵多用、省时、省力等优点。

2、本发明所述的水力调压泵利用中压地下水为动力，该泵是无电驱动，是节能高效设备，与同类产品相比可以年节省3亿2千万元电费，同时可以节省大量的管道设施投资，是油田最理想的高效节能产品，从而填补了油田注水环保节能设的空白。

3、本发明的广泛使用必将产生积极地社会效益和巨大的经济效益。

附图说明

本发明共有四张附图，其中：

附图1是活塞一处于升压阶段双活塞水力调压泵的结构图。

附图2是活塞二处于升压阶段双活塞水力调压泵的结构图。

附图3是活塞一处于升压阶段双活塞水力调压泵的液压系统图。

附图4是活塞二处于升压阶段双活塞水力调压泵的液压系统图。

图中：1端盖、2a接口、3O形密封圈、4开关支架、5接近开关一、6推杆一、7压盖一、8弹簧一、9活塞一外室、10螺钉、11活塞一、12活塞轴、13活塞缸体、14活塞一内室、15连接缸体、16e接口、17f接口、18活塞二内室、19活塞二、20活塞二外室、21弹簧二、22压盖二、23推杆二、24接近开关二、25d接口、26c接口、27b接口、28中压进口、29电磁铁一、30换向阀、31双活塞水力调压泵、32接近开关一触点、33单向阀、34高压出口、35接近开关二触点、36电磁铁二、37低压出口。

注：图中箭头表示中压地下水流动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步叙述。

双活塞水力调压泵的两个活塞11、19由活塞轴12连接在一起，由端盖1、活塞缸体38和连接缸体15共同组成双活塞水力调压泵的泵体，泵体内有两个内腔，两个活塞分别在两个内腔中同步往复移动，把两个内腔分隔成四个空间，活塞一外侧的空间为活塞一外室9，活塞一内侧的空间为活塞一内室14，活塞二外侧的空间为活塞二外室20，活塞二内侧的空间为活塞二内室18。

参照图1和图2，活塞一11和活塞二19外表面有沟槽，用来安装O形密封圈3，其内表面有内螺纹，分别与活塞轴12两端的外螺纹相连接，并通过螺钉10止旋固定。由两个端盖1、两个活塞缸体13和一个连接缸体15共同组成双活塞水力调压泵的泵体。泵体内有两个内腔，两个活塞分别在两个内腔中同步往复移动，把两个内腔分隔成四个空间，形成活塞一外室9、活塞一内室14、活塞二内室18、和活塞二外室20。端盖1上有沟槽，用来安装O形密封圈3，两个端盖1上各有一个带内螺纹的通孔，分别命名为a接口2和d接口25，两个端盖1上还各有一个带内螺纹的通孔，分别用来安装推杆一6、压盖一7和弹簧一8，以及弹簧二21、压盖二22和推杆二23，接近开关一5和接近开关二24分别通过开关支架4固定在端盖1上。连接缸体15内外表面上均有沟槽，用来安装O形密封圈3，并有四个带内螺纹的通孔，分别命名为e接口16、f接口17、c接口26和b接口27。压盖一7和压盖二22内表面有沟槽，用来安装O形密封圈3，外表面有外螺纹，用来固定在端盖1上。推杆一6和推杆二23上有轴肩，分别用来安装固定弹簧一8和弹簧二21。

参照图1和图3，在双活塞水力调压泵31工作时，当活塞一11位于活塞一外室9的端盖1一侧时，活塞轴12的一端顶住推杆一6，压缩弹簧一8，使推杆一6靠近接近开关一5，接近开关一5启动并使接近开关一触点32闭合，给控制电路发送活塞位置信号，换向阀30的电磁铁一29吸合，执行控制电路的指令信号，使换向阀30处于直通的切换位置，中压地下水从中压进口28进入系统，经过换向阀30设定流向，其中一路中压地下水直接经过a接口2注入活塞一外室9，活塞外侧的水推动活塞一11由活塞外侧方向朝活塞内侧方向移动，使活塞一11处于升压阶段，活塞一内室14的水升为高压，并经过e接口16和e接口16的单向阀33排出，最终从高压出口34排出系统。另外一路中压地下水先经过c接口26的单向阀33和c接口26注入活塞二内室18，活塞内侧的水推动活塞二19由活塞内侧方向朝活塞外侧方向移动，使活塞二19处于降压阶段，活塞二外室20的水降为低压，并经过d接口25排出，再经过换向阀30设定的流向，最终从低压出口37排出系统。

参照图2和图4，在双活塞水力调压泵31工作时，当活塞二19位于活塞二外室20的端盖1一侧时，活塞轴12的一端顶住推杆二23，压缩弹簧二21，使推杆二23靠近接近开关二24，接近开关二24启动并使接近开关二触点35闭合，给控制电路发送活塞位置信号，换向阀30的电磁铁二36吸合，执行控制电路的指令信号，使换向阀30处于交叉的切换位置，中压地下水从中压进口28进入系统，经过换向阀30设定流向，其中一路中压地下水直接经过d接口25注入活塞二外室20，活塞外侧的水推动活塞二19由活塞外侧方向朝活塞内侧方向移动，使活塞二19处于升压阶段，活塞二内室18的水升为高压，并经过f接口17和f接口17的单向阀33排出，最终从高压出口34排出系统。另外一路中压地下水先经过b接口27的单向阀33和b接口27注入活塞一内室14，活塞内侧的水推动活塞一11由活塞内侧方向朝活塞外侧方向移动，使活塞一11除于降压阶段，活塞一外室9的水降为低压，并经过a接口2排出，再经过换向阀30设定的流向，最终从低压出口37排出系统。

在双活塞水力调压泵液压系统中，采用接近开关及其触点给控制电路发送活塞位置信号，由换向阀的电磁铁执行控制电路的指令信号，使换向阀处于相应的切换位置，由换向阀切换中压地下水的注入方向。并由单向阀确保不同压力的水按规定的方向流动。

Claims (6)

1.一种双活塞水力调压泵，其特征在于由双活塞泵和调压系统所组成；双活塞泵的活塞缸体(13)内装有两个活塞(11、19)并通过活塞轴(12)连接在一起，形成双活塞结构；活塞一(11)和活塞二(19)外表面有沟槽，用来安装O形密封圈(3)，其内表面有内螺纹，分别与活塞轴(12)两端的外螺纹相连接；在活塞缸体(13)的两端具有端盖(1)；在活塞缸体(13)的体内具有两个内腔，两个活塞(11、19)分别在两个内腔中同步往复移动，把两个内腔分隔成四个空间，形成活塞一外室(9)、活塞一内室(14)、活塞二内室(18)、和活塞二外室(20)；端盖(1)上有一个带内螺纹的接口，端盖(1)上还有一个带内螺纹的通孔，用来安装推杆一(6)、压盖一(7)和弹簧一(8)，或者弹簧二(21)、压盖二(22)和推杆二(23)；接近开关一(5)和接近开关二(24)并分别通过开关支架(4)固定在端盖(1)上，固定在端盖(1)上的还有推杆一(6)和推杆二(23)；并且推杆一(6)和推杆二(23)均具有轴肩，分别用来安装固定弹簧一(8)和弹簧二(21)，在双活塞水力调压泵的调压系统中采用接近开关(5、24)及其触点(32、35)给控制电路发送活塞位置信号，由换向阀(30)的电磁铁执行控制电路的指令信号，使换向阀(30)处于相应的切换位置，由换向阀(30)切换中压地下水的注入方向，并由单向阀(33)确保不同压力的水按规定的方向流动。

2.根据权利要求1所述的双活塞水力调压泵；其特征在于活塞缸体(13)可以为整体结构，也可为分体密封连接结构。

3.根据权利要求1所述的双活塞水力调压泵；其特征在于调压系统由换向阀(30)、单向阀(33)、接近开关(5、24)、活塞缸体(13)的a、b、c、d、e、f接口(2、27、26、25、16、17)及其连接管路所组成；换向阀(30)一侧的两接口分别同活塞缸体(13)的a、b、c、d接口(2、27、26、25、)相连通，在b、c接口(27、26)的前端分别装有单向阀(33)；换向阀(30)另一侧的两接口分别同低压出口(37)和中压出口(28)相连通；活塞缸体(13)的e、f接口(16、17)分别通过单向阀(33)与高压出口(34)相连。

4.根据权利要求1所述的双活塞水力调压泵；其特征在于利用活塞有效作用面积差进行调压，活塞外侧端面的有效作用面积是以活塞直径为直径的圆的面积，活塞内侧端面的有效作用面积是以活塞直径为外径，以活塞轴直径为内径的环的面积；活塞外侧水的压力P_外除外，作用在活塞外侧有效作用面积A_外上，产生的推力F_外与活塞内侧水的压力P_内、作用在活塞内侧有效作用面积A_内上的推力F_内大小相等，方向相反，其平衡公式如下：

F_外＝F_内，P_外×A_外＝P_内×A_内

由于活塞外侧有效作用面积A_外大于活塞内侧有效作用面积A_内，所以活塞外侧水的压力P_外一定小于活塞内侧水的压力P_内。

5.根据权利要求1或4所述的双活塞水力调压泵；其特征在于当作用在活塞外侧的水是动力源，则作用在活塞内侧水的压力P_内大于作用在活塞外侧水的压力P_外，该活塞起升压作用，活塞外侧的水推动活塞由活塞外侧方向朝活塞内侧方向移动，该活塞处于升压阶段。

6.根据权利要求1或4所述的双活塞水力调压泵；其特征在于当作用在活塞内侧的水是动力源，则作用在活塞外侧水的压力P_外小于作用在活塞内侧水的压力P_内，该活塞起降压作用，活塞内侧的水推动活塞由活塞内侧方向朝活塞外侧方向移动，该活塞处于降压阶段。

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