CN102032156B - 双向柱塞液压抽油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向柱塞液压抽油泵，包括泵体，其内套装有换向阀，换向阀内套装有中空泵芯，中空泵芯的中部设置有活塞、下端有下柱塞，下柱塞的下端内设置有第一单向阀，泵体内设置有上行程推力油通道、下行程推力油通道、推力油输入通道和推力油回流通道，泵体的中部设置有推移腔，中空泵芯中部的活塞设置在推移腔内，推移腔的下端与上行程推力油通道相通、推移腔的上端与下行程推力油通道相通；换向阀可沿泵体中心轴线移动，随其移动，将上行程推力油通道、下行程推力油通道与推力油输入通道、推力油回流通道之间的连接关系进行切换，实现中空泵芯的上行和下行。本发明具有结构简单，采油效率高、能耗低，工作状态稳定，使用寿命长等优点。

Description

双向柱塞液压抽油泵

技术领域

本发明涉及油田采油领域，尤其是一种双向柱塞液压抽油泵。 

背景技术

在油田采油领域中，采油泵是重要的采油井举升设备。采油泵分柱塞泵、螺杆泵，潜油电泵和往复式潜油电泵。这些采用泵均由于结构原因而存在抽油效率低和能耗高的问题，造成采油成本增高、采油井效益降低。并且，这些采油泵由于结构复杂，极易损坏，存在使用寿命短的问题。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明双向柱塞液压抽油泵，包括泵体，其内套装有换向阀，换向阀内套装有中空泵芯，该中空泵芯的中部设置有活塞、中空泵芯的下部是下柱塞，中空泵芯内设置有第一单向阀，其中，泵体内设置有上行程推力油通道、下行程推力油通道、推力油回流通道，泵体的中部设置有推移腔，中空泵芯中部的活塞设置在推移腔内，推移腔的下端与所述上行程推力油通道相通、推移腔的上端与所述下行程推力油通道相通；换向阀可沿泵体中心轴线移动，并且随其移动，将上行程推力油通道、下行程推力油通道与推力油回流通道之间的连接关系进行切换，实现中空泵芯的上行和下行。 

进一步，所述泵体的下端设置有抽油腔、上端设置有出油腔，抽油腔的端口设置有第二单向阀，所述中空泵芯内的中空导油腔的下端与所述抽油腔相通、中空导油腔的上端与所述出油腔相通，所述下柱塞位于抽油腔中，所述中空泵芯上端设置有上柱塞，所述上柱塞位于出油腔中，所述中空泵芯在上行程和下行程中均向上排油。 

进一步，所述下柱塞断面面积为上柱塞断面面积的2倍，并且两个行程中的排油量相同。 

进一步，所述换向阀的上下端分别设置有上弹簧预紧装置、下弹簧预紧装置，所述中空泵芯上部和下部分别设置有上卡台和下卡台，上弹簧预紧装置的上端抵靠在上卡台上，下弹簧预紧装置的下端抵靠在下卡台上，所述换向阀的下部表面上设置有上行程定位槽和下行程定位槽， 所述换向阀的下部与所述泵体之间还设置有定位滚珠，通过定位滚珠与两个定位槽的定位配合来实现所述换向阀上下移动位置的定位。 

进一步，所述泵体上设置有所述定位滚珠的安装孔，该安装孔的顶壁和所述定位滚珠之间还设置有压紧弹簧。 

进一步，所述泵体的上端设置有推力油输入口、回流口和井液排出口，所述推力油回流通道与所述回流口相通。 

进一步，所述抽油腔的筒壁上设置有平衡孔。 

进一步，所述推力油回流通道包括上行程推力油回流通道、下行程推力油回流通道，所述上行程推力油通道的下部分与下行程推力油回流通道的下部分重合，所述下行程推力油通道的上部分与上行程推力油回流通道的上部分重合。 

本发明双向柱塞液压抽油泵，采用液压驱动的形式来驱动采油泵工作，具有结构简单，采油效率高、能耗低，工作状态稳定，使用寿命长等优点。 

附图说明

图1为本发明使用状态一结构示意图； 

图2为本发明使用状态二结构示意图。 

具体实施方式

如图1所示，本发明双向柱塞液压抽油泵，包括泵体1，泵体1内套装有换向阀2，换向阀2内套装有中空泵芯4，中空泵芯4的中部设置有活塞8，活塞下端设置有下柱塞5、上端设置有上柱塞19，下柱塞5下端内设置有第一单向阀9，其中，泵体1的下端设置有抽油腔13、上端设置有出油腔14，抽油腔13的端口设置有第二单向阀15，中空泵芯4内设置有中空导油腔16，中空导油腔16的下端与下柱塞5相通，中空导油腔16的上端与上柱塞19相通，本发明中通过上下柱塞上下运动来向上排油。 

泵体1内设置有上行程推力油通道11和下行程推力油通道12，泵体1的中部设置有推移腔10，中空泵芯4的中部设置有活塞8，活塞8设置在推移腔10内，推移腔10的下端与上行程推力油通道11相通、推移腔10的上端与下行程推力油通道12相通，通过向推移腔10的下部压入推力油来推动活塞8向上运动、以实现中空泵芯4的上行运动；通过向推 移腔10的上部压入推力油来推动活塞8向下运动、以实现中空泵芯4的下行运动。其中，通过换向阀2的上下移动来分别导通上行程推力油通道11、下行程推力油通道12，以控制推力油行程，来推动上柱塞19和下柱塞5进行上下运动以完成抽油、排油行程。 

换向阀2的上下端分别设置有上弹簧预紧装置7、下弹簧预紧装置6，换向阀2的下部表面上设置有上行程定位槽17和下行程定位槽18，换向阀2的下部与泵体1之间还设置有定位滚珠20，泵体1上设置有定位滚珠20的安装孔，安装孔的顶壁和定位滚珠20之间还设置有压紧弹簧(图中未示)，该压紧弹簧使定位滚珠20抵压在换向阀2的下部表面上，通过定位滚珠20与两个定位槽的定位配合来实现换向阀2上下移动位置的定位。中空泵芯4上部设置有上卡台21，下部设置有下卡台22，上弹簧预紧装置7的上端抵靠在上卡台21上，下弹簧预紧装置6的下端抵靠在下卡台22上，中空泵芯4向下运动时可通过上卡台21来压缩上弹簧预紧装置7内的弹簧，中空泵芯4向上运动时可通过下卡台22来压缩下弹簧预紧装置6内的弹簧。 

泵体1的上端设置有推力油输入口23、回流口24和井液排出口25。推力油输入口23与上行程推力油通道11和下行程推力油通道12相通；出油腔14与井液排出口25相通；泵体1与换向阀2之间还设置有推力油回流通道24，换向阀2通过上下移动来分别导通上行程推力油通道11、下行程推力油通道12，既同时导通相应的推力油回流通道24，以完成活塞8移动时，推移腔10内推力油的回流。推力油回流通道24包括上行程推力油回流通道、下行程推力油回流通道(图中为标记)，上行程推力油通道11的下部分与下行程推力油回流通道的下部分重合，下行程推力油通道12的上部分与上行程推力油回流通道的上部分重合。 

为了平衡下柱塞5上下运动时，抽油腔13的内外压力，抽油腔13的筒壁上设置有平衡孔27。 

图1所示为本发明双向柱塞液压抽油泵中活塞8在抽油腔10中下行程运动至最下端时的临界状态图，该状态中下行程推力油通道12处于导通状态。该下行程中，通过推力油输入口23向内输入推力油，推力油经过下行程推力油通道12进入到推移腔10的上部，推力油推动活塞8向下运动、以实现中空泵芯4的下行运动。当活塞下端推力油作用时，活塞8向上运动，下柱塞5也向上运动，此时第一单向阀9关闭、第二单 向阀15均打开，井液将通过第二单向阀15流入抽油腔13内，同时上柱塞19将出油腔14内的井液向上排出。当活塞上端推力油作用时，下柱塞5向下运动，抽油腔内的一半井液将通过中空导油腔16向上运动至出油腔14内，另一半井液向上排出泵外排出口22排出。 

在图1中所示状态时，在上卡台21的作用下，上弹簧预紧装置7处于受力逐渐预紧状态，此时，定位滚珠20仍处于上行程定位槽17内，当再进一步压入推力油时，上弹簧预紧装置7弹簧受力逐渐加大，当其预紧力或弹簧套26的推力大于定位滚珠20与上行程定位槽17之间的定位力时，定位滚珠20将向上升起以超越上行程定位槽17，在上弹簧预紧装置7的弹簧预紧力的推动下，换向阀2继续向下运动，直至定位滚珠20与下行程定位槽18定位卡住，此时进入图2所示的状态图。 

图2所示为本发明双向柱塞液压抽油泵中活塞8在抽油腔10中开始上行程运动的状态图，该状态中上行程推力油通道11处于导通状态。 

该上行程中，通过推力油输入口23向内输入推力油，推力油经过换向阀、上行程推力油通道11进入到推移腔10的下部，推力油推动活塞8向上运动、以实现中空泵芯4的上行运动。中空泵芯4上行运动时，下柱塞5也向上运动，此时第一单向阀9关闭、第二单向阀15均打开，井液将通过第二单向阀15流入抽油腔13，以准备下一次的排油，同时。由于第一单向阀9关闭，中空导油腔16、出油腔14内形成一个只有上端有出口的腔体，因此，中空泵芯4上行运动时，由于中空导油腔16、出油腔14内形成腔体的体积减小，上柱塞19将出油腔14内原存储的井液从井液排出口22排出 

由上运动状态分析可知，本发明双向柱塞液压抽油泵中，中空泵芯4在上行程和下行程中，上下柱塞的作用下均向外排油，为了减小抽油举升力，即要求两个行程中的抽油举升力近似相同，本发明中设置下柱塞5断面面积为上柱塞19断面面积的2倍。 

Claims (8)

1.双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，该抽油泵包括泵体，其内套装有换向阀，换向阀内套装有中空泵芯，该中空泵芯的中部设置有活塞、中空泵芯的下部是下柱塞，中空泵芯内设置有第一单向阀；泵体的下端设置有抽油腔、上端设置有出油腔，所述下柱塞位于抽油腔中，所述中空泵芯上端设置有上柱塞，所述上柱塞位于出油腔中，其中，泵体内设置有上行程推力油通道、下行程推力油通道、推力油回流通道，泵体的中部设置有推移腔，中空泵芯中部的活塞设置在推移腔内，推移腔的下端与所述上行程推力油通道相通、推移腔的上端与所述下行程推力油通道相通；换向阀可沿泵体中心轴线移动，并且随其移动，将上行程推力油通道、下行程推力油通道与推力油回流通道之间的连接关系进行切换，实现中空泵芯的上行和下行。

2.如权利要求1所述的双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，所述抽油腔的端口设置有第二单向阀，所述中空泵芯内的中空导油腔的下端与所述抽油腔相通、中空导油腔的上端与所述出油腔相通，所述中空泵芯在上行程和下行程中均向上排油。

3.如权利要求2所述的双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，所述下柱塞断面面积为上柱塞断面面积的2倍，并且两个行程中的排油量相同。

4.如权利要求2所述的双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，所述换向阀的上下端分别设置有上弹簧预紧装置、下弹簧预紧装置，所述中空泵芯上部和下部分别设置有上卡台和下卡台，上弹簧预紧装置的上端抵靠在上卡台上，下弹簧预紧装置的下端抵靠在下卡台上，所述换向阀的下部表面上设置有上行程定位槽和下行程定位槽，所述换向阀的下部与所述泵体之间还设置有定位滚珠，通过定位滚珠与两个定位槽的定位配合来实现所述换向阀上下移动位置的定位。

5.如权利要求4所述的双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，所述泵体上设置有所述定位滚珠的安装孔，该安装孔的顶壁和所述定位滚珠之间还设置有压紧弹簧。

6.如权利要求1所述的双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，所述泵体的上端设置有推力油输入口、回流口和井液排出口，所述推力油回流通道与所述回流口相通。

7.如权利要求1所述的双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，所述抽油腔的筒壁上设置有平衡孔。

8.如权利要求6所述的双向柱塞液压抽油泵，其特征在于，所述推力油回流通道作为上行程推力油回流通道、下行程推力油回流通道；下行程中，所述上行程推力油通道的上部分与下行程推力油回流通道的下部分重合；上行程中，所述下行程推力油通道的上部分与上行程推力油回流通道的下部分重合。