CN104024652A - 脉冲液压放大系统 - Google Patents

Abstract

一种液压放大系统，用于增加来自输送脉冲流体的泵的输送管或者到达泵的输送管中的输出压力，该泵为柱塞泵、弹簧回弹惯性泵或类似的循环泵。所述的液压放大系统包含流体入口(29)、流体出口(30)和一个或多个刚性体(21)，刚性体包含在流体入口和流体出口之间延伸的封闭的回旋通路。该刚性体或这些刚性体被夹在刚性盖板(22，23)之间，盖板分别包含该流体入口(29)和流体出口(30)。

Description

脉冲液压放大系统

技术领域

本发明涉及结合了柱塞式泵、摇动阀泵、弹簧回弹惯性泵或类似的脉冲液压放大装置的脉冲液压放大系统。

背景技术

WO2011124909Al披露了一种可调流体压力放大器，其包含一个腔体，该腔体包含弹性的封闭环，封闭环设置成与环状的排出孔接合。被施加的流体压力使得该环在交替允许和阻止流体通过排出孔离开腔体的状态之间来回摆动，从而使得在流体流过输出孔时脉冲压力增加。

已知的是，在包含这种脉冲压力放大装置的系统中，其流动特性很大程度上取决于连接管道中所包含的液压流体体积。由于连接管道的长度通常由装置的物理布局来决定，因此系统的运行参数或者是固定的，或者受限于压力放大装置提供的任何调整。

本发明设法提供一种新颖并且创造式的脉冲液压放大系统，其允许更多地控制运行参数，而不需要过大地增加该系统的尺寸和复杂性。

发明内容

本发明提出一种脉冲液压放大系统，特征在于：具有流体入口和流体出口的压力模型，该压力模型还具有刚性耐膨胀体，其包含在该流体入口和该流体出口之间延伸的封闭的回旋通路。

本发明还提供一种具有耐膨胀体的压力模型，该耐膨胀体包含形成封闭的回旋通路的模型部和封闭该模型部的刚性外部。

本发明还提供一种具有刚性外部的压力模型，该刚性外部包括一对端板，该对端板在它们之间保持该模型部。

本发明还提供一种具有端板的压力模型，端板通过连接元件、例如机械螺钉连接在一起。

本发明还提供一种具有连接元件的压力模型，该连接元件插入贯穿模型部。

本发明还提供一种具有模型部的压力模型，该模型部包括多个模型体，每个模型体限定了回旋通路的一部分。

本发明还提供一种具有模型体的压力模型，每个模型体包括单个端壁和限定通路部分的侧壁。

本发明还提供一种具有模型体的压力模型，通路部分在该模型体的一个开口端露出。

本发明还提供一种具有模型体的压力模型，端壁包括与通路部分连通的单个开口。

本发明还提供一种具有模型体的压力模型，通路部分大致上是部分圆形的，并且延伸270度。

本发明还提供一种具有模型体的压力模型，这些模型体以一个模型体的开口端被邻接的模型体的端壁覆盖的方式被保持在一起。

本发明还提供一种具有模型体的压力模型，这些模型体设置成层叠在一对端板之间。

本发明还提供一种具有流体入口和出口的压力模型，流体入口和出口固定至刚性外部。

本发明还提供一种脉冲液压放大系统，其包含多个串联连接的该压力模型。

本发明还提供一种具有压力模型的脉冲液压放大系统，该压力模型与摆动泵或流体压力放大器的开口连接。

附图说明

下面的描述和涉及到的附图并非限定实施例，而是为了说明本发明如何实现，在这些附图中：

附图1是根据本发明的用于脉冲放大系统的第一压力模型的端部视图；

附图2是压力模型的俯视图；

附图3从附图1的左边看到的模型体的盖板移走后的侧视图；

附图4是模型体另一块盖板移走后的相对侧的侧视图；

附图5是根据本发明的用于脉冲放大系统的第二压力模型的整体视图；

附图6是一般从一端观察的第二压力模型的分解图；

附图7是从相反端观察的第二压力模型的分解图；

附图8示出了两个压力模型如何连接一加倍有效长度；

附图9示出了三个压力模型如何连接在一起；

附图10是结合压力模型的根据本发明的脉冲液压放大系统；

附图11是压力放大系统的另一种配置图；

附图12是根据本发明的脉冲液压放大系统的一种不同形式；

附图13是第三压力模型的全视图，为了清楚去除部分，其用于根据本发明的脉冲液压放大。

具体实施方式

首先参考附图1-4，该压力模型包括一实心的内模型体1，其被夹在平行的外盖板2和3之间，它们都由铝或其他的适当刚性的耐膨胀材料制成。该模型体上钻有奇数个平行的通道4(在本实施例中有27个)，这些通道垂直于盖板2和3延伸。在一个表面，如附图3所示，这些通道4通过互连的横向通道5连接在一起，每一个横向通道5都连接单对通道4，剩下单个不成对的通道4A。在相反表面，如附图4所示，不同对的通道4通过另外的互连的横向通道6连接在一起，也剩下单个不成对的通道4B。盖板2和3通过机械螺钉7密封地固定在侧面上，机械螺钉7容纳在模型体1的螺纹孔8中。盖板2具有管状的入口9，其与该不成对的通道4A对准，并且盖板3具有一类似的管状的出口10，其与该不成对的通道4B对准。通道4和互连的通道5、6由此形成单个在入口9和出口10之间延伸的回旋通路。

压力模型本质上是一节大口径的抗压流体管道，但是具有如下优点，即相当长的长度包含在非常紧凑的占用面积内。

当模型以下面描述的方式用于脉冲液压放大系统中时，为了最大的有效性和效率，包含流体的通路必须是刚性的，并能够抵抗任何运动和膨胀。同样重要的是，通路的内表面是光滑和波状外形的，以提供最小的流动摩擦。

虽然对于小直径的管子，通常形成一盘管以减少占用面积，但是当使用直径较大的管子时，这个方法变得更加困难，这是因为材料中的相对应力增加，从而使得材料失效或者需要在制造过程中使用超高压和极端处理。

该压力模型提供了一种简单的、廉价的但是有效的解决方法。

形成模型体中的通路的空腔可以铸造、机械加工或模制。

由于由模型中的流体施加的膨胀力主要由盖板2和3来抵挡，因此内部模型体1可由较低强度的材料形成或者完全包围在高强度的外壳体中。

在上面描述的压力模型中，通路的长度是固定的。但是附图5-7中表示出了另外一种形式的使用模块系统的压力模型，在该模块系统中，多个铸造或模制的内腔单元能够组装以形成所需内部长度的模型。压力模型包括多个实心的和大致相同的模型体21(本实施例中有5个)，这些模型体被夹在平行的外盖板22和23之间。每个模型体21具有大致圆柱形的侧壁24，其与单个端壁25一起限定了单个延伸大约270度的部分圆周形的通道26。侧壁24可结合空腔32，以减少材料和重量，同时增加刚度和强度。通道26在侧壁24的自由端是打开的，但是除了通入通道的一端的单个开口27外，端壁25封闭了通道的相反端。侧壁24的外表面具有四个轴向延伸的螺栓孔28，这些螺栓孔以90度间隔均匀布置。盖板22、23大致相同，一个具有管状入口29，另一个具有管状出口30。四个螺栓孔31以90度间隔设置，用于与螺栓孔28对齐。

模型体21具有位于凹槽33内的插入的O形密封圈，凹槽33环绕通道26。另一个O形密封圈插入环绕盖板22的后表面上的入口29的凹槽34内，以密封抵靠邻接的模型体的端壁25。该模型体21和盖板22、23通过高强度螺栓7插入对齐的孔28和31中而连接在一起。每个模型体21相对于紧挨的模型体被旋转90度，从而一个模型体中的开口27通入相邻的模型体中的通道的相反端。入口29与相邻的模型体的开口27对齐，从而这些通道26和开口27形成单个在入口29和出口30之间延伸的回旋通路。(应该注意，在大多数情况下入口和出口可以颠倒。)通过改变每个压力模型中的模型体21的数量，通路的长度可合所需的长度。

第二种形式的压力模型的一个优点在于，模型或模型的结合体能够组装，以适应任何特殊的需求，并且组件的制造成本降低。另一个优点是简单，因为该系统能够由少量的标准部件、在不需要特别的技能或工具的情况下组装而成。

使用标准的模块部件也能够使它们被设计成具有良好的机械性能和流动增强特性，这些模块部件可始终如一地重复生产。这种系统还具有便于输送，以及为了清洁目的容易拆卸模型等优点。

应该注意，在模型体中由流体施加的膨胀力主要由用连接螺钉连接在一起的盖板22和23来抵抗。

第三种形式的压力模型在附图13中示出。该压力模型包括螺旋体式的内模型体14。模型体被容纳在刚性的圆柱形外壳42中，外壳具有端板43和44，端板43和44具有各自的管状入口和出口45、46。内螺旋体41与外壳42配合限定了单个在入口和出口之间延伸的螺旋形通路47。(同样，入口和出口也可以颠倒。)

该螺旋体和外壳可均由钢板制造。但是应该注意，在压力模型中由流体施加的膨胀力主要由外壳42来抵挡，并且内螺旋体41可由低强度材料，例如塑料模制形成。

在脉冲液压放大系统中，通过串联两个或多个压力模型可增加压力模型的有效工作长度。例如，如附图8所示，可通过直的连接件120连接两个压力模型。如附图9所示，多个模型也能通过直的连接件120和弯头121连接，以提供紧凑的结构。

在脉冲液压放大系统中，该压力模型的主要用途是有效延长了连接管的长度，因此当泵阀或充塞物关闭时，包含在管路系统(管道和模型)中流体的体积和由此的动量增加超过了单个管子中流体的体积和动量。

附图10表示当在例如WO2011124909Al中描述的流体压力放大器的泵101的入口前安装本压力模型100时，如何能够用于脉冲液压放大系统中，以提供加强的压力增加。压力模型增加了供应管102的有效长度，从而当泵密闭阀关闭时，流体的质量和动量更大，因此增加了输送管103内的压力。该模型还具有改变系统的固有运行频率的能力，并且从而增加效率。有效管长度越长，由于流体达到相同的速度并且从而关闭密闭装置需要的时间更长，泵的频率就越慢。通过调整管道长度，能够获得产生最大系统效率的最佳频率和流动值。附图5-7中的该压力模型允许在不需要较长管道的情况下，容易地获得这种调整。

当安装在附图11所示的这种系统的排出口104上时，通过相同的效果能得到增强的负压。改变排出管的有效长度将允许这种系统调整，从而能够获得最大压力和/或效率的状态。

附图12表示在脉冲液压放大系统中使用的另一个压力模型100，以增加摆动式井泵或钻井泵110中的输送管103内的输出压力。

尽管上述描述强调了本发明的新颖之处，并且提出了已发现的具体问题，但是在此所揭示的特征可以进行任何组合，并且能够为现有技术提供新的和有用的发展。

Claims (15)

1.一种脉冲液压放大系统，其特征在于：具有流体入口和流体出口(9，10；29，30；45，46)的压力模型，所述压力模型还具有刚性耐膨胀体，所述刚性耐膨胀体包含在该流体入口和该流体出口之间延伸的封闭的回旋通路(4；26；47)。

2.如权利要求1所述的脉冲液压放大系统，其中，该耐膨胀体包括形成该封闭的回旋通路(4；26；47)的模型部(1；21；41)，以及封闭该模型部的刚性外部(2，3；22，23；42)。

3.如权利要求2所述的脉冲液压放大系统，其中，该刚性外部包括一对端板(2，3；22，23)，该对端板在它们之间保持该模型部(1；21)。

4.如权利要求3所述的脉冲液压放大系统，其中，该端板(2，3；22，23)通过连接元件、例如机械螺钉(7)连接在一起。

5.如权利要求4所述的脉冲液压放大系统，其中，该连接元件(7)插入贯穿该模型部(1；21)。

6.如权利要求2所述的脉冲液压放大系统，其中，该模型部包括多个模型体(21)，每个模型体限定了该回旋通路的一部分(26)。

7.如权利要求6所述的脉冲液压放大系统，其中，模型体中的每个模型体包括单个端壁(25)和限定通路部分(26)的侧壁(24)。

8.如权利要求7所述的脉冲液压放大系统，其中，该通路部分(26)在该模型体的开口端中露出。

9.如权利要求7所述的脉冲液压放大系统，其中，该端壁(25)包括单个与该通路部分(26)连通的开口(27)。

10.如权利要求6所述的脉冲液压放大系统，其中，该通路部分(26)大致上为部分圆形，并且延伸270度。

11.如权利要求8所述的脉冲液压放大系统，其中，这些模型体(21)以一个模型体的开口端被邻接的模型体的端壁(25)覆盖的方式被保持在一起。

12.如权利要求6所述的脉冲液压放大系统，其中，这些模型体(21)设置成层叠在一对端板(22，23)之间。

13.如权利要求2所述的脉冲液压放大系统，其中，该流体入口和出口(9，10；29，30；45，46)被固定至该刚性外部(2，3；22，23；42)。

14.如权利要求1所述的脉冲液压放大系统，所述脉冲液压放大系统包含多个串联连接的压力模型(100)。

15.如权利要求1所述的脉冲液压放大系统，其中，该压力模型(100)与摆动泵(110)或流体压力放大器(101)的开口连接。