CN1124318A - 串联双油缸位能平衡式全程匀速直线运动型液压抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种液压传动的机械位能平衡的液压抽油机。
一种应用帕斯卡原理，将两个液压缸的工作腔用管子串联起来，形成连通器工况，并采用机械平衡的优点，用平衡重块的位能来平衡抽油杆等效位能，成为一种串联双油缸利用位能平衡的运动速度为梯形波的全程匀速运动的液压抽油机。
Description
本发明是一种液压传动的机械位能平衡的液压抽油机。
油田上使用的抽油机在一个工作冲程中，悬点的速度和加速度不仅大小在变化，而且方向上也在变化，可近似为简谐运动。
为了把下冲程中抽油杆自重做的功和电动机输出的能量储存起来，现有的抽油机采用了气动平衡和机械平衡方式。
下冲程中通过游梁带动的活塞或液压抽油机中抽油杆直接带动的活塞推动工作液体压缩蓄能器中的气体，把下冲程中的功储存成为气体的压缩能；上冲程中被压缩的气体膨胀，将储存的压缩能转换成膨胀能帮助电动机做功。
对机械平衡式抽油机，在下冲程中，以增加平衡重块的位能来储存能量；在上冲程中平衡重块降低位能，来帮助电动机作功。
具有上述工作原理的抽油机不足之处在于抽油机的抽油杆需做变化范围较大的变速运动，产生惯性载荷，损耗了驱动功率；并且气平衡时因气态方程决定，膨胀能亦是一个变量能，均能引起抽油杆的变速运动。
本发明的目的是应用液压传动技术中的帕斯卡原理，将两个液压缸的工作腔用管子相互串联起来，形成连通器工况；并采用机械平衡的优点，用平衡重块的位能来平衡抽油杆的等效位能，成为一种串联双油缸利用位能平衡的，运动速度为梯形波的全程匀速直线运动的液压驱动抽油机。提升油缸与平衡油缸垂直地面安装，其工作原理如说明书附图一所示。
本发明的装置主要是由推举平衡重块W2的平衡油缸，它由控制腔A腔和工作腔B腔组成，与平衡缸工作腔B腔连通的是提升油缸的工作腔D腔，这样由平衡油缸B腔和提升油缸D腔组成了连通器，图中液压泵利用电动机的旋转机械能将油箱G中的液体增压转换成为具有压力能的高压液体，换向阀E的4个通油口分别连接液压油泵F，油箱G和平衡油缸的控制腔A腔与提升油缸的控制腔C腔。
本发明的装置工作时，液压控制系统仅控制平衡油缸的A腔和提升油缸的C腔；将平衡油缸的B腔与提升油缸的D腔用管子串联连接且密封起来，形成连通器工况，当抽油杆、抽油泵等物体的等效载荷W1将重力作用在提升油缸的活塞上，被活塞与缸筒封闭的D腔中的液体会产生较高的压强与之平衡，根据帕斯卡原理这个压强会传递到连通器的另一端B腔并作用在平衡油缸的活塞上产生向上的推力，当不断加大平衡重块的质量，使之重力与活塞的推力相平衡时，抽油杆抽油泵等工作载荷W1与平衡重块W2可以停留在各自的运行轨道的任意一点上。
串联双油缸位能平衡式全程匀速直线运动型液压抽油机工作时，液压换向阀将液压泵输出的高压液体分配给平衡油缸的控制腔A腔，高压液体作用在平衡活塞的上端产生向下的推力，打破了原来的平衡状态向下运动，平衡活塞下行时会对平衡活塞下端B腔的液体产生高于原平衡状态的压强，由连通器的工作原理可知，B腔排出的液体进入D腔使提升油缸活塞向上运动并拖动抽油杆和抽油泵柱塞一起运动，完成了抽油机上冲程工况。平衡重块W2下行一个冲程距离所损失的位能，被上行的抽油杆等效载荷W1上行一个冲程距离储存起来，因此抽油机上冲程工况W2失去的位能被转换储存到W1的位能上，由于液压泵在一个冲程时间内的排量可近似一个常值，所以提升油缸活塞和平衡油缸活塞在整个行程中保持匀速直线运动，其速度曲线近似一个梯形波，如说明书附图二所示。
当抽油机下冲程工况时，换向阀将高压液体分配给提升油缸的C腔，使抽油杆下行，D腔排出的液体进入B腔，使平衡油缸上的平衡重块W2上行，抽油杆W1下行损失的位能被上行的平衡重块W2储存起来。
与传统的抽油机相比，传统的抽油机的主要4种载荷：抽油杆柱的重力载荷，液柱载荷，惯性载荷及摩擦载荷在本发明的装置中仅剩下摩擦载荷，其它则都被平衡重块W2平衡掉了。在本发明的装置中，电动机输出的功率只要能克服摩擦载荷便可使本发明的抽油机正常工作，因此可选较小的电动机。传统的14型抽油机电动机为55KW，而根据本发明制造的同类型工业样机的电动功率仅需要15KW。
Claims (5)
1.一种串联双油缸位能平衡式全程匀速运动型液压抽油机，其特征是提升油缸与平衡油缸为串联连接。
2.按权利1所确定的串联起来的提升油缸和平衡油缸的安装特征是垂直地面安装。
3.按权利1和权利2所确定的提升油缸和平衡油缸连接特征是串联管路中无其它控制装置，形成连通器工作状态。
4.按权利1.权利2和权利3确定的双油缸连通器运动特征是除换向起步和运行终端外，活塞工作时，全程速度为匀速直线运动。
5.按权利1.权利2.权利3和权利4确定的双油缸连通器控制特征是平衡油缸与提升油缸各有一个且仅有一个控制腔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95101033 CN1124318A (zh) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 串联双油缸位能平衡式全程匀速直线运动型液压抽油机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 95101033 CN1124318A (zh) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 串联双油缸位能平衡式全程匀速直线运动型液压抽油机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1124318A true CN1124318A (zh) | 1996-06-12 |
Family
ID=5073749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 95101033 Pending CN1124318A (zh) | 1995-01-10 | 1995-01-10 | 串联双油缸位能平衡式全程匀速直线运动型液压抽油机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1124318A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104896003A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-09 | 覃盛安 | 一种基于帕斯卡定律的多领域应用的自适应瞬间平衡装置 |
| CN106013285A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-10-12 | 山东交通学院 | 一种多单元直线驱动平面三活动度装载机器人 |
| CN113884227A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-01-04 | 中国北方车辆研究所 | 一种异型薄板推力测试方法 |
-
1995
- 1995-01-10 CN CN 95101033 patent/CN1124318A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113884227B (zh) * | 2021-09-18 | 2023-08-01 | 中国北方车辆研究所 | 一种异型薄板推力测试方法 |
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