CN118188642A - 一种液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液动力推拉执行机构、液流换向装置和采油设备，其中，液动力推拉执行机构主要包括：激励杆11、上腔室10、下腔室12、动力活塞14、动力活塞杆16、动力液入口17、过流腔18、下腔进液口19；激励杆11根据需要在外部机构作用下，处于不同位置，使得动力液从激励杆11的进液孔112进入到液压活塞缸的上腔室10或者下腔室12，推动动力活塞14下行或上行，动力活塞杆16实现伸出/缩回的运动，推拉液流换向装置的换向活塞做功，以改变液流换向阀上换向活塞的位置，进而驱动采油设备的动力马达直线往复运动，并驱动与动力马达连接的抽油泵活塞往复运动，实现采油举升的目的。

Description

一种液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备

技术领域

本发明涉及一种石油机械领域，尤其涉及一种液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备。

背景技术

石油工业中，很重要的一个生产过程就是把深埋地下几千米的石油通过一个直径120mm的深孔，把石油提升到地面。这个过程叫采油。

目前油田采油活动中主要采油设备是有杆抽油机设备。也就是，有杆抽油泵的泵筒连接许多抽油管，下放到地下几千米深的油层位置，有杆抽油泵的活塞与许多抽油杆连接，固定到地面抽油机的游梁驴头上。抽油机工作时，游梁驴头上下摆动，通过固定在游梁驴头上的抽油杆带动油井下面的抽油泵活塞上下运动，从而实现将地下的石油抽举到地面上的目的。这种采油设备是结构最简单、应用最普遍的采油设备。

实际钻井过程中，采油井眼不是垂直的。这就会造成有杆抽油机设备工作时抽油杆和抽油管严重偏磨，这种偏磨问题不仅造成有杆抽油机设备寿命周期缩短，也会导致有杆抽油机设备系统能耗增加。

为解决以上问题，工程师们研究了各种驱动原理的无杆采油举升设备。其中，用液体压力做驱动力的直线运动的马达，带动抽油活塞泵实现采油举升的设备就是其种的一种。用液体压力做驱动力的直线运动的马达是这种采油举升设备的关键动力部件。而用液体压力做驱动力的直线运动的马达中，关键核心部件是促使马达上的动力拉杆往复运动的液流换向单元。

液流换向单元由液流换向阀和换向执行机构组成。液流换向阀的换向机理是，通过外部执行机构改变液流换向阀中换向活塞的位置，实现换向阀出/回油口的液流换向，目前，提供一种利用液体压力的外部执行机构来改变液流换向阀中换向活塞的位置是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决以上问题之一。

本发明的主要目的在于提供一种液动力推拉执行机构。

本发明的另一目的在于提供一种液流换向装置。

本发明的另一目的在于提供一种采油设备。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面提供了一种液动力推拉执行机构，包括：

机构本体1；

液压活塞缸2，设置在所述机构本体1的轴向中心孔内，包括：缸体3、激励杆11、上腔室10、下腔室12、动力活塞14、动力活塞杆16、动力液入口17、过流腔18、下腔进液口19；其中：

所述动力活塞14，密封设置于所述缸体3内，将所述液压活塞缸2的腔体分割为所述上腔室10和所述下腔室12，与所述动力活塞杆16一体连接为整体，且轴向中心有中心通孔；

所述动力活塞杆16，与外部负载连接，伸出或缩回所述缸体，带动所述外部负载做功；

所述激励杆11，从所述中心通孔通过，在所述中心通孔中上下运动，且与所述动力活塞14之间是密封的；所述激励杆11包括：中心进液通道111、进液孔112和出液孔113；所述中心进液通道111设置在所述激励杆11的轴向中心通孔内，所述进液孔112和所述出液孔113分别径向设置，所述进液孔112与所述中心进液通道111连通；所述进液孔112设置在所述激励杆11的下端，用于引入动力液；

所述动力液入口17与所述过流腔18的一端连通，所述过流腔18的另一端通过所述下腔进液口19与所述下腔室12连通；

当所述激励杆11下行运动到达激励下死点时，所述出液孔113与所述上腔室10连通，动力液通过所述激励杆11的进液孔112进入，流经所述中心进液通道111，再通过所述出液孔113进入到所述上腔室10，推动所述动力活塞14下行运动，并带动所述动力活塞杆16做伸出运动，推动外部负载做功；

当所述激励杆11上行运动到达激励上死点时，所述出液孔113通过所述动力液入口17、所述过流腔18和所述下腔进液口19与所述下腔室12连通，动力液通过所述激励杆11的进液孔112进入，流经所述中心进液通道111，再通过所述出液孔113进入到所述下腔室12，推动所述动力活塞14上行运动，并带动所述动力活塞杆16做缩回运动，拉动所述外部负载做功。

可选的，该液动力推拉执行机构还包括：过流通孔4，轴向设置在所述机构本体1的轴向中心孔的周边，用于引进动力液流入进所述激励杆11的进液孔112。

可选的，所述液压活塞缸2还包括：上腔排液孔9和下腔排液孔15；所述上腔排液孔9与所述上腔室10连通，所述下腔排液孔15与所述下腔室12连通；

所述液动力推拉执行机构还包括：活塞阀塞6，设置在所述机构本体1的轴向中心孔的两侧，与所述激励杆11连接，一起同步运动；

所述活塞阀塞6，用于当所述激励杆11下行运动到达激励下死点时，到达第一位置，关闭所述上腔排液孔9，并打开所述下腔排液孔15，所述下腔室12内的乏液通过所述下腔排液孔15排到泄压区；当所述激励杆11上行运动到达激励上死点时，到达第二位置后，打开所述上腔排液孔9，并关闭下腔排液孔15，所述上腔室10内的乏液通过所述上腔排液孔9排到泄压区。

可选的，该液动力推拉执行机构还包括：同步联接件21；所述活塞阀塞6通过第一螺栓20与所述同步联接件21连接，所述激励杆11通过第二螺栓22与所述同步联接件21连接。

可选的，还包括：泄压连通孔13，所述上腔排液孔9与所述泄压连通孔13连通，通过所述泄压连通孔13将所述上腔室10内的乏液排出到泄压区；

所述下腔排液孔15与所述泄压连通孔13连通，通过所述泄压连通孔13将所述下腔室12内的乏液排出到泄压区。

可选的，所述上腔排液孔9包括2个，以所述激励杆11为轴对称设置；

所述下腔排液孔15包括2个，以所述激励杆11为轴对称设置；

所述泄压连通孔13包括2个，以所述激励杆11为轴对称设置。

可选的，所述液压活塞缸2还包括：导流环8，设置在所述动力液入口17处，作为连通所述出液孔113与所述动力液入口17的导流通路；

所述液压活塞缸2还包括：导流环密封体7，设置在所述导流环8是上下两侧，且与所述激励杆11紧密贴合，确保所述激励杆11在所述导流环8上下的密封。

可选的，所述导流环8包括2个，所述动力液入口17包括2个，所述过流腔18包括2个，所述下腔进液口19包括2个，分别以所述激励杆11为轴对称设置；

所述导流环密封体7包括4个，2个所述导流环密封体7配合1个所述导流环8使用。

本发明另一方面提供了一种液流换向装置，包括如上所述的液动力推拉执行机构41、连接横梁42、液流换向阀45，所述液流换向阀45包括：2个换向活塞44，其中，

所述动力推拉执行机构41与所述液流换向阀45按从上至下的顺序同轴安装连接，所述动力推拉执行机构41的激励杆11穿过所述液流换向阀45的中心孔与外部负载相关联；所述激励杆11所在位置由所述外部负载所在位置控制；

所述液力推拉执行机构41的动力活塞杆16通过所述连接横梁42与2个所述换向活塞44连接；

所述激励杆11到达激励下死点时，动力液通过所述激励杆11的进液孔112进入到所述液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的上腔室10，推动所述液压活塞缸2的动力活塞14和动力活塞杆16下行伸出，所述动力活塞杆16推动所述换向活塞44向下移动到换向下死点，触发所述液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向；

所述激励杆11到达激励上死点时，动力液通过所述激励杆11的进液孔112进入到所述液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的下腔室12，推动所述动力活塞14和动力活塞杆16上行缩回，拉动所述换向活塞44向上移动到换向上死点，触发所述液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向。

本发明再一方面提供了一种采油设备，包括如上所述的液流换向装置和液驱直线马达46，所述液驱直线马达46包括：马达活塞47和动力拉杆48，其中，

所述动力推拉执行机构41、所述液流换向阀45和所述液驱直线马达46按从上至下的顺序同轴安装连接，所述动力推拉执行机构41的激励杆11穿过所述液流换向阀45的中心孔与所述动力活塞47相关联，所述激励杆11所在位置由所述马达活塞47所在位置控制；

所述马达活塞47拉动所述激励杆11向下运动，当所述马达活塞47向下运动到达马达下死点，所述激励杆11到达激励下死点时，动力液通过所述激励杆11的进液孔112进入到所述液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的上腔室10，推动所述液压活塞缸2的动力活塞14和动力活塞杆16下行伸出，所述动力活塞杆16推动所述换向活塞44向下移动到换向下死点，触发所述液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向，所述马达活塞47和所述动力拉杆48的运动方向从向下运动变成开始向上运动；

所述马达活塞47推动所述激励杆11向上运动，当所述马达活塞47向上运动到达马达上死点，所述激励杆11到达激励上死点时，动力液通过所述激励杆11的进液孔112进入到所述液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的下腔室12，推动所述动力活塞14和动力活塞杆16上行缩回，拉动所述换向活塞44向上移动到换向上死点，触发所述液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向，所述马达活塞47和所述动力拉杆48的运动方向，从向上运动变成开始向下运动。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供了一种液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备，激励杆11根据需要在外部机构作用下，按一定周期循环使其处不同位置，使得动力液从激励杆11的进液孔112进入到液压活塞缸2的上腔室10或者下腔室12，推动动力活塞14下行或上行，动力活塞杆16也就会按相同周期循环实现伸出/缩回的运动，推拉换向活塞做功，以改变液流换向阀上换向活塞的位置，进而驱动动力马达直线往复运动，并驱动与之连接的抽油泵活塞往复运动，实现采油举升的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的液动力推拉执行机构局部剖面的结构正面主视图和M向、N向投影视图；

图2为本发明实施例提供的液动力推拉执行机构在激励杆被下拉时A-A剖面的剖视图和B-B剖面的剖视图；

图3为本发明实施例提供的液动力推拉执行机构在激励杆被推起时A-A剖面的剖视图和B-B剖面的剖视图；

图4为本发明实施例提供的液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备装配结构示意图以及激励杆被下拉时的运动方向示意图；

图5为本发明实施例提供的液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备装配结构示意图以及激励杆被推起时的运动方向示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种液动力推拉执行机构，应用于石油工业采油举升领域的液驱直线马达的液流换向装置，与液流换向装置的液流换向阀配套使用，以改变液流换向阀上换向活塞的位置，进而驱动动力马达直线往复运动。

图1示出了本发明实施例提供的液动力推拉执行机构局部剖面的结构正面主视图和M向、N向投影视图。图2示出了图1所示液动力推拉执行机构的A-A剖面的剖视图和B-B剖面的剖视图。表现了当激励杆11拉下时，液力推拉执行机构各剖面上的功能结构分布及各部件之间的连接关系。图3示出了图1所示液动力推拉执行机构的A-A剖面的剖视图和B-B剖面的剖视图。表现了当激励杆11推起时，液力推拉执行机构各剖面上的功能结构分布及各部件之间的连接关系。

下面结合图1、图2和图3对本发明实施例提供的液动力推拉执行机构的结构及功能进行详细描述。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的液动力推拉执行机构，包括：

机构本体1和液压活塞缸2，设置在机构本体1的轴向中心孔内；

该液压活塞缸2包括：缸体3、激励杆11、上腔室10、下腔室12、动力活塞14、动力活塞杆16、动力液入口17、过流腔18、下腔进液口19；其中：

动力活塞14，密封设置于缸体3内，将液压活塞缸2的腔体分割为上腔室10和下腔室12，与动力活塞杆16一体连接为整体，且轴向中心有中心通孔；

动力活塞杆16，与外部负载连接，伸出或缩回缸体，带动外部负载做功；

激励杆11，从上述中心通孔通过，在中心通孔中上下运动，且与动力活塞14之间是密封的；激励杆11包括：中心进液通道111、进液孔112和出液孔113；中心进液通道111设置在激励杆11的轴向中心通孔内，进液孔112和出液孔113分别径向设置，进液孔112与中心进液通道111连通；动力液入口17与过流腔18的一端连通，过流腔18的另一端通过下腔进液口19连通；随着激励杆11的上下运动，在图2中，出液孔113与上腔室10连通(图2所示的剖面图仅示出激励杆11一侧的出液孔113，对称侧的出液孔113未示出)，在图3中，出液孔113通过动力液入口17、过流腔18和下腔进液口19与下腔室12连通(图3所示的剖面图仅示出激励杆11一侧的出液孔113，对称侧的出液孔113未示出)；进液孔112，设置在激励杆11下端的，用于引入动力液；

如图2所示，当激励杆11下行运动到达激励下死点时，出液孔113与上腔室10连通，动力液通过激励杆11的进液孔112进入，流经中心进液通道111，再通过出液孔113进入到上腔室10，推动活塞14下行运动，并带动动力活塞杆16做伸出运动，推动外部负载做功。

如图3所示，当激励杆11上行运动到达激励上死点时，出液孔113通过动力液入口17、过流腔18和下腔进液口19与下腔室12连通，动力液通过激励杆11的进液孔112进入，流经中心进液通道111，再通过出液孔113进入到下腔室12，推动活塞14上行运动，并带动动力活塞杆16做缩回运动，拉动外部负载做功。

本发明实施例中，机构本体1是圆柱形结构，机构本体1的中心孔轴向穿通机构本体1，中心孔内是液压活塞缸2。激励杆11是带有中心孔的长杆，中心孔轴向穿通激励杆11，内设中心进液通道111。进液孔112设置在激励杆11的下端，当进液孔112暴露于动力液中时，动力液通过进液孔112进入到中心进液通道111。出液孔113设置在激励杆11的上端，随着激励杆11上下滑动，出液孔113可与液压活塞缸2的上腔室10或者下腔室12连通。动力液通过激励杆11下端的进液孔112进入到激励杆11的中心进液通道111，通过出液孔113最终进入到液压活塞缸2的上腔室10或者下腔室12。液压活塞缸2的上腔室10进液推动动力活塞14下行，动力活塞14下移并带动动力活塞杆16伸出，推动负载做功。液压活塞缸2的下腔室12进液推动动力活塞14上行，动力活塞14带动动力活塞杆16做伸缩运动，拉动负载做功。激励杆11根据需要在外部机构作用下，按一定周期循环使其处在图2和图3的位置，这样动力活塞杆16也就会按相同周期循环实现伸出/缩回的运动，推拉外部负载做功。本发明实施例提供的液动力推拉执行机构与液流换向装置的液流换向阀配套使用，推拉换向活塞移动，改变液流换向阀上换向活塞的位置，进而驱动动力马达直线往复运动。

本发明实施例中，动力活塞14和动力活塞杆16是中心有通孔的一体化结构，决定动力活塞14上下移动的激励杆11从直线通孔中通过。其中，液压活塞缸2和动力活塞14之间，动力活塞14与激励杆11之间均是密封的。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图1所示，本发明实施例提供的液动力推拉执行机构还包括：过流通孔4，轴向设置在机构本体1的轴向中心孔的周边，用于引进动力液流入进激励杆11的进液孔112。可选的，过流通孔4包括4个。例如，如图1所示，在液压活塞缸2周边轴向有4个过流通孔4，从执行机构1本体的顶部穿透至底部，从顶部接入动力液管，注入动力液，将动力液引入至激励杆11的进液孔112的周围，以便于当进液孔112暴露于动力液中，动力液可以进入到激励杆11的中心进液通道111，进而进入到液压活塞缸2的上腔室10或下腔室12，驱动动力活塞14下行或上行，带动动力活塞杆16伸出或缩回，带动外部负载做功。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图2和图3所示，液压活塞缸2还包括：上腔排液孔9和下腔排液孔15；上腔排液孔9与上腔室10连通，下腔排液孔15与下腔室12连通；液动力推拉执行机构还包括：活塞阀塞6，设置在机构本体1的轴向中心孔的两侧，与激励杆11连接，一起同步运动。活塞阀塞6，用于当激励杆11下行运动到达激励下死点时，到达第一位置，关闭上腔排液孔9，并打开下腔排液孔15，下腔室12内的乏液通过下腔排液孔15排到泄压区；当激励杆11上行运动到达激励上死点时，到达第二位置后，打开上腔排液孔9，并关闭下腔排液孔15，上腔室10内的乏液通过上腔排液孔9排到泄压区。本发明实施例中，当活塞阀塞6到达第一位置(如图2所示)后，由于活塞阀塞6的特殊结构将上腔排液孔9遮档，将下腔排液孔15暴露，使得上腔排液孔9无法与排泄区连通，而下腔排液孔15可以与排泄区连通。当活塞阀塞6到达第二位置(如图3所示)后，由于活塞阀塞6的特殊结构将上腔排液孔9暴漏，将下腔排液孔15遮挡，使得上腔排液孔9可以与排泄区连通，而下腔排液孔15不能与排泄区连通。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图1所示，本发明实施例提供的液动力推拉执行机构还包括：同步联接件21；活塞阀塞6通过第一螺栓20与同步联接件21连接，激励杆11通过第二螺栓22与同步联接件21连接。可选的，活塞阀塞6包括2个，分别设置在激励杆11的轴向两侧，与激励杆11一起同步运动。由此，通过同步联接件21将激励杆11与活塞阀塞6连接在一起，同步运动，以确保激励杆11运动到相应位置时，活塞阀塞6可以控制上腔排液孔9和下腔排液孔15的关闭。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图2和图3所示，本发明实施例提供的液动力推拉执行机构还包括：泄压连通孔13，上腔排液孔9与泄压连通孔13连通，通过泄压连通孔13将上腔室10内的乏液排出到泄压区；下腔排液孔15与泄压连通孔13连通，通过泄压连通孔13将下腔室12内的乏液排出到泄压区。如图2所示，当激励杆11下行运动到达激励下死点时，活塞阀塞6到达第一位置，关闭上腔排液孔9，并打开下腔排液孔15，下腔室12内的乏液通过下腔排液孔15排到泄压区，由此，下腔室12的下腔排液孔15通过两侧的活塞孔与泄压连通孔13连通排出下腔室12的乏液，这时上腔室10的上腔排液孔9被活塞阀塞6封堵不与泄压连通孔13连通；当激励杆11上行运动到达激励上死点时，活塞阀塞6到达第二位置后，打开上腔排液孔9，并关闭下腔排液孔15，上腔室10内的乏液通过上腔排液孔9排到泄压区，由此，上腔室10的上腔排液孔9通过两侧的活塞孔与泄压连通孔13连通排出上腔室10的乏液，这时下腔室12的下腔排液孔15被活塞阀塞6封堵不与泄压连通孔13连通。可选的，上腔排液孔9包括2个，以激励杆11为轴对称设置；下腔排液孔15包括2个，以激励杆11为轴对称设置；泄压连通孔13包括2个，以激励杆11为轴对称设置。由此，以激励杆11为轴，左右两侧形成了2个排液通道，即左侧的以及右侧的上腔排液孔9->泄压连通孔13、下腔排液孔15->泄压连通孔13，上腔室10或下腔室12内的乏液可以通过2侧的排液通道同时排出，提高了乏液排出的效率。且，当一侧通道出现故障，另一侧通道仍然可以排液，不会影响乏液的排出，确保了乏液排出的稳定性。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图2和图3所示，液压活塞缸2还包括：导流环8，设置在动力液入口17处，作为连通出液孔113与动力液入口17的导流通路；随着激励杆11上下滑动，当激励杆11滑动到一定位置后(如图3所示位置)，出液孔113通过导流环8与动力液入口17连通，动力液通过激励杆11的进液孔112进入，通过出液孔113、导流环8、动力液入口17、过流腔18和液压活塞缸2的下腔进液口19进入到液压活塞缸2的下腔室12，并作用到动力活塞14上，推动动力活塞14上行，动力活塞杆16做缩回运动，拉动外部负载做功。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图2和图3所示，液压活塞缸2还包括：导流环密封体7，设置在导流环8是上下两侧，且与激励杆11紧密贴合，确保激励杆11在导流环8上下的密封。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图2和图3所示，导流环8包括2个，动力液入口17包括2个，过流腔18包括2个，下腔进液口19包括2个，分别以激励杆11为轴对称设置；导流环密封体7包括4个，2个导流环密封体7配合1个导流环8使用。由此，以激励杆11为轴，左右两侧形成了2个下腔室进液通道，即左侧的以及右侧的出液孔113->导流环8->动力液入口17->过流腔18->液压活塞缸2的下腔进液口19，将动力液可以通过两侧的下腔室进液通道同时进入到下腔室12，提高了动力液进液效率。且，当一侧通道出现故障，另一侧通道仍然可以进液，不会影响动力液进入，以确保液动力推拉执行机构能够正常工作。

作为本发明实施例中一种可选的实施方式，如图2和图3所示，本发明实施例提供的液动力推拉执行机构还包括：2个排液活塞阀孔5，与活塞阀塞6密封配合设置。

下面对本发明实施例提供的液动力推拉执行机构的动力活塞下行运动以及动力活塞上行运动进行示例性说明。

当激励杆11处于图2所示位置时，活塞阀塞6将液压活塞缸2的上腔排液孔9关闭，液压活塞缸2的下腔排液孔15打开，动力液通过激励杆11的进液孔112进入中心进液通道111，再通过出液孔113进入到液压活塞缸2的上腔室10并作用到动力活塞14上，推动动力活塞14下行，动力活塞杆16做伸出运动，推动外部负载做功。液压活塞缸2的下腔室12排出的乏液通过液压活塞缸2的下腔排液孔15和连通孔13排到泄压区。

当激励杆11处于图3所示位置时，活塞阀塞6将液压活塞缸2的上腔排液孔9打开，液压活塞缸2的下腔排液孔15关闭，动力液通过激励杆11的进液孔112进入中心进液通道111，通过出液孔113、导流环8、动力液入口17、过流腔18和下腔进液口19进入到液压活塞缸2的下腔室12并作用到动力活塞14上，推动动力活塞14上行，动力活塞杆16做缩回运动，拉动外部负载做功。液压活塞缸2的上腔室10排出的乏液通过上腔排液孔9和连通孔13排到泄压区。

激励杆11根据需要在外部机构作用下，按一定周期循环使其处在图2和图3的位置，这样动力活塞杆16也就会按相同周期循环实现伸出/缩回的运动，推拉外部负载做功。

本实施例提供的液动力推拉执行机构，应用于石油工业采油举升领域的液驱直线马达的液流换向装置，与液流换向装置的液流换向阀配套使用，激励杆11根据需要在外部机构作用下，按一定周期循环使其处不同位置，使得动力液从激励杆11的进液孔112进入到液压活塞缸2的上腔室10或者下腔室12，推动动力活塞下行或上行，动力活塞杆16也就会按相同周期循环实现伸出/缩回的运动，推拉外部负载(换向活塞)做功，以改变液流换向阀上换向活塞的位置，进而驱动动力马达直线往复运动。

本发明实施例还提供了一种液流换向装置和采油设备。图4示出了本发明实施例提供的液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备装配结构示意图以及激励杆被下拉时的运动方向示意图；图5示出了本发明实施例提供的液动力推拉执行机构、液流换向装置以及采油设备装配结构示意图以及激励杆被推起时的运动方向示意图。

下面结合图1至图5对本发明实施例提供的液流换向装置以及采油设备的结构及功能进行详细描述。

如图4和图5所示，本发明实施例提供的液流换向装置，包括上文所述的液动力推拉执行机构41、连接横梁42、液流换向阀45，液流换向阀45包括：2个换向活塞44，其中，

动力推拉执行机构41与液流换向阀45按从上至下的顺序同轴安装连接，动力推拉执行机构41的激励杆11穿过液流换向阀45的中心孔与外部负载相关联；激励杆11所在位置由外部负载所在位置控制；

液力推拉执行机构41的动力活塞杆16通过连接横梁42与2个换向活塞44连接；

激励杆11到达激励下死点时，动力液通过激励杆11的进液孔112进入到液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的上腔室10，推动液压活塞缸2的动力活塞14和动力活塞杆16下行伸出，动力活塞杆16推动换向活塞44向下移动到换向下死点，触发液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向；

激励杆11到达激励上死点时，动力液通过激励杆11的进液孔112进入到液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的下腔室12，推动动力活塞14和动力活塞杆16上行缩回，拉动换向活塞44向上移动到换向上死点，触发液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向。

由此，通过动力活塞杆16的伸缩运动，带动液流换向阀45的换向活塞44上下移动，进而触发液流换向阀45的出/回油口的液流方向完成换向。

本实施例提供的液流换向装置，应用于石油工业采油举升领域的液驱直线马达，激励杆11根据需要在外部机构作用下，按一定周期循环使其处不同位置，使得动力液从激励杆11的进液孔112进入到液压活塞缸2的上腔室10或者下腔室12，推动动力活塞下行或上行，动力活塞杆16也就会按相同周期循环实现伸出/缩回的运动，带动液流换向阀45的换向活塞44上下移动，进而触发液流换向阀45的出/回油口的液流方向完成换向，进而驱动动力马达直线往复运动。

如图4和图5所示，本发明实施例提供的一种采油设备，包括上文所述的液流换向装置和液驱直线马达46，液驱直线马达46包括：马达活塞47和动力拉杆48，其中，

动力推拉执行机构41、液流换向阀45和液驱直线马达46按从上至下的顺序同轴安装连接，动力推拉执行机构41的激励杆11穿过液流换向阀45的中心孔与动力活塞47相关联，激励杆11所在位置由马达活塞47所在位置控制；

马达活塞47拉动激励杆11向下运动，当马达活塞47向下运动到达马达下死点，激励杆11到达激励下死点时，动力液通过激励杆11的进液孔112进入到液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的上腔室10，推动液压活塞缸2的动力活塞14和动力活塞杆16下行伸出，动力活塞杆16推动换向活塞44向下移动到换向下死点，触发液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向，马达活塞47和动力拉杆48的运动方向从向下运动变成开始向上运动；

马达活塞47推动激励杆11向上运动，当马达活塞47向上运动到达马达上死点，激励杆11到达激励上死点时，动力液通过激励杆11的进液孔112进入到液力推拉执行机构41的液压活塞缸2的下腔室12，推动动力活塞14和动力活塞杆16上行缩回，拉动换向活塞44向上移动到换向上死点，触发液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向，马达活塞47和动力拉杆48的运动方向，从向上运动变成开始向下运动。

当外部动力液流源源不断地供给时，液驱直线马达46的马达活塞47和动力拉杆48就会周而复始地，向下运动到马达下死点触发激励杆11，然后开始向上运动，向上运动到马达上死点时又触发激励杆411，然后又开始向下运动。只要动力液供给连续不断，液驱直线马达的动力拉杆48就会不停地往复运动，驱动与之连接的抽油泵活塞往复运动，实现采油举升的目的。

下面对本发明实施例提供的液力推拉执行机构41、液流换向阀45和液驱直线马达46的运行状态进行示例性说明。

如图4所示，当液驱直线马达46的马达活塞47向下运动到马达下死点M1位置时，马达活塞47拉动激励杆11向下移动激励下死点N1，这时激励杆11周边的动力液通过激励杆11的进液孔112进入到液力推拉执行机构41的动力活塞缸的上腔室10，推动动力活塞14和动力活塞杆16下行伸出(如图2所示)。如图4所示的液力推拉机构41的动力活塞杆16通过连接横梁42与液流换向阀45的2个换向活塞44连接。当动力活塞杆16下行伸出时，推动2个换向活塞44向下移动到换向下死点S1位置，实现液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向，与液流换向阀45连接的液驱直线马达46的马达活塞47和动力拉杆48的运动方向，从向下运动改变成开始向上运动。

如图5所示，当液驱直线马达46的马达活塞47向上运动到马达上死点M2位置时，动力拉杆48推动激励杆11向上移动到激励上死点N2，这时激励杆11周边的动力液通过激励杆11的进液孔112进入到液力推拉执行机构41的动力活塞缸的下腔室12，推动动力活塞14和动力活塞杆16上行缩回(如图3所示)。如图5所示的液力推拉机构41的动力活塞杆16通过连接横梁42与液流换向阀45的2个换向活塞44连接。动力活塞杆16上行缩回时，拉动2个换向活塞44向上移动到换向上死点S2位置，实现液流换向阀45的出/回油口的液流方向换向，与液流换向阀45连接的液驱直线马达46的马达活塞47和动力拉杆48的运动方向，从向上运动改变成开始向下运动。

本实施例提供的采油设备，应用于石油工业采油举升领域，激励杆11根据需要在外部机构作用下，按一定周期循环使其处不同位置，使得动力液从激励杆11的进液孔112进入到液压活塞缸2的上腔室10或者下腔室12，推动动力活塞下行或上行，动力活塞杆16也就会按相同周期循环实现伸出/缩回的运动，推拉换向活塞44做功，以改变液流换向阀上换向活塞的位置，进而驱动动力马达直线往复运动，并驱动与之连接的抽油泵活塞往复运动，实现采油举升的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种液动力推拉执行机构，其特征在于，包括：

机构本体(1)；

液压活塞缸(2)，设置在所述机构本体(1)的轴向中心孔内，包括：缸体(3)、激励杆(11)、上腔室(10)、下腔室(12)、动力活塞(14)、动力活塞杆(16)、动力液入口(17)、过流腔(18)、下腔进液口(19)；其中：

所述动力活塞(14)，密封设置于所述缸体(3)内，将所述液压活塞缸(2)的腔体分割为所述上腔室(10)和所述下腔室(12)，与所述动力活塞杆(16)一体连接为整体，且轴向中心有中心通孔；

所述动力活塞杆(16)，与外部负载连接，伸出或缩回所述缸体，带动所述外部负载做功；

所述激励杆(11)，从所述中心通孔通过，在所述中心通孔中上下运动，且与所述动力活塞(14)之间是密封的；所述激励杆(11)包括：中心进液通道(111)、进液孔(112)和出液孔(113)；所述中心进液通道(111)设置在所述激励杆(11)的轴向中心通孔内，所述进液孔(112)和所述出液孔(113)分别径向设置，所述进液孔(112)与所述中心进液通道(111)连通；所述进液孔(112)设置在所述激励杆(11)的下端，用于引入动力液；

所述动力液入口(17)与所述过流腔(18)的一端连通，所述过流腔(18)的另一端通过所述下腔进液口(19)与所述下腔室(12)连通；

当所述激励杆(11)下行运动到达激励下死点时，所述出液孔(113)与所述上腔室(10)连通，动力液通过所述激励杆(11)的进液孔(112)进入，流经所述中心进液通道(111)，再通过所述出液孔(113)进入到所述上腔室(10)，推动所述动力活塞(14)下行运动，并带动所述动力活塞杆(16)做伸出运动，推动外部负载做功；

当所述激励杆(11)上行运动到达激励上死点时，所述出液孔(113)通过所述动力液入口(17)、所述过流腔(18)和所述下腔进液口(19)与所述下腔室(12)连通，动力液通过所述激励杆(11)的进液孔(112)进入，流经所述中心进液通道(111)，再通过所述出液孔(113)进入到所述下腔室(12)，推动所述动力活塞(14)上行运动，并带动所述动力活塞杆(16)做缩回运动，拉动所述外部负载做功。

2.根据权利要求1所述的液动力推拉执行机构，其特征在于，

还包括：过流通孔(4)，轴向设置在所述机构本体(1)的轴向中心孔的周边，用于引进动力液流入进所述激励杆(11)的进液孔(112)。

3.根据权利要求1所述的液动力推拉执行机构，其特征在于，

所述液压活塞缸(2)还包括：上腔排液孔(9)和下腔排液孔(15)；所述上腔排液孔(9)与所述上腔室(10)连通，所述下腔排液孔(15)与所述下腔室(12)连通；

所述液动力推拉执行机构还包括：活塞阀塞(6)，设置在所述机构本体(1)的轴向中心孔的两侧，与所述激励杆(11)连接，一起同步运动；

所述活塞阀塞(6)，用于当所述激励杆(11)下行运动到达激励下死点时，到达第一位置，关闭所述上腔排液孔(9)，并打开所述下腔排液孔(15)，所述下腔室(12)内的乏液通过所述下腔排液孔(15)排到泄压区；当所述激励杆(11)上行运动到达激励上死点时，到达第二位置后，打开所述上腔排液孔(9)，并关闭下腔排液孔(15)，所述上腔室(10)内的乏液通过所述上腔排液孔(9)排到泄压区。

4.根据权利要求3所述的液动力推拉执行机构，其特征在于，

还包括：同步联接件(21)；所述活塞阀塞(6)通过第一螺栓(20)与所述同步联接件(21)连接，所述激励杆(11)通过第二螺栓(22)与所述同步联接件(21)连接。

5.根据权利要求3所述的液动力推拉执行机构，其特征在于，

还包括：泄压连通孔(13)，所述上腔排液孔(9)与所述泄压连通孔(13)连通，通过所述泄压连通孔(13)将所述上腔室(10)内的乏液排出到泄压区；

所述下腔排液孔(15)与所述泄压连通孔(13)连通，通过所述泄压连通孔(13)将所述下腔室(12)内的乏液排出到泄压区。

6.根据权利要求5所述的液动力推拉执行机构，其特征在于，

所述上腔排液孔(9)包括2个，以所述激励杆(11)为轴对称设置；

所述下腔排液孔(15)包括2个，以所述激励杆(11)为轴对称设置；

所述泄压连通孔(13)包括2个，以所述激励杆(11)为轴对称设置。

7.根据权利要求1所述的液动力推拉执行机构，其特征在于，

所述液压活塞缸(2)还包括：导流环(8)，设置在所述动力液入口(17)处，作为连通所述出液孔(113)与所述动力液入口(17)的导流通路；

所述液压活塞缸(2)还包括：导流环密封体(7)，设置在所述导流环(8)是上下两侧，且与所述激励杆(11)紧密贴合，确保所述激励杆(11)在所述导流环(8)上下的密封。

8.根据权利要求1所述的液动力推拉执行机构，其特征在于，

所述导流环(8)包括2个，所述动力液入口(17)包括2个，所述过流腔(18)包括2个，所述下腔进液口(19)包括2个，分别以所述激励杆(11)为轴对称设置；

所述导流环密封体(7)包括4个，2个所述导流环密封体(7)配合1个所述导流环(8)使用。

9.一种液流换向装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的液动力推拉执行机构(41)、连接横梁(42)、液流换向阀(45)，所述液流换向阀(45)包括：2个换向活塞(44)，其中，

所述动力推拉执行机构(41)与所述液流换向阀(45)按从上至下的顺序同轴安装连接，所述动力推拉执行机构(41)的激励杆(11)穿过所述液流换向阀(45)的中心孔与外部负载相关联；所述激励杆(11)所在位置由所述外部负载所在位置控制；

所述液力推拉执行机构(41)的动力活塞杆(16)通过所述连接横梁(42)与2个所述换向活塞(44)连接；

所述激励杆(11)到达激励下死点时，动力液通过所述激励杆(11)的进液孔(112)进入到所述液力推拉执行机构(41)的液压活塞缸(2)的上腔室(10)，推动所述液压活塞缸(2)的动力活塞(14)和动力活塞杆(16)下行伸出，所述动力活塞杆(16)推动所述换向活塞(44)向下移动到换向下死点，触发所述液流换向阀(45)的出/回油口的液流方向换向；

所述激励杆(11)到达激励上死点时，动力液通过所述激励杆(11)的进液孔(112)进入到所述液力推拉执行机构(41)的液压活塞缸(2)的下腔室(12)，推动所述动力活塞(14)和动力活塞杆(16)上行缩回，拉动所述换向活塞(44)向上移动到换向上死点，触发所述液流换向阀(45)的出/回油口的液流方向换向。

10.一种采油设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的液流换向装置和液驱直线马达(46)，所述液驱直线马达(46)包括：马达活塞(47)和动力拉杆(48)，其中，

所述动力推拉执行机构(41)、所述液流换向阀(45)和所述液驱直线马达(46)按从上至下的顺序同轴安装连接，所述动力推拉执行机构(41)的激励杆(11)穿过所述液流换向阀(45)的中心孔与所述动力活塞(47)相关联，所述激励杆(11)所在位置由所述马达活塞(47)所在位置控制；

所述马达活塞(47)拉动所述激励杆(11)向下运动，当所述马达活塞(47)向下运动到达马达下死点，所述激励杆(11)到达激励下死点时，动力液通过所述激励杆(11)的进液孔(112)进入到所述液力推拉执行机构(41)的液压活塞缸(2)的上腔室(10)，推动所述液压活塞缸(2)的动力活塞(14)和动力活塞杆(16)下行伸出，所述动力活塞杆(16)推动所述换向活塞(44)向下移动到换向下死点，触发所述液流换向阀(45)的出/回油口的液流方向换向，所述马达活塞(47)和所述动力拉杆(48)的运动方向从向下运动变成开始向上运动；

所述马达活塞(47)推动所述激励杆(11)向上运动，当所述马达活塞(47)向上运动到达马达上死点，所述激励杆(11)到达激励上死点时，动力液通过所述激励杆(11)的进液孔(112)进入到所述液力推拉执行机构(41)的液压活塞缸(2)的下腔室(12)，推动所述动力活塞(14)和动力活塞杆(16)上行缩回，拉动所述换向活塞(44)向上移动到换向上死点，触发所述液流换向阀(45)的出/回油口的液流方向换向，所述马达活塞(47)和所述动力拉杆(48)的运动方向，从向上运动变成开始向下运动。