CN2264259Y - 平衡式单作用高扬程水力活塞泵 - Google Patents

Abstract

一种平衡式单作用高扬程水力活塞泵，其特征为：在泵两个活塞的远离端装有一个节流件，它在泵活塞组排液行程中起节流作用。本实用新型适合于小排量深动液面水力活塞泵抽油井。解决了不平衡泵因活塞组超速运行造成泵的运动件寿命短，并消除了泵的不平衡冲击载荷对井下管柱、地面泵的不利影响。

Description

平衡式单作用高扬程水力活塞泵

本实用新型属于液压传动的，从石油井中抽汲石油的水力活塞泵的改进，适合于小排量深动液面水力活塞泵抽油井。

现有的水力活塞泵在技术上较先进，应用较多的是长冲程双作用水力活塞泵，例如美国专利US3849030。它们具有冲程长，排量大等优点，但由于液马达与泵端活塞的作用面积之比都小于1，使动力液压力较高，泵的扬程受到限制。因此，在用于低液面深井抽油时有困难。

除长冲程双作用泵外，还有用于低液面深井抽油的单作用水力活塞泵，例如CN85202850.4平衡式单作用水力活塞泵，其液马达活塞与泵端活塞的作用面积之比大于1，在抽汲相同的动液面条件下，动力液操作压力比双作用泵降低，具有冲程长，扬程高的特点。为了使泵在上、下行程时的负载平衡和动力液操作压力平衡，泵的上、下活塞尺寸必须保持一定的比例关系，这样就使泵的液马达活塞与泵端活塞的作用面积之比是确定的不可调节的，也即在相同动力液操作压力下泵的扬程是不能通过大范围调节泵的的活塞尺寸实现的，使泵的扬程同样受到了限制。

为了克服上述两种泵型在扬程上的不足，近年来国内一直大批采用一种不平衡式的单作用高扬程水力活塞泵，其结构如图1所示(现有技术图)：泵有两个活塞[11]和[16]联接组成活塞组[13]，换向阀[14]在两活塞中间。两个活塞中，有一个活塞直径小于另一个活塞。泵只有一组吸入阀[18]和排出阀[19]，设在直径较小的活塞这一端，直径较大活塞的无杆端面始终作用着排出压力P₂，动力液通过换向阀[14]交替作用于大活塞有杆端面[12]或小活塞有杆端面[15]。此种泵结构的优点在于：当动力液作用于大活塞有杆端面[12]的吸入行程时，因液马达活塞大于泵端活塞，作用面积之比大于1；当动力液作用于小活塞有杆端面[16]的排油行程时，因大活塞无杆端面[10]始终作用着排出压力P₂，泵端作用面积可视为零，作用面积之比可视为无穷大，所以此行程零动力液操作压力也可使泵运转，所以此结构的泵可在方便地调节小活塞尺寸的条件下来改变泵的作用面积比，小活塞尺寸越小，作用面积比就越大，泵的举升能力也就越强。但是，不平衡式单作用高扬程水力活塞泵存在着两个问题：

1、泵的排油行程活塞组高速运行，产行非常大的冲击载荷，不仅降低了运动件的寿命，也对整个井下管柱产生非常不利的伤害。

2、由于泵排油行程动力液操作压力大幅度下降，使泵的吸排行程动力液操作压力不平衡，给地面泵的运转带来不利的影响。

本实用新型的目的是要提供一种改进的装有节流限速机构的平衡式单作用高扬程水力活塞泵。它能降低泵的排油行程活塞组运行速度，使不平衡的吸、排行程动力液操作压力基本平衡。消除不平衡泵工作时带来的不利影响，提高泵的使用寿命。

本实用新型是这样实现的：

在泵两个活塞的远离端各装有一个节流件，它在泵活塞组排油行程中起节流作用。通过节流件节流后，使泵活塞组排油行程中的载荷增加，可以设计一定节流孔口的大小，使其排油行程中的载荷等于吸油行程的载荷。这样，即降低了活塞组排油行程的运行速度，又使泵的吸、排行程动力液操作压力达到基本平衡。

本实用新型的工作原理：

当活塞组[13]吸油行程时，如图2左半部分的标注所示,高压动力液作用于大活塞[11]的有杆端[12]，推动活塞组[13]运动，其压力为P₁。大活塞[11]无杆端[10]的上腔室[9]大部分液流通过节流阀[7]排出，节流件[8]并联于节流阀[7]上、下两端，也同时排出小部分液流，其排出压力为P2。小活塞[16]有杆端[15]的腔室[25]的乏动力液则通过换向阀[14]的缩径处排出，其排出压力为P₂。小活塞[16]无杆端[17]下腔室[24]则吸入地层井液，吸入压力为P₃，此时，吸入阀[18]开启，排出阀[19]关闭，节流件[20]不起作用。

当活塞组[13]排油行程时，如图2右半部分的标注所示。高压动力液作用于小活塞[16]的有杆端[15]，推动活塞组[13]运行，其压力为P′₁。大活塞[11]的有杆端[12]的腔室[26]的乏动力液则通过换向阀[14]的缩径处排出，其排出压力为P₂。大活塞[11]的无杆端[10]腔室[9]的全部液流则通过节流件[8]从油套环空吸入，因节流件[8]的节流作用，其压力P₄＜P₂，此时节流阀[7]关闭。小活塞[16]的无杆端[17]腔室[24]的液流则通过节流件[20]排出，节流件[20]串联于排出阀[19]的下流端(或上流端)，其压力P₅＞P₂。此时吸入阀[18]关闭，排出阀[19]开启。可设计节流件[8]和[20]孔口的大小使泵的吸、排行程达到操作压力基本平衡即：

            P₁＝P′₁

本实用新型与已有的不平衡式单作用高扬程水力活塞泵相比所具有的优点是：

1、可在不平衡式单作用高扬程水力活塞泵的基础上改进完成所，以实施容易，投资少，经济效益大。

2、解决了不平衡式泵因活塞组超速运行造成的泵运动件寿命短的问题，并消除了泵的不平衡冲击载荷对井下管柱、地面泵的不利影响。

图面说明：

附图1是现有技术图，附图2是本实用新型的结构原理示意图。

图中：[1]为沉没泵，[2]为泵工作筒，[3]为提升皮碗压帽，[4]为提升皮碗，[5]为提升阀，[6]为密封圈，[7]为节流阀，[8]为上节流件，[9]为上泵缸室，[10]为上活塞无杆端面，[11]为上活塞，[12]为上活塞有杆端面，[13]为活塞组，[14]为换向阀，[15]为下活塞有杆端面，[16]为下活塞，[17]为下活塞无杆端面，[18]为下吸入阀，[19]为下排出阀，[20]为下节流件，[21]为固定阀，[22]为封隔器，[23]为固定阀球。

Claims (3)

1、一种平衡式单作用高扬程水力活塞泵，泵有两个活塞[11]和[16]联接组成活塞组[13]，换向阀[14]在两活塞中间，两个活塞中，有一个活塞直径小于另一活塞，泵只有一组吸入阀[18]和排出阀[19]，设在较小的活塞这一端，直径较大活塞的无杆端面始终作用着排出压力P2，动力液通过换向阀[14]交替作用于大活塞有杆端面[12]或小活塞有杆端面[15]，其特征在于：在泵两个活塞[11]和[16]的远离端各装有一个节流件[8]和[20]。

2、如权利要求1所述的平衡式单作用高扬程水力活塞泵，其特征在于：节流件[8]并联于节流阀[7]上、下流两端。

3、如权利要求1所述的平衡式单作用高扬程水力活塞泵，其特征在于：节流件[20]串联于排出阀[19]的下流端(或上流端)。

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