[发明专利]进口压力平衡式增压注水泵

说明书

技术领域：

本发明与油田井口注水增压往复柱塞式水泵有关。

背景技术：

增压注水泵主要用于油田井口注水或各种需要增压输送高压液体的单位使用。该泵的进口介质有一定的工作压力，如果用普通往复泵作动力源，需要克服进口压力所作的功，即多耗功率。因此，需设计专门的增压注水泵，平衡掉进口压力产生的“无用功”达到节能的目的。

已有的增压注水泵的高压缸体内分为四个腔，即：A--高压腔、B--工作腔、C-高压平衡腔和D--低压腔；柱塞采用特殊的阶梯形式(大小头式)，并用高压连通管将高压腔和高压平衡腔连接。

工作时，电机带动柱塞在高压缸体内往复运动，使缸体内的工作容积产生周期性的变化。当柱塞为吸入行程时，缸体内工作腔的容积增大，出水阀芯关闭，形成局部低压腔，工作介质在进水压力P1的作用下，打开进水阀芯进入缸体工作腔；反之，进水阀关闭，工作介质由出水阀进入与高压腔，形成高压介质并输送工作压力P2；此时，部分高压水P2通过高压连通管进入高压平衡腔，通过对柱塞的阶梯处(大小头面积差)产生液压力，以此平衡掉进口压力。

常规增压注水泵虽然达到了节能的目的，但在实际使用过程中，存在以下缺点：

为了平衡柱塞受力，需根据实际使用时的进口压力和出口压力的关系，来确定柱塞大小头的面积差。一旦柱塞尺寸确定，当实际使用过程中，如果管路的进、出口压力和设计的不同时，就有可能打破柱塞受到的平衡力(这种情况在实际使用中是经常遇到的)，导致柱塞受进口压力的反推，使泵的动力端油温过高，出现“发烧”现象，减少泵的使用寿命。

发明内容：

本发明的目的是提供一种使用方便，无论管路的进、出口压力如何变化，都不能打破柱塞受到力的平衡的进口压力平衡式增压注水泵。

本发明这样实现的：

本发明进口压力平衡式增压注水泵，泵体1内有高压腔A、工作腔B、低压平衡腔C和低压腔D，低压腔有进水口，高压腔有出水口，高压腔与工作腔的连通道上有出水阀座3和出水阀芯2，低压腔与工作腔的连通道上有进水阀座12和进水阀芯11，出水阀芯和进水阀芯分别有复位弹簧10，工作腔B和低压平衡腔由阶梯柱塞13隔离，柱塞杆6位于低压平衡腔C，有密封副5，阶梯柱塞13的前端有与后端柱塞杆6直径相同的平衡杆14，平衡杆有密封副8，低压平衡腔C通过低压连通管9与低压腔D连通。

进口压力平衡式增压注水泵液力端工作原理及优点如下：

(1)相对于已有的增压注水泵，本发明有以下改进：

a.在原来的阶梯柱塞的前端，增加了一段平衡杆，其大小和原阶梯柱塞的小端相同。同时为了密封平衡杆，在原基础上增加了一道密封副；

b.将原来的高压连通管改为了低压连通管。即：将平衡阶梯柱塞的高压水源由出口改为了进口，这样，就避免了计算进、出口压差，对阶梯柱塞的大小头面积的限制。

(2)工作原理：

当本发明和用户管路连通后，由于泵的低压腔和低压平衡腔是由“低压连通管”连通的，进口压力水源一路直接进入低压平衡腔，另一路推开进水阀芯，进入工作腔，此时，阶梯柱塞的两端受到相同的压力，由于阶梯柱塞的两端小头面积相同，因此，此时的阶梯柱塞处于绝对的平衡状态。这样，进口压力对阶梯柱塞的反推现象便被平衡掉了，当泵开始工作时，其工作原理就和已有的柱塞泵完全一样了。

(3)进口压力平衡式增压注水泵有以下优点：

a.变传统增压泵以出口压力做平衡源，为进口压力作为平衡源，使阶梯柱塞在回程时三受力是绝对平衡的，从而有效地克服了传统泵易出现柱塞受“反推”现象，因此极大地改善了动力端的受力工况，解决了传统增压泵动力端油温过高容易“发烧”的难题，使动力端的平均寿命提高了5-10倍。

b.在柱塞杆的对应面设计了一段与柱塞杆直径相同的平衡杆，达到了阶梯柱塞前后端受力面积相等的目的，在泵的运行过程中，无需考虑进口压力与出口压力的比例关系，进口压力可高可低，甚至可以为零，因此，极大地提高了泵的使用范围。

附图说明：

图1为已有的增压注水泵结构图。

图2为本发明结构图。

具体实施方式：

泵体1内有高压腔A、工作腔B、低压平衡腔C和低压腔D。低压腔有进水口，其水压为P1，高压腔有出水口，其水压P2。工作腔B和低压平衡腔C由阶梯柱塞13分隔，阶梯柱塞的平衡杆14位于工作腔B，有填料密封8，阶梯柱塞的柱塞杆6位于低压平衡腔C，有填料密封5。泵体内阶梯柱塞的行程部位有缸套4，高压腔A有出水阀座3和出水阀芯2。低压腔D有进水阀座12和进水阀芯11，进、出水阀芯上有进、出水阀弹簧10。低压连通管9连通低压腔D和低压平衡腔C。缸套4与阶梯柱塞13之间有密封7。