[其他]活塞杆无压载双液马达水力活塞泵

说明书

活塞杆无压载双液马达水力活塞泵是一种用于石油井抽汲油层液体的液压传动的双液马达双作用高扬程水力活塞泵的改进。

现有往复式无杆抽油泵是机械抽油泵中较先进的一种泵。目前应用较多的是长冲程双作用水力活塞泵，例如美国科贝公司（KOBE）的E型泵，专利号为3849030（74年），和国内的阀组式水力活塞泵，都属于这一类泵。它们虽具有冲程长，排量大等优点，但由于液马达活塞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。

除长冲程双作用水力活塞泵以外，国内还有一种单作用平衡式水力活塞泵，其实用新型专利号为：85202850·4，这种泵的扬程虽高于上述各种泵，但其排量受到限制。

国外虽有扬程较高的双液马达双作用水力活塞泵，但泵内活塞杆都承受着拉压交变载荷，因此存在压杆失稳问题，所以活塞行程都比较短，但要得到较大的排量，冲次势必增加，这就导致泵的动态性能恶化，运动件磨损加剧，泵的寿命缩短。另外，由于这种泵的换向机构在泵的上部，要实现双作用抽油，其进排阀组须为盘阀结构，设在上活塞和下活塞之间，这种多阀球的盘阀结构和加工工艺都很复杂，易损件多，成本高，而且因多阀球开关不同步，也会导致容积效率的降低。

本实用新型是要克服现有双液马达双作用和单作用平衡式水力活塞泵的缺点，弥补长冲程双作用水力活塞泵的不足，为低液面深井抽油提供一种大排量的活塞杆只承受拉伸载荷的双液马达双作用高扬程水力活塞泵。

活塞杆无压载双液马达水力活塞泵的结构如下：泵内有三个活塞〔4〕、〔9〕、〔11〕，其由活塞杆〔5〕和〔10〕连接，换向机构在活塞〔4〕和〔9〕之间，进排阀组为单阀结构，即每个阀组只有一个吸入阀球〔2〕或〔12〕和一个排出阀球〔1〕或〔13〕，这两个阀组分别设置在上活塞〔4〕的上部和下活塞〔11〕的下部。

本实用新型的工作原理：当活塞组下行时，高压动力液的一部分经流道〔3〕和换向阀〔6〕，进入中间液缸〔21〕的上腔〔18〕，另一部分通过流道〔8〕进入下液缸〔24〕的上腔〔23〕，动力液压力为P1，P1同时作用于中间活塞〔9〕的上端面〔19〕和下活塞〔11〕的上端面〔29〕。而中间液缸〔21〕的下腔〔22〕内的乏动力液经流道〔28〕与上液缸〔16〕的下腔〔17〕内的乏动力液汇在一起，通过换向阀〔6〕及孔〔7〕排出，乏动力液压力为P2，P2同时作用于中间活塞〔9〕的下端面〔20〕和上活塞〔4〕的下端面〔27〕。此时，泵的上吸入阀〔2〕开启，上排出阀〔1〕关闭，下排出阀〔13〕开启，下吸入阀〔12〕关闭。油层的产液经流道〔15〕和上吸入阀〔2〕进入上液缸〔16〕的上腔〔14〕，其压力为P3，P3作用于上活塞〔4〕的上端面〔26〕。同时下液缸〔24〕的下腔〔25〕内的油层产液经下排出阀〔13〕排出。其压力为P4，P4作用于下活塞〔11〕的下端面〔30〕。

当活塞上行时，高压动力液经流道〔3〕及换向阀〔6〕一部分进入上液缸〔16〕的下腔〔17〕，另一部分通过流道〔28〕进入中间液缸〔21〕的下腔〔22〕。动力液压力为P1，P1同时作用于上活塞〔4〕的下端面〔27〕和中间活塞〔9〕的下端面〔20〕，而下液缸〔24〕的上腔〔23〕内的乏动力液经流道〔8〕与中间液缸〔21〕的上腔〔18〕内的乏动力液汇在一起，经换向阀〔6〕和孔〔7〕排出。乏动力液压力为P2，P2同时作用于中间活塞〔9〕的上端面〔19〕和下活塞〔11〕的上端面〔29〕。此时，泵的上排出阀〔1〕开启，上吸入阀〔2〕关闭，下吸入阀〔12〕开启，下排出阀〔13〕关闭，油层产液经流道〔31〕和吸入阀〔12〕进入下液缸〔24〕的下腔〔25〕。其压力为P3，P3作用于下活塞〔11〕的下端面〔30〕。同时，上液缸〔16〕的上腔〔14〕内的油层产液经上排出阀〔1〕排出，其压力为P4，P4作用于上活塞〔4〕的上端面〔26〕。

为使泵的活塞杆在工作时始终承受拉伸载荷，须确定合适的活塞杆与活塞的直径比例，或者确定合适的泵吸入压力和排出压力比例。承受拉伸载荷的条件由下式确定：

（没活塞〔4〕、〔9〕、〔11〕的直径相等，活塞杆〔5〕、〔10〕的直径相等）。