一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油井中的抽油泵，具體涉及一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥。
【背景技術(shù)】
[0002]抽油泵屬于一種特殊形式的往復(fù)泵，動力從地面經(jīng)抽油桿傳遞到井下，使抽油泵的柱塞做上下往復(fù)運(yùn)動，將油并中石油沿油管舉升到地面。普通抽油泵主要是由泵筒、柱塞、進(jìn)油閥(吸入閥或固定閥)、出油閥(排出閥或游動閥)組成。
[0003]在泵工作時(shí)過程中，活塞是主動件，作用是通過改變泵內(nèi)的壓力。泵閥是從動件，僅當(dāng)滿足閥球下方的壓力大于其上方壓力時(shí)才打開，讓液體通過閥座孔向上流，否則閥關(guān)閉阻止液體向下流。
[0004]當(dāng)油泵上沖程時(shí)，柱塞下面的下泵腔，容積增大，壓力減小，進(jìn)油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進(jìn)人下腔，與此同時(shí)，出油閥在其上下壓差作用下關(guān)閉，柱塞上面的上泵腔內(nèi)的原油沿油管排到地面。同理，下沖程時(shí)，柱塞壓縮進(jìn)油閥和出油閥之間的原油，關(guān)閉進(jìn)油閥，打開出油閥，下泵腔原油進(jìn)人上泵腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循環(huán)，如此周而復(fù)始，重復(fù)進(jìn)行循環(huán)。
[0005]水力活塞式抽油泵特別適合深井、超深井、水平井、定向井以及稠油開采。隨著石油開采難度增加，水力活塞泵的優(yōu)點(diǎn)更加突出。換向閥是水力活塞泵的核心元件，在動力液的作用下自動切換動力液的流向，維持吸油-泵送循環(huán)?，F(xiàn)行的換向閥根據(jù)閥芯的位置換向，基本屬于伺服控制，換向精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流道狹窄，容易堵塞。一旦堵塞，循環(huán)隨即結(jié)束。人們不斷優(yōu)化流道結(jié)構(gòu)，提高加工精度，甚至在井下對油液先行過濾，但由于沒有從原理上根本改進(jìn)，收效不大?？煽啃缘?，限制了水力活塞泵的推廣使用，優(yōu)秀性能長期得不到發(fā)揮。
[0006]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常見的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥結(jié)構(gòu)，該換向閥包括閥體20、閥芯21以及活塞22，活塞間的活塞桿設(shè)為兩端較中間細(xì)。動力液由通道e進(jìn)入A腔，進(jìn)一步通過B腔、f道進(jìn)入上腔S，活塞上下斷面壓力相等，但面積不等，其上面大下面小，活塞向下運(yùn)動。再參照圖2所示，由于活塞桿兩端較細(xì)，閥芯與活塞桿之間通道，而通道e，腔B與腔D連通，閥芯上下兩端壓力相等，但閥芯存在面積差，下大上小，故閥芯上行，完成換向。該方案原理巧妙，工作可靠，但在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)閥芯開始換向到達(dá)中位時(shí)，將失去換向動力，隨之使得換向終止。要想實(shí)現(xiàn)換向，閥芯必須越過中間位置并定位。位置伺服換向依靠一套復(fù)雜的流道使得閥芯在動力液的推動下越過中間位置換向。由于井下空間狹小，流道又比較復(fù)雜，所以容易堵塞。又由于通道e和通道f又細(xì)又長，容易梗阻。而且此換向閥只適合單程抽油，活塞桿受壓容易彎曲，沖程也不能太長，影響換向抽油的效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥，以解決原有的換向閥流到易堵塞、活塞桿易彎曲、沖程不能太長的問題。
[0008]為解決上述結(jié)束問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥，包括一個(gè)換向閥體和閥芯，所述換向閥體的側(cè)端設(shè)有至少一個(gè)動力液入口和至少一個(gè)乏液出口，所述換向閥體上設(shè)有活塞，活塞間通過活塞桿連接，其中，在所述閥芯上還安裝有儲能彈簧，所述儲能彈簧被卡合在閥芯上的兩凸出的墊圈間。
[0009]優(yōu)選地，所述儲能彈簧設(shè)有四組，分別位于所述閥芯兩端外側(cè)，所述墊圈對應(yīng)設(shè)有八個(gè)。
[0010]進(jìn)一步地，在所述閥體上開設(shè)有至少一個(gè)小孔，所述閥芯上設(shè)有定位卡簧與所述閥體之間的小孔卡合。
[0011]優(yōu)選地，所述小孔開設(shè)有四個(gè)，所述定位卡簧對應(yīng)設(shè)有四個(gè)，分別位于儲能彈簧的內(nèi)側(cè)。
[0012]進(jìn)一步地，所述活塞的兩端緊貼閥體的內(nèi)壁，所述活塞桿為截面積相等的直線型活塞桿。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所提供的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，性能穩(wěn)定，誤動作較少，可靠性高，可實(shí)現(xiàn)雙向抽油，在運(yùn)動過程中，活塞桿始終受拉，不會彎曲，且沖程可以超長，有效保證了抽油的效率。
【附圖說明】
[0014]圖1(a)為現(xiàn)有技術(shù)中的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥的在換向前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖1(b)為現(xiàn)有技術(shù)中的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥的在換向后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2(a)為本實(shí)用新型所述的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥的在換向前的原理示意圖；
[0017]圖2(b)為本實(shí)用新型所述的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥在即將解鎖時(shí)的原理不意圖；
[0018]圖2(c)為本實(shí)用新型所述的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥在解鎖后的原理示意圖；
[0019]圖2(d)為本實(shí)用新型所述的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥在完成換向后的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，產(chǎn)品制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個(gè)部件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分部件的方式，而是以部件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。說明書后續(xù)描述為實(shí)施本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說明本實(shí)用新型的一般原則為目的，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0021]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不作為對本實(shí)用新型的限定。
[0022]參考圖1(a)至圖2(d)，本實(shí)用新型的換向閥實(shí)現(xiàn)換向的原理主要包括四個(gè)階段。圖1為本實(shí)用新所述的一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥在換向前的原理示意圖，所述換向閥包括一個(gè)換向閥體10和閥芯11，所述換向閥體10的側(cè)端設(shè)有至少一個(gè)動力液入口P和至少一個(gè)乏液出口 T，以及至少一個(gè)換向口，所述換向閥體10內(nèi)還設(shè)有活塞12，活塞間通過活塞桿13連接，形成可往復(fù)運(yùn)動的活塞腔，通過所述閥芯的軸向直線運(yùn)動來開啟和關(guān)閉不同的換向口實(shí)現(xiàn)換向操作，其中，在所述閥芯11上還安裝有儲能彈簧14，所述儲能彈簧14被卡合在閥芯上的兩凸出的墊圈15間。
[0023]具體來說，本實(shí)用新型中的儲能彈簧14設(shè)有四組，分別位于所述閥芯12的兩端外側(cè)，所述墊圈15對應(yīng)設(shè)有八個(gè)。在換向前，所述儲能彈簧14處于自然狀態(tài)，既不壓縮也不拉伸。
[0024]其中，在所述閥體11上開設(shè)有至少一個(gè)小孔，所述閥芯上設(shè)有定位卡簧16與所述閥體11之間的小孔卡合。定位卡簧16主要起到約束閥芯12的作用，在彈簧的作用力小于其卡合的力度時(shí)，保持閥芯的位置不動，當(dāng)彈簧16的作用力大于其卡合的力度時(shí)，即可解除約束，閥芯可以移動。
[0025]具體在本實(shí)用新型中的所述小孔開設(shè)有四個(gè)，所述定位卡簧16對應(yīng)設(shè)有四個(gè)，分別位于儲能彈簧16的內(nèi)側(cè)(或里側(cè))，也就是說在彈簧之間，而彈簧設(shè)在進(jìn)液口 P和乏液出口 T的兩邊。
[0026]所述活塞12的兩端緊貼閥體11的內(nèi)壁，所述活塞桿13為截面積相等的直線型活塞桿，在初始狀態(tài)下，活塞桿13的外壁與閥芯12是緊密貼合在一起的。
[0027]本實(shí)用新型所示的換向閥實(shí)現(xiàn)換向的原理如下:
[0028]如圖2(a)所示，腔P和腔A，腔B和腔T分別相通，動力液從經(jīng)P 口從A腔進(jìn)入，推動活塞向左運(yùn)動，右邊的活塞則把乏液趕出T 口。右邊的活塞與儲能彈簧的墊圈接觸后，開始壓縮彈簧。此時(shí)由于彈簧受力較小，閥芯在定位卡簧的約束下保持不動，彈簧繼續(xù)壓縮并儲能，直到如圖2(b)所示，此時(shí)的活塞與閥芯接觸，即將解除約束，參照圖2(c)，閥芯解鎖，閥芯開始向左移動，到達(dá)中位后，在彈簧的作用下繼續(xù)左移，完成換向，如2(d)所示，此時(shí)腔P和腔B相通。以此類推，可往復(fù)實(shí)現(xiàn)雙向抽油，在抽油過程中活塞桿始終處于受拉狀態(tài)，不會彎曲，沖程明顯可以加長。
[0029]上述說明示出并描述了本實(shí)用新型的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥，包括一個(gè)換向閥體和閥芯，所述換向閥體的側(cè)端設(shè)有至少一個(gè)動力液入口和至少一個(gè)乏液出口，所述換向閥體上設(shè)有活塞，活塞間通過活塞桿連接，其特征在于，在所述閥芯上還安裝有儲能彈簧，所述儲能彈簧被卡合在閥芯上的兩凸出的墊圈間。
2.如權(quán)利要求1所述的換向閥，其特征在于，所述儲能彈簧設(shè)有四組，分別位于所述閥芯兩端外側(cè)，所述墊圈對應(yīng)設(shè)有八個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述的換向閥，其特征在于，在所述閥體上開設(shè)有至少一個(gè)小孔，所述閥芯上設(shè)有定位卡簧與所述閥體之間的小孔卡合。
4.如權(quán)利要求3所述的換向閥，其特征在于，所述小孔開設(shè)有四個(gè)，所述定位卡簧對應(yīng)設(shè)有四個(gè)，分別位于儲能彈簧的內(nèi)側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的換向閥，其特征在于，所述活塞的兩端緊貼閥體的內(nèi)壁，所述活塞桿為截面積相等的直線型活塞桿。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于水力活塞式抽油泵的換向閥，包括一個(gè)換向閥體和閥芯，所述換向閥體的側(cè)端設(shè)有至少一個(gè)動力液入口和至少一個(gè)乏液出口，所述換向閥體上設(shè)有活塞，活塞間通過活塞桿連接，其中，在所述閥芯上還安裝有儲能彈簧，所述儲能彈簧被卡合在閥芯上的兩凸出的墊圈間。本實(shí)用新型解決了原有的換向閥只適合單程抽油，活塞桿受壓容易彎曲，沖程也不能太長，影響換向和抽油效率的問題。
【IPC分類】F04B53-12
【公開號】CN204511864
【申請?zhí)枴緾N201520042781
【發(fā)明人】陳永軍, 盧占彥
【申請人】江蘇雙鑫石油機(jī)械有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月15日