专利名称：回转容积式液压传动装置和液压传动式石油开采抽油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变容构件结构相近、包括液压泵、液压马达、液压传动器在内的回转容积式液压传动装置和一种液压传动式石油开采抽油机。
背景技术：
与本发明最接近的背景技术，一是本人于申请号为00119358.9，公开号为CN 1287225A，名称为“回转容积式流体压输及传动装置”的发明专利申请，其中，提出了由空心旋转体外周铰接摆动叶片作为变容构件，整体被随动环套环所构成的转子，装配于内腔设置有自供压力润滑液的动静压联合滑动轴承结构的定子体内，构成一种回转容积式液压传动装置的技术方案，该种传动装置，根据结构和用途的具体差异可分为变量、定量液压泵及马达和液压变速、减速、增速传动器；二是于申请号为01119098.1，公开号为CN1330206A，名称为“液压变速转轮和液压转轮式石油开采抽油机”的发明专利申请，其中，提出了以主要依据上述技术方案构造的液压传动器作为传动和承重部件，安装于立置式机架的顶端，机架安装于基座之上，传动带或者传动链或绳或索与传动器的具有对应结构的传动轮结合，一端悬挂油井抽油泵泵杆，另一端悬挂组装式配重体，构成带或者链、绳、索传动形式，由数控系统程序控制传动器按设定条件开、停、调整工作行程和频率以及按所需的行程和频率连续往复工作的液压转轮式石油开采抽油机的技术方案；根据上述的方案一所构造的液压泵、马达、传动器产品虽然与现有在用的对应产品相比，结构简单、造价和使用成本低的优势明显，但是，其关键零件空心旋转体和摆动叶片在铰接部位的构造对加工装备和加工工艺的要求超出一般常规，这在一定程度上制约该项技术的顺利实施；根据上述的方案二构造的石油开采抽油机虽然与现有普遍在用的抽油机相比，结构简单、造价和使用成本低，特别是节能的优势极为明显，但是，除了其液压传动部件中的关键零件的加工条件受到限制外，其数控式的控制方式与现实石油开采作业技术环境和条件相比也存在距离，这可能在很大程度上制约该种设备的开发和应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题一是改进背景技术中技术方案一所构造产品关键零件的结构，以提高其对现有制造装备和工艺的适应性，为实际产品开发和产业化创造条件，以及提高其具体产品的实用性和工作可靠性；二是在将上述改进技术应用于背景技术的技术方案二所构造的抽油机产品的基础上，创建一种既完全适应现实石油开采作业技术环境和条件，又基本具备未来引入数字网络监制作业主体硬件条件的液压传动式石油开采抽油机构造技术解决方案。
上述技术问题的解决，是由如下方案实现的本发明的液压传动装置在总体上，由转子部件和定子部件两部分构成；其中，由两端设有与滑动轴承动配合的支撑端轴或者内孔设置沿周均布数道轴向通液槽的滑动轴承工作面和中部外轴面沿周均布奇数道轴向平行通槽的旋转体、在该旋转体各道槽内依次动配合配装的可沿槽壁适量径向滑移的配合构件、套环于其外周的随动环构成转子部件；由旋转体带有支撑端轴的该转子部件与内腔两侧设置有与支撑轴端轴面动配合、对称于随动环轴承轴心偏心方向线处同一平面的直径设置静压槽腔的滑动轴承结构、设置有相对于支撑端轴滑动轴承轴心固定偏心或者可调偏心设置、与随动环外轴面动配合、沿其轴心偏心方向线所在直径对称设置有静压槽腔的滑动轴承结构的定子部件配装构成本装置，或者由旋转体内孔设置沿周均布数道轴向通液槽滑动轴承工作面的该转子部件与与内腔设置有与转子内孔滑动轴承工作面动配合的固定心轴、设置有与随动环外轴面动配合、轴心相对于固定心轴轴心固定偏心或者可调偏心设置、轴承工作面设置有相应静压槽腔的滑动轴承结构的定子部件配装构成本装置；于本装置体内，通过定子部件相关构件预制的槽、孔通道将相应的转子工作腔与滑动轴承的静压槽腔沟通形成体内自供液的动静压联合滑动轴承结构；根据本装置的具体结构差异划分具有随动环轴承轴心固定偏心设置结构的本装置为定量液压泵及马达，具有随动环轴承轴心通过外部机构和动力适量连续调整随动环轴承轴心偏移量结构的本装置为变量液压泵及马达，具有定子部件设置有工作液容箱、同轴排列两个转子容腔、两容腔对应的随动环轴承轴心均固定偏心设置或者一个固定偏心设置另一个适量连续可调偏心量、两容腔内分别配装各自分别运转的不同排量的转子部件、通过配装于两转子容腔之间的两只配流阀及相关槽、孔通道将工作液容箱及两转子容腔间自动连接为按工作状态协调导通的循环工作回路结构的本装置为液压差速传动器，其中，两随动环轴承轴心均固定偏心设置、主动转子排量小于被动转子排量的是液压减速器，主动转子排量大于被动转子排量的是液压增速器，两随动环轴承之一的轴心适量连续可调的是液压变速器。
本发明装置独有的结构特点在于，转子部件中的旋转体外周均布槽、各槽内的配合构件及其配合关系的结构有两种基本形式，第一种形式槽内的配装构件是外轴面及两端面精加工、长度与配装槽槽长严格相等的实心滚柱或者空心滚套，其直径是对应随动环轴承轴心最大偏心量的4.3至4.6倍，与其配合的配装槽槽宽与其直径相等，配装槽槽壁与其外轴面母线动配合，槽底是与滚柱或者滚套等径圆弧面，包括圆弧槽底在内的槽全深与滚柱或者滚套直径相等，即在最大工作行程状态下，滚柱或者滚套处于径向位移的内止点时，其整体刚好完全含容于配装槽内，处于径向位移的外止点时，其含容于配装槽内的部分适量大于超出配装槽的部分；第二种形式槽内的配装构件是相当于由外径与对应的随动环内径相等、内径等于该随动环内径减去随动环轴承轴心最大偏心量4.5至5.5倍的差值、长度与配装槽长度严格相等的空心圆柱体上沿轴向平行截取的棱柱体，该棱柱体对应于其内、外径圆弧面的两侧面为沿径向的阶梯平行平面，与内径弧面相接的两平行平面是与配装槽槽壁动配合的精加工配合面，该平面的径向宽度为随动环轴承轴心最大偏心距的0.5倍至等宽，与外径弧面相接的两平行平面间距适量内缩，内缩量须满足在工作过程中该平行平面不发生与配装槽壁间的接触干涉，配装槽为矩形槽，槽深的条件是，在最大工作行程状态下，棱柱体处于径向位移的内止点时，其整体刚好完全含容于配装槽内，处于径向位移的外止点时其配合面仍保持与配装槽槽壁的有效配合；本发明液压传动装置的独有结构特点还在于，在定子部件中，在由两侧包封转子构件的与转子两侧端环面配合的盘面设置有外径不大于转子旋转体外径、壁厚在与所对应的随动环最大偏心距相当、高度是该偏心距的1/2至等高、横截面为矩形的环台，该环台被周向隔封块配装槽分割为对等的两个环段，每个环段被3至6道宽度为对应随动环轴心偏心距1至2倍的径向槽等间距地隔断，于该盘面，以对应随动环轴承轴心偏心方向线所在直径为径向中线设置角度大于转子旋转体外周均布槽的槽间夹角2°至4°的扇形槽，槽中由内向外依次配装由丁腈橡胶制成的密封弹性垫块和用耐磨及磨擦系数低的材料制成的周向隔封块，在该隔封块盘面周向的两侧边在1°至2°幅度内分别倒圆或倒角，于盘面沿径向中线设置轴向通液孔或槽，密封弹性垫块与周向隔封块之间沿周向的两侧边接触密封，余部形成中空容腔，整体组装后转子两侧端面与整个配合盘面配合的特点是，周向隔封块在密封弹性垫块弹性力和经其盘面轴向通液孔或槽进入中空容腔压力液液压力的推动下始终与转子侧端面贴合，将转子进、排液两个半环腔有效密封封隔，上述盘面的环台顶平面与转子侧端面动配合，配合间隙在0.05至0.2毫米之间，环台以外环面和以内环面经上述径向槽沟通，形成将对应转子工作腔内经旋转体各道槽内的配合构件分割形成的所有分隔容腔间及与进液或排液的导入或导出孔间充分导通的工作液导流通道。
本发明液压传动装置中液压传动器的独有结构特点在于其配流阀和经该阀沟通的工作液循环回路结构与众不同，该配流阀由阀芯装配于阀体的内阀腔构成，阀芯的外周和顶部分别是与阀体的内阀腔密封动配合的精加工圆柱面和圆锥面或圆平面，内孔为盲孔，于盲孔的顶端部沿周均布数个径向孔将盲孔与外周面沟通，阀体内阀腔的与阀芯圆柱面配合孔壁外端部和中部是与阀芯的密封配合带，于中部密封配合带的两侧各设置一道导流环槽，内阀腔顶端中心通液孔以外的锥面或环面是与阀芯顶端的密封配合面，阀体外周的两端和中间部位是与该阀配装孔相配合的密封配合带，各密封配合带内设有安装柔性密封圈的环槽，于密封配合带外部位对应内阀腔导流环槽位置设置两道导流环槽，每道环槽内沿周均布径向孔与内阀腔导流环槽沟通，阀体和阀芯组装后安装于装配孔中构成二位四通阀；经该阀沟通的工作液循环回路的结构是；设定阀的工作位置分别为A和B，两工作转子分别为X和Y，两只结构完全相同的配流阀分别装配于对应两转子进、排液导入、导出孔处的定子构件的配装孔内，该阀的配装口一侧直接或者经导流孔道与转子X的工作腔沟通，阀体外周贴近装配口一侧的导流环槽和内阀腔中心孔经装配孔预制的导流孔通道与工作液容箱沟通，阀体外周远离装配口一侧的导流环槽经装配孔预制导流孔道与转子Y的工作腔沟通，当转子X作为主动转子旋转，对应其进液导流孔道的配流阀阀芯被吸贴于装配口的A位置，两转子的对应工作腔分别经该阀及装配孔的预制孔道与工作容箱连通，两转子工作腔之间被阀芯隔断，另一配流阀在主动转子压力液作用下，阀芯被推至B位置，阀芯将两转子工作腔分别与工作液容箱的通道同时封闭，经该阀芯盲孔、径向孔和相关导流孔道将两转子对应工作腔直接连通，自动实现主动转子X由工作容箱吸入工作液加压驱动转子Y工作后再由转子Y排回工作液容箱的工作循环，当转子Y作为主动转子旋转，该阀同样自动沟通协调有效的工作液循环回路。
本发明的液压传动式石油开采抽油机的基本构造是，由转子部件中配装有通出定子外周的传动盘、传动盘外周装配有传动轮、在输入转速和方向不变的情况下输出转速和方向能够实时连续转换的液压变速器和转速、旋向转换控制机构、动力电动机组装为一体构成该抽油机的液压传动和承重部件，该部件安装于能够通过连接铰链翻倒、竖起和调整竖立角度的竖机架的顶端，竖机架与横机架组装构成该抽油机的完整机架，居中锁定并适量盘绕于传动和承重部件的传动轮轮面的负重绳索的两端分别悬挂配重体和油井抽油泵连接杆，即构成本抽油机，该抽油机通过机动或者液动或者电动或者电子数控方式或者它们的组合控制方式控制和调整该液压传动和承重部件的传动轮以设定的转角幅度和频率连续往复旋转并带动油井抽油泵以所需的行程和频率连续往复工作。
该抽油机的独有结构特点在于控制和调整其液压变速器的传动轮以设定的转角幅度和频率连续往复旋转的系统结构和过程与众不同，该抽油机的液压传动和承重部件具有上述液压差速传动器的完整结构，同时，在其定子构件中，具有内孔与随动环外径动配合、轴心偏移量连续可调滑动轴承结构的调整圈与外周体构件之间的具体配合结构是，于调整圈轴心偏移方向线所在直径与转子回转中心线构成的平面，调整圈与外周体内腔之间构成的动配合平面为密封配合面，通过该密封配合面将调整圈与外周体内腔之间形成的环腔密封分隔为对等的两个半环腔，两半环腔经结构通道分别与对应的转子进液或者排液半腔沟通，对称于该密封配合面两侧的调整圈与外周体内腔之间的配合平面为限位、导向、承载配合面，用于保证在调速换向过程中调整圈相对于转子回转中心的准确平移路径和上述密封配合面的始终有效密封；其轴心的偏移是对称于转子回转中心往复平移的，转子工作液排量随其轴心相对于转子回转中心距离的增减而增减，与之对应，外部的传动轮转速也相应地随之增大或减低，当调整圈轴心由转子回转中心的一侧移动至另一侧，则该转子工作液流动方向反转，外部的传动轮旋转方向也随之转换；该调整圈的往复平移是通过包括其自身在内、以推、拉电磁铁为动力的本液压传动和承重部件的转速调整和换向控制系统实现的，该系统由推拉电磁铁、缓冲器、缓冲控制液缸、转速限制器构成，整体结构是，推拉电磁铁的定铁置于两只动铁的中间，固定安装于安装座，拉动和推举激磁线圈分别配置于两侧的拉动和推举动铁处，两动铁组连为一体构成组合动铁，组合动铁通过其连接耳板与缓冲器的连接板一端连接，连接板的另一端与缓冲盘连接，缓冲盘两侧被两只压缩弹簧夹持，两弹簧的外端配装弹簧座，通过两弹簧座的螺孔与缓冲控制液缸的活塞构件的外侧活塞杆端部螺旋组配为一体，连同连接板一道构成缓冲器，缓冲控制液缸的活塞构件的内侧活塞杆穿过定子相关构件外周的配装孔与调整圈铰接，该液缸的缸筒与活塞构件的活塞体配合，该液缸的缸盖内孔与活塞的外侧活塞杆密封动配合与缸筒一道固定于安装座孔处，组装后的该液缸，由活塞构件的活塞体将液缸筒内腔隔封为内外两个容腔，内腔直接和调整圈与外周体内腔间形成的半环腔连通，外腔通过液缸筒筒壁内的受控于装配于缸筒外壁的可调节流阀的预制通液孔道与上述半环腔沟通，由限位杆一端端部螺旋配装有通过螺旋调整轴向位置的限位构件、另一端通过与缓冲控制液缸处于同一轴线的定子相关构件外周另一侧配装孔与调整圈铰接、杆的直径与上述液缸中活塞构件外侧活塞杆直径相等，通过装配于该配装孔端、内孔与限位杆杆体密封动配合的盘形体及相关止动构件与限位杆端限位构件的对应位置关系限定限位杆乃至调整圈的往复移动的极限位置，即上、下止点位置，由此构成转速限制器；控制和调整本液压传动和承重部件的传动轮连续往复旋转的转角幅度和频率的完整结构和本抽油机的系统工作过程是，于机架上部分别对应悬挂抽油泵连接杆的负重绳索端部和悬挂配重体的负重绳索端部的位置各安装有一只行程开关，两只行程开关与推拉电磁铁的两只激磁线圈电连接，用于控制两只激磁线圈电源的适时通断，即，当一只行程开关动作，通过中间继电器接通一只激磁线圈的电源的同时切断另一只激磁线圈的电源，于负重绳索两端的接近悬挂抽油泵连接杆和配重体的部位各装配一个当其在接触行程开关时触动行程开关动作的触动构件；整个抽油机的工作过程是，初始状态下，配重体停靠于机架的底部，接通总电源，动力电动机带动主动转子工作、同时推拉电磁铁的拉动激磁线圈通电，拉动动铁与定铁吸合，调整圈经连接结构拉动至其轴心置于转子回转中心下方的下止点位置，液压传动和承重部件的传动轮沿提升配重体、降落抽油泵连接杆的方向运转，当配重体被提升至其上方负重绳索端部设定位置装配的触动构件触动对应的行程开关动作时，则拉动激磁线圈断电、同时推举激磁线圈通电，推举动铁与定铁吸合，组合动铁经连接板推动缓冲盘压缩其盘面上方的压缩弹簧，通过弹簧的弹性力推动缓冲控制液缸活塞带动调整圈上行直至其轴心到达转子回转中心上方的上止点位置停止，与之相对应，传动轮经减速、静止、反向加速至匀速运转的连续转换最终完成整个换向旋转的过渡，至此，配重体由匀速上升连续过渡到匀速下降，相应的抽油泵连接杆由匀速下降连续过渡到匀速上升，调整圈的上行速度及与之对应的传动轮换向旋转的过渡速度取决于装配于缓冲控制液缸缸筒外壁的可调节流阀开启的节流孔道的大小，节流孔道加大，转换速度加快，减小，转换速度简慢，当抽油泵的连接杆上升至其上方负重绳索端部设定位置装配的触动构件触动对应的行程开关动作时，拉动激磁线圈通电、同时推举激磁线圈断电，拉动动铁与定铁吸合，组合动铁经连接板拉动缓冲盘压缩盘面下方的压缩弹簧，通过弹簧的弹性力拉动缓冲控制液缸的活塞带动调整圈下行直至其轴心到达转子回转中心下方的下止点位置停止，至此，又完成一次传动轮旋转方向的转换，周而复始，即实现了整个抽油机的连续往复工作，通过调整转速限制器的限位杆端部限位构件与与之相关的止动构件间的位置关系，随之改变调整圈往复平移的上、下止点的间距，即随之改变主动转子稳流时的排量，最终改变传动轮匀速运转时的转速，通过改变触动构件在负重绳索端部的装配位置，或者改变行程开关在机架上部的安装位置，即可最终改变抽油泵连接杆往复工作的冲程，由上，通过对上述转速限制器限位构件的相对位置、行程开关的安装位置、触动构件的装配位置的组合调整，即可实现本抽油机在设定范围内以任意冲程、频率状态下连续工作。
上述技术方案所能导致的有益效果是，对于本发明的液压传动装置而言，与背景技术相比，其转子构件中，旋转体外周均布槽及槽内配合构件的制造装备工艺条件较背景技术中的摆动叶片和与之配合的旋转体外周均布圆柱面配合体相比，得到了明显改善，这为实际产品研发、制造创造了更为现实的可行条件，同时，上述均布槽及槽中配合构件的结构特点使其结构强度和配合精度更容易得到保证，并且，该配合构件间因工作产生的磨损不会引起其容积效率的降低，另外，在液压传动器中由于采用了结构独特的配流阀结构，使得其工作液循环回路的构成更为简捷、协调、有效，这将明显提高其综合工作性能和广泛适用性，这些足以保证本发明液压装置的实际产品是容积效率稳定、故障率低、工作寿命长、性能可靠、适用范围广的液压机械产品，具有良好的开发和应用前景。对于本发明的液压传动式石油开采抽油机而言，与背景技术相比，除了其液压传动和承重部件的工作性能得到了明显的上述改善外，更为有益的效果是，其独有的通过行程开关控制推拉电磁铁工作的转速调整和换向控制系统的结构和对整机冲程及频率的调整控制过程使得该种实际产品既总体结构极为简捷又工作性能十分稳定可靠，尤其是，以其可以大幅度地连续调整工作频率和工作冲程的特有优越特性和对引入电子数控技术的良好适应及相容性，将使其成为目前世界范围内普遍在用的机械传动往复石油开采抽油机的理想换代产品。
四
图1是本发明的液压装置中一个定量液压泵及马达实施例的以图2所示位置的横剖构造图，图2是该实施例按图1所示位置的纵剖构造图，图3和图4是该实施例的定子部件中的零件侧端盘体及装配于其盘面扇形槽内的柔性密封垫块、周向隔封块的具体结构图，图5是本发明液压装置中一个变量液压泵及马达实施例的以图6所示位置的纵剖构造图，图6是该实施例按图5所示位置的横剖构造图，图7和图8是该实施例的定子部件中的零件；侧端盘体及装配于其盘面扇形槽内的柔性密封垫块、周向隔封块的具体结构图，图9至图12用于反映本发明的液压传动石油开采抽油机实施例中的液压传动及承重部件的总体构造，同时，该液压传动和承重部件也是本发明的液压传动装置中的一个液压差速传动器的具体实施例，其中，图9是该传动及承重部件的纵剖构造图，图10是该部件按图9所示部位的剖视放大图，用于反映其中的配流阀及其装配和关联槽孔通道的具体结构，图11和图12是该部件按图9所示的不同位置横剖构造图，图12重点用于反映该部件的变速、换向相关机构的具体结构，图13是该抽油机总体外部结构的正视图，图14是其侧视图。
五、实施方式在此，分别通过一个定量液压泵及马达、一个变量液压泵及马达、一个液压传动石油开采抽油机的典型实施例来表述本发明的具体实施方式
。
定量液压泵及马达实施例的具体结构如附图中的图1至图4所示旋转体114的内孔为精加工滑动轴承工作面，根据需要复合轴承合金，均布的轴向角槽是将压力工作液引入轴承工作面的通道，以其外周均布轴向槽的槽间隔壁作为外花键与具有相应均布槽结构的传动盘107的内孔相配合，将该传动盘装配于轴面的正中，于传动盘107两侧的旋转体114均布槽内依次配装棱柱体112，再由随动环113将其套环，由此构成转子部件，该转子部件由包括轴套115、固定心轴101、侧端盘体103和110、两个结构完全相同的外周体106在内的定子主要构件包封，通过锁紧螺套111与固定心轴101轴端的螺旋配合将该固定心轴上的构件禁锢装配即构成本定量液压泵及马达。其中，通过两只截面尺寸相同的平键102实现两侧端盘体与固定心轴周向限位；轴套115的外轴面与旋转体114的内孔构成滑动轴承配合结构；外周体106的内孔轴心与固定心轴轴心按设定偏心设置，内孔表面为对称于轴心偏移方向线所在直径设置有静压槽腔的滑动轴承工作面，根据需要符合轴承合金，与随动环113的外轴面配合构成滑动轴承结构；于两侧端盘体103和110的与转子侧端面配合的盘面设置的扇形槽结构及槽内配装的柔性密封垫块104和周向隔封块105的功用在于，装配后，在初始状态下，通过柔性密封垫块的弹力推动周向隔封块保持其表面与转子侧端面的贴合，在工作状态下，通过由周向隔封块外沿的轴向孔道进入其与柔性密封垫块间形成的封闭容腔的压力液形成的静压维持其表面与转子侧端面的贴合，以实现对转子工作腔进、排工作液间的有效封隔，设置的被扇形槽和均布的径向槽割断的环台结构的功用在于，装配后，环台平面与转子侧端面间形成0.05毫米至0.2毫米的配合间隙，以既可限制转子的棱柱体构件工作时的轴向窜动，又不形成对转子的运转阻力，环台以外和以内环面经径向槽沟通形成将经转子各棱柱体分隔的容腔以及与滑动轴承静压槽腔充分导通的导流通道；装配于外周体筒壁内、分别与滑动轴承两静压槽腔沟通的装配孔内、经装配孔内柔性密封圈弹力的推动，端平面与传动盘盘面接触动配合的回液阀109设置有中心孔，该阀的端平面为环面，内外环均倒角，该阀功用在于，当与之沟通的轴承静压槽腔的液压力高于柔性密封圈108内环腔液压力时，在液压力的作用下该阀端平面与传动盘盘面贴合处于密封状态，当与之沟通的轴承静压槽腔的液压力低于柔性密封圈108内环腔液压力时，该阀在液压力经外环倒角作用下端平面与传动盘盘面脱离处于导通状态，柔性密封圈108内环腔的工作液回流，使该内环腔始终维持较低的液压力，进而消除工作液向体外泄漏。本实施例在较多的情况下是作为直接承载轴向和径向载荷的液压马达使用。
变量液压泵及马达实施例的具体结构如附图中的图5至图8所示由旋转体201外周各均布槽内依次配装滚柱213，外周再套装随动环212构成转子部件，定子部件中的构件调整圈207的内孔与随动环212外轴面构成滑动轴承配合结构，通过其外周对称于轴心偏移方向线所在直径的平行导向平面与外周体205内腔的对应平行平面动配合，以确定其轴心准确的平移路径和维持处于转子轴心线与其轴心偏移方向线所在直径构成的平面内的密封配合平面在平移过程中的有效密封，前侧端盘体206和后侧端盘体202的内孔分别与转子部件中的构件旋转体201的两侧支撑端轴轴面动配合构成滑动轴承配合结构，通过连接螺栓与外周体禁锢连接即构成本实施例的主体结构，其中，前侧端盘体和后侧端盘体的与转子侧端面配合的盘面的内环台、扇形槽、柔性密封垫块203、周向隔封块204的结构及功用与上述定量液压泵及马达相同，外环台功用在于，通过其顶平面高出内环台顶平面0.05毫米至0.2毫米的结构来保证内环台顶平面与转子侧端面间具有0.05毫米至0.2毫米配合间隙的结构；由旋拨轴209、拨块208、座套210、压盖211构成该实施例的变量操作机构，其中，拨块208与调整圈207外周对应位置设置的轴向槽动配合，可沿槽壁适量往复滑移，与该拨块内孔动配合的旋拨轴轴端的轴心相对于其轴体的轴心按设定偏心设置，通过旋转旋拨轴即可经轴端的拨块推动调整圈沿确定路径适量往复平移，进而相应改变本实施例的工作液排量和工作液流动方向。根据结构特点，本实施例主要作为变量液压泵使用。
液压传动石油开采抽油机实施例的完整具体结构如附图中的图9至图14所示。其中的液压传动和承重部件本身同时又是本发明液压装置中的液压差速传动器的典型实施例。
该液压传动和承重部件的具体结构如图9至图12所示由旋转体005的外周各均布槽内配装滚柱032，外周套环随动环031构成主动转子，调整圈030和外周体029依次套装与转子的外周，前侧端盘体009和后侧端盘体006的内盘面的扇形槽内分别配装柔性密封垫块007和周向隔封块008，从两侧与转子配装后一并装配于主体连接件003的内腔，由压圈010与主体连接件003内腔端部螺旋配合禁锢配装；由旋转体021外周居中配装传动盘014、传动盘外周经平键028和负重绳索锁定板024以及限位螺栓025定位装配传动轮013、滚套023依次装配于传动盘两侧的均布槽内、分别套环随动环022构成被动转子，该转子内孔动配合配装轴套018构成滑动轴承配合结构，被由盘面装配有柔性密封垫块019、周向隔封块020的两侧端盘体011、外周体012构成的定子构件包封，一并套装于主体连接件003的外轴面，经螺套015锁紧固定；通过主体连接件轴面端部的螺旋与连接法兰016配合将工作液容箱017组装固定；动力电动机001通过其安装法兰直接于主体连接件的配装法兰固装，其端轴装配的连轴齿轮002与主动转子的旋转体的对应内齿结合，由此构成该传动承重部件的主体结构。其中，主体连接件的中心孔腔直接与工作液容箱内腔连通，隔封盘004装配于主动转子旋转体的端部，用于封隔工作液容腔与主动转子一侧外部的连通，两只由阀体027和阀芯026装配构成的配流阀装配于主体连接件体内对应主、被动转子进、排液导孔部位的装配孔内构成自动二位四通阀，即一位是，经阀芯和阀体体内通道及其装配孔的预制通道将主、被动转子工作腔之间直接导通，将与工作液容箱沟通的通道同时封闭，二位是，两转子工作腔之间的通道被封闭，将各自与工作液容箱沟通的通道同时打开。由定铁047和由拉动动铁045、拉动激磁线圈046、推举动铁048、推举激磁线圈049经框架044组连为一体的组合动铁构成推、拉电磁铁，由活塞构件034、液缸筒033、液缸盖035、可调节流阀036构成缓冲控制液缸，由装配于活塞构件外侧活塞杆上的上弹簧座037、上压缩弹簧039、缓冲盘040、下压缩弹簧041、下弹簧座042、连接板042构成缓冲器，由限位杆050、盘形体051、下限位构件052、上限位构件053、止动板054构成转速限制器；推拉电磁铁、缓冲器、缓冲控制液缸经连接板的两端组连为一体，活塞构件内侧活塞杆穿过定子构件的配装孔与调整圈铰接，转速限制器的限位杆穿过定子构件另一侧的配装孔与调整圈另一侧铰接，由此构成该传动承重部件转速调整和换向控制系统；其中，通过推拉电磁铁的组合动铁的往复动作带动调整圈往复平移实现该部件传动轮往复换向旋转；通过调整缓冲控制液缸的节流阀的节流量实现该部件换向过程的过渡速度；通过调整转速限制器的限位构件相对于止动构件的相关位置限制调整圈往复平移的距离实现对该部件传动轮稳定运转时的最高转速限制。
该抽油机实施例的整体结构如附图中的图13、图14所示竖机架302经中下部及底端连接结构与横机架301的对应连接部位铰接，液压传动和承重部件308安装于竖机架的顶端，负重绳索305居中锁定于传动承重部件传动轮的轮面，适量盘绕后一端悬挂抽油泵连接杆309，另一端悬挂组合配重体303，该配重体装配有以竖机架架身为导轨，沿架身滚动的轨道轮，于机架上部对应负重绳索两端的部位各安装一只行程开关307，该行程开关与上述的推拉电磁铁电连接，于负重绳索两端部各装配一个用于触动行程开关的触动构件304，为了方便运输，安装前，竖机架经其中下部位的铰链连接倾倒放置，组合配重体支撑于其端部，工作状态下，竖机架竖立，适量前倾，并且可以通过旋动其底端的螺旋机构310调整竖机架的倾角。该抽油机的基本工作过程是，初始状态下，组合配重体停靠在竖机架的底部，接通总电源，动力电动机带动主动转子旋转，同时，推拉电磁铁的拉动激磁线圈通电，组合动铁下行与定铁吸合，传动轮沿提升组合配重体、下落抽油泵的方向旋转，当组合配重体上行至其上方的触动构件触动行程开关时，推拉电磁铁的推举激磁线圈通电，拉动激磁线圈断电，组合动铁上行与定铁吸合，经缓冲控制液缸及缓冲器的控制传动轮经过一个连续的过渡过程转换到提升抽油泵、下落组合配重体的方向旋转，周而复始，即实现了本抽油机的连续往复工作。
权利要求
1.一种包括液压泵、液压马达、液压差速传动器在内的回转容积式液压传动装置，在总体上，由转子部件和定子部件两部分构成；其中，由两端设有与滑动轴承动配合的支撑端轴或者内孔设置沿周均布数道轴向通液槽的滑动轴承工作面和中部外轴面沿周均布奇数道轴向平行通槽的旋转体、在该旋转体各道槽内依次动配合配装的可沿槽壁适量径向移动的配合构件、套环于其外周的随动环构成转子部件；由旋转体带有支撑端轴的该转子部件与内腔两侧设置有与支撑端轴轴面动配合、对称于随动环轴承轴心偏心方向线处同一平面的直径设置静压槽腔的滑动轴承结构，设置有相对于支撑端轴滑动轴承轴心固定偏心或者可调偏心设置、与随动环外轴面动配合、沿其轴心偏心方向线所在直径对称设置有静压槽腔的滑动轴承结构的定子部件配装构成本装置；或者由旋转体内孔设置沿周均布数道轴向通液槽滑动轴承工作面的该转子部件与内腔设置有与转子内孔滑动轴承工作面动配合的固定心轴，设置有与随动环外轴面动配合、轴心相对于固定心轴轴心固定偏心或者可调偏心设置、轴承工作面设置有静压槽腔的滑动轴承结构的定子部件配装构成本装置；于本装置体内，通过定子部件相关构件预制的槽、孔通道将相应的转子工作腔与滑动轴承的静压槽腔沟通形成体内自供液的动静压联合滑动轴承结构；根据本装置的具体结构差异划分具有随动环轴承轴心固定偏心设置结构的本装置为定量液压泵及马达，具有随动环轴承轴心通过外部机构和动力适量连续调整随动环轴承轴心偏移量结构的本装置为变量液压泵及马达，具有定子部件设置有工作液容箱、同轴排列两个转子容腔、两容腔对应的随动环轴承轴心均固定偏心设置或者其中一个适量连续可调偏心量、两容腔内分别配装各自分别运转的不同排量的转子部件、通过配装于两转子容腔之间的两只配流阀及相关槽、孔通道将工作液容箱及两转子容腔间自动连接为按工作状态协调导通的循环工作回路结构的本装置为液压差速传动器，其中，两随动环轴承轴心均固定偏心设置、主动转子排量小于被动转子排量的是液压减速器，主动转子排量大于被动转子排量的是液压增速器，两随动环轴承之一的轴心适量连续可调的是液压变速器；其特征是，转子部件中的旋转体外周均布槽、各槽内的配合构件及其配合关系的结构有两种基本形式，第一种形式槽内的配装构件是外轴面及两端面精加工、长度与配装槽槽长严格相等的实心滚柱或者空心滚套，其直径是对应随动环轴承轴心最大偏心量的4.3至4.6倍，与其配合的配装槽槽宽与其直径相等，配装槽槽壁与其外轴面母线动配合，槽底是与滚柱或者滚套等径圆弧面，包括圆弧槽底在内的槽全深与滚柱或者滚套直径相等，即在最大工作行程状态下，滚柱或者滚套处于径向位移的内止点时，其整体刚好完全含容于配装槽内，处于径向位移的外止点时，其含容于配装槽内的部分适量大于超出配装槽的部分；第二种形式槽内的配装构件是相当于由外径与对应的随动环内径相等、内径等于该随动环内径减去随动环轴承轴心最大偏心量4.5至5.5倍的差值、长度与配装槽长度严格相等的空心圆柱体上沿轴向平行截取的棱柱体，该棱柱体对应于其内、外径圆弧面的两侧面为阶梯平行平面，与内径弧面相接的两平行平面是与配装槽槽壁动配合的精加工配合面，该平面的径向宽度为随动环轴承轴心最大偏心距的0.5倍至等宽，与外径弧面相接的两平行平面间距适量内缩，内缩量须满足在工作过程中该平行平面不发生与配装槽壁间的接触干涉，配装槽为矩形槽，槽深的条件是，在最大工作行程状态下，棱柱体处于径向位移的内止点时，其整体刚好完全含容于配装槽内，处于径向位移的外止点时其配合面仍保持与配装槽槽壁的有效配合；在定子部件中，在由两侧包封转子构件的与转子两侧端环面配合的盘面，设置有外径不大于转子旋转体外径、壁厚与所对应的随动环最大偏心距相当、高度是该偏心距的1/2至等高、横截面为矩形的环台，该环台被周向隔封块配装槽分割为对等的两个环段，每个环段被3至6道宽度为对应随动环轴心偏心距1至2倍的径向槽等间距地隔断，于该盘面，以对应随动环轴承轴心偏心方向线所在直径为径向中线设置角度大于转子旋转体外周均布槽的槽间夹角2°至4°的扇形槽，槽中由内向外依次配装由丁腈橡胶制成的密封柔性垫块和用耐磨及磨擦系数低的材料制成的周向隔封块，在该隔封块盘面周向的两侧边在1°至2°幅度内分别倒圆或倒角，于盘面径向中线位置设置轴向通液孔或槽，密封柔弹性垫块与周向隔封块之间沿周向的两侧边接触密封，余部形成中空容腔；整体组装后转子两侧端面与该盘面配合的特点是，周向隔封块在密封柔性垫块弹性力和经其盘面轴向通液孔或槽进入中空容腔压力液液压力的推动下始终与转子侧端面贴合，将转子进、排液两个半环腔有效密封封隔，上述盘面的环台顶平面与转子侧端面动配合，配合间隙在0.05至0.2毫米之间，环台以外环面和以内环面经上述径向槽沟通，形成将对应转子工作腔内，经旋转体各道槽内的配合构件分割形成的所有分隔容腔间及与进液或排液的导入或导出孔间充分导通的工作液导流通道。
2.一种如权利要求1所述的液压传动装置，其特征是，定子构件中的配流阀和经该阀沟通的工作液循环回路结构与众不同，该配流阀由阀芯装配于阀体的内阀腔构成，阀芯的外周和顶部分别是与阀体的内阀腔密封动配合的精加工圆柱面和圆锥面或圆平面，内孔为盲孔，于盲孔的顶端部位沿周均布数个径向孔将盲孔与外周面沟通；阀体内阀腔的与阀芯圆柱面配合孔腔壁的外端部和中部是与阀芯的密封配合带，于中部密封配合带的两侧各设置一道导流环槽，内阀腔顶端中心通液孔以外的锥面或环面是与阀芯顶端的密封配合面，阀体外周的两端和中间部位是与该阀配装孔相配合的密封配合带，各密封配合带内设有安装柔性密封圈的环槽，于密封配合带以外部位对应内阀腔导流环槽位置设置两道导流环槽，每道环槽内沿周均布径向孔与内阀腔导流环槽沟通；阀体和阀芯组装后安装于装配孔中构成二位四通阀；经该阀沟通的工作液循环回路的结构是设定阀的工作位置分别为A和B，两工作转子分别为X和Y，两只结构完全相同的配流阀分别装配于对应两转子进、排液导入、导出孔处的定子构件的配装孔内，该阀的配装口一侧直接或者经导流孔道与转子X的工作腔沟通，阀体外周贴近装配口一侧的导流环槽和内阀腔中心孔经装配孔预制的导流孔通道与工作液容箱沟通，阀体外周远离装配口一侧的导流环槽经装配孔预制导流孔道与转子Y的工作腔沟通，当转子X作为主动转子旋转，对应其进液导流孔道的配流阀阀芯被吸贴于装配口一侧的A位置，两转子的对应工作腔分别经该阀及装配孔的预制孔道与工作容箱连通，两转子工作腔之间的通道被阀芯隔断，另一配流阀在主动转子压力液作用下，阀芯被推至B位置，阀芯将两转子工作腔分别与工作液容箱的通道同时封闭，经该阀芯盲孔、径向孔和阀体及装配孔的相关导流孔道将两转子对应工作腔直接连通，由此，自动实现主动转子X由工作容箱吸入工作液加压驱动转子Y工作后再由转子Y排回工作液容箱的工作循环，当转子Y作为主动转子旋转，该阀同样自动沟通协调有效的工作液循环回路。
3.一种液压传动式石油开采抽油机，其中，由转子部件中配装有通出定子外周的传动盘、传动盘外周装配有传动轮、在输入转速和方向不变的情况下输出转速和方向能够实时连续转换的液压变速器和转速、旋向转换控制机构、动力电动机组装为一体构成该抽油机的液压传动和承重部件；该部件安装于能够通过连接铰链翻倒、竖起和调整竖立角度的竖机架的顶端，竖机架与横机架组装构成该抽油机的完整机架，居中锁定并适量盘绕于传动和承重部件的传动轮轮面的负重绳索的两端分别悬挂配重体和油井抽油泵连接杆，即构成本抽油机，该抽油机通过机动或者液动或者电动或者电子数控方式或者它们的组合控制方式控制和调整该液压传动和承重部件的传动轮以设定的转角幅度和频率连续往复旋转并带动油井抽油泵以所需的行程和频率连续往复工作；其特征是，该抽油机的液压传动和承重部件具有如权利要求2所述液压传动装置的完整结构，同时，在该部件的定子构件中，具有内孔与随动环外径动配合、轴心偏移量连续可调滑动轴承结构的调整圈与外周体构件之间的具体配合结构是于调整圈轴心偏移方向线所在直径与转子回转中心线构成的平面，调整圈与外周体内腔之间构成的动配合平面为密封配合面，通过该密封配合面将调整圈与外周体内腔之间形成的环腔密封分隔为对等的两个半环腔，两半环腔经结构通道分别与对应的转子进液或者排液半腔沟通；对称于该密封配合面两侧的调整圈与外周体内腔之间的配合平面为限位、导向、承载配合面，用于保证在调速换向过程中调整圈相对于转子回转中心的准确平移路径和上述密封配合面的始终有效密封；该调整圈轴心的偏移是对称于转子回转中心往复平移的，转子工作液排量随其轴心相对于转子回转中心距离的增减而增减，与之对应，外部的传动轮转速也相应地随之增大或减低，当调整圈轴心由转子回转中心的一侧移动至另一侧，则该转子工作液流动方向反转，外部的传动轮旋转方向也随之转换；该调整圈的往复平移是通过包括其自身在内、以推、拉电磁铁为动力的本液压传动和承重部件的转速调整和换向控制系统实现的；该系统由推拉电磁铁、缓冲器、缓冲控制液缸、转速限制器构成，其整体结构是，推拉电磁铁的定铁置于两只动铁的中间，固定安装于安装座，拉动和推举激磁线圈分别配置于两侧的拉动和推举动铁处，两动铁组连为一体构成组合动铁，组合动铁通过其连接耳板与缓冲器的连接板一端连接，连接板的另一端与缓冲盘连接，缓冲盘两侧被两只压缩弹簧夹持，两弹簧的外端配装弹簧座，通过两弹簧座的螺孔与缓冲控制液缸的活塞构件的外侧活塞杆端部螺旋组配为一体，连同连接板一道构成缓冲器，缓冲控制液缸的活塞构件的内侧活塞杆穿过定子相关构件外周的配装孔与调整圈铰接，该液缸的缸筒与活塞构件的活塞体配合，该液缸的缸盖内孔与活塞的外侧活塞杆密封动配合与缸筒一道固定于安装座孔处，组装后的该液缸，由活塞构件的活塞体将液缸筒内腔隔封为内外两个容腔，内腔直接和调整圈与外周体内腔间形成的半环腔连通，外腔通过液缸筒筒壁内的受控于装配于缸筒外壁的可调节流阀的预制通液孔道与上述半环腔沟通，由限位杆一端端部螺旋配装有通过螺旋调整轴向位置的限位构件、另一端通过与缓冲控制液缸处于同一轴线的定子相关构件外周另一侧配装孔与调整圈铰接、杆的直径与上述液缸中活塞构件外侧活塞杆直径相等，通过装配于该配装孔端、内孔与限位杆杆体密封动配合的盘形体及相关止动构件与限位杆端限位构件的对应位置关系限定限位杆乃至调整圈的往复移动的极限位置，即上、下止点位置，由此构成转速限制器；控制和调整本液压传动和承重部件的传动轮连续往复旋转的转角幅度和频率的完整结构和本抽油机的系统工作过程是，于竖机架上部分别对应悬挂抽油泵连接杆的负重绳索端部和悬挂配重体的负重绳索端部的位置各安装有一只行程开关，两只行程开关与推拉电磁铁的两只激磁线圈电连接，用于控制两只激磁线圈电源的适时通断，即，当一只行程开关动作，通过中间继电器接通一只激磁线圈的电源的同时切断另一只激磁线圈的电源，于负重绳索两端的接近悬挂抽油泵连接杆和配重体的部位各装配一个当其在接触行程开关时触动行程开关动作的触动构件；整个抽油机的工作过程是，初始状态下，配重体停靠于竖机架的底部，接通总电源，动力电动机带动主动转子工作、同时推拉电磁铁的拉动激磁线圈通电，拉动动铁与定铁吸合，调整圈经连接结构被拉动至其轴心置于转子回转中心下方的下止点位置，液压传动和承重部件的传动轮沿提升配重体、降落抽油泵连接杆的方向运转，当配重体被提升至其上方负重绳索端部设定位置装配的触动构件触动对应的行程开关动作时，则拉动激磁线圈断电、同时推举激磁线圈通电，推举动铁与定铁吸合，组合动铁经连接板推动缓冲盘压缩其盘面上方的压缩弹簧，通过弹簧的弹性力推动缓冲控制液缸活塞带动调整圈上行直至其轴心到达转子回转中心上方的上止点位置停止，与之相对应，传动轮经减速、静止、反向加速至匀速运转的连续转换最终完成整个换向旋转的过渡，至此，配重体由匀速上升连续过渡到匀速下降，相应的抽油泵连接杆由匀速下降连续过渡到匀速上升，调整圈的上行速度及与之对应的传动轮换向旋转的过渡速度取决于装配于缓冲控制液缸缸筒外壁的可调节流阀开启的节流孔道的大小，节流孔道加大，转换速度加快，减小，转换速度简慢，当抽油泵的连接杆上升至其上方负重绳索端部设定位置装配的触动构件触动对应的行程开关动作时，拉动激磁线圈通电、同时推举激磁线圈断电，拉动动铁与定铁吸合，组合动铁经连接板拉动缓冲盘压缩盘面下方的压缩弹簧，通过弹簧的弹性力拉动缓冲控制液缸的活塞带动调整圈下行直至其轴心到达转子回转中心下方的下止点位置停止，至此，又完成一次传动轮旋转方向的转换，周而复始，即实现了整个抽油机的连续往复工作；通过调整转速限制器的限位杆端部限位构件与与之相关的止动构件间的位置关系，随之改变调整圈往复平移的上、下止点的间距，即随之改变主动转子稳流时的排量，最终改变传动轮匀速运转时的转速，通过改变触动构件在负重绳索端部的装配位置，或者改变行程开关在机架上部的安装位置，即可最终改变抽油泵连接杆往复工作的冲程，由上，通过对上述转速限制器限位构件的相对位置、行程开关的安装位置、触动构件的装配位置的组合调整，即可实现本抽油机在设定范围内以任意冲程、频率状态下连续工作。
全文摘要
一种包括液压泵、液压马达、液压差速传动器在内的回转容积式液压传动装置和一种以该装置中的液压传动器作为液压传动和承重部件的液压传动式石油开采抽油机，在该传动装置中，由于其转子采用在旋转体外周均布槽中配装滚柱或者滚套或者棱柱体构成变容构件的结构，使得其产品工作性能提高、制造难度降低；在该抽油机中，由于采用以推拉电磁铁驱动冲程和冲次调整控制系统工作的结构，使得其产品构造简化、工作可靠性和适用性提高由此，上述产品很有可能成为现有普遍在用的液压泵、液压马达、传动器、石油开采抽油机等机械产品的替代产品。
文档编号F03C2/00GK1415860SQ0214304
公开日2003年5月7日 申请日期2002年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者彭利, 彭凌宇 申请人:彭利