包括集成散热器的机械液压泵送单元的制作方法

本发明涉及具有集成(integrado，内置)散热器的机械液压泵送单元，其在石油生产或烃类提取中的应用已得以完善。

在石油行业中，已知的需求之一是以不同速度和不同的力操作油井的必要性，尤其是在使用蒸汽喷射技术的领域。在这些利用蒸汽喷射技术的领域中，生产具有需要低速和较高的力的冷周期，还具有需要高速和较低的力的热周期。因此，本发明应用于油井，其中机械泵送用作人工升举系统。

本发明的背景

机械液压泵送单元是利用由一系列独立元件构成的液压系统来人工升举地下石油的机器。通常，使用三个马达：一个用于动力泵、一个用于循环泵、另一个用于风扇。

反过来，这些机器配备有油箱、散热器、电罩、驱动风扇的空气的聚集抽拉器，和其内安装所有以上所列部件的结构。

哥伦比亚专利发明“Mechanical hydraulic pumping unit with single-motor(具有单个马达的机械液压泵送单元)”，其特征在于具有单个马达，该马达耦接至复式泵的轴的其中一端并处于轴的后端，风扇。

本发明更多地简化了设计，并优化了传统单元的操作，这是因为其使用单个马达来驱动泵和风扇两者。此外，其物理结构提供了两个液压柜、散热器、电气柜、液压柜以及电气控制和液压测量元件柜，使得机器更加可靠和简单。最后，该机器包括速度选择器阀，以便以高速和较低的力或以低速和较高的力来操作井。

本发明的描述

本发明是一种具有集成散热器的机械液压泵送单元，该机械液压泵送单元为启动液压致动器48所需的压力提供液压油流，其包括提升油井内的一串杆串产生的重量以及提升石油开采期间产生的静水柱的能力。其特征在于具有底盘1、风扇2、马达3、钟状罩4、柔性耦接件5、主泵6、辅泵7、双向阀8、排油箱9、散热器10、吸油箱11、电气控制和液压测量元件的干燥室12、用于液压动力回路的柜13、用于电气部件的柜14、流动连接器15、用于油再循环的压力调节阀16、用于回油的压力调节阀17、流量控制止回阀18、用于调节阀16的主导向电磁阀19、用于调节阀17的辅导向电磁阀20、液压油抽吸过滤器21、球阀22、再循环环路压力计23、动力环路压力计24、温度计25、用于连接动力环路与压力计24的管线26、用于连接返回管线36与压力计23的管线27、指示器和液位传感器28、用于连接导向电磁阀20与压力调节阀17的管线29、用于连接导向电磁阀19与流量调节阀16的管线30、止回阀31、用于连接主泵6与流动连接器15的软管32、用于连接辅泵7与双向阀8的软管33、用于连接双向阀8与流动连接器15的软管34、用于连接双向阀8与返回管线36的软管35、用于液压油的返回管线36、用于连接压力调节阀17与返回管线36的软管37、用于连接压力调节阀16与返回管线36的软管38、回流箱的盖39、吸油箱的盖40、干燥室12的盖41、用于柜13的盖42、用于柜14的盖43、用于吸油箱11的空气过滤器44、底盘1的横盖45、横盖45的开口46、基架47、液压致动器48、上传感器49、下传感器50、电气控制面板51、高压球阀52、连接液压动力回路与高压球阀52的软管53、将基架47连接至液压致动器48的软管54、将液压致动器48连接至吸油箱11的返回管线55、高压阻止装置(cheque de alta presión)56、电子卡控制装置57、用于空气的抽吸架58、侧部的左排气格栅59以及右侧排气格栅60。

具有集成至底盘的散热器的机械液压泵送单元具有复式泵，复式泵从吸油箱取油。该复式泵由通过风扇和柔性耦接件所耦接的马达驱动。反过来，马达的后轴包括风扇，风扇从外部抽吸空气，然后风扇迫使空气穿过液压油冷却器散热器进入机器内部，液压油冷却器散热器位于马达上方，处于上述两个油箱之间。一旦复式泵已抽吸液压油，首先排出的液压油(与复式泵的主泵对应)被送至液压动力环路，而其次排出的液压油(与复式泵的辅泵对应)被送至双向阀。双向阀提供了将辅泵油送至液压动力环路或送至排油箱的选择。这使得属于主泵和辅泵的两股液压流，或使得属于主泵的油被送至液压回路，而辅泵的油再循环至排油箱。

此外，本发明的特征在于将电气柜、液压柜和具有液压测量元件的电控制柜集成至机器的底盘。如此，该机器具有优点，这是因为机器的体积减小，且系统的可靠性提高，同时零件和连接更少(液压和电气)，充分地保护了环境。

液压动力环路包括压力调节阀16、压力调节阀17、高压阻止装置56、主导向电磁阀19、辅导向电磁阀20和流量调节止回阀18，如图6和图7所示。此外，机器的底盘1构造成特征几何形状，其将散热器10放置在机器的顶部，处于排油箱9与吸油箱11的中间，如图3和图4所示。此外，干燥室12的底盘处于与吸油箱11相同的高度，且紧挨吸油箱11，如图4所示。柜13位于干燥室12和吸油箱11下方，柜14位于柜13下方，如图4所示。因此，为底盘1的底座、柜13和14的壁、排油箱9的下部以及具有相应开口46的横盖45之间容纳的容积形成了空气聚集器，如图2、3和4所示。

当马达3被供能时，这使得其轴旋转。该轴的后端具有风扇2，因此其可通过空气抽吸架58将外部空气吸入空气聚集器内，空气聚集器将气流引导至机器顶部，迫使其穿过散热器10，以最终通过横架59和60离开，如图4所示。柔性耦接件5位于马达3的轴的端部，这传输扭矩和复式泵的旋转，如图4和图5所示。该复式泵位于中心并附接至风扇4，风扇反过来附接至马达3并以马达3的轴为中心，这确保了复式泵轴与马达3的轴之间非常好地对准。

进一步地，复式泵由主泵6和辅泵7构成，且主泵和辅泵共用单个抽吸装置。该抽吸装置连接至球阀22，球阀反过来连接至液压油抽吸过滤器21，液压油抽吸过滤器位于吸油箱11内部，如图4和图5所示。因此，主泵6和辅泵7将油抽吸入吸油箱11内。主泵6对确定流量的油加压，并通过软管32将其送入流动连接器15内，如图5所示。之后，该油被送入液压动力环路，如图6所示。

另一方面，辅泵7对抽吸的油加压，使其进入软管33，该软管连接辅泵和双向阀8，如图5所示。当双向阀8处于一种速度时，液压油通过软管35和具有止回阀31的用于液压油的返回管线36而返回排油箱9，如图5和图6所示。当双向阀8处于两种速度时，来自辅泵7的油通过软管34运送，以便油流进入流动连接器15，该流动连接器添加至主泵6和辅泵7，如图5和图6所示。

无论以任何速度，一种或两种速度，流动连接器15内的油均被送至液压回路。在这种情况下，油的流动路径为穿过压力调节阀16，其中经由管线30得到的少量第一油流流动至主导向电磁阀19并在此处返回吸油箱11，第二回流油通过软管38流动至液压油返回管线36，第三油流流动经过高压阻止装置56，如图7所示。油流经该高压阻止装置56到达压力调节阀17，其中少量第一油流通过管线29流动至辅导向电磁阀20并返回吸油箱11，第二回流油通过软管37流动至用于液压油的返回管线36，并且第三油流流动至流量调节止回阀18，如图7所示。随后，油通过软管53、高压球阀52、基架47、软管54，最后到达液压致动器48，如图1所示。当液压油到达液压致动器48时，由于形状不同的主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20是常开的，因此油压较低。当主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20打开时，其不通电，从而允许通过将剩余的油通过软管38和37送至液压油返回管线36而使压力控制阀16和17保持打开。随后，下传感器50向电子控制卡57发送电信号，电子控制卡负责主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20的通电和断电。当主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20关闭时，液压油流停止通过管线29和30，从而允许压力控制阀16和17在处于所设置的其最大压力时关闭。如果液压致动器48提升由油井内的杆串和静水柱施加的负载所需的压力低于压力控制阀16和17的输出频率的压力，则液压致动器48将开始向上运动，这是因为液压油流的100％全部进入其内。如果液压致动器48提升由油井内的杆串和静水柱施加的负载所需的压力大于压力控制阀16和17内所设置的压力，则液压致动器48将保持静止，且压力调节阀16和17将减轻通过软管37和38的流体的压力，将油排入用于液压油的返回管线36内。在这种情况下，必须将压力调节成大于控制阀16和17内的设置，从而迫使液压油流被引导至液压致动器48。

当液压致动器处于上部位置时，上传感器49向控制卡57发送电信号以关闭主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20。该上传感器49位于基架47的上端，如图1详细所示。以此方式，通过关闭将返回至其常开位置的主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20，可允许流体通过管线30和29以及软管38和37。因此，压力控制阀16和17内的压力下降至软管37和38以及用于液压油的返回管线36内的摩擦损失产生的最小压力。该事实迫使液压致动器48内的加压油返回到流量调节止回阀18，该流量调节止回阀控制液压致动器48的向下运动和速度。随后，油从流量调节止回阀18流动至压力调节阀17，以通过软管37排放至返回管线36，最后到达排油箱9。由于高压阻止装置56防止液压油流动至压力调节阀16，因此能够保护高油流可能导致的饱和。此外，来自泵的油流动通过双压力调节阀16到达软管38，以到达朝向排油箱9的用于液压油的返回管线36的箱。当液压致动器48到达下部位置时，下传感器50向电子控制卡57发送电信号以通过关闭主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20开始新周期。引导式下传感器50位于基架47的下端，如图1中以细节B所示。

用于电气控制和液压测量元件的干燥室12包括动力环路的高压力计24，其通过管线26连接至液压动力环路，如图3和图7所示。因此，压力计24测量液压致动器48向上和向下运动时的压力。该干燥室12内具有压力计再循环环路23，该再循环环路通过管线27与用于液压油的返回管线36连接，如图3和图7所示。因此，压力计23测量用于液压油的返回管线36内的压力波动，如图3和图7所示。此外，干燥室12包括温度计25，其测量进入吸油箱11的液压油的温度；以及取景器和液位传感器28，以确保吸油箱11内的油位最佳，如图3所示。最后，干燥室12包括电气控制面板51，该电气控制面板具有紧急停止按钮和用于接通和关断马达3以及打开和关闭主导向电磁阀19和辅导向电磁阀20的必要推动装置，如图3所示。

液压油在其通过散热器10的管的内部时被冷却。使流体运动所需的能量由排油箱9与吸油箱11之间的液位高度差提供，如图4所示。由于复式泵将油抽吸通过位于吸油箱11内的油过滤器21以及球阀22，因此其使吸油箱11的液位高度相对于排油箱9的液位高度降低，如图4所示。由于散热器10的长度较短且横向流动面积较大，因此散热器10内的摩擦损失小于排油箱9与吸油箱11之间很小的高度差。

底盘1具有许多密封并保护底盘内的部件免受环境影响的盖。盖39密封排油箱9，如图2所示。盖40包封空气过滤器44并连接至液压致动器48内的液压油返回管线55，密封吸油箱11，如图1和图2所示。盖41密封干燥室12以保护电气控制和测量液压元件，如图2所示。盖42密封柜13以保护液压动力环路，如图2所示。最后，盖43密封柜14以保护其它电气部件，如图2所示。

附图说明

图1是液压动力单元、基架和液压致动器的透视图。其中细节A为上传感器49和软管54，细节B为下传感器50，细节C为高压球阀52。

图2是可观察所有外盖的液压动力单元的透视图。

图3是可观察内部部件的液压动力单元的透视图。

图4是液压动力单元的透视图和液压动力单元的侧视图，可观察排油箱9和吸油箱11内的油面以及机器的内部部件。

图5是可观察主液压泵6和辅液压泵7的抽吸和排放的液压动力单元马达的透视图。

图6是与主泵6和辅泵7的抽吸和排放连接的液压动力环路的透视图。

图7是液压动力环路的透视图。

附图标记列表

1.底盘

2.风扇

3.马达

4.钟状罩

5.柔性耦接件

6.主泵

7.辅泵

8.双向阀

9.排油箱

10.散热器

11.吸油箱

12.用于电气控制和测量液压元件的干燥室

13.用于液压动力环路的柜

14.用于电气部件的柜

15.流动连接器

16.用于油再循环的压力控制阀

17.用于回油的压力控制阀

18.流量调节止回阀

19.主导向电磁阀

20.辅导向电磁阀

21.液压油抽吸过滤器

22.球阀

23.再循环环路压力计

24.动力环路压力计

25.温度计

26.连接动力环路与压力计24的管线

27.连接返回管线36与压力计23的管线

28.观察器和液位传感器28

29.连接导向电磁阀20与压力调节阀17的管线

30.连接导向电磁阀19与流量控制阀16的管线

31.止回阀(Cheque anti-retorno)

32.用于连接主泵6与流动连接器15的软管32

33.用于连接辅泵7与双向阀8的软管33

34.用于连接双向阀8与流动连接器15的软管34

35.用于连接双向阀8与返回管线36的软管35

36.用于液压油的返回管线

37.用于连接压力调节阀17与返回管线36的软管

38.用于连接压力调节阀16与返回管线36的软管

39.回流箱的盖

40.吸油箱的盖

41.用于干燥室12的盖

42.柜13的盖

43.柜14的盖

44.空气过滤器44

45.横盖45

46.开口46

47.基架47

48.液压致动器

49.上传感器

50.下传感器

51.电气控制面板

52.高压球阀

53.用于连接液压动力环路与高压球阀52的软管

54.将基架47连接至液压致动器48的软管

55.将液压致动器48连接至吸油箱11的返回管线

56.高压阻止装置

57.电子控制卡

58.抽吸架

59.左侧排气格栅

60.右侧排气格栅