液压自由活塞多相混输装置的制作方法

本发明涉及多相混输领域，特别是涉及一种液压自由活塞多相混输装置。

背景技术：

在石油开采中，油井产出物中往往伴随着一定量的天然气、水和固体颗粒。为了实现降低井口回压、增加原油产量、提高开发经济效益以及达到油气密闭输送的目的，油气混输技术越来越普遍的应用到油气开发中。

油气混输技术是一种将原油产出物进行混合增压直接输送到联合站的新技术，与传统的采油工艺比较，可以少建一条输气管线，并减少了油、气分离设备。对于海上油田，可以减小平台面积。油气混输技术既能使能源得到充分利用，又可以改善环境状况，其经济和社会效益十分可观。

目前的油田开采过程中大多采用螺杆泵，但基于螺杆泵的原理与结构，其并不适用于气液比较高的工况以及含有固体颗粒的情况，且效率与可靠性也有待提高。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种液压自由活塞多相混输装置，能满足原油密闭混输的需求。

为此，本发明的技术方案如下：

一种液压自由活塞多相混输装置，包括输送缸、止回阀、主油泵、换向阀和限位开关；

所述输送缸有两个，分别包括缸体和设置在缸体内的自由活塞；所述输送缸的缸体底部分别安装有两个止回阀，随着缸体内自由活塞的上下移动仅有一个打开，吸入或者排出流体；

所述两个输送缸的缸体顶部通过管道连接；所述主油泵设置在所述管道上，用于将一个输送缸缸体内的液压油输送到另一个输送缸的缸体内；

所述换向阀安装在连接所述两个输送缸的管道上；

所述限位开关有两个，分别设置在所述输送缸的缸体顶部；当所述自由活塞向上运动触碰到限位开关时，限位开关的控制单元控制所述换向阀转向，变换所述主油泵输送液压油的方向。

为了解决液压油在两个输送缸之间输送时泄露导致输送行程变小的问题，该液压自由活塞多相混输装置还包括溢流阀、补油箱和补油泵；所述补油箱用于储存液压油，所述补油箱分别与两个输送缸顶部相连，所述补油泵设置在补油箱和输送缸之间，用于将所述补油箱内的液压油输送到所述输送缸的缸体内；所述输送缸和补油箱之间还设置有溢流阀，当缸体内液压油溢出时，溢流阀开启，液压油回流至补油箱。

变换一种方式，所述液压自由活塞多相混输装置还包括液位探测装置、补油箱和补油泵；所述补油箱用于储存液压油，所述补油箱分别与两个输送缸顶部相连，所述补油泵设置在补油箱和输送缸之间；所述液位探测装置设置在缸体内；当所述缸体内液压油量低于预设值时，液位探测装置反馈信息，通过人工或自动开启补油泵，将所述补油箱内的液压油输送到所述输送缸内。

变换一种方式，所述液压自由活塞多相混输装置还包括位移探测器、补油箱和补油泵；所述补油箱用于储存液压油，所述补油箱分别与两个输送缸顶部相连，所述补油泵设置在补油箱和输送缸之间；所述位移探测器设置在缸体上，用于检测自由活塞的位置，当自由活塞下移距离低于预设值时，位移探测器反馈信息，通过人工或自动开启补油泵，将所述补油箱内的液压油输送到所述输送缸内。

进一步，所述输送缸的缸体分为上下两部分，从纵剖面看，上部分的宽度小于下部分的宽度；所述自由活塞由上下两个活塞体和连接两个活塞体的连杆构成；位置在上的活塞尺寸与输送缸的上部分的内腔相匹配，位置在下的活塞尺寸与输送缸的下部分的内腔相匹配。

该液压自由活塞多相混输装置的有益效果体现在：

1)实现了油气比在0-100％范围内的混输，在任何比例下都不会出现过压缩与欠压缩工况，效率高；

2)自吸能力强，可达到很高的排出压力，并对流体黏度、清洁度不敏感，可以实现气体、液体、固体颗粒的混合输送；

3)装置内活塞运行缓慢，所有零部件不易损坏，可靠性高；

4)装置内大部分零部件为液压标准件，成本易控制，采购周期短，互换性好。

5)该装置驱动方式灵活，电动机、发动机、液压马达、气动马达均可驱动，可适应各种应用场合。

附图说明

图1为实施例2提供的液压自由活塞多相混输装置的一种工作状态图；

图2为图1中液压自由活塞多相混输装置的换向阀换向后的工作状态图；

图3为实施例5中液压自由活塞多相混输装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

实施例1

一种液压自由活塞多相混输装置，包括输送缸1、止回阀6、主油泵8、换向阀7和限位开关5；输送缸1有两个，分别包括缸体和设置在缸体内的自由活塞2；输送缸1的缸体底部分别安装有两个止回阀6，随着缸体内自由活塞2的上下移动仅有一个打开，吸入或者排出流体；两个输送缸1的缸体顶部通过管道连接；主油泵8设置在管道上，用于将一个输送缸缸体内的液压油输送到另一个输送缸的缸体内；换向阀7安装在连接两个输送缸1的管道上；限位开关5有两个，分别设置在输送缸1的缸体顶部；当自由活塞2向上运动触碰到限位开关5时，限位开关5的控制单元控制换向阀7转向，变换主油泵8输送液压油的方向。

在将输送缸1底部与外界待输送液体连接的管道上还安装有关断阀10，用于在停机状态或检修时防止下游流体回流。

使用时，主油泵将右侧输送缸1内的液压油抽向左侧的输送缸；右侧工作缸作为吸入缸，缸内活塞上行，缸体底部止回阀打开，另一止回阀闭合，吸入流体；左侧输送缸作为压缩、排出缸，缸内活塞下行，缸体底部一个止回阀单向闭合，另一止回阀在缸体内活塞下侧工作腔内压力达到排出压力后打开，排出腔体内流体；右侧工作缸的缸内活塞上行碰到缸体内的限位开关，通过控制单元启动换向阀，将油路换向；右侧输送缸转换为压缩、排出缸；左侧输送缸转换为吸入缸；主油泵将液压油从左侧输送缸输送至右侧输送缸，同时左侧输送缸吸入待输送液体；右侧输送缸排出待输送液体。左侧输送缸内的活塞上行触发限位开关，通过控制单元启动换向阀，将油路换向；以此往复而达到连续吸入、压缩、排出的工作状态。

该液压自由活塞多相混输装置采用控制活塞上下运动以吸入或排出待输送液体的方式实现液体的输送，能满足原油密闭混输的需求，解决了螺杆泵不适于输送气液比较高流体的要求。

实施例2

与实施例1中液压自由活塞多相混输装置的区别在于：还包括溢流阀3、补油箱4和补油泵9；补油箱4用于储存液压油，补油箱4分别与两个输送缸1顶部相连，补油泵9设置在补油箱4和输送缸1之间，用于将补油箱4内的液压油输送到输送缸1的缸体内；输送缸1和补油箱4之间还设置有溢流阀3，当缸体内液压油溢出时，溢流阀3开启，液压油回流至补油箱4。如图1，2所示。

此实施例解决了液压油在两个输送缸之间输送时泄露导致输送行程变小的问题。

使用时，主油泵将右侧输送缸1内的液压油抽向左侧的输送缸；右侧工作缸作为吸入缸，缸内活塞上行，缸体底部止回阀打开，另一止回阀闭合，吸入流体；左侧输送缸作为压缩、排出缸，缸内活塞下行，缸体底部一个止回阀单向闭合，另一止回阀在缸体内活塞下侧工作腔内压力达到排出压力后打开，排出腔体内流体；

为防止液压系统中混入气体，由补油泵始终从补油箱中将液压油补入系统，多余的液压油通过每个输送缸缸体上部的溢流阀流回补油箱；

当压缩、排出缸内活塞到达下死点，活塞两侧容积不再变化，由于补油的原因，吸入缸还未到达上死点，油泵继续工作，吸入缸继续向外供油，缸内活塞继续上行，压缩、排出缸内的液压油溢流到油箱，直到吸入缸内的活塞上行触发限位开关，通过控制单元启动换向阀，将油路换向；如图2所示；

右侧输送缸转换为压缩、排出缸；左侧输送缸转换为吸入缸；主油泵将液压油从左侧输送缸输送至右侧输送缸，同时左侧输送缸吸入待输送液体；右侧输送缸排出待输送液体。当压缩排出缸内活塞到达下死点，活塞两侧容积不再变化，由于补油的原因，吸入缸还未到达上死点，油泵继续工作，吸入缸继续向外供油，缸内活塞继续上行，压缩排出缸内的液压油溢流到油箱，直到吸入缸内的活塞上行触发限位开关，通过控制单元启动换向阀，将油路换向；以此往复而达到连续吸入、压缩、排出的工作状态。

实施例3

与实施例1中液压自由活塞多相混输装置的区别在于：还包括液位探测装置、补油箱4和补油泵9；补油箱4用于储存液压油，补油箱4分别与两个输送缸1顶部相连，补油泵9设置在补油箱4和输送缸4之间；液位探测装置设置在缸体内；当缸体内液压油量低于预设值时，液位探测装置反馈信息，通过人工或自动开启补油泵，将补油箱内的液压油输送到输送缸内。

此实施例提供了一种不同于实施例2中所提供的解决液压油在两个输送缸之间输送时泄露导致输送行程变小的问题的不同的技术方案。

实施例4

与实施例1中液压自由活塞多相混输装置的区别在于：还包括位移探测器、补油箱4和补油泵9；补油箱4用于储存液压油，补油箱4分别与两个输送缸1顶部相连，补油泵9设置在补油箱9和输送缸1之间；位移探测器设置在缸体上，用于检测自由活塞的位置，当自由活塞下移距离低于预设值时，位移探测器反馈信息，通过人工或自动开启补油泵，将补油箱内的液压油输送到输送缸内。

此实施例提供了一种不同于实施例2中所提供的解决液压油在两个输送缸之间输送时泄露导致输送行程变小的问题的不同的技术方案。

实施例5

与实施例1中液压自由活塞多相混输装置的区别在于：输送缸1的缸体分为上下两部分，从纵剖面看，上部分的宽度小于下部分的宽度；自由活塞2由上下两个活塞体和连接两个活塞体的连杆构成；位置在上的活塞尺寸与输送缸的上部分的内腔相匹配，位置在下的活塞尺寸与输送缸的下部分的内腔相匹配。

此实施例提供了一种不同结构的输送缸的缸体形状，可利用少量液压油实现大容量的液体的输送。依据不同的输送液体需求，可调节缸体上下部分的比例，及横向尺寸的比例达到使用需要。

同时还可以将实施例2～4中任意一种附加的技术方案与该实施例复合，满足使用需求。