单缸单作用液压缸及往复泵液压控制系统的制作方法

本发明涉及液压，特别是涉及一种单缸单作用液压缸及往复泵液压控制系统。

背景技术：

1、现有液压注入泵的原理是通过电气控制实现单缸双作用往复运动，进而实现液压转换机械能，主要由双作用液压缸、接近开关和电磁先导换向阀组成，接近开关装在两侧，分别用来识别活塞杆的位移，同时给到继电器信号，信号转换为电磁先导换向阀控制，进而实现液压的进油与回油口的来回切换，实现液压缸的往复运动。此结构的缺点是：为实现大排量，必须提高活塞的往复冲次及冲程，但是现在架构为单缸双作用，在考虑到总长度不宜过长的情况下，无法兼顾液压低冲次优势的前提下提高冲程，因此在架构上无法实现既兼顾较长冲程，又兼顾低冲次的液压优势，同时双作用油缸两端均采用了有杆腔，对应截面积减小，使得在高背压情况下，液压获得较高的、不利的系统压力，使系统出现了不稳定、压力高、冲次高等问题，对于整体的配件工况、寿命及系统的安全稳定性造成较大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种单缸单作用液压缸及往复泵液压控制系统，以解决上述现有液压系统所存在的稳定性较差，且无法同时实现低冲次、长冲程的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种单缸单作用液压缸，包括：

3、缸体，其内滑动设置有一活塞杆，且所述活塞杆的第一端与所述缸体的内壁滑动密封，并将所述缸体沿其轴向分隔为相互隔离的无杆腔和有杆腔，所述活塞杆的第二端能够贯穿所述有杆腔的端盖，并与所述有杆腔的端盖滑动密封；所述缸体上设置有与所述无杆腔连通的油腔通口、与所述有杆腔连通的充油口以及与所述有杆腔连通的回油口；

4、位移传感装置，设置于所述缸体内，用于监测所述活塞杆在所述缸体内的位置。

5、可选的，所述缸体包括缸筒和分别设置于所述缸筒两端的第一端盖、第二端盖，所述第一端盖上设置所述油腔通口，所述第二端盖上设置供所述活塞杆穿梭的活塞孔，所述有杆腔的靠近所述第二端盖的侧壁开设所述充油口和所述回油口。

6、可选的，所述位移传感装置设置于所述无杆腔内，所述位移传感装置包括杆状位移传感器和与所述杆状位移传感器适配的磁感应环，所述磁感应环设置于所述活塞杆的第一端端面上，所述杆状位移传感器与所述活塞杆同轴，所述杆状位移传感器的轴向第一端与所述第一端盖相连，所述杆状位移传感器的轴向另一端贯穿所述活塞杆的第一端并与所述活塞杆滑动配合。

7、本发明还提出一种往复泵液压控制系统，包括油箱、驱动组件、换向阀组和两组如上任意一项所述的单缸单作用液压缸，所述油箱上配置有所述驱动组件，两组所述单缸单作用液压缸的所述油腔通口均与所述换向阀组相连，所述换向阀组的p口和t口分别与所述驱动组件和所述油箱的回油口相连，所述换向阀组能够将两组所述单缸单作用液压缸中一者的所述油腔通口与所述p口连通的同时还将两组所述单缸单作用液压缸中另一者的所述油腔通口与所述t口连通，两组所述单缸单作用液压缸的有杆腔相互连通，当初始位置已经完成设定的两组所述单缸单作用液压缸的有杆腔内均充满油液后，通过所述换向阀组的p口与两组所述单缸单作用液压缸的所述油腔通口交替切换连通，以通过推动一组所述单缸单作用液压缸的活塞杆移动，利用两组所述单缸单作用液压缸的有杆腔内充满的油液推动另一组所述单缸单作用液压缸的活塞杆反向移动，进而实现两组所述单缸单作用液压缸的活塞杆的往复运动；其中，初始位置已经完成设定的两组所述单缸单作用液压缸中，一组所述单缸单作用液压缸的所述有杆腔体积处于最大值且所述无杆腔体积为零，另一组所述单缸单作用液压缸的所述有杆腔体积为零且所述无杆腔体积处于最大值。

8、可选的，所述换向阀组包括电液换向阀，所述电液换向阀的p口和t口分别与所述驱动组件和所述油箱的回油口相连，所述电液换向阀能够将两组所述单缸单作用液压缸中一者的所述油腔通口与所述p口连通的同时还将两组所述单缸单作用液压缸中另一者的所述油腔通口与所述t口连通。

9、可选的，还包括液压缸充油阀组，所述液压缸充油阀组包括二位四通电磁冲油阀、单向节流截止阀和冲油泵，所述冲油泵的进油口与所述油箱相连，所述冲油泵的出油口通过所述二位四通电磁冲油阀与两组所述单缸单作用液压缸的所述充油口和所述回油口连接；两组所述单缸单作用液压缸的所述充油口和所述回油口还均通过所述单向节流截止阀与所述油箱的回油口相连。

10、可选的，所述液压缸充油阀组还包括叠加式液控单向阀，两组所述单缸单作用液压缸的所述充油口和所述回油口均通过所述叠加式液控单向阀与所述二位四通电磁冲油阀相连。

11、可选的，所述液压缸充油阀组还包括低压缓冲蓄能器，所述单向节流截止阀的出油口通过所述低压缓冲蓄能器与所述油箱的回油口相连。

12、可选的，所述驱动组件的出油口还通过两条安全油路与所述油箱的回油口相连，两条所述安全油路上分别设置有电磁溢流阀和板式安全阀。

13、可选的，还包括plc位移检测控制系统，所述换向阀组、所述位移传感装置以及所述液压缸充油阀组均与所述plc位移检测控制系统通讯连接。

14、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

15、本发明提出的单缸单作用液压缸，通过单缸单作用形式，充分利用有效长度和宽度空间，实现低冲次、长冲程，最高可达数米，同时增加高频的位移传感装置，可实时监控活塞杆在缸筒内的具体有效位置。单缸单作用液压缸两套为一组，充分利用二位四通阀等换向结构及自身长冲程的优势，将冲程扩大至少一倍，并通过位移传感装置的信号高频反馈，及时调整活塞杆在缸筒内的位置，从而实现两组液压缸的往复过程。另外，单缸单作用液压缸的设计优点还在于：泵注时高压区处于无杆腔，在井口背压相同的条件下，液压系统压力更低，这样势必使得液压油路工况更好，减少不可避免的泄漏，提高液压系统运行的稳定性。同时有杆腔处于低压区，使得位于该有杆腔内的缸体端盖一直处于低压工况中，进而使得缸筒的密封寿命更长，稳定性更高。

16、本发明提出的往复泵液压控制系统，两个单缸单作用液压缸为一组，两个单缸单作用液压缸的左端高压区(即无杆腔)通过二位四通阀，交替进油、回油，两个单缸单作用液压缸的左端无杆腔形成高压循环接替区，右端有杆腔提前预充油，利用高压区推动活塞杆的力，将另一个液压缸的活塞杆反向推回，可提高液压能的利用率，并在实现大排量的基础上，实现长冲程、低冲次，系统稳定性更强。

技术特征：

1.一种单缸单作用液压缸，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的单缸单作用液压缸，其特征在于，所述缸体包括缸筒和分别设置于所述缸筒两端的第一端盖、第二端盖，所述第一端盖上设置所述油腔通口，所述第二端盖上设置供所述活塞杆穿梭的活塞孔，所述有杆腔的靠近所述第二端盖的侧壁开设所述充油口和所述回油口。

3.根据权利要求2所述的单缸单作用液压缸，其特征在于，所述位移传感装置设置于所述无杆腔内，所述位移传感装置包括杆状位移传感器和与所述杆状位移传感器适配的磁感应环，所述磁感应环设置于所述活塞杆的第一端端面上，所述杆状位移传感器与所述活塞杆同轴，所述杆状位移传感器的轴向第一端与所述第一端盖相连，所述杆状位移传感器的轴向另一端贯穿所述活塞杆的第一端并与所述活塞杆滑动配合。

4.一种往复泵液压控制系统，其特征在于，包括油箱、驱动组件、换向阀组和两组如权利要求1～3任意一项所述的单缸单作用液压缸，所述油箱上配置有所述驱动组件，两组所述单缸单作用液压缸的所述油腔通口均与所述换向阀组相连，所述换向阀组的p口和t口分别与所述驱动组件和所述油箱的回油口相连，所述换向阀组能够将两组所述单缸单作用液压缸中一者的所述油腔通口与所述p口连通的同时还将两组所述单缸单作用液压缸中另一者的所述油腔通口与所述t口连通，两组所述单缸单作用液压缸的有杆腔相互连通，当初始位置已经完成设定的两组所述单缸单作用液压缸的有杆腔内均充满油液后，通过所述换向阀组的p口与两组所述单缸单作用液压缸的所述油腔通口交替切换连通，以通过推动一组所述单缸单作用液压缸的活塞杆移动，利用两组所述单缸单作用液压缸的有杆腔内充满的油液推动另一组所述单缸单作用液压缸的活塞杆反向移动，进而实现两组所述单缸单作用液压缸的活塞杆的往复运动；其中，初始位置已经完成设定的两组所述单缸单作用液压缸中，一组所述单缸单作用液压缸的所述有杆腔体积处于最大值且所述无杆腔体积为零，另一组所述单缸单作用液压缸的所述有杆腔体积为零且所述无杆腔体积处于最大值。

5.根据权利要求4所述的往复泵液压控制系统，其特征在于，所述换向阀组包括电液换向阀，所述电液换向阀的p口和t口分别与所述驱动组件和所述油箱的回油口相连，所述电液换向阀能够将两组所述单缸单作用液压缸中一者的所述油腔通口与所述p口连通的同时还将两组所述单缸单作用液压缸中另一者的所述油腔通口与所述t口连通。

6.根据权利要求5所述的往复泵液压控制系统，其特征在于，还包括液压缸充油阀组，所述液压缸充油阀组包括二位四通电磁冲油阀、单向节流截止阀和冲油泵，所述冲油泵的进油口与所述油箱相连，所述冲油泵的出油口通过所述二位四通电磁冲油阀与两组所述单缸单作用液压缸的所述充油口和所述回油口连接；两组所述单缸单作用液压缸的所述充油口和所述回油口还均通过所述单向节流截止阀与所述油箱的回油口相连。

7.根据权利要求6所述的往复泵液压控制系统，其特征在于，所述液压缸充油阀组还包括叠加式液控单向阀，两组所述单缸单作用液压缸的所述充油口和所述回油口均通过所述叠加式液控单向阀与所述二位四通电磁冲油阀相连。

8.根据权利要求6所述的往复泵液压控制系统，其特征在于，所述液压缸充油阀组还包括低压缓冲蓄能器，所述单向节流截止阀的出油口通过所述低压缓冲蓄能器与所述油箱的回油口相连。

9.根据权利要求6所述的往复泵液压控制系统，其特征在于，所述驱动组件的出油口还通过两条安全油路与所述油箱的回油口相连，两条所述安全油路上分别设置有电磁溢流阀和板式安全阀。

10.根据权利要求6～9任意一项所述的往复泵液压控制系统，其特征在于，还包括plc位移检测控制系统，所述换向阀组、所述位移传感装置以及所述液压缸充油阀组均与所述plc位移检测控制系统通讯连接。

技术总结
本发明公开一种单缸单作用液压缸及往复泵液压控制系统，涉及液压技术领域。通过单缸单作用形式，充分利用有效长度和宽度空间，实现低冲次、长冲程，最高可达数米，同时增加高频的位移传感装置，可实时监控活塞杆在缸体内的具体有效位置。此液压缸的结构优势在于：泵注时高压区处于无杆腔，在井口背压相同的条件下，液压系统压力更低，这样势必使得液压油路工况更好，减少不可避免的泄漏，提高液压系统运行的稳定性。往复泵液压控制系统中，两套单缸单作用液压缸为一组，充分利用二位四通阀等换向结构及自身长冲程的优势，将冲程扩大至少一倍，并通过位移传感装置的信号高频反馈，及时调整活塞杆在缸筒内的位置，从而实现两组液压缸的往复过程。

技术研发人员：王宗雷,张桂昌,徐淑彬,王泽涛,陈梦雅,王娟,张浩谦
受保护的技术使用者：德州联合石油科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7