油井泵驱动用油压装置

摘要

在油井泵驱动用油压装置中，在作为泵主体的同一壳体内以单一单元构造至少具备双方向可变容量活塞泵、排出量检测部、排出压检测部和比例电磁控制阀，泵主体具备被设置在壳体侧面且连接有外部先导油压回路的泵排出流路的连接部，和从前述连接部向前述活塞泵的排出流路和比例电磁控制阀之间的先导流路导入外部先导压的第2先导流路，在该第2先导流路上还具备在前述活塞泵的排出压成为预定压力以下的时点机械性地将外部先导压的供给隔断的构件。据此，可以以不依赖电气性的控制，且不会导致成本高的简便的结构，提供一种即使控制系统停止，也能够避免产生空蚀的油井泵驱动用油压装置。

权利要求

1.一种油井泵驱动用油压装置，所述油井泵用油压装置具有双方向可变容量活塞泵、排出量检测部、排出压检测部、信号调整部、比例电磁控制阀、外部先导油压回路，所述双方向可变容量活塞泵由外部驱动源进行旋转驱动，通过基于抵抗弹簧力的泵排出压的一部分的自压的先导控制进行排出量可变要素的位移，据此，使该排出量可变；

所述排出量检测部检测该活塞泵的排出量，输出对应的检测信号；

所述排出压检测部检测该活塞泵的排出压，输出对应的检测信号；

所述信号调整部输出与从外部给予的流量设定信号和来自前述排出量检测部的检测信号的偏差相应的输出信号或者与从外部给予的压力设定信号和来自前述排出压检测部的检测信号的偏差相应地被控制的输出信号；

所述比例电磁控制阀与来自该信号调整部的输入信号相应地成比例地调节前述可变要素的受压部和泵排出端口的连通开度，控制前述可变要素的位移，据此，控制泵排出量；

所述外部先导油压回路作为先导控制压，导入来自外部泵的排出压，其特征在于，在作为泵主体的同一壳体内以单一单元构造至少具备前述双方向可变容量活塞泵、前述排出量检测部、前述排出压检测部和前述比例电磁控制阀，前述泵主体具备被设置在前述壳体的侧面并连接有前述外部先导油压回路的泵排出流路的连接部，和从前述连接部向前述活塞泵的排出流路和前述比例电磁控制阀之间的先导流路导入外部先导压的第2先导流路，在第2先导流路上还具备在前述活塞泵的排出压成为预定压力以下的时点，机械性地将外部先导压的供给隔断的构件。

2.如权利要求1所述的油井泵驱动用油压装置，其特征在于，将前述外部先导压的供给隔断的构件包括将前述活塞泵的排出压的一部分作为先导压的先导操作单向阀。

3.如权利要求1或2所述的油井泵驱动用油压装置，其特征在于，前述排出量检测部是检测前述可变要素的位移量的位置传感器，前述排出压检测部是检测泵排出压的压力传感器。

说明书

油井泵驱动用油压装置

技术领域

[0001] 本发明涉及以外部先导方式构成油井泵驱动用的双方向比例电磁式活塞泵的油压装置。

背景技术

[0002] 在油井中，在油层的压力低，原油没有自喷的情况下，由泵汲取进行采油。尤其是作为陆地上的采油泵方式，以前就广泛采用图8所示那样的简便的结构的抽油杆泵。它是向在管底与抽油杆R的前端连接的泵的柱塞经该杆R传递被设置在地上的往复运动装置的往复动而被驱动的抽油杆泵。

[0003] 即使在这样的以前的泵方式中，例如通过改进抽油机的控制系统，可以高速运转，谋求高效率化（例如，参见专利文献1）。但是，近年，在与老化相伴的采油泵装置的更新中，避开采用这样的重的机械式泵本身，向更有效的方式的转移得到发展。

[0004] 其中，可列举出图3所示那样的通过由来自油压装置200的工作油驱动的油压缸100，直接汲取原油的方式的油压装置。作为该油压装置，开发了采用通过斜板控制直接驱动的比例电磁式活塞泵的油压装置。比例电磁式活塞泵是将泵排出压的一部分的自压作为先导控制压，经比例电磁控制阀向操作活塞引导，通过抵抗弹簧向该操作活塞推送其倾转角度与排出流量相当的斜板，控制该倾转角的可变容量活塞泵。在比例电磁控制阀中，通过与作为与预先给予的输入信号相应的输出电流的励磁电流成比例地产生的机械性的输出，螺线管柱塞可动地位移来控制作用于操作活塞的压油，经活塞泵的斜板角的控制，控制泵的压力、流量。

[0005] 例如，如图4的油压回路图所示，在与经过了控制放大器12的输入信号（电压或者电流）成比例地经比例电磁控制阀7控制流量?压力时，根据来自压力传感器11和可变要素的位移量检查器10的检测信号，将与流量相当的斜板的倾转角和负荷压力电气性地向活塞泵反馈。这些控制阀、各传感器能够作为与活塞泵3、其驱动控制系统一起搭载在同一壳体内的单元构造的泵主体简便地构成。

[0006] 另外，在这样的自压控制的活塞泵中，若排出压力在泵最低调整压力以下，则不能确保用于操作活塞推送斜板的先导压。因此，为了确保低负荷时的控制力，大多使用图5的油压回路图所示那样的将定容量泵31的排出压力作为先导压力，向前述比例电磁控制阀7引导的外部先导方式。在这种情况下，在泵主体的壳体设置与外部先导油压回路的连接部，且在壳体内形成从该连接部向主油压回路连通的先导流路。

[0007] 在先技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本特开平11-241687

[0010] 但是，在以往的油井泵驱动用的外部先导型比例电磁式活塞泵中，若由于某些理由控制器停止，则在油压回路上，以斜板被按压在反转侧的最大角度状态被固定，泵持续吸入油。在该状态下，在某种情况下，产生在泵内溶解在工作油中的气体在吸入时的低压状态形成气泡，且在排出时从向局部的高压状态转移后气泡破裂消灭的空蚀现象，存在泵部件由于持续受到其破坏力而损伤的可能性。但是，若考虑远离都市的广阔的油田地域等安置装置的环境，则设想在该状态放置几个月的情况，泵主体的故障难以避免。

[0011] 作为其对策，考虑如图6的油压回路图以及图7的概略示意剖视图所示那样的具备在排出配管另行设置经过充液阀41的吸入配管42的外部油压回路40的油压装置。在这种情况下，若泵主体侧的回路压力低下，则在充液阀41通过外部先导压力打开，压油立即向泵主体侧的回路流入，能够防止产生空蚀。

[0012] 但是，在这样的结构中，外部油压回路40的吸入配管42为将压力损失尽量地抑制得小，有必要为与泵的吸入配管等同的配管尺寸，充液阀41也选择尺寸大的充液阀，不仅装置配管复杂化，成本也与大型化一起增大，难以说是有效率的对策。尤其是，包括充液阀41、吸入配管42的用于防止产生空蚀的设备在泵主体正常动作的情况下是不必要的设备，相比于付出费用所得到的效果差，作为油井泵驱动用并非是实用的结构。

[0013] 另一方面，也容易考虑设置传感器等采用电气性的对策，但是，依据电源确保用发动机驱动以及全天候型的环境，附带传感器本身故障，装置停止的可能性，因此，是难以接受电气性的对策的环境，在现场，迫切期望机械性的对策。

[0014] 本发明的目的是鉴于上述问题点，提供一种在油井泵驱动用的外部先导型比例电磁式活塞泵的驱动中，不依赖电气性的控制，并且不会导致成本高的简便的结构，且即使控制系统停止，也能够避免产生空蚀的油压装置。

发明内容

[0015] 为了实现上述目的，有关第1发明的油井泵驱动用油压装置具有双方向可变容量活塞泵、排出量检测部、排出压检测部、信号调整部、比例电磁控制阀、外部先导油压回路，[0016] 所述双方向可变容量活塞泵由外部驱动源旋转驱动，通过基于抵抗弹簧力的泵排出压的一部分的自压的先导控制进行排出量可变要素的位移；

[0017] 所述排出量检测部检测该活塞泵的排出量，输出对应的检测信号；

[0018] 所述排出压检测部检测该活塞泵的排出压，输出对应的检测信号；

[0019] 所述信号调整部输出与从外部给予的流量设定信号和来自前述排出量检测部的检测信号的偏差相应的输出信号或者与从外部给予的压力设定信号和来自前述排出压检测部的检测信号的偏差相应地被控制的输出信号；

[0020] 所述比例电磁控制阀与来自该信号调整部的输入信号相应地成比例地调节前述可变要素的受压部和泵排出端口的连通开度，控制前述可变要素的位移，据此，控制泵排出量；

[0021] 所述外部先导油压回路作为先导控制压导入来自外部泵的排出压，其特征在于，[0022] 在作为泵主体的同一壳体内以单一单元构造至少具备前述双方向可变容量活塞泵、前述排出量检测部、前述排出压检测部和前述比例电磁控制阀，

[0023] 前述泵主体具备被设置在前述壳体的侧面并连接有前述外部先导油压回路的泵排出流路的连接部，和从前述连接部向前述活塞泵的排出流路和前述比例电磁控制阀之间的先导流路导入外部先导压的第2先导流路，

[0024] 在第2先导流路上还具备在前述活塞泵的排出压成为预定压力以下的时点，机械性地将外部先导压的供给隔断的构件。

[0025] 有关第2发明的油井泵驱动用油压装置在第1发明记载的油井泵驱动用油压装置中，其中，将前述外部先导压的供给隔断的构件包括将前述活塞泵的排出压的一部分作为先导压的先导操作单向阀。

[0026] 有关第3发明的油井泵驱动用油压装置在第1或第2发明记载的油井泵驱动用油压装置中，其特征在于，前述排出量检测部是检测前述可变要素的位移量的位置传感器，前述排出压检测部是检测泵排出压的压力传感器。

[0027] 发明效果

[0028] 在本发明的油井泵驱动用油压装置中，以在泵主体内置隔断装置的紧凑，且不花费成本的结构实现一种即使由于某些理由控制器停止，活塞泵的负荷消失，也通过机械性地断绝外部先导的供给压力，并恢复自压泵，而使泵以卸载状态待机的方式。据此，具有在外部先导油压回路中，也能谋求配管的简洁化以及成本降低这样的效果。

附图说明

[0029] 图1是表示本发明的油井泵驱动用油压装置的概略结构的局部剖视示意图。

[0030] 图2是图1的油压装置的概略油压回路图。

[0031] 图3是油压缸型油井泵的概略图。

[0032] 图4是搭载了以往的比例电磁式双方向活塞泵的油井泵驱动用油压装置的概略油压回路图。

[0033] 图5是搭载了以往的外部先导型的比例电磁式双方向活塞泵的油井泵驱动用油压装置的概略油压回路图。

[0034] 图6是表示作为以往的另外的油井泵驱动用油压装置，在外部先导油压回路设置了空蚀防止用设备的例的概略局部剖视示意图。

[0035] 图7是图6的油压装置的概略油压回路图。

[0036] 图8是作为以往的油井泵的抽油杆泵的外观图。

具体实施方式

[0037] 本发明是具备外部先导型的比例电磁式双方向可变容量活塞泵的油井泵驱动用的油压装置，具备下述结构，即、作为连接有外部先导油压回路的泵主体，在同一壳体内作为单一单元构造一体地具备相对于容量可变要素进行基于自压的先导控制的双方向可变容量活塞泵、检测泵排出量，并输出对应的检测信号的排出量检测部、检测泵排出压，并输出对应的检测信号的排出压检测部、与来自输出与从外部给予的流量设定信号和来自前述排出量检测部的检测信号的偏差相应的输出信号或者与从外部给予的压力设定信号和来自前述排出压检测部的检测信号的偏差相应地被控制了的输出信号的信号调整部的输入信号相应地成比例地使前述可变要素位移，控制泵排出量的比例电磁控制阀，在泵主体设置连接有外部先导油压回路的泵排出流路的连接部，和从前述连接部向在活塞泵的排出流路和比例电磁控制阀之间的先导流路导入外部先导压的第2先导流路而构成。

[0038] 而且，在本发明中，在该泵主体内的前述第2先导流路上还具备在活塞泵的排出压成为预定压力以下的时点，机械性地将外部先导压的供给隔断的构件。

[0039] 因此，根据本发明的油压装置，在作为油井泵的驱动中由于某些理由，控制器停止，活塞泵的负荷基本消失的情况下，能够不依赖电气性的控制，由内置在泵主体的第2先导流路上的隔断构件机械性地断绝外部先导压的供给，使活塞泵本身成为卸载的待机状态。该隔断构件由将泵排出压的一部分作为先导压的先导操作单向阀构成最为简便。

[0040] 即、在为可变要素具备斜板的轴向型活塞泵的情况下，即使控制器停止，也是紧凑且简单的不花费成本的结构，且机械性地将外部先导压隔断，成为斜板被按压在反转侧的最大角度状态，产生空蚀的可能性消失，即使长期放置，也避免泵损伤。而且，作为外部先导油压回路，完全不需要大的吸入配管、充液阀等导致成本和占用面积的增大的特别的设备，简单的油压回路即可。再有，由于若问题部位被修复，则在活塞泵侧没有损伤，所以，能够使本发明的油压装置没有问题地再运行。

[0041] 另外，在本发明的油压装置中，前述隔断构件以外的泵主体的结构能够采用与以往的比例电磁式双方向可变容量活塞泵共通的结构。例如，作为排出量检测部，能够由检查可变要素的位移量的位置传感器构成，但是，在可变要素包括斜板以及抵抗弹簧力控制斜板的倾斜角的操作活塞的情况下，可列举出将斜板轴的旋转角度、操作活塞的位移量（移动量）作为可变要素的位移量来检测的电位计、差动变压器（作動トランス）等位置检测器。另外，作为排出压检测部，也可以是一般的检查泵排出压的压力传感器。

[0042] 另外，向比例电磁控制阀输出用于控制阀驱动的输入信号的信号调整部也可以是以往搭载在比例电磁控制阀上的控制放大器，但是，也可以是作为一体地内置在泵主体内的信号调整部或相对于泵主体外带的信号调整部，只要都适宜设定即可。

[0043] 由控制放大器和比例电磁控制阀进行的一般的控制例如下。首先，插入从外部控制器给予的流量设定信号和来自排出量检测部的检测信号，将与两者的偏差相应的输出信号（电压或者电流）给予比例电磁控制阀的螺线管，但是，在向螺线管的输入信号为最大时，比例电磁控制阀使可变要素的受压部，例如控制斜板角的操作活塞的加压室和储罐的连通流路为全开，通过来自操作活塞的推压力将斜板开放，在由弹簧力设定的最大倾斜角状态下，使活塞泵的排出量为设定最大容量。

[0044] 若来自控制放大器的输入信号（电压或者电流）逐渐减少，则前述连通流路的开度也与该输入信号成比例地被渐渐节流，前述操作活塞的加压室和从泵排出流路开始的先导流路的连通流路渐渐开始打开。而且，若输入信号消失，则向操作活塞的加压室引导先导压，操作活塞能够抵抗弹簧力，将斜板推回至全切断位置。

[0045] 另外，还向控制放大器输入从外部控制器给予的压力设定信号和来自前述排出压检测部的检测信号，在不存在两者的偏差的情况下，将与切断信号相当的输出信号给予比例电磁控制阀的螺线管，比例电磁控制阀通过成为与被输入的信号相应的连通流路的开度而将先导压向操作活塞的加压室引导，使斜板成为切断状态。

[0046] 在通常运转时中，即使活塞泵的先导用自压低下，也由从与泵主体连接的外部先导油压回路导入的外部先导压确保维持所希望的斜板角所必要的向操作活塞的先导压。

[0047] 另外，在本发明的油压装置中，也与以往的比例电磁式活塞泵同样，希望是在从储罐向可变要素的受压部连通的流路上与比例电磁阀并联地配置安全阀的结构。在这种情况下，安全阀也是被设置在同一壳体内，以便一体地内置于泵主体的部件。

[0048] 实施例

[0049] 作为本发明的一实施例的油井泵驱动用油压装置的结构用图1的概略剖视示意图以及图2的概略油压回路图表示。本实施例的油压装置是具备向作为油井泵的驱动部的油压缸100供给工作压油的泵主体1和与泵主体1连接的外部先导油压回路30的油压装置。在本实施例中，作为泵主体1内的泵要素，具备与斜板的角度相应地控制排出量的轴向型的双方向可变容量活塞泵。

[0050] 泵主体1是具有将构成要素作为单一单元构造组装在同一壳体内的紧凑的形态，且由形成在壳体侧面的连接部16与外部先导油压回路30连接的泵主体。

[0051] 即、是在泵主体1内一体地内置了由外部驱动源（电动机E）的驱动轴驱动的双方向可变容量活塞泵3、为控制活塞泵3的排出量通过抵抗弹簧5的先导压来位移的作为可变要素的斜板4以及操作活塞6、比例电磁控制阀7、安全阀9、检测操作活塞6的位移量的作为排出量检测部的位移量检测器10、检测泵排出压的压力传感器11、与比例电磁控制阀7的螺线管8连接的控制放大器12的泵主体。

[0052] 外部先导油压回路30是具有由与活塞泵3相同的驱动源的驱动轴2驱动的定容量泵31和从该泵31的排出端口遍及针对泵主体1的连接部33的外部先导流路32的外部先导油压回路。

[0053] 从自活塞泵3的排出端口至油压缸100的排出流路20开始，用于经比例电磁阀7和安全阀9向作为可变要素受压部的操作活塞6的加压室供给先导压的先导流路21分支。进而，从连接部16开始，在从连接部到与该先导流路21之间设置导入外部先导压的第2先导流路22。据此，通过泵主体1侧的连接部16和外部先导油压流路30的连接部33的连接，外部先导流路32与第2先导流路22连通，能够将来自外部的定容量泵31的排出压作为外部先导压导入泵主体1内的先导流路21。

[0054] 例如，若与当初从外部操纵输入的流量设定信号14对应的输出信号从控制放大器12作为输入信号（电压或者电流）给予比例电磁控制阀7的螺线管8，则操作活塞6的加压室和储罐的连通部以与之成比例的开度打开，压油从该加压室落入储罐管线，使操作活塞6推压斜板4的压力减少，因此，斜板4因由弹簧5产生的弹压力而与操作活塞6的位置位移一起逐渐向与设定流量相当的角度倾转。与之相伴，来自位移量检测器10的检测信号也变化，若达到检测信号和流量设定信号14的偏差消失的状态，则来自控制放大器12的输入信号相当于0，比例电磁控制阀7将先导流路21和操作活塞6的加压室的连通部关闭，斜板角被维持在该状态，活塞泵3以设定流量将压油向油压缸100排出供给。

[0055] 而且，在油压缸100侧，活塞杆因被供给的压油而前进，但是，若达到其行程端，则活塞杆停止。此后，排出压上升，压力传感器11的检测值也上升。而且，若排出压达到设置排出压，压力设定信号13和检测信号的偏差成为0，则控制放大器12给予螺线管8与切断信号相当的输入信号，比例电磁控制阀7将先导流路21和操作活塞6的加压室的连通部打开，将先导压导入操作活塞6的加压室。操作活塞6受到先导压而位移，抵抗弹簧5的弹压力将斜板4推入全断状态，使泵排出量低下至大致为0。

[0056] 再有，即使不能从活塞泵3的排出压的一部分充分得到维持全断状态所必要的向操作活塞6的先导压，也能够从与泵主体1连接的外部先导油压回路30将来自另外的泵31的排出压作为先导压经第2先导流路22向先导流路21导入。

[0057] 另外，在本实施例的油压装置中，在第2先导流路22上配置将活塞泵1的排出压的一部分作为先导压的先导操作单向阀15。这是为了在由于某些理由控制器停止等活塞泵3的负荷压消失的情况下，将第2先导流路22隔断，断绝来自外部先导油压回路30的先导压的供给。

[0058] 因此，不存在因来自外部的先导压的供给持续，向操作活塞6的加压室的导入过剩，而使得斜板的反转侧最大角度状态被固定的可能性，即使长期放置，也不存在泵持续吸入压油，产生空蚀，将泵损伤的情况，可以成为卸载的待机状态。

[0059] 这样，根据本实施例的油压装置，没有必要在外部先导油压回路设置用于避免空蚀的特别大规模的设备，是在泵主体的第2先导流路上内置先导操作单向阀这样的紧凑且压低成本的结构，且即使控制器停止，也能够实现长期现场为被放置的那样的油井泵驱动这样的工作环境下的活塞泵装置的安全保证。因此，若问题部位被修复，则本油压装置能够没有任何问题地再运行。

[0060] 符号说明

[0061] 1：泵主体；2：驱动轴；3：双方向可变容量活塞泵；4：斜板；5：弹簧；6：操作活塞；7：比例电磁控制阀；8：螺线管；9：安全阀；10：位移量检测器；11：压力传感器；12：控制放大器；13：压力设定信号；14：流量设定信号；15：先导操作单向阀；16：连接部（泵主体侧）；
20：排出流路；21：先导流路；22：第2先导流路；30：外部先导油压回路；31：定容量泵；32：
外部先导流路；33：连接部（外部先导油压回路侧）；40：外部油压回路；41：充液阀；42：吸入配管；100：油压缸；200：油压装置；T：油储罐；E：电动机；R：抽油杆。