液压驱动高压往复泵

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1、万方数据《机床与液压》2004．No．7·117·液压驱动高压往复泵胡建波1，姚春东2(1．大庆油田采油九厂，大庆151400；2．燕山大学机械工程学院，秦皇岛066004)摘要：介绍了一种液压驱动高压往复泵液压系统的工作原理和结构特点。该泵的工作特点是考虑了高压下液体可压缩性的影响，增加了预压过程，使该泵排出压力波动很小。关键词：液压驱动；高压往复泵；预压缩中图分类号：TH】37．5l文献标识码：A文章编号：在石油矿场，对往复泵排出压力的要求正在不断提高。高压或超高压往复泵的应用将越来越广泛。其结构类型大

2、多选用液压传动增压的方案，主要结构特点是，去掉了常规往复泵的曲柄连杆机构驱动，采用液压缸驱动，液压控制，易于实现长冲程、低冲次，可以大大改善工作性能，是一种理想的油田用泵。众所周知，液体受到外界压力时，其本身是可以被压缩的。不过，当所受压力不高时，被压缩而减少的体积很小，所以一般可以忽略不计，例如当压力由一个大气压升高到20MPa时，水的体积减小约l％，矿物油体积减小约1．4％。若压力继续升高到50MPa，则水体积减少约2％，矿物油减少约3％。但如果压力增加到80MPa，水的体积减少达3％，矿物油的体积减少

3、了4．3％。这个数值即使在性能要求不太高的的往复泵中也应给予重视。本文所介绍的HT—1000液压往复泵是由三套液压缸和泵缸组成如图l所示。以另外的三缸柱塞泵HT一400作为液压泵输送动力液。传动介质为清水。图1HT一1000液压传动高压往复泵结构组成此泵的工作特点是考虑了高压下液体可压缩性的影响，增加了预压过程。三个缸中的两个缸分别作排出和吸人过程，同时第三个缸作预压过程，即作缓慢的压缩动作，使该泵缸内的压力提高至排出压力，然后再开始正式的排出过程。如无预压过程，则由吸人过程突然转为排出过程时，由于液体可压

4、缩以及零件受载变形等因素的影响，短时间内没有液体排出将引起剧烈震动。因为采用液压传动，而且增加了预压过程，使该1001—388112004)’7一117—3泵排出压力波动很小。当排出压力为105MPa时，压力波动只有2～4MPa。而常规三缸泵在同样排出压力下，波动可达17MPa左右。1泵的结构组成如图l所示，泵的工作机构包括液压缸l和泵缸2，液压缸内有活塞，以中空的活塞杆与泵缸的柱塞相连，液压缸的活塞直径大于泵缸的柱塞直径，有增压作用。阀室3内有泵缸的吸人阀和排出阀。液压缸活塞背后(即活塞杆的一端)空间用连

5、通管5相连。蓄能器6可以储存和补充这部分空间的液体盈亏，图3中25、26、27控制阀为这一空间及蓄能器补油。安全阀7用来调节这一空间的压力。二位三通阀8和9相当于机动行程开关，控制液压缸活塞的两端极限位置。在往返运动的过程中，当活塞到达某端的极限位置时，活塞杆和柱塞间的凸轮与8或9接触，发出信号，油路换向。液压部分的控制系统主要位于液压缸端部的4处，共有三个控制阀。如图2所示，每个控制阀的通道12与液压缸相连，排出管13把液体送回油箱，高压液体则由管路14流入。套筒滑阀10和11作上下运动，从而开启和关闭液

6、压液体的通道。2液压系统工作原理图3所示为该泵的液压系统工作原理。2．1筒滑阀的工作原理(图2)Ⅲ一14(a)Ⅱ-14fbl图2套筒滑阀工作原理示意图图2(a)所示，二位四通液控阀Ⅲ一18来的控万方数据·118·《机床与液压》2004．No．7制油先由单向节流阀Ⅲ一23中的单向阀控制套筒滑阀皿一J1上行，使油路Ⅲ一14与Ⅲ一12间关闭，然后由单向节流阀Ⅲ一24中的节流阀控制套筒滑阀Ⅲ～10下行，使油路Ⅲ一13与Ⅲ一12间连通，从而使液压缸Ⅲ一l无杆腔中的油，经管路Ⅲ一13、套筒滑阀Ⅲ一10及管路Ⅲ一12回油

7、箱，使液压缸Ⅲ一l左移(见图3)，泵缸Ⅲ一2进行吸入过程。图2(b)所示，二位四通液控阀Ⅱ一18来的控制油先由单向节流阀Ⅱ一22中的单向阀控制套筒滑阀Ⅱ一10上行，使油路Ⅱ一13与Ⅱ一12间关闭．然后由单向节流阀Ⅱ一2l中的节流阀控制套筒滑阀Ⅱ一1l下行，使油路Ⅱ一】4与Ⅱ一12问连通，从而使油泵16来的动力液经管线Ⅱ一14、套筒滑阀Ⅱ一11及管线Ⅱ一12进入液压缸Ⅱ一1的无杆腔中，使液压缸Ⅱ一1右移(见图3)，泵缸Ⅱ一2进行排出过程。2．2主油路工作原理主油路由液压泵16排送的动力液，可分别通过阀I—15

8、、Ⅱ一15、Ⅲ一15至液压缸I、Ⅱ、Ⅲ的无杆腔，使泵缸进行预压过程。二位二通阀15的作用是把作预压过程的液压缸与进油管14经过管线相连，控制预压过程的进行与停止。泵缸处于排液过程的液压缸，通过管线14、套筒滑阀1l及管线12将泵16排出的动力液引入液压缸的无杆腔，有杆腔的回油进入其他液压缸的有杆腔或蓄能器中。泵缸处于吸液过程的液压缸，有杆腔的油由其他液压缸的有杆腔或蓄能器提供，无杆腔的油通过管线13、套筒滑阀10