用于地層取樣儀的液壓系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種的用于地層取樣儀的液壓系統，包括油箱、過濾網、高速柱塞泵，用于驅動所述高速柱塞泵的高速電機、平衡油囊、增壓油缸、抽吸油缸、兩個封隔油缸，四個電磁換向閥，七個單向閥。本發明采用高速電機匹配高速柱塞泵，在小的結構體積范圍內輸出大流量，除全部具有現有地層取樣器液壓系統封隔、抽吸功能外，結合液壓元件選型優化對系統油路進行了整合，液壓元件，使用航空專用高轉速柱塞泵替代雙聯齒輪泵，簡化液壓回路、減少元器件的數目，具有高效、節能的特點。
【專利說明】用于地層取樣儀的液壓系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種液壓系統，具體地指一種用于地層取樣儀的液壓系統。
【背景技術】
[0002]國內、外油田為了掌握生產井各油層的實際狀況而需要進行測試和取樣。
[0003]現有地層取樣儀的運作全部采用自動液壓控制，其液壓系統均較為復雜，采用雙聯齒輪泵驅動多個電磁閥控制整個系統運行，系統包括兩個回路，即采用兩個液壓泵分別控制兩個回路，一個回路為用于封隔地層的封隔回路，另一個回路為用于采樣地層液體的抽吸回路；封隔回路包括通過擠壓密封橡膠環來封隔地層的封隔油缸，給封隔油缸增壓的增壓油缸；抽吸回路包括抽吸油缸，抽吸油缸具有兩個抽吸口，通過抽吸油缸中活塞的運動，獲得輪流吸取樣品的效果。
[0004]由于現有地層取樣儀的液壓控制系統復雜，一旦發生故障，檢測和維修都較為繁瑣，可靠性較低，且因長距離輸電，電壓降損失極大，所以對取樣儀的配電系統有很高的要求，使用成本較高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有地層取樣儀的液壓控制系統復雜，可靠性較低，使用成本較高的缺陷，提供一種結構簡單、運行穩定可靠的用于地層取樣儀的液壓系統。
[0006]為實現上述目的，本發明所設計的用于地層取樣儀的液壓系統，包括油箱、過濾網、高速柱塞泵，用于驅動所述高速柱塞泵的高速電機、平衡油囊、增壓油缸、抽吸油缸、兩個封隔油缸，四個電磁換向閥，七個單向閥，
[0007]所述高速柱塞泵的吸油口通過過濾網分別與平衡油囊的液壓油腔、封閉油箱的出油口相連；
[0008]所述高速柱塞泵的出油口分成兩路，一路連接第一電磁換向閥的P 口，另一路與第一單向閥的入口相連；第一單向閥的入口前的油路上還設置有第一壓力傳感器；
[0009]所述第一電磁換向閥的B 口連接油箱，A 口和T 口封閉；
[0010]所述第一單向閥的出口連接第二電磁換向閥的P 口；
[0011 ] 所述第二電磁換向閥的A 口和B 口分別連接第四電磁換向閥的P 口和第三電磁換向閥的P 口；
[0012]所述第三電磁換向閥的A 口與第二單向閥的入口相連，第三電磁換向閥的的B 口與增壓油缸的大液腔相連；
[0013]所述第二單向閥的出口分別連接增壓油缸的小液腔和第三單向閥的入口 ；
[0014]所述第三單向閥的出口分成兩路，一路與電磁換向座閥的P 口相連，另一路再分成兩支路分別連接兩個封隔油缸的液壓腔，所述支路上還設置有單向節流閥和第二壓力傳感器，單向節流閥上連接有蓄能器；
[0015]所述第四電磁換向閥的A 口和B 口分別與抽吸油缸的下液壓腔和上液壓腔相連；[0016]所述抽吸油缸上設有用于采樣的第一抽吸口和第二抽吸口，第一抽吸口分別連接第四單向閥的出口和第五單向閥的入口，第二抽吸口分別連接第六單向閥的入口和第七單向閥的出口，所述第七單向閥的入口和第四單向閥的入口與地層液吸入口相連，所述第五單向閥的出口的第六單向閥出口與排液口相連，所述排液口處還設有含水量傳感器；
[0017]所述第二電磁換向閥、第三電磁換向閥、第四電磁換向閥及電磁換向座閥的T 口均與油箱相連。
[0018]優選地，所述第二電磁換向閥的A 口和第四電磁換向閥的P 口之間還設有低壓溢流閥。
[0019]優選地，所述第二電磁換向閥的B 口和第三電磁換向閥的P 口之間還設有中壓溢流閥。
[0020]優選地，與所述封隔油缸的液壓腔相連的支路上還設置有高壓溢流閥。
[0021]本發明的有益效果:
[0022]1、用于地層取樣儀的液壓系統采用高速電機匹配高速柱塞泵，在小的結構體積范圍內輸出大流量，除全部具有現有地層取樣器液壓系統封隔、抽吸功能外，結合液壓元件選型優化對系統油路進行了整合，液壓元件，使用航空專用高轉速柱塞泵替代雙聯齒輪泵，簡化液壓回路、減少元器件的數目(抽吸油路、封隔油路共用一個空載啟動電磁閥、一個壓力傳感器，減少電磁閥數目I個，減少壓力傳感器數目I個)從而縮小了對電源功率需求。
[0023]2、以電磁換向座閥連通油箱，在斷電時釋放封隔油缸、蓄能器中的壓力，在通電時利用其極其優秀的密封性、以及蓄能器來長時間保持封隔油缸壓力。并且設置有三個溢流閥做為系統安全閥，當系統壓力過大時開啟溢流閥泄壓，防止井下發生爆裂事故。此外，電磁座閥泄漏量比電磁滑閥減少10倍以上，大大減小了泄漏量，配合高壓蓄能器，極大的延長有效封隔時間，工作性能可靠、高溫性能好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明用于地層取樣儀的液壓系統的結構示意圖。
[0025]其中，油箱1、過濾網2、高速電機3、高速柱塞泵4、第一電磁換向閥5、第二電磁換向閥6、第三電磁換向閥7、第四電磁換向閥8、電磁換向座閥9、低壓溢流閥10、中壓溢流閥
11、高壓溢流閥12、增壓油缸13、大液腔13.1、小液腔13.2、抽吸油缸14、下液壓腔14.1、上液壓腔14.2、第一抽吸口 14.3、第二抽吸口 14.4、活塞14.5、封隔油缸15、液壓腔15.1、活塞桿15.2、第一壓力傳感器16、第二壓力傳感器17、單向節流閥18、蓄能器19、平衡油囊20、第一單向閥21、第二單向閥22、第三單向閥23、第四單向閥24、第五單向閥25、第六單向閥26、第七單向閥27、含水量傳感器28、地層液吸入口 29、排液口 30。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。
[0027]如圖1所示，用于地層取樣儀的液壓系統，包括油箱1、過濾網2、高速柱塞泵4，用于驅動高速柱塞泵4的高速電機3、平衡油囊20、增壓油缸13、抽吸油缸14、兩個封隔油缸15，四個電磁換向閥，七個單向閥，
[0028]高速柱塞泵4的吸油口通過過濾網2分別與平衡油囊20的液壓油腔、封閉油箱I的出油口相連；
[0029]高速柱塞泵4的出油口分成兩路，一路連接第一電磁換向閥5的P 口，另一路與第一單向閥21的入口相連；第一單向閥21的入口前的油路上還設置有第一壓力傳感器16 ；
[0030]第一電磁換向閥5的B 口連接油箱I，A 口和T 口封閉；
[0031]第一單向閥21的出口連接第二電磁換向閥6的P 口；
[0032]第二電磁換向閥6的A、B 口分別連接抽吸回路和封隔回路；
[0033]封隔回路起始于第二電磁換向閥6的B 口，第二電磁換向閥6的B 口分別連接中壓溢流閥11的入口和第三電磁換向閥7的P 口 ；第三電磁換向閥7的A 口與第二單向閥22的入口相連，第三電磁換向閥7的的B 口與增壓油缸13的大液腔13.1相連；第二單向閥22的出口分別連接增壓油缸13的小液腔13.2和第三單向閥23的入口 ；第三單向閥23的出口分成兩路，一路與電磁換向座閥9的P 口相連，另一路再分成兩支路分別連接兩個封隔油缸15的液壓腔15.1，支路上還設置有高壓溢流閥12、單向節流閥18和第二壓力傳感器17，單向節流閥18上連接有蓄能器19。
[0034]抽吸回路起始于第二電磁換向閥6的A 口，第二電磁換向閥6的A 口分別連接低壓溢流閥10的入口和第四電磁換向閥8的P 口 ；第四電磁換向閥8的A 口和B 口分別與抽吸油缸14的下液壓腔14.1和上液壓腔14.2相連；抽吸油缸14上設有用于采樣的第一抽吸口 14.3和第二抽吸口 14.4，第一抽吸口 14.3分別連接第四單向閥24的出口和第五單向閥25的入口，第二抽吸口 14.4分別連接第六單向閥26的入口和第七單向閥27的出口，第七單向閥27的入口和第四單向閥24的入口與地層液吸入口 29相連，第五單向閥25的出口的第六單向閥26出口與排液口 30相連，排液口 30處還設有含水量傳感器28。
[0035]本發明采用所有電磁換向閥都相同，包括四個接口，P 口為壓力口(進油口)，T 口為回油口，A 口和B 口均為驅動油口，其初始狀態為P 口和A 口相通，T 口和B 口相通，通電后，狀態轉換為P 口和B 口相通，T 口和A 口相通，且上述第二電磁換向閥6、第三電磁換向閥7、第四電磁換向閥8及電磁換向座閥9的T 口均與油箱I相連。
[0036]本發明用于地層取樣儀的液壓系統的工作原理如下:
[0037]1、高速電機3啟動，第一電磁換向閥5通電，其他電磁換向閥及電磁換向座閥9均不通電,系統處于卸荷狀態,高速柱塞泵4空載啟動,所有油缸靜止不動；
[0038]2、第一電磁換向閥5、第三電磁換向閥7、第四電磁換向閥8不通電,第二電磁換向閥6、電磁換向座閥9通電，系統封隔回路處于增壓準備階段，增壓油缸13的小液腔13.2充油，大液腔13.1排油至封閉油箱I中；
[0039]3、第一電磁換向閥5、第四電磁換向閥8不通電,第二電磁換向閥6、第三電磁換向閥7、電磁換向座閥9通電，系統封隔回路處于增壓油缸13、封隔油缸15加載階段，增壓油缸13的大液腔13.1充油，小液腔13.2壓力增高并排油至封隔油缸15、蓄能器19中，封隔油缸15的活塞桿15.2伸出；
[0040]4、重復步驟2、3直至封隔油缸15活塞桿15.2伸出到預先設定的伸出長度；
[0041 ] 5、第一電磁換向閥5、第二電磁換向閥6、第三電磁換向閥7、第四電磁換向閥8不通電，電磁換向座閥9通電，封隔回路處于保壓階段，抽吸油缸14內活塞14.5向上運動，液壓油進入抽吸油缸14的下液壓腔14.1，抽吸油缸14的上液壓腔14.2排液壓油至油箱I中，抽吸油缸14的第二抽吸口 14.4通過第六單向閥26、含水量傳感器28排出地層液體，抽吸油缸14的第一抽吸口 14.3通過第四單向閥24吸取地層液體；
[0042]6、第一電磁換向閥5、第二電磁換向閥6、第三電磁換向閥7不通電,第四電磁換向閥8、電磁換向座閥9通電,封隔回路處于保壓階段,抽吸油缸14內活塞14.5向下運動,液壓油進入抽吸油缸14的上液壓腔14.2，抽吸油缸14的下液壓腔14.1排液壓油至油箱I中，抽吸油缸14的第一抽吸口 14.3通過第五單向閥25、含水量傳感器28排出地層液體，抽吸油缸14的第二抽吸口 14.4通過第七單向閥27吸取地層液體；
[0043]7、重復步驟5、6直至抽吸油缸14中的地層液體滿足預先設定的要求；
[0044]8、第一電磁換向閥5通電,第二電磁換向閥6、第三電磁換向閥7、第四電磁換向閥8、電磁換向座閥9不通電，封隔回路卸荷，封隔油缸15活塞桿15.2回復原位，增壓油缸13、抽吸油缸14靜止不動，高速柱塞泵4空載運行；
[0045]9、高速電機3斷電，第一電磁換向閥5斷電，液壓系統停止工作。
[0046]本發明的液壓系統，能驅動增壓油缸往復運動，輸出高壓進而驅動封隔油缸完成管道地層密封；還能驅動抽吸油缸上下運動，完成目標地層的地層液體取樣。主油路第二電磁換向閥6斷電狀態設定為連接抽吸狀態，通電連接封隔狀態；空載泄荷電磁閥斷電狀態為密閉狀態，通電導通油箱；減少了同時工作電磁閥數目，封隔狀態同時工作電磁閥最多3個，抽吸工作時，同時工作電磁閥最多2個，極大減少了電源功率，具有高效、節能的特點；本發明的液壓系統還通過設置蓄能器具有長時間保壓功能、通過溢流閥的設置具有過載保護功能。
【權利要求】
1.一種用于地層取樣儀的液壓系統，包括油箱(I)、過濾網(2)、高速柱塞泵(4)，用于驅動所述高速柱塞泵(4)的高速電機(3)、平衡油囊(20)、增壓油缸(13)、抽吸油缸(14)、兩個封隔油缸(15)，四個電磁換向閥，七個單向閥，其特征在于: 所述高速柱塞泵(4)的吸油口通過過濾網(2)分別與平衡油囊(20)的液壓油腔、封閉油箱(I)的出油口相連； 所述高速柱塞泵(4 )的出油口分成兩路，一路連接第一電磁換向閥(5 )的P 口，另一路與第一單向閥(21)的入口相連；第一單向閥(21)的入口前的油路上還設置有第一壓力傳感器(16)； 所述第一電磁換向閥(5)的B 口連接油箱(1)，A 口和T 口封閉； 所述第一單向閥(21)的出口連接第二電磁換向閥(6)的P 口； 所述第二電磁換向閥(6 )的A 口和B 口分別連接第四電磁換向閥(8 )的P 口和第三電磁換向閥(7)的P 口； 所述第三電磁換向閥(7)的A 口與第二單向閥(22)的入口相連，第三電磁換向閥(7)的的B 口與增壓油缸(13)的大液腔(13.1)相連； 所述第二單向閥(22)的出口分別連接增壓油缸(13)的小液腔(13.2)和第三單向閥(23)的入口 ； 所述第三單向閥(23 )的出口分成兩路，一路與電磁換向座閥(9 )的P 口相連，另一路再分成兩支路分別連接兩個封隔油缸(15)的液壓腔(15.1)，所述支路上還設置有單向節流閥(18)和第二壓力傳感器(17)，單向節流閥(18)上連接有蓄能器(19); 所述第四電磁換向閥(8)的A 口和B 口分別與抽吸油缸(14)的下液壓腔(14.1)和上液壓腔(14.2)相連； 所述抽吸油缸(14)上設有用于采樣的第一抽吸口( 14.3)和第二抽吸口( 14.4)，第一抽吸口(14.3)分別連接第四單向閥(24)的出口和第五單向閥(25)的入口，第二抽吸口(14.4)分別連接第六單向閥(26)的入口和第七單向閥(27)的出口，所述第七單向閥(27)的入口和第四單向閥(24)的入口與地層液吸入口(29)相連，所述第五單向閥(25)的出口的第六單向閥(26 )出口與排液口( 30 )相連，所述排液口( 30 )處還設有含水量傳感器(28 ); 所述第二電磁換向閥(6 )、第三電磁換向閥(7 )、第四電磁換向閥(8 )及電磁換向座閥(9)的T 口均與油箱(I)相連。
2.根據權利要求1所述用于地層取樣儀的液壓系統，其特征在于:所述第二電磁換向閥(6)的A 口和第四電磁換向閥(8)的P 口之間還設有低壓溢流閥(10)。
3.根據權利要求1所述用于地層取樣儀的液壓系統，其特征在于:所述第二電磁換向閥(6)的B 口和第三電磁換向閥(7)的P 口之間還設有中壓溢流閥(11)。
4.根據權利要求1所述用于地層取樣儀的液壓系統，其特征在于:與所述封隔油缸(15)的液壓腔(15.1)相連的支路上還設置有高壓溢流閥(12)。
【文檔編號】F15B21/04GK103557193SQ201310554847
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】王輝, 李慶軍 申請人:武漢三江航天遠方科技有限公司