風光電互補氣動液力游梁式提水系統及提水的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種風光電互補氣動液力游梁式提水系統及提水機，屬于泵水【技術領域】。氣動液力游梁式提水機包括：游梁、氣液動力裝置和第一活塞泵，其中，游梁的第一端設置有第一驢頭，氣液動力裝置包括儲氣容器、管路、設置在管路第一端的第一容器以及設置在管路第二端的第二容器，其中，第一容器和第二容器通過管路液體連通，并分別通過第一電磁換向閥和第二電磁換向閥與儲氣容器相連；第一驢頭通過鋼絲與第一活塞泵相連。本發明提供的氣動液力游梁式提水機，構造大大降低。另外，本發明提供的活塞式水泵與抽油泵或者潛水泵或是離心泵相比，構造更加簡單，而且不需要電力，不需要防腐，更加耐用，更加節能。
【專利說明】風光電互補氣動液力游梁式提水系統及提水機

【技術領域】
[0001]一種風光電互補氣動液力游梁式提水系統及提水機，屬于泵水【技術領域】。

【背景技術】
[0002]傳統的抽水或者抽油機是用電或內燃機驅動抽油泵或者潛水泵或是離心泵來達到提水抽油的目的，耗費能源、不節能、設備維修率高。
[0003]為克服傳統的抽水機或者抽油機耗費電能、不節能的缺點，發明人劉典軍于2011年12月19日向中國國家知識產權局提交了申請號為201110424372.3的中國發明專利申請，如圖4所示，該發明專利申請提供了一種氣動油田抽油機系統，其包括多臺氣動抽油機，每臺氣動油田抽油機包括底座101，安裝在底座上的支架，支架上安裝有軸承座103，游梁104安裝在軸承座103上，驢頭105安裝在游梁104 —端，懸繩器106安裝在驢頭105上，游梁104兩端分別安裝有流線型的腔體107，在游梁104中安裝有連接兩腔體107的管路，管路和腔體107連通成一個密封腔，密封腔內充滿流體物質，每個腔體7內安裝有氣囊，氣囊設置有進氣通道和出氣通道，進氣通道和出氣通道與換向滑閥8連接，換向滑閥8的進氣口與氣源相連；用來控制管路兩邊腔體中的氣囊的進氣和出氣的兩個換向滑閥分別安裝在管路靠近中心的位置的兩邊，換向滑閥為凸輪控制的行程滑閥，其行程控制端位于凸輪的外側，其特征在于，支架102上還安裝有兩個弧形凸輪109，兩個弧形凸輪109分別安裝在以軸承座103為圓心的圓周上225°和315°位置；工作時，壓縮空氣源通過三通接頭總管分別接入第I臺氣動油田抽油機的兩個換向滑閥的進氣口，其中處于315°位置的換向滑閥被安裝在機架上的315°位置的弧形凸輪打開，換向滑閥動作，進氣通道開啟，出氣通道關閉，壓縮空氣充入處于315°位置的腔體中的氣囊中，氣囊膨脹，流體物質被擠壓到處于135°位置的腔體中，與此同時，135°位置的換向滑閥處于常開狀態，進氣通道關閉，出氣通道打開，通過相應的管路，循環到第2臺氣動油田抽油機中315°位置的腔體中的氣囊中，第2臺氣動油田抽油機做功后再循環到第3臺氣動油田抽油機，以此類推，向下循環。
[0004]但是該發明專利申請的缺點是游梁兩端的流線性腔體內設置有氣囊，而為了提供動力，需要利用壓縮空氣不停地給氣囊充氣，并需要不停地將氣囊內的壓縮空氣排出，氣囊經多次膨脹和收縮后，彈力降低，壽命縮短。


【發明內容】

[0005]為克服現有技術中存在的缺點，本發明的發明目的是提供一種結構更加簡單，構造更加容易的氣動液力游梁式提水機及風光電互補氣動液力游梁式提水系統。
[0006]為實現所述發明目的，本發明提供一種氣動液力游梁式提水機，包括游梁、氣液動力裝置和第一活塞泵，其中，游梁的第一端設置有第一驢頭，氣液動力裝置包括管路、設置在管路第一端的第一容器以及設置在管路第二端的第二容器，其中，第一容器和第二容器通過管路液體連通，并分別通過第一電磁換向閥和第二電磁換向閥與壓縮空氣源相連；第一驢頭通過鋼絲與第一活塞泵相連。
[0007]為實現所述發明目的，本發明還提供一種氣動液力游梁式提水機，其包括:游梁、氣液動力裝置和第一活塞泵，其中，游梁的第一端設置有第一驢頭，氣液動力裝置包括2個管路、2個第一容器和2個第二容器，2第一容器和2第二容器分別通過一個管路液體連通；第一驢頭通過鋼絲與第一活塞泵相連；第一個第一容器和第二個第二容器分別通過電磁換向閥與壓縮空氣源相連；第二個第一容器與第一個第二容器通過兩個換向閥相連。
[0008]優選地，氣動液力游梁式提水機還包括第二活塞泵，游梁的第二端還設置有第二驢頭，第二驢頭通過鋼絲與第二活塞泵相連。
[0009]優選地，活塞泵包括泵體、活塞和拉桿，其中，活塞置于泵體內，活塞的中央與拉桿相連，拉桿用于與鋼絲相連。
[0010]優選地，鋼絲通過滑輪活塞泵相連。
[0011]為實現所述發明目的，本發明還提供一種風光電互補氣動液力游梁式提水系統，其包括制氣裝置和氣動液力游梁式提水機，其中，制氣裝置可以通過風能、太陽能和/或電制取壓縮空氣，并將壓縮空氣提供給氣動液力游梁式提水機，所述動液力游梁式提水機為上述任一的提水機。
[0012]優選地，風光電互補氣動液力游梁式提水系統，還包括氣動水力勢能發電裝置，所述氣動水力勢能發電裝置還利用壓縮空氣進行發電
與現有技術相比，本發明中設置在游梁兩端的容器內沒有設置氣囊，僅利用壓縮空氣驅動容器內的液體，利用兩容器內液體的重力變化從而提供動力，構造成本大大降低。另夕卜，本發明提供的活塞式水泵與抽油泵或者潛水泵或是離心泵相比，構造更加簡單，而且不需要電力，不需要防腐，更加耐用，更加節能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明提供的風光互補制氣系統的示意圖；
圖2是本發明提供的氣動水力勢能發電系統的示意圖；
圖3是本發明提供的氣動液力游梁提水系統的示意圖；
圖4是現有技術中提供的氣動油田抽油機系統的示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖詳細說明本發明。
[0015]圖1是本發明提供的風光互補制氣系統的示意圖。如圖1所示，本發明提供的風光互補制氣系統包括:光伏制氣裝置、風能制氣裝置和/或低壓電制氣裝置和儲氣容器，其中，光伏制氣裝置包括太陽能電池板I和空氣壓縮機2，所述太陽能電池板I將光能轉換為電能以驅動空氣壓縮機2，空氣壓縮機2將常壓空氣進行壓縮，經單向閥3通過氣路存儲到儲氣容器中，所述儲氣容器為儲氣井5或儲氣罐6。風能制氣裝置包括支架8、風力機7和風力空氣壓縮機，風力機設置在支架8之上，風力機用于將風能轉換為機動能以驅動風力空氣壓縮機，風力空氣壓縮機將常壓空氣進行壓縮，經單向閥17通過氣路存儲到儲氣容器中。低壓電制氣裝置包括電力空氣壓縮機15，其經交流接觸器12通過電纜10連接于電網9;電力空氣壓縮機15將常壓空氣進行壓縮，經單向閥16通過氣路存儲到儲氣容器中。儲氣容器通過單向閥19，經氣管20向外提供壓縮空氣。
[0016]本發明提供的風光互補制氣系統還包括控制PLC控制器14，儲氣容器內設置有壓力傳感器18，壓力傳感器18用于探測儲氣容器的氣壓，并將氣壓信號轉換為電信號而后傳送給PLC控制器14。光伏電池板的輸出端設置有電流電壓檢測器(圖中未示)，其用于探測光伏電池板輸出的電流和電壓；并將該電流電壓信號傳送給光伏電池控制器(圖中未不)。風能制氣裝置還包括風向和風速傳感器(圖中未示)，以將探測系統所處環境的風速和風向，并將風速和風向信號轉換為電信號而后傳送給風力機控制器。當壓力傳感器探測到儲氣容器內的風壓小于設定值時，PLC控制器先給光伏電池控制器、風力機控制提供指令，如果光伏電池控制器反饋的信號表明光伏電池輸出的功率低于設定值，則給風力機控制提供指令，如果風力機控制器反饋的信號表明風速小于設定值，則給交流接觸器提供指令，交流接觸器使電力空氣壓縮機與電網接通，以將常壓空氣進行壓縮以使儲氣容器內的壓強達到設定值。另外，電網經變壓器還給PLC控制器、光伏電池控制器和風力機控制器提供電能，以維持它們正常工作。
[0017]圖2是本發明提供的氣動水力勢能發電系統的示意圖。如圖2所示，氣動水力勢能發電系統的整體結構由氣囊式水泵25、水輪發電機33和用于盛放水的容器49，其中氣囊式水泵25包括儲水罐和氣囊，水輪發電機33包括第一葉輪34、第二葉輪39、容納第一葉輪的蝸殼41和容納第二葉輪的蝸殼40，氣囊通過電磁換向閥22和壓縮空氣源相連；儲水罐分別與容納第一葉輪34的蝸殼41的出水口和容納第二葉輪39的蝸殼40的進水口相連；容器49分別與容納第一葉輪34的蝸殼41的進水口和容納第二葉輪39的蝸殼40的出水口相連。氣動水力勢能發電系統運行的時候，PLC38控制系統根據寫入的程序，通過控制線纜37控制電磁換向閥22開啟，再通過控制線纜36開啟上水電動閥35，儲氣罐6里面0.8兆帕的壓縮空氣經過單向閥19、總進氣管20通過電磁換向閥22接入到氣囊水泵25里面。
0.8兆帕的壓縮空氣充入到第I容器里面的氣囊中，氣囊膨脹，第一容器里面的水被氣囊擠壓通過總出水管26上水管27，和已經開啟的上水電動閥35沖擊蝸殼40里面的第二葉輪39，第二葉輪39帶動水輪發電機33的輪子旋轉，而后發出電能；然后通過上水單向閥44進入位于60米高出的容器49里面；當氣囊水泵25里面的水都被擠壓到容器49里面的時候，電磁換向閥22換向，上水電動閥35關閉，PLC38通過控制線纜45開啟下水電動閥42，水就會沖擊蝸殼41里面的第一葉輪34，第一葉輪34帶動水輪發電機33的輪子旋轉，而后發出電能；接著通過下水管道43、下水單向閥28流回到氣囊水泵25里面，因為容器49高于氣囊泵60米，所以容器49里面的水就可以加壓氣囊里面的壓縮空氣到0.6兆帕，然后再通過電磁換向閥22的放氣端口，經過出氣單向閥23充入到儲氣罐29里面，然后再經過單向閥30出氣管31供給氣動液力游梁提水系統進行提水作業。然后再重復上述的過程，水輪發電機33就可以源源不斷的發出電來。水輪發電機上的飛輪32是儲能穩速的，太陽能電池板48給蓄電池47充電，蓄電池47給PLC38控制系統供電。
[0018]圖3是本發明提供的氣動液力游梁提水系統的示意圖。如圖3所示，氣動液力游梁提水系統包括支架100、游梁83、氣液動力裝置和第一活塞泵和第二活塞泵，其中，游梁83的中心部分設計有主軸，主軸兩邊分別用軸承瓦座86固定安裝在支架100上部的平臺上，游梁83的兩頭設計安裝有同等規格、同等重量的驢頭82和87，驢頭上都設計有吊拉鋼絲繩91和99。氣液動力裝置包括2個設置安裝在游梁83的兩側的管路80和81，用法蘭盤垂直設置在管路80兩頭的容器79和容器90 ;用法蘭盤垂直設置在管路81兩頭的容器78和容器89 ;容器79上部設計有進出氣口，進出氣口通過進氣管路77與三位二通電磁換向閥63的充氣口相連；容器78上部設計有進出氣口，進出氣口通過進氣管路75與三位二通電磁換向閥64的充氣口相連；容器90上部設計有進出氣口，進出氣口通過進氣管路73與三位二通電磁換向閥65的充氣口相連；容器89上部設計有進出氣口，進出氣口通過進氣管路71與三位二通電磁換向閥66的充氣口相連；三位二通電磁換向閥63的進氣口與通過管路31與氣源相連，排氣口依次經管路59、單向閥58、管路56與儲氣容器55相連。三位二通電磁換向閥64的進氣口通過管路61與三位二通電磁換向閥65的排氣口相連，排氣口通過管路62與三位二通電磁換向閥65的進氣口相連。三位二通電磁換向閥65的進氣口通過管路62與三位二通電磁換向閥64的排氣口相連，排氣口通過管路61與三位二通電磁換向閥64的進氣口相連。三位二通電磁換向閥66的進氣口通過管路31與氣源相連，排氣口依次經管路60、單向閥58通過管路56、管路56與儲氣容器55相連。儲氣容器55連接于增壓泵67，增壓泵67將儲氣容器55余壓氣體繼續增壓并通過管路69存儲到儲氣罐29中。四個容器78、79、89和90均為圓筒形，也可以為其它形狀，它們的體積、重量和形狀完全相同。
[0019]支架100上部兩側安裝有空氣彈簧96和92，用來實現游梁83下行時候的勢能的儲能和緩沖。支架100上部的平臺靠下一點的地方的兩側分別安裝有感應開關88和95，用來感知游梁83的上行和下行的位置來輸出信號給PLC50，然后PLC50通過控制線路分別控制電磁換向閥的開啟和關閉，使容器充氣或放氣，使氣動液力游梁式抽水機運行抽水。
[0020]空氣彈簧92和96里面的空氣，會在每次游梁下行的時候分別被壓縮，其中空氣彈簧92里面被壓縮的壓縮空氣會通過管路93和單向閥94匯入管路101，其中空氣彈簧96里面被壓縮的壓縮空氣會通過管路97和單向閥98也匯入管路101，然后再通過總管路69也充入到儲氣罐29當中，以達到壓縮空氣循環利用的目的。兩個活塞式水泵104和111有兩種安裝方式，第一種可以垂直安裝于驢頭82和87的下方的井里或是江、河、湖泊等有水的地方，如果井口的距離和雙驢頭82和87的位置不對應，就可以選擇第二種安裝方式，用滑輪來改變井口的距離，來適用于雙驢頭的運行。
[0021]活塞式水泵104的上部是裝水的容器103，下部是圓柱型泵體104，泵體里面設計安裝有活塞106，活塞106上部設計有單向閥105，活塞106用提桿102牽引，泵體104下部安裝有進水單向閥107，活塞式水泵111的結構和104是一樣的，上部是裝水的容器109，下部是圓柱型泵體111，泵體里面設計安裝有活塞113，活塞113上部設計有單向閥112，活塞113用提桿109牽引，泵體111下部安裝有進水單向閥114。
[0022]氣動液力游梁提水系統的工作過程如下:
首先給容器89、90以及管路81、80充滿水或是其他液體，此時游梁提水機的兩邊的容器78、79沒有水，89、90里面有水，重心逆變，容器89、90由于水的重力帶動游梁83偏轉，驢頭87下行，此時活塞泵111在進入水里的時候，由于水的浮力使進水單向閥114開啟，水進入泵體。驢頭87下行時，活塞泵111里面的活塞113由于提桿109的自重沿著泵體往下滑動，泵體下部的進水單向閥114關閉，活塞上部的單向閥112由于水的沖力打開，水進入到活塞113上部。啟動提水機，儲氣罐29里面的壓縮空氣通過單向閥30和氣管31接入到電磁換向閥63和電磁換向閥66的進氣端口，當游梁83帶動驢頭87下行靠近感應開關88的時候，感應開關88通過控制線纜85輸出信號給PLC50，PLC50給三位二通換向閥63、三位二通換向閥64、三位二通換向閥65和三位二通換向閥66提供信號，使三位二通換向閥66的進氣口與充氣口接通，使三位二通換向閥65的進氣口與充氣口接通，使三位二通換向閥63的排氣口與充氣口接通，使三位二通換向閥64的排氣口與充氣口接通，壓縮空氣通過管路71充入到容器89里面，容器89里面的水通過管路81被瞬間擠壓到對面上行方向的容器78里面，同時容器78里面的空氣被水加壓，然后依次通過管路75、通過電磁換向閥64、管路62接入電磁換向閥65的進氣端口，然后再經過管路73充入容器90里面，容器90里面的水通過管路80被瞬間擠壓到對面上行方向的容器79里面，同時容器79里面的空氣被水擠壓依次通過管路77、換向閥63、管路59、出氣單向閥57、總出氣管56充入到回收儲氣罐55里面，此時容器89、90里面的水已經都被擠壓到對面的容器78、79里面，重心逆變，游梁83帶動驢頭82從高處下行，而驢頭87則變為上行，固定在驢頭上的鋼絲繩91就可以牽引提桿109拉動活塞113上行把水提上來，提水的同時下部進水單向閥114開啟，水再次進入泵體，為下次提水做好準備。驢頭82下行的時候，此時活塞泵104在進入水里的時候，由于水的浮力使進水單向閥107開啟，水進入泵體。活塞泵104里面的活塞106由于提桿102的自重沿著泵體104往下滑動，泵體下部的進水單向閥107關閉，活塞106上部的單向閥105由于水的沖力打開，水進入到活塞106上部。當游梁83下行靠近感應開關95的時候，感應開關95通過控制線纜84輸出信號給PLC50，PLC50給三位二通換向閥63、三位二通換向閥64、三位二通換向閥65和三位二通換向閥66提供信號，使三位二通換向閥66的排氣口與充氣口接通，使三位二通換向閥65的排氣口與充氣口接通，使三位二通換向閥63的進氣口與充氣口接通，使三位二通換向閥64的進氣口與充氣口接通，壓縮空氣通過進氣管路77充入到容器79里面，容器79里面的水通過管路80被瞬間擠壓到對面上行方向的容器90里面，同時容器90里面的空氣被水加壓，然后依次通過管73、電磁換向閥65管路61接入電磁換向閥64的進氣端口，然后再經過管路75充入容器78里面，容器81里面的水通過管路81被瞬間擠壓到對面上行方向的容器89里面，同時容器89里面的空氣被水擠壓通過管71、電磁換向閥66、管路60、出氣單向閥58、總出氣管56充入到回收儲氣罐55里面，回收儲氣罐55里面帶有余壓的壓縮空氣，通過出氣管接入空氣增壓機67里面，增壓后通過單向閥68和氣管69充入到高壓儲氣罐29里面。此時容器79、78里面的水已經都被擠壓到對面的容器90、89里面，重心逆變，游梁83帶動驢頭87從高處下行，而驢頭82則變為上行，固定在驢頭82上的鋼絲繩99就可以牽引提桿102拉動活塞106上行把水提上來，提水的同時下部進水單向閥107開啟，水再次進入泵體104，為下次提水做好準備。就這樣周而復始，雙驢頭提水機就可以通過充入的壓縮空氣源源不斷的把水提上來，且高效節能。
[0023]本發明提供的氣動液力游梁式提水系統的氣液動力裝置雖然以具有兩個管路和四個容器為例進行了說明，本發明也可以以具有一個管路和兩個容器來實現，氣液動力裝置包括管路、設置在管路第一端的第一容器和第一驢頭以及設置在管路第二端的第二容器，其中，第一容器和第二容器通過管路液體連通，并分別通過第一電磁換向閥和第二電磁換向閥與高壓空氣源相連；第一驢頭通過鋼絲與第一活塞泵相連。
[0024]另外，也可以只使一個驢頭通過帶動一個活塞式水泵來進水,而另一個驢頭用重物來代替。
[0025]本發明提供的這種風、光、電互補氣動液力游梁式雙驢頭提水機也可以作為油田提油機用。在一些偏遠的油田里安裝這種風、光互補氣動液力游梁式提水機就不需要架設電網了，只需要在油田里安裝風力制氣系統和太陽能制氣系統來制取壓縮空氣，然后用儲氣罐，和鉆探油井時遺留的一些不出油的廢棄油井，作為儲氣井儲存壓縮空氣，就可以組成一個壓縮空氣供氣站，就可以穩定的給氣動液力游梁式提油機供給壓縮空氣，來達到提油的目的。
[0026]以上結合附圖詳細說明了本發明的工作原理，但是【具體實施方式】僅是用于示范地說明本發明。說明書僅是用于解釋權利要求書。但本發明的保護范圍并不局限于說明書。任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明批露的技術范圍內，可輕易想到的變化或者替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種氣動液力游梁式提水機，其特征在于，包括游梁、氣液動力裝置和第一活塞泵，其中，游梁的第一端設置有第一驢頭，氣液動力裝置包括管路、設置在管路第一端的第一容器以及設置在管路第二端的第二容器，其中，第一容器和第二容器通過管路液體連通，并分別通過第一電磁換向閥和第二電磁換向閥與壓縮空氣源相連；第一驢頭通過鋼絲與第一活塞栗相連。
2.根據權利要求1所述的氣動液力游梁式提水機，其特征在于，還包括第二活塞泵，游梁的第二端還設置有第二驢頭，第二驢頭通過鋼絲與第二活塞泵相連。
3.根據權利要求2所述的氣動液力游梁式提水機，其特征在于，活塞泵包括泵體、活塞和拉桿，其中，活塞置于泵體內，活塞的中央與拉桿相連，拉桿用于與鋼絲相連。
4.根據權利要求1-3任一所述的氣動液力游梁式提水機，其特征在于，鋼絲通過滑輪活塞栗相連。
5.一種氣動液力游梁式提水機，其特征在于，包括:游梁、氣液動力裝置和第一活塞泵，其中，游梁的第一端設置有第一驢頭，氣液動力裝置包括2個管路、2個第一容器和2個第二容器，第一容器和第二容器分別通過一個管路液體連通；第一驢頭通過鋼絲與第一活塞泵相連；第一個第一容器和第二個第二容器分別通過電磁換向閥與壓縮空氣源相連；第二個第一容器與第一個第二容器通過兩個換向閥相連。
6.根據權利要求5所述的氣動液力游梁式提水機，其特征在于，還包括第二活塞泵，游梁的第二端還設置有第二驢頭，第二驢頭通過鋼絲與第二活塞泵相連。
7.根據權利要求6所述的氣動液力游梁式提水機，其特征在于，活塞泵包括泵體、活塞和拉桿，其中，活塞的中央與拉桿相連，拉桿用于與鋼絲相連。
8.根據權利要求5-7任一所述的氣動液力游梁式提水機，其特征在于，鋼絲通過滑輪和活塞泵相連。
9.一種風光電互補氣動液力游梁式提水系統，其包括制氣裝置和氣動液力游梁式提水機，其中，制氣裝置可以通過風能、太陽能和/或電制取壓縮空氣，并將壓縮空氣提供給氣動液力游梁式提水機，所述動液力游梁式提水機為權利要求1-8任一所述的提水機。
10.根據權利要求9所述的風光電互補氣動液力游梁式提水系統，還包括氣動水力勢能發電裝置，所述氣動水力勢能發電裝置還利用壓縮空氣進行發電。
【文檔編號】F04B17/00GK104141597SQ201410367007
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】劉典軍 申請人:劉典軍