一種對(duì)置式軸向柱塞泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種對(duì)置式軸向柱塞泵，它包括泵殼體、機(jī)架軸，所述機(jī)架軸固定設(shè)置在泵殼體內(nèi)，圓柱凸輪通過(guò)軸承及軸承座設(shè)置在機(jī)架軸的中心，所述圓柱凸輪為端面圓柱凸輪，在圓柱凸輪的兩側(cè)對(duì)稱布置滾輪、滾輪架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、柱塞、以及液力端總成，所述滾輪沿圓柱凸輪的端面邊緣線均勻布置，滾輪與滾輪架相配合，滾輪架通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與柱塞相連接，柱塞的另一端與液力端相配置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)圓柱凸輪。本實(shí)用新型克服了曲柄連桿機(jī)構(gòu)柱塞泵體積大、重量重和輸出流量脈動(dòng)大的缺點(diǎn)，且對(duì)置式結(jié)構(gòu)比原有單作用柱塞泵更容易實(shí)現(xiàn)大排量，且壽命長(zhǎng)，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊、泵效高等特點(diǎn)，該泵同臥式柱塞泵相比，體積減小50%，重量減少35%。
【專利說(shuō)明】一種對(duì)置式軸向柱塞栗
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種對(duì)置式軸向柱塞泵。
【背景技術(shù)】
[0002]往復(fù)泵在石油礦場(chǎng)中廣泛應(yīng)用于鉆井、酸化壓裂、注水等生產(chǎn)中。隨著石油工業(yè)對(duì)往復(fù)泵的要求越來(lái)越高，往復(fù)泵向著輸出壓力高、流量大、制造和維修方便、流量壓力脈動(dòng)小、體積小和質(zhì)量輕等方向發(fā)展。
[0003]目前擁有的液壓驅(qū)動(dòng)往復(fù)泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、質(zhì)量輕，而且運(yùn)行平穩(wěn)，能基本滿足石油工業(yè)對(duì)往復(fù)泵的要求，但其對(duì)控制系統(tǒng)要求高，在惡劣環(huán)境下的可靠性需進(jìn)一步提高，其應(yīng)用受到一定限制。三缸單作用凸輪機(jī)構(gòu)恒流量往復(fù)泵進(jìn)、排液總管內(nèi)流量恒定、壓力無(wú)波動(dòng)，但在相同工作參數(shù)下，該往復(fù)泵要比曲柄連桿機(jī)構(gòu)往復(fù)泵體積大，重量重。直線電機(jī)往復(fù)泵在理論上基本消除了往復(fù)泵輸出流量和壓力的不穩(wěn)定性，但其性能受制造和安裝誤差的影響及工況條件的限制。
[0004]目前廣泛使用的柱塞泵，結(jié)構(gòu)形式多為單作用往復(fù)泵，相對(duì)排量較小，單機(jī)難以滿足油田鉆井、壓裂、注水的要求，需要多機(jī)并行使用以提高排量，這樣就造成占用場(chǎng)地面積大，總能耗高的問(wèn)題，因此迫切需要一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、泵效高、排量大、節(jié)能的多缸柱
塞栗O
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題提供一種對(duì)置式軸向柱塞泵，該柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、排量大且輸出流量恒定。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種對(duì)置式軸向柱塞泵，它包括泵殼體、機(jī)架軸、圓柱凸輪和驅(qū)動(dòng)裝置，所述機(jī)架軸設(shè)置泵殼體內(nèi)，所述圓柱凸輪為中空狀，圓柱凸輪通過(guò)軸承及軸承座設(shè)置在機(jī)架軸的中心使圓柱凸輪可以繞機(jī)架軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于所述圓柱凸輪為端面圓柱凸輪，圓柱凸輪兩端面之間的軸向距離始終為一定值。在圓柱凸輪的兩側(cè)對(duì)稱布置滾輪、滾輪架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、柱塞、以及液力端總成，所述滾輪沿圓柱凸輪的邊緣線均勻布置，滾輪與滾輪架相配合，滾輪架通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與柱塞相連接，柱塞的另一端與液力端相配置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)圓柱凸輪。
[0007]按上述技術(shù)方案，在機(jī)架軸上對(duì)應(yīng)圓柱凸輪沿周向間隔設(shè)置有凹槽，在每個(gè)凹槽內(nèi)設(shè)置有復(fù)位導(dǎo)向架，復(fù)位導(dǎo)向架在凹槽內(nèi)滑移配置，所述復(fù)位導(dǎo)向架的兩端分別與圓柱凸輪兩側(cè)的滾輪架連接，每個(gè)復(fù)位導(dǎo)向架的的長(zhǎng)度均相同且為一個(gè)定值。
[0008]按上述技術(shù)方案，所述復(fù)位導(dǎo)向架的兩端均設(shè)置有凸緣端，兩凸緣端均伸出凹槽為與滾輪架相連接。
[0009]按上述技術(shù)方案，所述復(fù)位導(dǎo)向架為6-12個(gè)，均勻布置在機(jī)架軸周向方向。
[0010]按上述技術(shù)方案，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為連桿傳動(dòng)，滾輪通過(guò)滾輪架與連桿連接，連桿的另一端通過(guò)卡箍與柱塞固定連接。[0011 ] 按上述技術(shù)方案，連桿的一端設(shè)置球鉸，連桿通過(guò)球鉸與滾輪架相連接。
[0012]按上述技術(shù)方案，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括大齒輪、小齒輪、電機(jī)，大齒輪套裝在圓柱凸輪上并與圓柱凸輪同軸固定連接，小齒輪與大齒輪相嚙合，電機(jī)的輸出軸與小齒輪相配置。
[0013]按上述技術(shù)方案，所述小齒輪和電機(jī)分別為兩組，對(duì)稱設(shè)置在機(jī)架軸的兩側(cè)，兩小齒輪均與大齒輪相嚙合。
[0014]按上述技術(shù)方案，在圓柱凸輪內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形凸臺(tái)，所述軸承座卡裝在該環(huán)形凸臺(tái)兩側(cè)，軸承座與環(huán)形凸臺(tái)軸向兩側(cè)之間設(shè)置有兩推力球軸承，環(huán)形凸臺(tái)與復(fù)位導(dǎo)向架徑向之間設(shè)置有圓柱滾子軸承。
[0015]本實(shí)用新型所取得的有益效果為:
[0016]1、本實(shí)用新型采用對(duì)置式圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，有利于圓柱凸輪驅(qū)動(dòng)兩側(cè)對(duì)置的柱塞泵同時(shí)工作，比傳統(tǒng)的單作用往復(fù)泵，更容易實(shí)現(xiàn)大排量輸出；
[0017]2、本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)理論上的恒流量，消除了曲柄連桿機(jī)構(gòu)往復(fù)泵的輸出流量和壓力的不穩(wěn)定性，從而提高了泵閥和機(jī)械元件的壽命；
[0018]3、相比已有的凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用端面圓柱凸輪的輪廓曲線，保證對(duì)置的兩滾子中心距為定值，并使圓柱凸輪兩端設(shè)置的滾輪固定在復(fù)位導(dǎo)軌架上，避免了利用液壓彈簧提升時(shí)的沖擊對(duì)圓柱凸輪工作面的磨損，延長(zhǎng)了核心零部件的使用壽命；
[0019]4、本實(shí)用新型通過(guò)連桿傳動(dòng)，避免了已有凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)利用液壓彈簧提升時(shí)的沖擊對(duì)圓柱凸輪工作面的磨損；
[0020]5、相比常規(guī)單置式往復(fù)泵，結(jié)構(gòu)更為緊湊，重量減小35%，體積減小50%，實(shí)現(xiàn)了柱塞泵尺寸的小型化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為圖1中圓柱凸輪的縱截面示意圖。
[0023]圖3為復(fù)位導(dǎo)向架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]附圖1中:1、柱塞，2、卡箍，3、擋油盤，4、油封，5、連桿，6、大齒輪，7、小齒輪，8、螺栓，9、圓柱凸輪，901、周向邊緣線，902、圓柱凸輪工作面，903、環(huán)形凸臺(tái)，904、中軸線，10、泵頭體，11、排液管，12、組合閥，13、泵頭體壓板，14、壓緊螺栓，15、吸入管，16、螺栓，17、盤根盒總成，18、螺栓，19、連接螺栓，20、壓板，21、球絞，22、滾輪，23、軸承座，24、圓柱滾子軸承，25、推力球軸承，26、復(fù)位導(dǎo)向架，2601、復(fù)位導(dǎo)向架側(cè)面，2602、復(fù)位導(dǎo)向架凸緣端，27、交流電機(jī)，28、機(jī)架軸，29、滾輪架。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖1所不,本實(shí)施例提供了一種對(duì)置式軸向柱塞泵,它包括泵殼體、圓柱形機(jī)架軸28、圓柱凸輪9和驅(qū)動(dòng)裝置，所述機(jī)架軸28設(shè)置在泵殼體內(nèi)，所述圓柱凸輪9為中空狀，圓柱凸輪9為端面圓柱凸輪，圓柱凸輪9兩端面之間的軸向距離始終為一定值。圓柱凸輪9套裝在機(jī)架軸28的中心上，在圓柱凸輪的內(nèi)壁沿其中軸線904的位置設(shè)置有環(huán)形凸臺(tái)903，在環(huán)形凸臺(tái)903處設(shè)置圓柱滾子軸承24，在凸臺(tái)兩側(cè)設(shè)置有推力球軸承25和軸承座23，軸承座23與機(jī)架軸28通過(guò)螺紋連接，其中圓柱滾子軸承24為防止圓柱凸輪9徑向竄動(dòng)，推力球軸承25固定圓柱凸輪9的軸向運(yùn)動(dòng)。在圓柱凸輪9的兩側(cè)對(duì)稱布置滾輪22、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、柱塞1、以及液力端總成。所述滾輪22沿圓柱凸輪9的周向邊緣線901均勻布置，每側(cè)設(shè)置有6組滾輪22，在各滾輪22上設(shè)置有滾輪架29，滾輪架29通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與柱塞I相連接，柱塞I的另一端與液力端相配置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)圓柱凸輪。
[0027]所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為連桿傳動(dòng)，在連桿5的一端設(shè)置球鉸21，滾輪架29上設(shè)置有球形的凹槽，球鉸21設(shè)置在滾輪架29的球形凹槽內(nèi)，通過(guò)壓板20壓緊固定在滾輪架29上。連桿5的另一端通過(guò)卡箍2與柱塞I固定連接，卡箍2靠近泵體中心的一側(cè)設(shè)有擋油盤3和油封4。
[0028]在機(jī)架軸28內(nèi)對(duì)應(yīng)圓柱凸輪9沿周向間隔設(shè)置有6個(gè)凹槽，在每個(gè)凹槽內(nèi)均設(shè)置有一個(gè)復(fù)位導(dǎo)向架26，復(fù)位導(dǎo)向架26設(shè)置在機(jī)架軸上，所述復(fù)位導(dǎo)向架側(cè)面2601與機(jī)架軸28的凹槽接觸配合，其中，凹槽的長(zhǎng)度大于復(fù)位導(dǎo)向架26的長(zhǎng)度，使得復(fù)位導(dǎo)向架26可以在凹槽內(nèi)滑移，所述復(fù)位導(dǎo)向架26的兩端均設(shè)置有凸緣，復(fù)位導(dǎo)向架26兩端的凸緣均伸出凹槽外，復(fù)位導(dǎo)向架凸緣端2602對(duì)應(yīng)與各滾輪架29通過(guò)連接螺栓19固定連接。其中，由于機(jī)架軸28與圓柱凸輪9同軸設(shè)置，故沿圓柱凸輪9周向設(shè)置的6個(gè)復(fù)位導(dǎo)向架26與圓柱凸輪9同軸設(shè)置，復(fù)位導(dǎo)向架26的長(zhǎng)度為一定值，定長(zhǎng)的復(fù)位導(dǎo)向架26保證了滾輪22始終頂在圓柱凸輪工作面902上。
[0029]所述驅(qū)動(dòng)裝置包括大齒輪6、小齒輪7、電機(jī)，大齒輪6套裝在圓柱凸輪9上并與通過(guò)螺栓8與圓柱凸輪同軸固定連接，大齒輪6、小齒輪7處在柱塞泵的中央，由中間向兩端傳輸動(dòng)力，傳動(dòng)軸裝于小齒輪中，小齒輪7與大齒輪6相哨合，電機(jī)的輸出軸與傳動(dòng)軸相配置。在實(shí)際中設(shè)置有兩組小齒輪和兩組電機(jī)，兩組小齒輪對(duì)稱設(shè)置在泵殼體的兩側(cè)，使受力對(duì)稱均勻。
[0030]液力端總成包括盤根盒總成17、泵頭體10、機(jī)架軸28，盤根盒總成17與柱塞相配置，盤根盒總成17與泵殼體機(jī)架軸28間隙配合，通過(guò)螺栓18固定連接。泵頭體10由螺栓16固定壓緊在機(jī)架軸28外側(cè)。泵頭體11內(nèi)置有插裝式組合閥12，通過(guò)泵頭體壓板13固定壓緊，泵頭體壓板13與泵頭體10端面之間留有3mm的余隙，以便壓緊螺栓14緊固泵頭體壓板13。每個(gè)缸的液力端吸液管接出匯總到位于泵體中心軸的一根總管吸入管15處，每個(gè)缸的液力端排液管11通過(guò)法蘭盤連在泵頭體排液口。
[0031]本實(shí)用新型的工作過(guò)程為:交流電機(jī)27通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)小齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪7帶動(dòng)與其嚙合的大齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，從而大齒輪6帶動(dòng)與其固定連接的圓柱凸輪9繞機(jī)架軸28轉(zhuǎn)動(dòng)，由于與兩側(cè)滾輪22固定連接的定長(zhǎng)復(fù)位導(dǎo)向架26，保證了兩滾輪22的中心距為定值。滾輪22始終在圓柱凸輪9上滑動(dòng)，圓柱凸輪9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾輪22與圓柱凸輪9的接觸點(diǎn)隨著圓柱凸輪單側(cè)高度的變化而上下變化，從而帶動(dòng)與滾輪22相連的連桿5和柱塞I，實(shí)現(xiàn)對(duì)置式往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0032]柱塞I的往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)泵頭體內(nèi)工作腔實(shí)行拉伸和壓縮。拉伸時(shí)，工作腔容積的增大使得其與外界的壓差為負(fù)值，液體從吸液管進(jìn)入，頂開(kāi)吸入閥片，實(shí)現(xiàn)吸液過(guò)程；壓縮時(shí)，工作腔容積的增大使得其與外界的壓差為正值，液體從工作腔頂開(kāi)排出閥片，實(shí)現(xiàn)排液過(guò)程，即完成一個(gè)工作循環(huán)。
[0033]本實(shí)用新型采用圓柱凸輪對(duì)置式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，利于圓柱凸輪驅(qū)動(dòng)兩側(cè)對(duì)置的多缸同時(shí)工作，比傳統(tǒng)的單作用往復(fù)泵，更容易實(shí)現(xiàn)大排量輸出；可以實(shí)現(xiàn)理論上的恒流量，消除曲柄連桿機(jī)構(gòu)往復(fù)泵的輸出流量和壓力的不穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)更為緊湊，重量輕，體積小，有利于大型多缸泵尺寸的小型化，減小了安裝占地面積；其特殊的凸輪盤輪廓曲線，保證對(duì)置的兩滾子中心距為定值，并對(duì)置的兩滾輪固定在復(fù)位導(dǎo)軌架上，避免了已有凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)利用液壓彈簧提升時(shí)的沖擊對(duì)凸輪工作面的磨損。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)置式軸向柱塞泵，它包括泵殼體、機(jī)架軸、圓柱凸輪和驅(qū)動(dòng)裝置，所述機(jī)架軸固定設(shè)置在泵殼體內(nèi)，所述圓柱凸輪為中空狀，圓柱凸輪通過(guò)軸承及軸承座設(shè)置在機(jī)架軸的中心使圓柱凸輪可以繞機(jī)架軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于所述圓柱凸輪為端面圓柱凸輪，圓柱凸輪兩端面之間的軸向距離始終為一定值，在圓柱凸輪的兩側(cè)對(duì)稱布置滾輪、滾輪架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、柱塞、以及液力端總成，所述滾輪沿圓柱凸輪的端面邊緣線均勻布置，滾輪與滾輪架相配合，滾輪架通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與柱塞相連接，柱塞的另一端與液力端相配置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)圓柱凸輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于在機(jī)架軸上對(duì)應(yīng)圓柱凸輪沿周向間隔設(shè)置有凹槽，在每個(gè)凹槽內(nèi)設(shè)置有復(fù)位導(dǎo)向架，復(fù)位導(dǎo)向架在凹槽內(nèi)滑移配置，所述復(fù)位導(dǎo)向架的兩端分別與圓柱凸輪兩端的滾輪架連接，每個(gè)復(fù)位導(dǎo)向架的的長(zhǎng)度均相同且為一個(gè)定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于所述復(fù)位導(dǎo)向架的兩端均設(shè)置有凸緣端，兩凸緣端均伸出凹槽為與滾輪架相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于所述復(fù)位導(dǎo)向架為6-12個(gè)，均勻間隔布設(shè)在機(jī)架軸的周向方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為連桿傳動(dòng)，滾輪通過(guò)滾輪架與連桿連接，連桿的另一端通過(guò)卡箍與柱塞固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于連桿的一端設(shè)置球鉸，連桿通過(guò)球鉸與滾輪架相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置包括大齒輪、小齒輪、電機(jī)，大齒輪套裝在圓柱凸輪上并與圓柱凸輪同軸固定連接，小齒輪與大齒輪相哨合，電機(jī)的輸出軸與小齒輪相配置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于所述小齒輪和電機(jī)分別為兩組,對(duì)稱設(shè)置在機(jī)架軸的兩側(cè)，兩小齒輪均與大齒輪相嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種對(duì)置式軸向柱塞泵，其特征在于在圓柱凸輪內(nèi)壁設(shè)置有環(huán)形凸臺(tái)，所述軸承座卡裝在該環(huán)形凸臺(tái)兩側(cè)，軸承座與環(huán)形凸臺(tái)軸向兩側(cè)之間設(shè)置有兩推力球軸承，環(huán)形凸臺(tái)與復(fù)位導(dǎo)向架徑向之間設(shè)置有圓柱滾子軸承。
【文檔編號(hào)】F04B9/04GK203394694SQ201320491940
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】周向東, 代瓊曦, 張策, 錢偉強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中石化石油工程機(jī)械有限公司研究院