一種對置式軸向柱塞泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種對置式軸向柱塞泵，它包括泵殼體、機架軸，所述機架軸固定設置在泵殼體內(nèi)，圓柱凸輪通過軸承及軸承座設置在機架軸的中心，所述圓柱凸輪為端面圓柱凸輪，在圓柱凸輪的兩側(cè)對稱布置滾輪、滾輪架、傳動機構(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，滾輪架通過傳動機構(gòu)與柱塞相連接，柱塞的另一端與液力端相配置，所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動圓柱凸輪。本實用新型克服了曲柄連桿機構(gòu)柱塞泵體積大、重量重和輸出流量脈動大的缺點，且對置式結(jié)構(gòu)比原有單作用柱塞泵更容易實現(xiàn)大排量，且壽命長，同時結(jié)構(gòu)緊湊、泵效高等特點，該泵同臥式柱塞泵相比，體積減小50%，重量減少35%。
【專利說明】一種對置式軸向柱塞栗
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種對置式軸向柱塞泵。
【背景技術(shù)】
[0002]往復泵在石油礦場中廣泛應用于鉆井、酸化壓裂、注水等生產(chǎn)中。隨著石油工業(yè)對往復泵的要求越來越高，往復泵向著輸出壓力高、流量大、制造和維修方便、流量壓力脈動小、體積小和質(zhì)量輕等方向發(fā)展。
[0003]目前擁有的液壓驅(qū)動往復泵結(jié)構(gòu)簡單、效率高、質(zhì)量輕，而且運行平穩(wěn)，能基本滿足石油工業(yè)對往復泵的要求，但其對控制系統(tǒng)要求高，在惡劣環(huán)境下的可靠性需進一步提高，其應用受到一定限制。三缸單作用凸輪機構(gòu)恒流量往復泵進、排液總管內(nèi)流量恒定、壓力無波動，但在相同工作參數(shù)下，該往復泵要比曲柄連桿機構(gòu)往復泵體積大，重量重。直線電機往復泵在理論上基本消除了往復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泵，相對排量較小，單機難以滿足油田鉆井、壓裂、注水的要求，需要多機并行使用以提高排量，這樣就造成占用場地面積大，總能耗高的問題，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
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題提供一種對置式軸向柱塞泵，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]本實用新型所采用的技術(shù)方案為:一種對置式軸向柱塞泵，它包括泵殼體、機架軸、圓柱凸輪和驅(qū)動裝置，所述機架軸設置泵殼體內(nèi)，所述圓柱凸輪為中空狀，圓柱凸輪通過軸承及軸承座設置在機架軸的中心使圓柱凸輪可以繞機架軸轉(zhuǎn)動，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)對稱布置滾輪、滾輪架、傳動機構(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，滾輪架通過傳動機構(gòu)與柱塞相連接，柱塞的另一端與液力端相配置，所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動圓柱凸輪。
[0007]按上述技術(shù)方案，在機架軸上對應圓柱凸輪沿周向間隔設置有凹槽，在每個凹槽內(nèi)設置有復位導向架，復位導向架在凹槽內(nèi)滑移配置，所述復位導向架的兩端分別與圓柱凸輪兩側(cè)的滾輪架連接，每個復位導向架的的長度均相同且為一個定值。
[0008]按上述技術(shù)方案，所述復位導向架的兩端均設置有凸緣端，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，所述復位導向架為6-12個，均勻布置在機架軸周向方向。
[0010]按上述技術(shù)方案，所述傳動機構(gòu)為連桿傳動，滾輪通過滾輪架與連桿連接，連桿的另一端通過卡箍與柱塞固定連接。[0011 ] 按上述技術(shù)方案，連桿的一端設置球鉸，連桿通過球鉸與滾輪架相連接。
[0012]按上述技術(shù)方案，所述驅(qū)動裝置包括大齒輪、小齒輪、電機，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，所述小齒輪和電機分別為兩組，對稱設置在機架軸的兩側(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)壁設置有環(huán)形凸臺，所述軸承座卡裝在該環(huán)形凸臺兩側(cè)，軸承座與環(huán)形凸臺軸向兩側(cè)之間設置有兩推力球軸承，環(huán)形凸臺與復位導向架徑向之間設置有圓柱滾子軸承。
[0015]本實用新型所取得的有益效果為:
[0016]1、本實用新型采用對置式圓柱凸輪機構(gòu)，有利于圓柱凸輪驅(qū)動兩側(cè)對置的柱塞泵同時工作，比傳統(tǒng)的單作用往復泵，更容易實現(xiàn)大排量輸出；
[0017]2、本實用新型可以實現(xiàn)理論上的恒流量，消除了曲柄連桿機構(gòu)往復泵的輸出流量和壓力的不穩(wěn)定性，從而提高了泵閥和機械元件的壽命；
[0018]3、相比已有的凸輪傳動機構(gòu)，采用端面圓柱凸輪的輪廓曲線，保證對置的兩滾子中心距為定值，并使圓柱凸輪兩端設置的滾輪固定在復位導軌架上，避免了利用液壓彈簧提升時的沖擊對圓柱凸輪工作面的磨損，延長了核心零部件的使用壽命；
[0019]4、本實用新型通過連桿傳動，避免了已有凸輪傳動機構(gòu)利用液壓彈簧提升時的沖擊對圓柱凸輪工作面的磨損；
[0020]5、相比常規(guī)單置式往復泵，結(jié)構(gòu)更為緊湊，重量減小35%，體積減小50%，實現(xiàn)了柱塞泵尺寸的小型化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結(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為復位導向架的結(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，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、復位導向架，2601、復位導向架側(cè)面，2602、復位導向架凸緣端，27、交流電機，28、機架軸，29、滾輪架。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0026]如圖1所不,本實施例提供了一種對置式軸向柱塞泵,它包括泵殼體、圓柱形機架軸28、圓柱凸輪9和驅(qū)動裝置，所述機架軸28設置在泵殼體內(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的位置設置有環(huán)形凸臺903，在環(huán)形凸臺903處設置圓柱滾子軸承24，在凸臺兩側(cè)設置有推力球軸承25和軸承座23，軸承座23與機架軸28通過螺紋連接，其中圓柱滾子軸承24為防止圓柱凸輪9徑向竄動，推力球軸承25固定圓柱凸輪9的軸向運動。在圓柱凸輪9的兩側(cè)對稱布置滾輪22、傳動機構(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)設置有6組滾輪22，在各滾輪22上設置有滾輪架29，滾輪架29通過傳動機構(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)動裝置用于驅(qū)動圓柱凸輪。
[0027]所述傳動機構(gòu)為連桿傳動，在連桿5的一端設置球鉸21，滾輪架29上設置有球形的凹槽，球鉸21設置在滾輪架29的球形凹槽內(nèi)，通過壓板20壓緊固定在滾輪架29上。連桿5的另一端通過卡箍2與柱塞I固定連接，卡箍2靠近泵體中心的一側(cè)設有擋油盤3和油封4。
[0028]在機架軸28內(nèi)對應圓柱凸輪9沿周向間隔設置有6個凹槽，在每個凹槽內(nèi)均設置有一個復位導向架26，復位導向架26設置在機架軸上，所述復位導向架側(cè)面2601與機架軸28的凹槽接觸配合，其中，凹槽的長度大于復位導向架26的長度，使得復位導向架26可以在凹槽內(nèi)滑移，所述復位導向架26的兩端均設置有凸緣，復位導向架26兩端的凸緣均伸出凹槽外，復位導向架凸緣端2602對應與各滾輪架29通過連接螺栓19固定連接。其中，由于機架軸28與圓柱凸輪9同軸設置，故沿圓柱凸輪9周向設置的6個復位導向架26與圓柱凸輪9同軸設置，復位導向架26的長度為一定值，定長的復位導向架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)動裝置包括大齒輪6、小齒輪7、電機，大齒輪6套裝在圓柱凸輪9上并與通過螺栓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力，傳動軸裝于小齒輪中，小齒輪7與大齒輪6相哨合，電機的輸出軸與傳動軸相配置。在實際中設置有兩組小齒輪和兩組電機，兩組小齒輪對稱設置在泵殼體的兩側(cè)，使受力對稱均勻。
[0030]液力端總成包括盤根盒總成17、泵頭體10、機架軸28，盤根盒總成17與柱塞相配置，盤根盒總成17與泵殼體機架軸28間隙配合，通過螺栓18固定連接。泵頭體10由螺栓16固定壓緊在機架軸28外側(cè)。泵頭體11內(nèi)置有插裝式組合閥12，通過泵頭體壓板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，每個缸的液力端排液管11通過法蘭盤連在泵頭體排液口。
[0031]本實用新型的工作過程為:交流電機27通過傳動軸帶動小齒輪7轉(zhuǎn)動，小齒輪7帶動與其嚙合的大齒輪6轉(zhuǎn)動，從而大齒輪6帶動與其固定連接的圓柱凸輪9繞機架軸28轉(zhuǎn)動，由于與兩側(cè)滾輪22固定連接的定長復位導向架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，圓柱凸輪9轉(zhuǎn)動時，滾輪22與圓柱凸輪9的接觸點隨著圓柱凸輪單側(cè)高度的變化而上下變化，從而帶動與滾輪22相連的連桿5和柱塞I，實現(xiàn)對置式往復運動。
[0032]柱塞I的往復運動對泵頭體內(nèi)工作腔實行拉伸和壓縮。拉伸時，工作腔容積的增大使得其與外界的壓差為負值，液體從吸液管進入，頂開吸入閥片，實現(xiàn)吸液過程；壓縮時，工作腔容積的增大使得其與外界的壓差為正值，液體從工作腔頂開排出閥片，實現(xiàn)排液過程，即完成一個工作循環(huán)。
[0033]本實用新型采用圓柱凸輪對置式傳動機構(gòu)，利于圓柱凸輪驅(qū)動兩側(cè)對置的多缸同時工作，比傳統(tǒng)的單作用往復泵，更容易實現(xiàn)大排量輸出；可以實現(xiàn)理論上的恒流量，消除曲柄連桿機構(gòu)往復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，保證對置的兩滾子中心距為定值，并對置的兩滾輪固定在復位導軌架上，避免了已有凸輪傳動機構(gòu)利用液壓彈簧提升時的沖擊對凸輪工作面的磨損。
【權(quán)利要求】
1.一種對置式軸向柱塞泵，它包括泵殼體、機架軸、圓柱凸輪和驅(qū)動裝置，所述機架軸固定設置在泵殼體內(nèi)，所述圓柱凸輪為中空狀，圓柱凸輪通過軸承及軸承座設置在機架軸的中心使圓柱凸輪可以繞機架軸轉(zhuǎn)動，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)對稱布置滾輪、滾輪架、傳動機構(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，滾輪架通過傳動機構(gòu)與柱塞相連接，柱塞的另一端與液力端相配置，所述驅(qū)動裝置用于驅(qū)動圓柱凸輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于在機架軸上對應圓柱凸輪沿周向間隔設置有凹槽，在每個凹槽內(nèi)設置有復位導向架，復位導向架在凹槽內(nèi)滑移配置，所述復位導向架的兩端分別與圓柱凸輪兩端的滾輪架連接，每個復位導向架的的長度均相同且為一個定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于所述復位導向架的兩端均設置有凸緣端，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所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于所述復位導向架為6-12個，均勻間隔布設在機架軸的周向方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于所述傳動機構(gòu)為連桿傳動，滾輪通過滾輪架與連桿連接，連桿的另一端通過卡箍與柱塞固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于連桿的一端設置球鉸，連桿通過球鉸與滾輪架相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于所述驅(qū)動裝置包括大齒輪、小齒輪、電機，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所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于所述小齒輪和電機分別為兩組,對稱設置在機架軸的兩側(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所述的一種對置式軸向柱塞泵，其特征在于在圓柱凸輪內(nèi)壁設置有環(huán)形凸臺，所述軸承座卡裝在該環(huán)形凸臺兩側(cè)，軸承座與環(huán)形凸臺軸向兩側(cè)之間設置有兩推力球軸承，環(huán)形凸臺與復位導向架徑向之間設置有圓柱滾子軸承。
【文檔編號】F04B9/04GK203394694SQ201320491940
【公開日】2014年1月15日 申請日期: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 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化石油工程機械有限公司研究院