專利名稱:大唇部雙錐面活塞及其裝活塞工具的制作方法
本實(shí)用新型屬于鉆井泥漿泵易損件的改進(jìn)以及有關(guān)的專用工具。
直到提出本實(shí)用新型為止，常用的鉆井泥漿泵組裝式普通活塞結(jié)構(gòu)已為人們所知。組裝式普通活塞由活塞橡膠皮碗、活塞芯子、卡簧和壓板四個(gè)零件組成，活塞橡膠皮碗唇部結(jié)構(gòu)為單錐面，唇部直徑比活塞公稱直徑尺寸大1～3毫米。一般以用錘頭打的方法往鉆井泥漿泵缸套里裝活塞，沒有專用的裝活塞工具。
泥漿泵活塞是在波動(dòng)壓力下工作，其密封特性是曲型的動(dòng)密封，按密封機(jī)理要求，應(yīng)采用唇形密封結(jié)構(gòu)。
可組裝式普通活塞形式上是唇形密封，實(shí)際上是擠壓密封。因?yàn)樵谀酀{泵工作時(shí)，組裝式普通活塞推動(dòng)泥漿產(chǎn)生泵壓，又因泥漿壓力的反作用，活塞橡膠皮碗也受壓變形，其唇部向中心收縮，唇部與缸套內(nèi)壁不接觸，產(chǎn)生一個(gè)間隙，這種現(xiàn)象被稱為“向心效應(yīng)”。唇部不起密封作用，失去了唇形密封的功能，泥漿中大量砂粒沿唇部與缸套內(nèi)壁間隙擠入密封面，加速磨損，導(dǎo)致活塞迅速失效，所以組裝式普通活塞使用壽命很低。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)在于利用組裝式普通活塞的活塞芯子、卡簧和壓板，只將活塞橡膠皮碗唇部結(jié)構(gòu)改為大唇部雙錐面，唇部直徑比組裝式普通活塞直徑尺寸大5－11毫米。組裝后唇部直徑比活塞公稱直徑尺寸大6－12毫米，使用最佳唇部直徑比活塞公稱直徑大8－10毫米。唇部雙錐面的結(jié)構(gòu)是以唇部為錐度大端的連續(xù)的二個(gè)錐面。
一般認(rèn)為，活塞唇部尺寸大，工作時(shí)磨擦力大，產(chǎn)生磨擦熱增加，工作狀況惡劣，不但不會(huì)提高活塞的使用壽命，而且還會(huì)降低活塞和缸套的使用壽命。
本實(shí)用新型就是從理論上打破了這種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)后研制成的。一般認(rèn)為鉆井泥漿泵普通活塞失效形式有四種，即顆粒磨損、沖蝕拉槽、根部擠壞和變質(zhì)脫落。對引起失效的主要形式，有關(guān)文章分岐較大，有的文章認(rèn)為根部擠壞是活塞失效的主要形式；有的文章認(rèn)為磨擦熱引起剝落是活塞失效的主要形式；本發(fā)明人認(rèn)為普通活塞失效的主要形式是由于唇部密封不好或者根本不起密封作用，引起嚴(yán)重的顆粒磨損和沖蝕拉槽，這是設(shè)計(jì)大唇部雙錐面活塞的理論依據(jù)。
當(dāng)泥漿泵工作時(shí)，在活塞吸入行程一端為負(fù)壓，唇部彈性又好，磨擦力很小。在排出行程一端，由于產(chǎn)生“向心效應(yīng)”現(xiàn)象，普通活塞唇部已有間隙，大唇部雙錐面活塞唇部過盈也已變小，引起磨擦力不大，又因泵壓很高，所引起磨擦力也很大，過盈引起磨擦力幾乎不起作用。
大唇部雙錐面活塞由于過盈量大，工作時(shí)即使在“向心效應(yīng)”的情況下，唇部與缸套內(nèi)壁接觸很好，起到唇形密封的作用，可以建立初始?jí)毫?，起到自封的作用。又可防止泥漿中砂粒進(jìn)入密封面，減輕顆粒磨損和拉槽的程度，提高了活塞的使用壽命。
由于過盈引起磨擦力不大，對磨擦熱影響也不大。實(shí)際上，活塞工作時(shí)唇部溫度并不高，高溫正靠近根部。
將唇部設(shè)計(jì)為雙錐面結(jié)構(gòu)，是為了在活塞裝入缸套后，只增加唇部局部過盈量，過盈體積愈大耐磨性愈高。而靠近根部盡量減少過盈量，甚至有一定的間隙，這樣可以變改活塞受力狀態(tài)，減少磨擦磨損及生熱，提高了活塞的使用壽命。
活塞與缸套是一對磨擦件，既然大唇部雙錐面活塞密封性好，使用壽命高，還可保護(hù)缸套，所以也提高了缸套的使用壽命。
本實(shí)用新型另一方面是為了安裝大唇部雙錐面活塞，設(shè)計(jì)了一種專用的裝活塞工具，其主要結(jié)構(gòu)特征是一個(gè)帶有錐孔的導(dǎo)向套，導(dǎo)向套對準(zhǔn)泥漿泵缸套并固定，將活塞放入導(dǎo)向套內(nèi)，推動(dòng)活塞桿，活塞唇部在導(dǎo)向套錐孔引導(dǎo)下進(jìn)入缸套，以免唇部翻邊損壞。
裝活塞工具采用推動(dòng)活塞桿的方法與泥漿泵類型有關(guān)，用于雙缸雙作用泥漿泵，在泵頭有一個(gè)翼螺母，由壓蓋壓緊泵頭缸蓋法蘭上，同時(shí)翼螺母壓緊導(dǎo)向套，以與翼螺母配合的絲杠推動(dòng)活塞桿，將活塞頂入缸套。用于三缸單作用泥漿泵，是以開泵的方法，由泥漿泵聯(lián)桿推動(dòng)活塞桿，將活塞頂入缸套。
本實(shí)用新型與原有技術(shù)相比，具有使用壽命高，提高鉆井時(shí)效，減少修泵次數(shù)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低鉆井成本等優(yōu)點(diǎn)，能滿足鉆井工藝發(fā)展的要求。而有關(guān)的輔助專用裝活塞工具結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，操作方便，代替了工人笨重的勞動(dòng)，安全。
圖1，雙缸雙作用泥漿泵大唇部雙錐面活塞剖視圖。
1.活塞橡膠皮碗 2.壓板 3.活塞芯子 4.卡簧圖2，三缸單作用泥漿泵大唇部雙錐面活塞剖視圖。
1.活塞橡膠皮碗 2.壓板 4.卡簧 5.活塞芯子圖3，大唇部雙錐面活塞的活塞橡膠皮碗剖視圖。
圖1和圖2介紹的活塞，統(tǒng)稱大唇部雙錐面活塞，活塞橡膠皮碗〔1〕、卡簧〔4〕和壓板〔2〕通用，而卡簧〔4〕、壓板〔2〕和活塞芯子〔3、4〕又與組裝式普通活塞通用，說明組裝式普通活塞也有兩種。
圖4，用于雙缸雙作用鉆井泥漿泵裝活塞工具工作示意圖。
6.加力管 7.加力桿 8.絲杠 9.翼螺母 10.導(dǎo)向套 11.內(nèi)套 12.螺釘 13.活塞 14.活塞桿 21.壓蓋 22.法蘭 23.頂缸器 24.缸套 25.螺母圖中說明在裝活塞〔13〕時(shí)，先將導(dǎo)向套〔10〕放入泵里，導(dǎo)向套〔10〕錐孔端對準(zhǔn)缸套〔24〕，后將已裝在活塞桿〔14〕的活塞〔13〕放入導(dǎo)向套〔10〕，按圖放好翼螺母〔9〕，再用壓蓋〔21〕壓緊翼螺母〔9〕，將絲杠〔8〕旋扣到翼螺母〔9〕上，旋轉(zhuǎn)絲杠〔8〕，以螺旋推力將活塞〔13〕推入缸套〔24〕，并使活塞桿〔14〕與拉桿對接。
圖5，用于三缸單作用鉆井泥漿泵裝活塞工具工作示意圖。
15.缸套 16.螺釘 17.導(dǎo)向管 18.活塞 19.活塞桿 20.“0”形密封圈圖中說明，在裝活塞〔18〕時(shí)，先將導(dǎo)向套〔17〕安裝缸套〔15〕端，導(dǎo)向套〔17〕錐孔端對準(zhǔn)缸套〔15〕，并擰緊固定螺釘〔16〕，將已裝在一體的活塞〔18〕和活塞桿〔19〕放入導(dǎo)向套〔17〕，開泵，用拉桿頂活塞桿〔19〕，使活塞〔18〕進(jìn)入缸套〔15〕。
本實(shí)用新型進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)，造用聚胺脂橡膠和丁晴橡膠兩種材質(zhì)，采用對比的試驗(yàn)方法，即在同一井隊(duì)相同條件下進(jìn)行試驗(yàn)，大唇部雙錐面活塞比普通活塞壽命成倍提高，所相配缸套壽命也高。
權(quán)利要求
1.一種用于鉆井泥漿泵的組裝式活塞，它由活塞橡膠皮碗、活塞芯子、卡簧和壓板四個(gè)零件組成。本實(shí)用新型的特征在于將組裝式普通活塞橡膠皮碗唇部結(jié)構(gòu)改為大唇部雙錐面。
2.按著權(quán)利要求
1所述的大唇部雙錐面活塞，其特征在于活塞橡膠皮碗〔1〕組裝后唇部直徑比活塞公稱直徑尺寸大6～12毫米。
3.一種專用于大唇部雙錐面活塞的工具，專用工具的特征是有一個(gè)帶有錐孔的導(dǎo)向套〔10〕。
專利摘要
大唇部雙錐面活塞及其∴裝活塞工具，屬于鉆井泥漿泵易損件的改進(jìn)以及有關(guān)的專用工具。針對已有的普通活塞使用壽命低的問題，以提高活塞密封性為理論基礎(chǔ)所設(shè)計(jì)的大唇部雙錐面活塞，是一種組裝式活塞，它將組裝式普通活塞橡膠皮碗結(jié)構(gòu)改為大唇部雙錐面，提高了活塞的使用壽命。為裝大唇部雙錐面活塞而設(shè)計(jì)的裝活塞工具，主要零件為一個(gè)帶有錐孔的導(dǎo)向套，將活塞放入導(dǎo)向套里，用螺旋絲杠或泵本身將活塞頂入缸套，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
文檔編號(hào)F04B15/02GK85200362SQ85200362
公開日1986年6月25日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者邊九重, 丁成科, 辛秀琴, 徐盛, 劉松升, 馮華亭, 李貴復(fù) 申請人:大港油田鉆井工藝研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan