专利名称：柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵。
背景技术：
目前我国乃至世界各油田所使用的抽油泵均为美国六十年代所设计的柱塞泵，它的主体结构由泵筒、柱塞及固定阀三部分组成，泵筒内置柱塞、柱塞的两端分设上、下进出油阀和固定阀，泵筒两端带接箍。美式整筒泵结构虽然简单、使用比较方便，但工艺要求精确，通过多年的使用，暴露它存在许多弊端，特别是在采油中后期，需要利用注水、注气、注各种化学注剂来辅助采油，且油井中含砂及其各种腐蚀物，这种美国六十年代整筒抽油泵的技术已经无法解决目前各油田在采油过程中所出现的实际问题诸如砂卡、杆柱断脱、柱塞对泵筒的定向磨损、抽油杆接箍对油管的不定向磨损，砂沉，砂埋---等诸易弊端，造成采油作业频繁，而每项作业都带来一定的环境污染，停产损失，用泵量的增加、人工的耗费，带来的结果是采油成本增高、油田的实际效益不高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种砂卡、防磨损、防偏磨、防杆柱断脱的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，由两端带上、下接箍、内置柱塞的泵筒构成，柱塞的上、下端分设进、出油阀，柱塞上头端接一万向旋转器；柱塞下头端接一带分流槽的旋桨推力器，柱塞内上、下端分设有碳纤维缩涨功能单元。
所述的碳纤维缩涨功能单元由带有三个限位轴的半球柱阀及带有三个滑道孔的碳纤维缩涨环组合构成，碳纤维缩涨环的滑道孔轴线与柱塞轴线成锥度角，半球柱阀的限位轴置于碳纤维缩涨环的滑道孔内并可上下移动。
所述的旋桨推力器的上端开有联接螺纹，中端外侧带有三条30左旋角螺旋线槽，下端带有法向角60°、左旋角30°的扭矩线槽。
所述的万向旋转器由抽油杆接头、转动轴及滚针轴承组合构成，抽油杆接头的内凹腔槽紧扣在转动轴的球形头端上，转动轴中端外侧装有滚针轴承，滚针轴承外罩有联接在抽油杆接头上的轴承壳。
进油阀再通过下接箍接一固定阀单元体，该固定阀单元体再与接头相连，所述的固定阀单元体包括一凸轮轴及套置在其上的球阀、与接头相螺接的阀座，所述的凸轮轴上开有斜向键槽，套置在其上的球阀为固定阀半球，阀座上置有毡刷。
本实用新型的优点是1、安置在柱塞内上、下的碳纤维缩涨功能单元使柱塞工作段始终保持良好工作状态，提高了抽汲力，使泵具有极高的泵效。
2、旋桨推力器及万向旋转器的设置，保证了柱塞旋转顺畅。
3、进油阀与接头之间接一固定阀单元，保证进油顺畅，封油密闭性好。
4、综合各改进结构，真正消除了抽油杆对油管的偏磨，杜绝了卡泵、砂卡，延长了泵的使用寿命；保护了油井，减少作业次数，降低采油成本，为油田增加效益。
图1-(a)为本实用新型结构示意图(上端部分，不包括泵筒及头端的上接箍)图1-(b)为本实用新型结构示意图(下端部分，不包括泵筒及头端的下接箍)图2-(a)为半球柱阀结构示意图(主视)图2-(b)为半球柱阀结构示意图(俯视)图3-(a)为碳纤维缩涨功能单元结构示意图(主剖视)图3-(b)为碳纤维缩涨功能单元结构示意图(侧视)图4为旋桨推力器结构示意图(主局部剖视)图4-(a)为图4的A-A剖视图图4-(b)为图4的B向侧视图图5为固定阀结构示意图具体实施方式
如图1-(a)及图1-(b)所示(图1-(a)及图1-(b)组合一起为整体结构)，本实用新型柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵由两端带上、下接箍、内置柱塞9的泵筒构成，柱塞的两端分设进、出油阀10、6，柱塞上头端接一万向旋转器2；柱塞下头端接一带分流槽的旋桨推力器3，柱塞内上、下端分设有碳纤维缩涨功能单元。
所述的碳纤维缩涨功能单元由带有三个限位轴15的半球柱阀7{参见图2-(a)、图3-(b)}及阀座8、带有三个滑道孔的碳纤维缩涨环14{结构参见图3-(a)、图3-(b)}组合构成，碳纤维缩涨环14由三个独立段拼合构成，各独立段包括一开有滑道孔1401的滑槽体1402、一外环体1403，外环体的端侧呈斜面插口，与邻接的外环体斜面插口相互对应，使接合既严密又利于微量向外扩张及向内收缩，所述的碳纤维缩涨环上滑槽体的滑道孔带有斜度，该滑道孔轴线与柱塞轴线成锥度角(上距大，下距小，3锥度角为佳)，半球柱阀的限位轴15置于碳纤维缩涨环滑槽体的滑道孔内并可沿其上下移动。
所述的旋桨推力器3的结构参见图4、图4-(a)、图4-(b)，其上端开有联接螺纹，中端外侧带有三条30左旋角螺旋线槽301，下端带有法向角60°、左旋角30°的扭矩线槽302。
所述的万向旋转器2由外接抽油杆接头1的转动轴201及滚针轴承202组合构成，抽油杆接头1的内凹腔槽紧扣在转动轴201的球形头端上，转动轴中端外侧装有滚针轴承202，滚针轴承外罩有联接在抽油杆接头上的轴承壳203。
所述的转动轴201由耐磨、耐压类材质制成。
本实用新型进油阀通过下接箍18再接一固定阀单元体19，该固定阀单元体19再与接头20相连，所述的固定阀结构参见图5，包括一凸轮轴1901及套置在其上的球阀1903、与接头相螺接的阀座1904，凸轮轴1901上开有斜向键槽1906，套置在其上的固定阀1903为固定阀半球，阀座1904上置有毡刷1908。毡刷1908通过一螺柱1905固定在阀座1904上；半球式固定阀轴向开有通腔，上腔体孔径与固定在阀座1904上的螺柱1905相匹配，下腔体孔径与凸轮轴1901相匹配，并留有容腔以容置分套于凸轮轴1901头端及阀座上的螺柱头端的滚针轴承1902及其间的弹簧1907。
本实用新型的设计原理A.柱塞的旋桨推力器在柱塞的最下端，它的下外各侧均制有在油流冲击下能形成扭拒的扭矩线槽，当柱塞下行时原液首先给它一个冲击力，使柱塞自行旋转；另当原液进入柱塞腔内，原液在其左旋角螺旋线槽作用下，产生扭矩，推动柱塞旋转。
B.柱塞的万向旋转器是装在柱塞的最上端，只要给它一个力它就转动。
C.碳纤维缩涨环为三瓣，相互斜面插口的接合及和滑道孔斜度的设计，使得不论怎样缩涨都能达到密封的要求效果。
D.根据抽油泵运用的规律，出柱塞下行时，柱塞和泵筒的筒间隙越大阻力越小，下行越快的原理，所以当柱塞下行时，碳纤维缩涨环沿轴线径向收缩柱塞和泵筒的筒最大可达到0.75mm，而柱塞上行时和泵筒之间的间隙几乎为零，正达到整筒抽油泵的功能要求。
本实用新型的具体工作过程当柱塞上行时，柱塞内固定阀腔内的半球1903沿凸轮轴的凸轮槽旋转上行，原液由油层进入泵腔，此时，进入柱塞腔的原液推动半球柱阀7开始上行，则三个限位轴随之向上移动，由于限位轴和柱塞轴线成上大下小的锥度，限位轴在碳纤维缩涨环滑槽体的滑道孔内向上滑动，推动三瓣碳纤维缩涨环沿柱塞径向涨开，直到和泵筒内壁接触，此功能结果使泵筒和柱塞为无间隙配合。安置在柱塞内上、下的碳纤维缩涨功能单元使柱塞工作段保持无间隙密封，提高了抽汲力，由于碳纤维缩涨环为塑性非金属材料，具有良好的耐蚀、耐磨性能，所以使柱塞有很大的抽汲力，使泵具有极高的泵效。
当柱塞下行时，柱塞腔内的半球柱阀7开始下行，并带动半球柱阀的限位轴沿碳纤维缩涨环滑槽体的滑道孔内上行，此时推动三瓣碳纤维缩涨环沿柱塞径向内缩，柱塞变细，使柱塞下行，如此同时，固定阀旋转下行，毡刷刷干净阀座的密封带，关闭。使原液进入，冲击柱塞下端的旋桨推力器左旋角螺旋线槽，对柱塞形成扭力，推动柱塞旋转下行。由于柱塞本体尺寸比泵筒尺寸小于常规泵的规定标准δ≥1mm，所以柱塞能顺利下行，柱塞下行顺利，消除对抽油杆的不定向磨损，延长了泵的使用寿命，杜绝了卡泵、砂卡、抽油杆对油管的偏磨。
权利要求1.一种柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，由两端带上、下接箍、内置柱塞的泵筒构成，柱塞的上、下端分设进、出油阀，其特征在于柱塞上头端接一万向旋转器；柱塞下头端接一带螺旋线槽及扭矩线槽的旋桨推力器，柱塞内上、下端分设有碳纤维缩涨功能单元。
2.根据权利要求1所述的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，其特征在于所述的碳纤维缩涨功能单元由带有三个限位轴的半球柱阀及带有三个滑道孔的碳纤维缩涨环组合构成，碳纤维缩涨环的滑道孔轴线与柱塞轴线成锥度角，半球柱阀的限位轴置于碳纤维缩涨环的滑道孔内并可上下移动。
3.根据权利要求2所述的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，其特征在于所述的碳纤维缩涨环的滑道孔轴线与柱塞轴线成3锥度角。
4.根据权利要求1所述的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，其特征在于所述的旋桨推力器的上端开有联接螺纹，中端外侧带有三条30左旋角螺旋线槽，下端带有法向角60°、左旋角30°的扭矩线槽。
5.根据权利要求1所述的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，其特征在于所述的万向旋转器由抽油杆接头、转动轴及滚针轴承组合构成，抽油杆接头的内凹腔槽紧扣在转动轴的球形头端上，转动轴中端外侧装有滚针轴承，滚针轴承外罩有联接在抽油杆接头上的轴承壳。
6.根据权利要求5所述的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，其特征在于所述的转动轴由耐磨、耐压类材质制成。
7.根据权利要求1所述的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，其特征在于进油阀通过下接箍接一固定阀单元体，该固定阀单元体再与接头相连，所述的固定阀单元体包括一凸轮轴及套置在其上的球阀、与接头相螺接的阀座，所述的凸轮轴上开有斜向键槽，套置在其上的球阀为固定阀半球，阀座上置有毡刷。
8.根据权利要求7所述的柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，其特征在于所述的毡刷通过一螺柱固定在阀座上；所述的半球阀轴向上开有通腔，上腔体孔径与固定在阀座上的螺柱相匹配，内腔体孔径与凸轮轴相匹配，并留有容腔以容置分套于凸轮轴头端及阀座上的螺柱头端的滚针轴承及其间的弹簧。
专利摘要一种柱塞缩涨式自旋转整筒抽油泵，由两端带上、下接箍、内置柱塞的泵筒构成，柱塞的上、下端分设进、出油阀，柱塞上头端接一万向旋转器；柱塞下头端接一带螺旋线槽及扭矩线槽的旋桨推力器，柱塞内上、下端分设有碳纤维缩涨功能单元，该功能单元由带有三个限位轴的半球柱阀及带有三个滑道孔的碳纤维缩涨环组合构成，碳纤维缩涨环的滑道孔轴线与柱塞轴线成锥度角，半球柱阀的限位轴置于碳纤维缩涨环的滑道孔内并可上下移动。进油阀通过下接箍接一固定阀单元体后再与接头相连。本实用新型柱塞工作段始终可保持良好状态，消除了抽油杆对油管的偏磨，杜绝了卡泵、砂卡，延长了泵的使用寿命；保护了油井，减少作业次数，降低了采油成本。
文档编号E21B43/00GK2695677SQ200420050850
公开日2005年4月27日 申请日期2004年5月10日 优先权日2004年5月10日
发明者鲁广立, 姚尔强 申请人:鲁广立, 姚尔强