具有固定位置衬套的钻机泵的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种钻机供能的泵。所述泵包括外壳、安装在所述外壳内的叶轮、和支撑所述叶轮的支撑轴的相反端的一对衬套。所述衬套由所述外壳承载。各防旋转配置被设置以便防止所述衬套相对于所述外壳的旋转。
【专利说明】具有固定位置衬套的钻机泵
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求享有2013年7月15日提交的美国临时专利申请N0.61/846，136的权益，其全部的教导和公开通过对其引用而被合并于此。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及流体泵，并且特别涉及能够由手持式钻机驱动的泵。
【背景技术】
[0004]泵被用来将流体从一个位置泵送到另一位置。已被开发出的一种类型的泵为钻机供能的泵(也被称作钻机泵)，其具有可以由用于给钻机泵供能的钻机的卡盘接合的输入轴。通常，输入轴被连接至执行泵吸操作的叶轮。
[0005]这些泵通常很便宜。正因如此，支撑叶轮的输入轴通常要么在叶轮叶片的相反侧上由钻机泵的外壳直接地进行旋转支撑，要么处在被压配合至外壳内的安装腔中的衬套中。
[0006]遗憾的是，旋转支撑该支撑的这些方法都存在问题。当轴由外壳直接地支撑时，轴的旋转产生热量，该热量可以使外壳翘曲并且也导致外壳的磨损。外壳内的腔中的压配合衬套需要高的多的公差、延长了组装时间、并且使得泵更加难以清洁/维修。
[0007]本发明提供了对现有技术的改进。
【发明内容】
[0008]一种新的和改良的钻机供能的泵(即钻机泵)的实施方式被提供。在一个实施方式中，所述新的和改良的钻机泵包括叶轮、外壳、第一和第二衬套、以及第一和第二防旋转配置。所述叶轮具有限定出旋转轴线的支撑轴。所述外壳限定出所述叶轮被安装于其中的叶轮腔。所述外壳限定出与所述叶轮腔流体相通的入口和出口。所述外壳具有第一外壳部分和第二外壳部分。所述第二外壳部分被可操作地固定至所述第一外壳部分以便在它们之间形成所述叶轮腔。所述第一衬套由所述第一外壳部分承载并且旋转地支撑着所述支撑轴的第一端。所述第二衬套由所述第二外壳部分承载并且旋转地支撑着所述支撑轴的第二端。所述第一防旋转配置处于所述第一衬套和所述第一外壳部分之间并且防止所述第一衬套相对于所述第一外壳部分的旋转。所述第二防旋转配置处于所述第二衬套和所述第二外壳部分之间并且防止所述第二衬套相对于所述第二外壳的旋转。
[0009]在一个实施方式中，所述第一和第二防旋转配置依靠机械干涉来防止旋转(非摩擦接合)。
[0010]在一个实施方式中，所述第一和第二防旋转配置不借助于所述第一衬套和所述第一外壳部分之间、以及所述第二衬套和所述第二外壳部分之间的摩擦配合(即压配合)实现。
[0011]在一个实施方式中，所述第一外壳部分限定出第一衬套承载腔。所述第一衬套被承载在所述第一外壳部分的所述第一衬套承载腔内。所述第一衬套承载腔具有非圆形的内周，其与所述第一衬套的相应部分协作来防止所述第一衬套的旋转。所述第二外壳部分限定出第二衬套承载腔。所述第二衬套被承载在所述第二外壳部分的所述第二衬套承载腔内。所述第二衬套承载腔具有非圆形的内周，其与所述第二衬套的相应部分协作来防止所述第二衬套的旋转。
[0012]在一个实施方式中，所述第一防旋转配置包括由所述第一衬套和所述第一外壳之一提供的槽、和由所述第一外壳和第一衬套的另一之一提供的延伸至所述槽中的键。所述第二防旋转配置包括由所述第二衬套和所述第二外壳之一提供的槽、和由所述第二外壳和第二衬套的另一之一提供的延伸至所述槽中的键。
[0013]在一个实施方式中，所述第一衬套具有不连续的圆柱外周，且所述第一外壳包括键，其延伸至与所述第一衬套的不连续的外周的接合中以防止所述第一衬套和所述第一外壳之间的旋转。所述第二衬套具有不连续的圆柱外周，且所述第二外壳包括键，其延伸至与所述第二衬套的不连续的外周的接合中以防止所述第二衬套和所述第二外壳之间的旋转。
[0014]在一个实施方式中，所述第一和第二衬套是旋转对称的且包括中心毂和多个辐条，所述多个辐条自所述中心毂径向向外延伸并且在相邻的辐条之间限定出槽或沟槽。
[0015]形成钻机泵的方法也被提供。所述方法包括:利用第一外壳部分承载第一衬套，使得由于它们之间的防旋转配置所述第一衬套不能相对于所述第一外壳部分旋转；利用第二外壳部分承载第二衬套，使得由于它们之间的防旋转配置所述第二衬套不能相对于所述第二外壳部分旋转；将叶轮安装至所述第一和第二衬套以用于旋转；将所述第一和第二外壳部分连接以便形成所述叶轮被安装于其中的内腔，所述内腔与入口端和出口端流体相通。
[0016]在一个实施方式中，承载所述第一和第二衬套的步骤包括将各防旋转配置中的每个的键插入各防旋转配置中的每个的沟槽中。
[0017]在一个实施方式中，每个防旋转配置的所述键由各外壳部分提供，并且所述沟槽由各衬套提供。
[0018]本发明的其它的方面、目标和优点将由在结合附图进行考虑时的下列详细说明而更为明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]被组合在说明书中并形成说明书的一部分的各附图示出了本发明的若干方面，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。图中:
[0020]图1为根据本发明实施方式的钻机供能的泵的透视图；
[0021]图2为图1的泵的局部横截面视图，其中叶轮和叶轮支撑/输入轴被移除；
[0022]图3为图1的泵的简化的局部横截面视图；
[0023]图4为图1的泵的外壳的局部横截面视图，其中各衬套和叶轮被移除；
[0024]图5不出了图1的泵的各外壳部分之一；
[0025]图6为图5的外壳部分的放大视图,具有由外壳部分承载的衬套；
[0026]图7不出了图1的泵的各外壳部分之一；
[0027]图8为图7的外壳部分的放大视图,具有由外壳部分承载的衬套；并且
[0028]图9示出了图1的泵的衬套；以及
[0029]图10和11在分解视图中示出了钻机泵。
[0030]尽管本发明将结合某些优选实施方式进行描述，但并没有将其限制到那些实施方式的意图。相反，该意图是覆盖如包括在如由所附的权利要求限定的本发明的主旨和范围内的所有的替代方式、修改和等同方式。
【具体实施方式】
[0031]图1示出了根据本发明实施方式的钻机供能的泵100 (也被称作钻机泵100)。钻机泵100可以由钻机供能并被用来将流体从一个地点泵送到另一个地点。钻机泵100通常包括外壳102，其限定出入口和出口端104、106，入口和出口端可以被连接至软管(未示出)，流体将通过这些软管被泵送。在示出的各实施方式中，入口和出口端104、106具有带倒钩的连接结构。然而在替代的实施方式中，入口和出口端104、106可以是光滑的或带螺纹的。
[0032]外壳102包括第一和第二外壳部分108、110，它们限定出与入口和出口端104、106流体相通的内腔112 (还见图2)。参照图3，叶轮118被安装在外壳102内并且特别地在内腔112内。该叶轮被安装到包括输入端122的输入轴120，所述输入端122从外壳102向外延伸并优选地被构造成可用卡盘夹持，例如由钻机的卡盘接合，使得钻机可以被用来给腔112内的叶轮118供能。
[0033]输入轴120在叶轮的相反侧和输入轴120的近似相反端上由一对衬套124、126相对于外壳102可旋转地支撑。衬套124、126分别被承载在形成于第一和第二外壳部分108、110中的相应的衬套承载腔128、130内。
[0034]衬套124、126和相应的外壳部分108、110具有形成于它们之间的防旋转配置，以防止在钻机泵100的运行期间衬套124、126的旋转。在所示的实施方式中，该防旋转配置为提供了机械干涉(非摩擦干涉)的键和槽的形式，这种干涉抑制了衬套108、110的旋转。
[0035]如图5和6中所示，第一外壳部分108的衬套承载腔128包括键132形式的径向向内凸出的凸起。键132径向延伸到形成至衬套124中的沟槽134中。类似地，如图7和8中所示，第二外壳部分110的衬套承载腔130包括键136形式的径向向内凸出的凸起。键136径向延伸到形成至衬套126中的沟槽138中。
[0036]各衬套124、126和各键132、136之间的角向接合防止了在输入轴120被旋转以便驱动叶轮118时各衬套124、126的角向旋转。
[0037]尽管所示出的实施方式使用了各外壳部分上的凸起或键和各衬套外周中的沟槽，该配置可以被转换使得沟槽被形成在外壳部分中、并且键被形成在衬套上且径向向外延伸并延伸至外壳部分的沟槽中。此外，其它的防旋转配置可以被设置。举例来说，各衬套承载腔可以具有非圆的内周、并且各衬套可以具有有着相应的非圆形状的外周。各腔可以包括平面并且各衬套可以在其外周上具有相应的平面以便防止各衬套的旋转。举例来说，各衬套可以具有矩形外周，其被确定尺寸和形状以便与各衬套承载腔的矩形内周一致。
[0038]参照图9，衬套124被示出，其与衬套126相同。衬套124通常是旋转对称的并且包括中心毂部分140，多个按角度间隔开的辐条142自中心毂部分延伸。通过旋转对称，易于使组装便利。多个沟槽134在各辐条142之间被形成。各辐条142的远端146通常限定出用于衬套124的不连续圆柱外周。用于衬套124的不连续外周的半径Rl尺寸被确定成与外壳部分108的相应衬套承载腔128的内半径R2接近(还见图4)。
[0039]然而，因为该配置不依赖于衬套124和外壳部分108之间的摩擦配合来防止这些构件之间的旋转，所以Rl和R2的公差不需要如现有的钻机泵中那么大。此外，因为不需要将衬套124压配合在外壳部分108内，所以组装时间可以被加速。另外，因为输入轴120不直接在外壳102上旋转、各衬套也不相对于外壳102旋转，所以配对构件的磨损得以减少。此外，仅有的磨损发生在可以容易和便宜地进行替换的衬套上。
[0040]图10和11在分解视图中示出了钻机泵100。这些图还示出了外壳密封150，其被放置在第一和第二外壳部分108、110之间以防止从外壳泄露。以输入轴密封152形式的第二密封也被示出。输入轴密封152在输入轴120外周的周围且在第二外壳部分110内进行密封以便防止泄露。
[0041]钻机泵100包括一对叶轮密封154，其帮助改善叶轮118和各外壳部分108、110之间的密封。
[0042]在此所引用的包括出版物、专利申请、和专利的所有参考文献，以相同的程度通过引用并入本申请，如同每一参考文献被单独和特别地指出通过引用被并入本申请并且以其整体在本申请中被记载了一样。
[0043]在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求的上下文中)没有数量词限定将被解释为覆盖单数和复数，除非在此另有指示或者上下文明显矛盾。术语“包含”，“具有”，“包括”，和“含有”适于被解释为开放式术语(即，意思是“包括，但不限于”)，除非另有注释。此处对数值范围的列举仅仅意在用作对落入该范围内的每个分离的值的单独提及的速记方法，除非此处另有指示，并且每个分离的值被合并到本说明书中，如同其在此被单独记载一样。在此描述的所有方法可以以任何合适的次序被执行，除非在此另有指示或者上下文另外明显矛盾。对在此提供的任何及全部实例、或示例性语言(例如，“诸如”)的使用，仅仅意在更好地阐明本发明并且不造成对本发明的范围的限制，除非另有要求。说明书中的语言都不应被解释为将任何未要求保护的要素指示为实施本发明所必要的。
[0044]本发明的各优选实施方式在此被描述，其包括就各发明人所知的用于实现本发明的最佳模式。那些优选实施方式的变形对于本领域的技术人员而言在阅读前述的说明书的基础上可以是显而易见的。各发明人期待本领域的技术人员酌情采用这些变形，并且各发明人意欲本发明以不同于如在此所特别描述的方式被实施。因此，在可适用的法律所允许时，本发明包括在所附的权利要求中记载的主题的所有的修改和等同方式。此外，上述要素以其所有可能变形的任何组合都被本发明所包含，除非在此另有指示或上下文另外明显矛盾。
【权利要求】
1.一种钻机泵，其包括: 叶轮，其具有限定出旋转轴线的支撑轴； 外壳，其限定出所述叶轮被安装于其中的叶轮腔，所述外壳限定出与所述叶轮腔流体相通的入口和出口，所述外壳具有第一外壳部分和第二外壳部分，所述第二外壳部分可操作地固定至所述第一外壳部分以便在它们之间形成所述叶轮腔； 由所述第一外壳部分承载的第一衬套，其支撑所述支撑轴的第一端； 由所述第二外壳部分承载的第二衬套，其支撑所述支撑轴的第二端； 所述第一衬套和所述第一外壳部分之间的第一防旋转配置，用以防止所述第一衬套相对于所述第一外壳部分的旋转； 所述第二衬套和所述第二外壳部分之间的第二防旋转配置，用以防止所述第二衬套相对于所述第二外壳部分的旋转。
2.如权利要求1所述的钻机泵，其中所述第一和第二防旋转配置依靠机械干涉来防止旋转。
3.如权利要求1所述的钻机泵，其中所述第一和第二防旋转配置不借助于所述第一衬套和所述第一外壳部分之间以及所述第二衬套和所述第二外壳部分之间的摩擦配合实现。
4.如权利要求1所述的钻机泵，其中所述第一外壳部分限定出第一衬套承载腔，所述第一衬套被承载在所述第一外壳部分的所述第一衬套承载腔内，所述第一衬套承载腔具有非圆形的内周，其与所述第一衬套的相应部分协作来防止所述第一衬套的旋转；其中所述第二外壳部分限定出第二衬套承载腔，所述第二衬套被承载在所述第二外壳部分的所述第二衬套承载腔内，所述第二衬套承载腔具有非圆形的内周，其与所述第二衬套的相应部分协作来防止所述第二衬套的旋转。
5.如权利要求1所述的钻机泵，其中所述第一防旋转配置包括由所述第一衬套和所述第一外壳之一提供的槽、和由所述第一外壳和第一衬套的另一之一提供的延伸至所述槽中的键；所述第二防旋转配置包括由所述第二衬套和所述第二外壳之一提供的槽、和由所述第二外壳和第二衬套的另一之一提供的延伸至所述槽中的键。
6.如权利要求1所述的钻机泵，其中所述第一衬套具有不连续的圆柱外周，且所述第一外壳包括键，其延伸至与所述第一衬套的不连续的外周的接合中以防止所述第一衬套和所述第一外壳之间的旋转；并且所述第二衬套具有不连续的圆柱外周，且所述第二外壳包括键，其延伸至与所述第二衬套的不连续的外周的接合中以防止所述第二衬套和所述第二外壳之间的旋转。
7.如权利要求6所述的钻机泵，其中所述第一和第二衬套是旋转对称的且包括中心毂和多个辐条，所述多个辐条自所述中心毂径向向外延伸并且在相邻的辐条之间限定出槽。
8.形成钻机泵的方法，其包括: 利用第一外壳部分承载第一衬套，使得由于它们之间的防旋转配置所述第一衬套不能相对于所述第一外壳部分旋转； 利用第二外壳部分承载第二衬套，使得由于它们之间的防旋转配置所述第二衬套不能相对于所述第二外壳部分旋转； 将叶轮安装至所述第一和第二衬套以用于旋转； 将所述第一和第二外壳部分连接以便形成所述叶轮被安装于其中的内腔，所述内腔与Λ 口端和出口端流体相通。
9.如权利要求8所述的方法，其中承载所述第一和第二衬套的步骤包括将各防旋转配置中的每个的键插入各防旋转配置中的每个的沟槽中。
10.如权利要求9所述的方法，其中每个防旋转配置的所述键由各外壳部分提供，并且所述沟槽由各衬套提供。
【文档编号】F04D29/00GK104295524SQ201410334799
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2013年7月15日
【发明者】D·A·拉尔森 申请人:诺米斯有限责任公司