一种锥面定位密封函体的柱塞泵液力端总成的制作方法

本发明涉及柱塞泵技术领域，更具体地说是涉及一种利用锥面定位密封函体的柱塞泵液力端总成。

背景技术：

传统的柱塞泵液力端结构通常为安装填料的函体均用螺栓或台阶定位上紧在泵体上，函体的大外径在机身的前立面内孔上定位来实现液力端柱塞与动力端十字头平行，以确保运行时走直线：1、直通式(上下阀)，参见附图4；2、三通式(进液阀立式、排液阀卧式)，参见附图5；3、水平式(卧式组合阀)，参见附图6。三种不同形状结构的液力端在输送油田污水或带腐蚀性液体工况的条件下普遍存在液力端锈蚀严重填料函体拆卸困难、可靠性差、泵体容易开裂、易损件阀组寿命短的综合问题，分别分析如下：

直通式液力端分别为四通体结构，参见附图4，拆装柱塞11＇时，把前法兰12＇、压块13＇卸掉后即可从前面拆装，拆装比较方便，泵体16＇的下端设置进液阀15＇，泵体16＇的上端设置排液阀14＇，由于泵体16＇是四通体结构，内部存在十字交叉孔，两垂直孔相交处属应力集中区域，往往在应力集中区域出现泵体开裂。一般运行压力等级在≤12.5mpa内。

三通式液力端为l型结构，参见附图5。进液阀22＇为卧式形式运行，排液阀5为立式形式运行，拆装柱塞26＇时，必须在卸掉法兰23＇、压套24＇、进液阀22＇时才能从前面拆装，操作较困难。三通式结构泵体21＇内部存在十字交叉孔，而且进液阀22＇的阀腔孔较大，在同压受力情况下此腔内强度下降厉害，一般实际运行压力≤18mpa以内，超过该压力等级由于应力疲劳所造成泵体开裂也时有发生。

水平式液力端为水平组合阀结构，参见附图6，该液力端结构虽然也是四通体结构，但在拆装柱塞35＇时必须先要卸掉法兰33＇、压套32＇、阀组31＇后才能拆去柱塞35＇，现场操作较麻烦。该泵体34＇内部避免了两垂直孔十字相交区域、高压交变载荷应力集中较小，可改善因腐蚀、疲劳所造成的泵体开裂。在现场应用中最高压力在40mpa运行中未发现泵体受交变应力开裂的现象出现。在清水无颗粒介质中应用情况较好。但水平组合阀由于阀组是在卧式形式中运行，容易出现阀组偏磨现象，尤其是油田近年来污水回注工程中，介质含砂、颗粒、悬浮物等情况较严重。正常在现场运行中出现颗粒引起卡阀、磨损、刺漏等问题普遍存在。泵的综合寿命下降，不能正常运行，在节能减排重视环保国策指示下，油田的污水排放没有其它出路只能及时注入地下进行驱油。但由于污水处理工作量确实太大，成本又高，而油田修建污水处理站往往也跟不上实际需要，所以目前采出原油中所排出的污水回注只靠高压注水泵来完成。

针对上述结构弊端，本申请人对传统的液力端结构进行着不断的研发和改进，如由本申请人申请的有关柱塞泵液力端总成专利(zl201320304293.3和20150690158.0)，就很好地解决了传统液力端因十字交叉孔相交处应力集中而泵体容易开裂的问题，并且组合阀采用立式或斜立式直线运动的形式，能确保阀组工作顺畅，不会因砂料、悬浮物而卡阀，有效提高了泵的总效率。但其不足之处是密封函体仍然没有脱离传统液力端结构的安装方式，即密封函体是安装在泵体平面上，用螺栓固定在泵体上，函体的大外径作为与动力端机身定位基准。因此对柱塞泵液力端的结构还有待进一步改进和完善。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种结构新颖、利用锥面来定位安装密封函体的柱塞泵液力端总成，它不仅使填料拆装变得十分方便，而可适合现场操作维护，且可减少应力集中点、使泵体在高压交变受力情况下不会开裂，而进一步增加其综合寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的的技术方案为：本锥面定位密封函体的柱塞泵液力端总成，包括：泵体，泵体内设有相连通的柱塞通道和组合阀通道；柱塞，活动设置在柱塞通道内；组合阀，设在组合阀通道内，其中组合阀的进液阀设置在组合阀通道的下部，组合阀的出液阀设置在组合阀通道的上部；其特征是所述的柱塞通道具有一内可容设密封函体的锥形孔，所述的密封函体利用与该锥形孔壁面相匹配的锥面而可径向转动地定位安装在所述的柱塞通道内；所述的密封函体的轴向中心通孔内设有包括有压环、主填料、主导向套、补偿弹簧及弹簧座的填料总成，所述的柱塞轴向穿过所述的填料总成。

更好地，所述柱塞通道的锥形孔两端为圆柱直孔，相应的所述的密封函体除了与锥形孔壁面相匹配的锥面外，还具有与圆柱直孔相匹配的圆柱面，圆柱面上设有用来设置密封圈的环形凹槽和润滑油孔，润滑油孔贯通泵体上的注油孔道和密封函体的轴向中心通孔。

所述密封函体的轴向中心通孔具有用来安装所述的填料总成的前圆柱直孔和后圆柱直孔，前、后圆柱直孔之间由一缩径孔分隔而形成安装定位用的前台阶和后台阶；所述的后圆柱直孔内装有副填料、副导向套和螺接在孔内的调节螺帽；所述的润滑油孔可设在缩径孔处。

而在所述泵体的柱塞通道外平面上设有一围绕柱塞通道轴心的圆形槽，一定位套定位在该圆形槽内作为与机身定位基准。这样密封函体通过锥面定位安装在柱塞通道内后，使泵体同动力端机身可采用环套定位，改变了常规的函体大外圆定位，因此定位拆装方便，在现场不会受到由于污水中结垢生锈而无法拆装函体，只能用氧气切割存在的不安全因素。

而所述的填料总成其后端由所述的前台阶定位，填料总成的前端由水环套定位，所述的水环套由与泵体固定的法兰固定，这样由水环套定位填料总成中的补偿弹簧，通过法兰来进行调整其密封量；所述的水环套的前端密封台阶外圆周边设有流道，可供介质过流。

所述的组合阀通道内组合阀下方可设置为多孔吸入腔或锥形吸入腔，这样可防止该通道的应力集中而开裂泵体。

而所述的泵体上还设置有与组合阀的进液阀连通的进液腔集水器，该集水器与柱塞的通道成平行线，集水器的吸入口高于进液阀的吸入口；另外所述的泵体上还设置有与组合阀的排液阀连通的排液腔。

所述组合阀轴向可通过一固定弹性结构来固定，在组合阀的的上端放置一软性弹性块利用弹性的过盈作用来固定，以确保阀组不变形。

所述的柱塞通道与组合阀通道可呈中心线成非90度夹角的v型布置，使组合阀呈斜立式直线运动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、通过在柱塞通道中设置一个锥形孔，利用锥形孔有自锁定位的作用来安置密封函体，利用介质的进、出压力及填料自封设置的补偿弹簧来将密封函体固定在泵体的柱塞通道中，不需再另用螺栓固定装在泵体上的函体，对于泵的长度可缩短一个函体的尺寸，而且减少了零件的结累误差，提高重复装配精度，减低结累误差造成偏磨提高易损件寿命。

2、由于锥面定位减少了台阶定位，从而减少应力集中点，减低泵体开裂的风险。

3、由于泵体同动力端机身为环套定位，改变了常规的函体大外圆定位，这样定位拆卸方便，在现场不会受到由于污水中结垢生锈而无法拆卸函体，只能用氧气切割存在的不安全因素。

4、由于安置在泵体腔内的组合阀采用软性弹性块轴向定位固定，这样改变了常规用阀套通过上法兰螺栓拔紧固定，往往在现场把阀套压变形了造成取阀困难，轴向软性弹性块固定组合阀，只把法兰螺栓上紧，利用弹性过盈把组合阀固定，拆装非常方便。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例泵体内腔示意图；

图3为本发明实施例密封函体的结构示意图；

图4为现有技术中直通式柱塞泵液力端结构图；

图5为现有技术中三通式柱塞泵液力端结构图；

图6为现有技术中水平式柱塞泵液力端结构图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

请参照图1-图3所示，本发明锥面定位密封函体的液力端总成主要包括有泵体1、柱塞12、密封函体16、组合阀2、填料总成、副填料14、水环套5、定位套17以及集水器3等，其中：

泵体1的内腔结构如图2所示，其内部设有柱塞通道101以及与柱塞通道连通的组合阀通道103，本实施例两通道呈中心线成非90度夹角的v型结构，使设在组合阀通道内的组合阀呈斜立式直线运动。当然两通道的布置不局限于此，如可采用组合阀为立式直线运动的t形结构。柱塞通道101中含有一锥形孔106，锥形孔106的大径端邻近组合阀通道103的一侧，锥形孔106的两端为圆柱直孔105、107，该锥形孔106是作为密封函体16定位安装孔，使密封函体16可径向360度转动装配。

密封函体16利用锥面定位在柱塞通道101内，后端外露于泵体1外。其结构如图3所示，它具有与锥形孔106壁面相匹配的锥面163，以及与锥形孔两端圆柱直孔105、107壁面相匹配的圆柱面。圆柱面上设有用来设置密封圈的环形凹槽162和润滑油孔164，润滑油孔164贯通泵体上的注油孔道和密封函体的轴向中心通孔161。密封函体16的轴向中心通孔161呈台阶孔，它具有用来安装填料总成的前圆柱直孔167和安装副填料的后圆柱直孔165，前、后圆柱直孔之间由一缩径孔166分隔，而形成安装密封填料定位用的前、后台阶。前述的润滑油孔164钻在缩径孔166处。

填料总成设置在密封函体16的前圆柱直孔167内，它依序包括有压环11、主填料10、主导向套9、补偿弹簧8、弹簧座7以及前座圈6，其中两头的压环11和前座圈6分别通过前台阶和水环套5限位。水环套5由与泵体固定的法兰4固定，水环套5的前端密封台阶外圆周边设有可供介质过流的流道。补偿弹簧8跟主导向套9、弹簧座7共同构成一填料密封自动补偿机构，使主填料10磨损后由弹簧力作用自动前后补偿。

后圆柱直孔165内装有副填料14、副导向套15和螺接在孔内的调节帽13。装配时，柱塞12依次穿过上述的调节帽13、副导向套15、副填料14、压环11、主填料10、主导向套9、补偿弹簧8、弹簧座7以及前座圈6，而可活动在设在柱塞通道101内，在动力端作用下作轴向往复运动。

组合阀2设在柱塞通道103内，组合阀的进液阀18位于组合阀通道的下部，组合阀的排液阀21位于组合阀通道的上部。泵体1上设置有与组合阀的进液阀连通的进液腔集水器3，该集水器与柱塞的通道成平行线，集水器的吸入口高于进液阀的吸入口；另外所述的泵体上还设置有与组合阀的排液阀连通的排液腔。组合阀2轴向通过一固定弹性结构来固定，即组合阀的轴向固定不靠传统的阀套压紧式固定，设置为上端放置弹性套19、软性弹性块20利用弹性的过盈作用来固定，确保阀组不变形。为了更好地防止组合阀通道因应力集中而使泵体开裂，将位于组合阀下方的组合阀通道设计成呈台阶状的多孔吸入腔102，或锥形吸入腔。

在泵体1的柱塞通道外的平面上设有一围绕柱塞通道轴心的圆形槽104，定位套17定位在该圆形槽104内，作为与机身定位基准。这样密封函体16通过锥面定位安装在柱塞通道101内后，使泵体1同动力端机身可采用环套定位，改变了常规的函体大外圆定位，因此定位拆装方便，在现场不会受到由于污水中结垢生锈而无法拆装函体，只能用氧气切割存在的不安全因素。

本发明的工作原理如下:柱塞12向后运动时进液阀18打开，液体从进液孔中进液，充满柱塞通道101容腔；柱塞12向前运动时进液阀18关闭，柱塞容腔内压力升高，排液阀21打开，液体从排液腔内排出，往复循环进行。

由于密封函体16内装置了填料10、导向套9、压环11、补偿弹簧8、补偿弹簧座7，密封函体16与泵体1联接没用螺栓来拔紧，靠锥面的自锁和端面的介质压力来固定。即当柱塞12往前运行时，腔内的压力升高，密封函体16的端面受压被锁住在泵体的柱塞通道101的锥面上；柱塞12往后运动时，腔内的进口压力加补偿弹簧力将密封函体16锁住。

由于本发明的液力端泵体1的柱塞通道101中设置了一个锥形孔106，利用锥形孔有自锁定位的作用，来安置密封函体16，利用介质的进、出压力及填料自封设置的补偿弹簧8来将密封函体16固定在泵体的柱塞通道101中，克服了维修拆装函体的困难，提高了函体重复安装的精度，节约了制造函体的成本，提高了高压件的安全系数。

但以上所述仅为本发明的优选实施方式，除了本实施例图中所示外，还可进行不同改型或改进，而不局限此。