一种耐磨柱塞泥浆泵的制作方法

文档序号:15579128发布日期:2018-09-29 06:24

本发明涉及泵技术领域,尤其涉及一种泥浆泵。



背景技术:

泥浆泵是油田行业中非常重要的生产设备,是钻探设备的重要组成部分,它主要用于油田深井及浅井作业,可完成向油井堵水驱油作业,还可用于油田修井时注水泥塞、 封窜、洗井、冲砂以及固井作业,原油的近、远程输送试压等。

现有的泥浆泵的柱塞选用金属材料制成,由于柱塞要反复运动,承受一定的高压,因此柱塞常采用一体式的结构,这种结构虽然刚度好,耐压、耐冲击,但是制造时要使其表面螺纹的精度、密封面的平整度等指标符合设计要求,加工难度很大,更换起来不方便,因此造价很高。也有采用复合结构的柱塞,如陶瓷与金属柱塞复合,由于要考虑陶瓷与金属的热膨胀性的不同,常需要将柱塞做成空心结构,降低了柱塞的刚度,同时,这种柱塞对加工精度的要求高,密封难度大,造价也高。泥浆泵的柱塞是在高温、高压、高速条件工况下工作,密封圈等装置寿命也很短,金属材质其表面易被腐蚀、磨损,必须定期更换。现有技术中,阀箱内的进液阀、出液阀是非常容易损坏的零件,为了加大其刚度,常采用一体式结构,但这种结构常常只是其阀体边沿的局部损坏,但却要更换整个阀体。也有采用分体式的结构的,但是由于结构不合理,而阀体不断受到高压泥浆的冲击及与阀座的摩擦、冲击接触,使阀体成为泥浆泵最容易失效的部件,带来安全隐患。因此,以上类型的泵运行维护费用高,尽管人们想了很多办法,但始终没能从根本上解决问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于,针对现有技术的不足,提供一种耐磨柱塞泥浆泵,解决现有技术中的泥浆泵柱塞加工难度大、造价高、更换不方便的问题。

本发明采用的技术方案如下。

包括传动组件、柱塞组件、密封润滑组件和阀箱组件,阀箱组件包括箱体、设置在箱体的侧壁上的进液口及出液口、设置在箱体内的箱体内腔、设置在箱体的左侧壁上的柱塞右安装孔,柱塞右安装孔上套装有中轴线横向设置的柱塞右安装套,柱塞组件的右端位于箱体内腔内,箱体内设有进液阀、出液阀,进液阀与进液口相连,出液阀与出液口相连。

柱塞组件包括中轴线横向设置的柱塞耐磨外套、中轴线横向设置的柱塞内轴及内密封组件,柱塞右安装套、柱塞耐磨外套、柱塞内轴的中轴线在同一直线上。柱塞耐磨外套的右端的内孔内设有中轴线与柱塞耐磨外套的内孔的中轴线相重合的压头安装孔,压头安装孔的内径大于柱塞耐磨外套的内孔的内径,压头安装孔的径向内周表面上设有螺纹。柱塞耐磨外套的左端的径向外周表面上设有螺纹。

柱塞内轴的右端设有与柱塞耐磨外套的右端的压头安装孔的大小相适应的压头,压头的径向外周表面上设有与柱塞耐磨外套的右端的压头安装孔的径向内周表面上的螺纹相适应的螺纹。柱塞内轴插入柱塞耐磨外套的内孔内且与柱塞耐磨外套的内孔之间设有间隙。柱塞内轴的左端的径向外周表面上设有螺纹。所述内密封组件包括若干内密封圈,柱塞内轴的径向外周表面上设有若干环状凹槽,各环状凹槽所在平面垂直于柱塞内轴的中轴线,各环状凹槽套装有一内密封圈。

所述传动组件包括传动组件支撑箱体、传动装置、柱塞左安装孔、柱塞左密封套,传动装置位于传动组件支撑箱体内,传动组件支撑箱体的右侧壁上设有柱塞左安装孔;传动装置的右侧面上设有一开口向右的耐磨套插入孔,耐磨套插入孔的径向内周表面上设有与柱塞耐磨外套的左端的径向外周表面上的螺纹向适应的螺纹;耐磨套插入孔的孔底上设有一开口向右的柱塞内轴插入孔,柱塞内轴插入孔的径向内周表面上设有与柱塞内轴的左端的径向外周表面上的螺纹相适应的螺纹;柱塞左安装孔的中轴线、柱塞左密封套的中轴线、柱塞内轴插入孔的中轴线、耐磨套插入孔的中轴线与柱塞右安装孔的中轴线在同一直线上;柱塞耐磨外套的左端穿过柱塞左安装孔并与传动装置的耐磨套插入孔螺纹连接;柱塞耐磨外套上套装有柱塞左密封套且柱塞左密封套与传动组件支撑箱体的右侧面相连;套有内密封圈的柱塞内轴插入柱塞耐磨外套的内孔内且压头与柱塞耐磨外套的右端的压头安装孔螺纹连接;柱塞内轴的左端与传动组件的柱塞内轴插入孔螺纹连接;柱塞左密封套的径向内周表面上设有传动组件密封装置。

密封润滑组件包括金属密封套、非金属纤维密封件、润滑组件。柱塞右安装套有一部分位于柱塞右安装孔内,一部分位于箱体的左侧壁以右。柱塞右安装套的内孔的左端设有环状密封阻挡台阶,柱塞右安装套的内孔的右端的径向内周表面设有螺纹,金属密封套的左端的直径小于其右端的直径,金属密封套的左端的径向外周表面上设有与柱塞右安装套的右端的内孔的螺纹相适应的螺纹,金属密封套与柱塞右安装套的右端的内孔螺纹连接。柱塞右安装套的内孔中环状密封阻挡台阶、柱塞耐磨外套、金属密封套组成的空间内安装有非金属纤维密封件。润滑组件包括润滑油桶、油泵、油水分离器,柱塞右安装套分位于阀箱组件的左侧壁以右部分的径向外周表面上设有一与非金属纤维密封件连通的进油孔、一与非金属纤维密封件连通的出油孔,润滑油桶、进油孔、出油孔、油水分离器依次通过管路相连形成闭合回路,润滑油桶与进油孔之间的管路或油水分离器与润滑油桶之间管路上设有油泵。

进液阀、出液阀结构相同,均包括环状阀座、阀体。所述阀体包括阀盖、中柱、上柱、若干阀脚、压盖、金属紧固环、压簧,各阀脚安装在中柱的下端且各阀脚与环状阀座的内孔相接触,上柱设置在中柱的上方,上柱的顶端水平向设有紧固环安装环槽。上柱的径向外周表面上设有螺纹,阀盖的中心上垂直向设有通孔且通孔的径向内周表面设有与上柱的径向外周表面的螺纹相适应的螺纹,阀盖通过其通孔螺纹连接在上柱上。压盖的中心上垂直向设有中孔且所述中孔的径向内周表面设有与上柱的径向外周表面的螺纹相适应的螺纹,压盖通过其上的中孔螺纹连接在上柱上且其下侧面与阀盖的顶面相接触。所述金属紧固环安装在紧固环安装环槽上且金属紧固环的有一部分位于紧固环安装环槽以外。上柱的径向外周上水平向设有若干密封圈安装环槽,各密封圈安装环槽内安装有阀体密封圈。阀盖的顶面通过压簧与箱体相连。环状阀座的顶部设有上大下小的锥状开口,阀盖的下端下端的径向外周表面上套装有可密封状环状阀座的锥状开口的耐冲击金属环。环状阀座、中柱、上柱、阀盖、压盖、压簧的中轴线在同一直线上。阀体的中柱、上柱、阀脚为整体铸造而成的整体。设有金属紧固环,可以预防各组件防螺纹连接,在冲击过程中可能发生的连接失效;中柱、上柱、阀体密封圈、压盖、金属紧固环、压簧组成的有机整体,不含有直缝,可以适应阀箱组件内的高压、频繁冲击的环境,防止阀体结构失效。

进一步,耐磨套插入孔的内径从右向左逐步减少,柱塞耐磨外套的左端的形状与耐磨套插入孔的形状相适应。

进一步,传动组件密封装置包括设置在柱塞左密封套的内孔左端的刮泥圈、设置在柱塞左密封套的内孔上刮泥圈左侧的油封。

进一步,所述非金属纤维密封件为V形密封件。柱塞右安装套的内孔中环状密封阻挡台阶、柱塞耐磨外套、金属密封套组成的空间的左、右两端各安装有挡泥环。

进一步,柱塞右安装套的左端的径向外周表面上设有紧缩套。设有紧缩套,可以调控柱塞右安装套对柱塞耐磨外套的压力。

进一步,阀盖的上端的直径大于其下端的直径,阀盖的下端的径向外周表面水平向设有一环状槽,耐冲击金属环安装在所述环状槽上,耐冲击金属环的底面为与环状阀座的锥状开口相适应的锥面。

进一步,阀盖的底面为与环状阀座的锥状开口相适应的锥面且阀盖的底面不与环状阀座的锥状开口相接触。

进一步,出油孔与油水分离器之间的管路上设有泥沙过滤装置。

进一步,泥浆泵包括泄压组件,泄压组件包括位于箱体的侧壁上的可连通箱体内外的泄压孔,卸压孔上设有阀门。设有泄压装置,可快速泄压,方便对阀箱组件内部检修。通过卸压孔,也可放出阀箱组件内部的残留泥浆,便于清洗阀箱内部。

本发明的有益效果是:柱塞的柱塞耐磨外套、柱塞内轴可以分体加工,只需要将柱塞耐磨外套采用耐磨材质制成,大大降低了材料成本,分体式的结构,加工难度、热处理难度均大幅度降低。柱塞耐磨外套、柱塞内轴之间留有间隙可以矫正柱塞外套在往复运动过程中产生的热膨胀,加上柱塞耐磨外套、柱塞内轴之间的间隙内设有内密封圈,可以很好地密封,适应箱体内的高压。柱塞耐磨外套与柱塞内轴、传动装置之间螺纹连接,更换方便。设有密封润滑组件,可以很好地实现对柱塞外套的润滑、密封,尤其是,密封润滑组件可以对由于箱体内高压、柱塞外套的运动导致的沿柱塞外套径向外周表面带出的泥浆通过油水分离器进行清理,提高了润滑、密封效果,增加了泥浆泵的使用寿命。密封润滑组件通过油泵加油润滑柱塞组件,还能起到降温的作用,也能延长密封件和柱塞组件的寿命;当非金属纤维密封件磨损严重时,泄露过来的泥浆通过油水分离器能够及时观察到,以便及时更换非金属纤维密封件。阀体的易损件只是耐冲击金属环,当阀体的耐冲击金属环损坏时,只需要更换耐冲击金属环,而不必如现有技术那样,更换整个阀体。

附图说明

图1是本发明耐磨柱塞泥浆泵一较佳实施例的结构示意图。

图2是柱塞内轴插入孔的结构示意图。

图3是图1的A部分的局部放大图。

图4是图1的B部分的局部放大图。

图5是图4的D部分的局部放大图。

图6是图4的E部分的局部放大图。

图7是图4的F部分的局部放大图。

图8是图1的C部分的局部放大图。

图9是图8的G部分的局部放大图。

图10是图8的H部分的局部放大图。

图11是本发明耐磨柱塞泥浆泵一较佳实施例的结构示意图。

图12是图11的I部分的局部放大图。

图13是图11的J部分的局部放大图。

其中:箱体-11;进液口-12;出液口-13;柱塞右安装套-14;进液阀-15;出液阀-16;环状密封阻挡台阶-17;紧缩套-18;箱体内腔-19;柱塞右安装孔-110;柱塞耐磨外套-21;柱塞内轴-22;压头安装孔-23;压头-24;内密封圈-25;环状凹槽-26;传动组件支撑箱体-31;传动装置-32;柱塞左密封套-33;耐磨套插入孔-34;柱塞内轴插入孔-35;刮泥圈-36;油封-37;柱塞左安装孔-38;金属密封套-41;非金属纤维密封件-42;挡泥环-43;润滑油桶-44;油泵-45;油水分离器-46;进油孔-47;出油孔-48;管路-49;泥沙过滤装置-410;环状阀座-51;阀盖-52;中柱-53;上柱-54;若干阀脚-55;压盖-56;金属紧固环-57;压簧-58;通孔-59;中孔-510;紧固环安装环槽-511;密封圈安装环槽-512;阀体密封圈-513;耐冲击金属环-514;环状槽-515;卸压孔-61;阀门-62。

具体实施方式

下面,结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1。如图1到图10所示,包括传动组件、柱塞组件、密封润滑组件和阀箱组件,阀箱组件包括箱体11、设置在箱体11的侧壁上的进液口12及出液口13、设置在箱体11内的箱体内腔19、设置在箱体11的左侧壁上的柱塞右安装孔110,柱塞右安装孔110上套装有中轴线横向设置的柱塞右安装套14,柱塞组件的右端位于箱体内腔19内,箱体11内设有进液阀15、出液阀16,进液阀15与进液口12相连,出液阀16与出液口13相连。

柱塞组件包括中轴线横向设置的柱塞耐磨外套21、中轴线横向设置的柱塞内轴22及内密封组件,柱塞右安装套14、柱塞耐磨外套21、柱塞内轴22的中轴线在同一直线上。柱塞耐磨外套21的右端的内孔内设有中轴线与柱塞耐磨外套21的内孔的中轴线相重合的压头安装孔23,压头安装孔23的内径大于柱塞耐磨外套21的内孔的内径,压头安装孔23的径向内周表面上设有螺纹。柱塞耐磨外套21的左端的径向外周表面上设有螺纹。

柱塞内轴22的右端设有与柱塞耐磨外套21的右端的压头安装孔23的大小相适应的压头24,压头24的径向外周表面上设有与柱塞耐磨外套21的右端的压头安装孔23的径向内周表面上的螺纹相适应的螺纹。柱塞内轴22插入柱塞耐磨外套21的内孔内且与柱塞耐磨外套21的内孔之间设有间隙。柱塞内轴22的左端的径向外周表面上设有螺纹。所述内密封组件包括若干内密封圈25,柱塞内轴22的径向外周表面上设有若干环状凹槽26,各环状凹槽26所在平面垂直于柱塞内轴22的中轴线,各环状凹槽26套装有一内密封圈25。

所述传动组件包括传动组件支撑箱体31、传动装置32、柱塞左安装孔38、柱塞左密封套33,传动装置32位于传动组件支撑箱体31内,传动组件支撑箱体31的右侧壁上设有柱塞左安装孔38;传动装置32的右侧面上设有一开口向右的耐磨套插入孔34,耐磨套插入孔34的径向内周表面上设有与柱塞耐磨外套21的左端的径向外周表面上的螺纹向适应的螺纹;耐磨套插入孔34的孔底上设有一开口向右的柱塞内轴插入孔35,柱塞内轴插入孔35的径向内周表面上设有与柱塞内轴22的左端的径向外周表面上的螺纹相适应的螺纹;柱塞左安装孔38的中轴线、柱塞左密封套33的中轴线、柱塞内轴插入孔35的中轴线、耐磨套插入孔34的中轴线与柱塞右安装孔110的中轴线在同一直线上;柱塞耐磨外套21的左端穿过柱塞左安装孔38并与传动装置32的耐磨套插入孔34螺纹连接;柱塞耐磨外套21上套装有柱塞左密封套33且柱塞左密封套33与传动组件支撑箱体31的右侧面相连;套有内密封圈25的柱塞内轴22插入柱塞耐磨外套21的内孔内且压头24与柱塞耐磨外套21的右端的压头安装孔23螺纹连接;柱塞内轴22的左端与传动组件的柱塞内轴插入孔35螺纹连接;柱塞左密封套33的径向内周表面上设有传动组件密封装置。

密封润滑组件包括金属密封套41、非金属纤维密封件42、润滑组件。柱塞右安装套14有一部分位于柱塞右安装孔110内,一部分位于箱体11的左侧壁以右。柱塞右安装套14的内孔的左端设有环状密封阻挡台阶17,柱塞右安装套14的内孔的右端的径向内周表面设有螺纹,金属密封套41的左端的直径小于其右端的直径,金属密封套41的左端的径向外周表面上设有与柱塞右安装套14的右端的内孔的螺纹相适应的螺纹,金属密封套41与柱塞右安装套14的右端的内孔螺纹连接。柱塞右安装套14的内孔中环状密封阻挡台阶17、柱塞耐磨外套21、金属密封套41组成的空间内安装有非金属纤维密封件42。润滑组件包括润滑油桶44、油泵45、油水分离器46,柱塞右安装套14分位于阀箱组件的左侧壁以右部分的径向外周表面上设有一与非金属纤维密封件42连通的进油孔47、一与非金属纤维密封件42连通的出油孔48,润滑油桶44、进油孔47、出油孔48、油水分离器46依次通过管路49相连形成闭合回路,润滑油桶44与进油孔47之间的管路49或油水分离器46与润滑油桶44之间管路49上设有油泵45。

进液阀15、出液阀16结构相同,均包括环状阀座51、阀体。所述阀体包括阀盖52、中柱53、上柱54、若干阀脚55、压盖56、金属紧固环57、压簧58,各阀脚55安装在中柱53的下端且各阀脚55与环状阀座51的内孔相接触,上柱54设置在中柱53的上方,上柱54的顶端水平向设有紧固环安装环槽511。上柱54的径向外周表面上设有螺纹,阀盖52的中心上垂直向设有通孔59且通孔59的径向内周表面设有与上柱54的径向外周表面的螺纹相适应的螺纹,阀盖52通过其通孔59螺纹连接在上柱54上。压盖56的中心上垂直向设有中孔510且所述中孔510的径向内周表面设有与上柱54的径向外周表面的螺纹相适应的螺纹,压盖56通过其上的中孔510螺纹连接在上柱54上且其下侧面与阀盖52的顶面相接触。所述金属紧固环57安装在紧固环安装环槽511上且金属紧固环57的有一部分位于紧固环安装环槽511以外。上柱54的径向外周上水平向设有若干密封圈安装环槽512,各密封圈安装环槽512内安装有阀体密封圈513。阀盖52的顶面通过压簧58与箱体11相连。环状阀座51的顶部设有上大下小的锥状开口,阀盖52的下端下端的径向外周表面上套装有可密封状环状阀座51的锥状开口的耐冲击金属环514。环状阀座51、中柱53、上柱54、阀盖52、压盖56、压簧58的中轴线在同一直线上。阀体的中柱53、上柱54、阀脚55为整体铸造而成的整体。

耐磨套插入孔34的内径从右向左逐步减少,柱塞耐磨外套21的左端的形状与耐磨套插入孔34的形状相适应。

传动组件密封装置包括设置在柱塞左密封套33的内孔左端的刮泥圈36、设置在柱塞左密封套33的内孔上刮泥圈36左侧的油封37。

所述非金属纤维密封件42为V形密封件。柱塞右安装套14的内孔中环状密封阻挡台阶17、柱塞耐磨外套21、金属密封套41组成的空间的左、右两端各安装有挡泥环43。

柱塞右安装套14的左端的径向外周表面上设有紧缩套18。设有紧缩套,可以调控柱塞右安装套14对柱塞耐磨外套21的压力。

阀盖52的上端的直径大于其下端的直径,阀盖52的下端的径向外周表面水平向设有一环状槽515,耐冲击金属环514安装在所述环状槽515上,耐冲击金属环514的底面为与环状阀座51的锥状开口相适应的锥面。

阀盖52的底面为与环状阀座51的锥状开口相适应的锥面且阀盖52的底面不与环状阀座51的锥状开口相接触。

柱塞的柱塞耐磨外套21、柱塞内轴22可以分体加工,只需要将柱塞耐磨外套21采用耐磨材质制成,大大降低了材料成本,分体式的结构,加工难度、热处理难度均大幅度降低。柱塞耐磨外套21、柱塞内轴22之间留有间隙可以矫正柱塞外套在往复运动过程中产生的热膨胀,加上柱塞耐磨外套21、柱塞内轴22之间的间隙内设有内密封圈25,可以很好地密封,适应箱体内的高压。柱塞耐磨外套21与柱塞内轴22、传动装置32之间螺纹连接,更换方便。设有密封润滑组件,可以很好地实现对柱塞外套的润滑、密封,尤其是,密封润滑组件可以对由于箱体内高压、柱塞外套的运动导致的沿柱塞外套径向外周表面带出的泥浆通过油水分离器进行清理,提高了润滑、密封效果,增加了泥浆泵的使用寿命。阀体的易损件只是耐冲击金属环514,当阀体的耐冲击金属环514损坏时,只需要更换耐冲击金属环514,而不必如现有技术那样,更换整个阀体。

本实施例分体式柱塞包括柱塞耐磨外套和柱塞内轴,柱塞属于易损件需经常更换更换,分体式柱塞更换方便,省料易加工。分体阀包括阀盖、阀脚组成,阀盖易损坏经常更换,分体阀避免了不必要的损失加工方便。

实施例2。如图11-13所示,本实施例与实施例1的不同在于:出油孔48与油水分离器46之间的管路49上设有泥沙过滤装置410。

泥浆泵包括泄压组件,泄压组件包括位于箱体11的侧壁上的可连通箱体11内外的泄压孔61,卸压孔61上设有阀门62。设有多个泄压装置,可快速泄压,方便对阀箱组件内部检修。通过卸压孔,也可放出阀箱组件内部的残留泥浆,便于清洗阀箱内部,也可在泥浆泵不用的时候把介质放干净,避免氧化和冬天上冻。

以上所列举的实施方式仅供理解本发明之用,并非是对本发明所描述的技术方案的限定,有关领域的普通技术人员,在权利要求所述技术方案的基础上,还可以作出多种变化或变形,所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求 保护范围之内。本发明未详述之处,均为本技术领域技术人员的公知技术。

再多了解一些
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