[發明專利]一種對置式軸向柱塞泵

有效

• 申請號: 201310350485.2
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103397994A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 周向東;代瓊曦;張策;錢偉強
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中石化石油工程機械有限公司研究院
• 主分類號: F04B9/04
• 分類號: F04B9/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;劉秋芳

技術領域

本發明涉及一種對置式軸向柱塞泵。

背景技術

往復泵在石油礦場中廣泛應用于鉆井、酸化壓裂、注水等生產中。隨著石油工業對往復泵的要求越來越高,往復泵向著輸出壓力高、流量大、制造和維修方便、流量壓力脈動小、體積小和質量輕等方向發展。

目前擁有的液壓驅動往復泵結構簡單、效率高、質量輕,而且運行平穩,能基本滿足石油工業對往復泵的要求,但其對控制系統要求高,在惡劣環境下的可靠性需進一步提高,其應用受到一定限制。三缸單作用凸輪機構恒流量往復泵進、排液總管內流量恒定、壓力無波動,但在相同工作參數下,該往復泵要比曲柄連桿機構往復泵體積大，重量重。直線電機往復泵在理論上基本消除了往復泵輸出流量和壓力的不穩定性,但其性能受制造和安裝誤差的影響及工況條件的限制。

目前廣泛使用的柱塞泵，結構形式多為單作用往復泵，相對排量較小，單機難以滿足油田鉆井、壓裂、注水的要求，需要多機并行使用以提高排量，這樣就造成占用場地面積大，總能耗高的問題，因此迫切需要一種結構緊湊、體積小、泵效高、排量大、節能的多缸柱塞泵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中存在的技術問題提供一種對置式軸向柱塞泵，該柱塞泵結構緊湊、體積小、重量輕、排量大且輸出流量恒定。

本發明所采用的技術方案為：一種對置式軸向柱塞泵，它包括泵殼體、機架軸、圓柱凸輪和驅動裝置，所述機架軸設置泵殼體內，所述圓柱凸輪為中空狀，圓柱凸輪通過軸承及軸承座設置在機架軸的中心使圓柱凸輪可以繞機架軸轉動，其特征在于所述圓柱凸輪為端面圓柱凸輪，圓柱凸輪兩端面之間的軸向距離始終為一定值。在圓柱凸輪的兩側對稱布置滾輪、滾輪架、傳動機構、柱塞、以及液力端總成，所述滾輪沿圓柱凸輪的邊緣線均勻布置，滾輪與滾輪架相配合，滾輪架通過傳動機構與柱塞相連接，柱塞的另一端與液力端相配置，所述驅動裝置用于驅動圓柱凸輪。

?按上述技術方案，在機架軸上對應圓柱凸輪沿周向間隔設置有凹槽，在每個凹槽內設置有復位導向架，復位導向架在凹槽內滑移配置，所述復位導向架的兩端分別與圓柱凸輪兩側的滾輪架連接，每個復位導向架的的長度均相同且為一個定值。

按上述技術方案，所述復位導向架的兩端均設置有凸緣端，兩凸緣端均伸出凹槽為與滾輪架相連接。

按上述技術方案，所述復位導向架為6-12個，均勻布置在機架軸周向方向。

按上述技術方案，所述傳動機構為連桿傳動，滾輪通過滾輪架與連桿連接，連桿的另一端通過卡箍與柱塞固定連接。

按上述技術方案，連桿的一端設置球鉸，連桿通過球鉸與滾輪架相連接。

按上述技術方案，所述驅動裝置包括大齒輪、小齒輪、電機，大齒輪套裝在圓柱凸輪上并與圓柱凸輪同軸固定連接，小齒輪與大齒輪相嚙合，電機的輸出軸與小齒輪相配置。

按上述技術方案，所述小齒輪和電機分別為兩組，對稱設置在機架軸的兩側，兩小齒輪均與大齒輪相嚙合。

按上述技術方案，在圓柱凸輪內壁設置有環形凸臺，所述軸承座卡裝在該環形凸臺兩側，軸承座與環形凸臺軸向兩側之間設置有兩推力球軸承，環形凸臺與復位導向架徑向之間設置有圓柱滾子軸承。

本發明所取得的有益效果為：

1、本發明采用對置式圓柱凸輪機構，有利于圓柱凸輪驅動兩側對置的柱塞泵同時工作，比傳統的單作用往復泵，更容易實現大排量輸出；

2、本發明可以實現理論上的恒流量，消除了曲柄連桿機構往復泵的輸出流量和壓力的不穩定性，從而提高了泵閥和機械元件的壽命；

3、相比已有的凸輪傳動機構，采用端面圓柱凸輪的輪廓曲線，保證對置的兩滾子中心距為定值，并使圓柱凸輪兩端設置的滾輪固定在復位導軌架上，避免了利用液壓彈簧提升時的沖擊對圓柱凸輪工作面的磨損，延長了核心零部件的使用壽命；

4、本發明通過連桿傳動，避免了已有凸輪傳動機構利用液壓彈簧提升時的沖擊對圓柱凸輪工作面的磨損；

5、相比常規單置式往復泵，結構更為緊湊，重量減小35%，體積減小50%，實現了柱塞泵尺寸的小型化。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為圖1中圓柱凸輪的縱截面示意圖。

圖3為復位導向架的結構示意圖。