[發明專利]泥漿泵用螺旋仿生活塞

在審

• 申請號: 201810298773.0
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108488066A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 張杰;韓傳軍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F04B53/14
• 分類號: F04B53/14;F04B53/20;F04B53/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種泥漿泵用螺旋仿生活塞。活塞本體外表面布置螺旋仿生槽，螺旋仿生槽不與活塞本體的兩端貫通以確保密封性，螺旋仿生槽的截面形狀可為方形截面、V形截面或弧形截面，螺旋仿生活塞可實現良好往復動密封，貯存潤滑介質，收集磨粒，降低摩擦阻力，延長使用壽命。

技術領域

本發明涉及鉆井裝備領域，特別涉及一種泥漿泵用螺旋仿生活塞。

背景技術

泥漿泵是石油鉆機的三大部件之一，是鉆井液循環系統的“心臟”。鉆井時泥漿泵在高壓下向井底輸送高粘度、大密度和高含沙量的泥漿，用于冷卻鉆頭，攜帶出巖屑，并作為井底鉆具的動力液，輔助鉆頭鉆進，其性能水平和使用壽命直接影響鉆井速度和生產成本。泥漿泵的工作條件十分惡劣，是鉆井設備中一個薄弱環節。據統計資料分析表明，泥漿泵工作不到20小時就因損壞而停止工作占到了總停泵次數的70％。泥漿泵損壞的主要原因是液力端易損件壽命低，導致破壞失效。如何提高泥漿泵易損件的壽命，一直以來是鉆井機械設備亟待解決的問題。活塞是泥漿泵的核心部件，目前普遍采用橡膠材料，使用中存在抗磨損性能差、密封性能低等問題?；钊透滋鬃飨鄬ν鶑瓦\動，在工作過程中，交變壓力會引起活塞皮碗的變形，泥漿中的砂粒會增加活塞與缸套之間的摩擦磨損，活塞鋼芯和缸套的間隙還會導致活塞皮碗根部發生擠傷，摩擦產生的熱量會引起橡膠材料的老化和脆裂。

仿生學研究發現非光滑表面具有良好的耐磨性、減阻性、潤滑性，如穿山甲的甲殼外表、蚯蚓的節狀肢體等。為此，基于仿生非光滑表面原理，本發明設計了一種泥漿泵用螺旋仿生活塞，其具備良好的耐磨性、密封性、潤滑性、散熱性，可極大地提高整個密封系統的使用壽命、可靠性和安全性。

發明內容

本發明的目的是：為克服現有泥漿泵用活塞易磨損、疲勞、擠傷等問題，特提供一種泥漿泵用螺旋仿生活塞，其具有良好的耐磨性、密封性、潤滑性、散熱性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：泥漿泵用螺旋仿生活塞，是由活塞本體構成，其特征在于活塞本體的外表面布置螺旋仿生槽，螺旋仿生槽不與活塞本體的兩端貫通以確保密封性，螺旋仿生槽的截面形狀可為方形截面、V形截面或弧形截面，螺旋仿生槽的螺距可根據活塞尺寸具體設計，螺旋仿生活塞可實現良好往復動密封，貯存潤滑介質，收集磨粒，降低摩擦阻力，延長使用壽命。

本發明的有益效果是：(1)該螺旋仿生活塞表面的仿生槽可貯存潤滑油，在動密封過程中可保證密封面處于良好潤滑狀態，仿生槽采用螺旋分布，加大了潤滑油存貯空間，使其潤滑性能更持久；(2)該螺旋仿生活塞表面的仿生槽貯存潤滑油可增加活塞的散熱性能，降低由于往復摩擦生熱引起活塞老化，從而提高其使用壽命；(3)螺旋仿生活塞表面的仿生槽可降低活塞表面的摩擦阻力，使其更耐磨；(4)仿生槽可容納雜質，活塞運動中可將接觸面之間的雜質推移至仿生槽中，降低其磨粒磨損的風險。

附圖說明

圖1是本發明泥漿泵用螺旋仿生活塞結構圖。

圖2是本發明方形螺旋仿生槽截面圖。

圖3是本發明V形螺旋仿生槽截面圖。

圖4是本發明弧形螺旋仿生槽截面圖。

圖中：1.活塞本體，2.螺旋仿生槽，3.方形截面，4.V形截面，5.弧形截面。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的描述。

如圖1所示，泥漿泵用螺旋仿生活塞，是由活塞本體1構成；活塞本體1的外表面布置螺旋仿生槽2，螺旋仿生槽2不與活塞本體1的兩端貫通以確保密封性，螺旋仿生槽2的截面形狀可為方形截面3、V形截面4或弧形截面5，螺旋仿生槽2的螺距可根據活塞尺寸具體設計，螺旋仿生活塞可實現良好往復動密封，貯存潤滑介質，收集磨粒，降低摩擦阻力，延長使用壽命。

如圖2所示，螺旋仿生槽2的截面形狀可為方形截面3。