專利名稱：單缸雙作用式液壓泥漿泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬流體機(jī)械，它涉及到液壓自動換向驅(qū)動的單缸雙作用泥漿泵的結(jié)構(gòu)。
在工程領(lǐng)域中，尤其是石油工業(yè)上需要在高壓下輸送高粘度大比重或高含砂量而流量相對不大的液體，如粘井時用作循環(huán)泥漿和注入固井水泥；采油時用作原油輸送，洗井注水和地層壓裂，因此泥漿泵在石油工業(yè)上是一種通用的關(guān)鍵設(shè)備。目前國內(nèi)外在泥漿泵上大都是采用機(jī)械驅(qū)動的形式，在泵往復(fù)運(yùn)動的獲得上來看，用曲柄滑塊式驅(qū)動的單缸單作用泵沒有實用意義，因為它的排量不均度很大，其數(shù)值為3.14；另外還有三缸單作用式泵，其曲柄相位相差120°，四缸單作用進(jìn)似于雙缸雙作用泵，它們的結(jié)構(gòu)及排量曲線見圖1－5。60年代以來三缸單作用泵得以發(fā)展的原因是因它的排量不均度為0.141，比雙缸雙作用泵的排量不均度0.314低得多，使鉆井效率得以顯著提高。近年才出現(xiàn)的液壓泵因液壓運(yùn)動平穩(wěn)，并采用了特制的流量平衡裝置，所以泵輸出的流量也較穩(wěn)定，按發(fā)展形式的要求必然是向著流量更加穩(wěn)定和高效率的方向發(fā)展。經(jīng)中國專利局檢索得到如下幾篇相近的資料①EP0380777《輸送釀造液體的正排量泵》專利。它的正排量泵是被一個單活塞桿的雙作用油缸所驅(qū)動，它的換向是由活塞桿上的剛性聯(lián)接盤碰撞控制分配器的兩個限位開關(guān)來實現(xiàn)的，這限位開關(guān)可以是電的、液壓或其它形式的；②US3142258《泵的結(jié)構(gòu)》專利它是一個抽送液體或半流液體的塑料零件泵的結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動介質(zhì)為壓縮空氣，兩串聯(lián)缸體內(nèi)活塞運(yùn)動的位置由兩端缸頂?shù)目烧{(diào)的限位塊限定，其換向問題也可用活塞桿一端外伸部分上的撞塊和微動開關(guān)的配合作用來實現(xiàn)；③US3700360《雙作用的串聯(lián)活塞泵》專利，它是用車輛上的發(fā)動機(jī)驅(qū)動的液壓泵形成的壓力油驅(qū)動油缸串接、活塞串聯(lián)的雙作用泵，該泵用來輸送水或液體，其傳動上的特征是驅(qū)動油缸中的驅(qū)動活塞運(yùn)動的換向是靠兩缸中的活塞桿中的一個延伸桿控制電路的微動開關(guān)，用電磁作用的引導(dǎo)閥操作換向閥來實現(xiàn)的。上述檢索得到的三個對比專利說明在泥漿泵的領(lǐng)域中并沒有使用液壓驅(qū)動的單缸雙作用的形式，而它們共同的特征是它們雖都是液壓控制的雙作用式的泵，但它的換向問題都是采用機(jī)械運(yùn)動碰撞電路的微動開關(guān)來實現(xiàn)的。
本實用新型的目的是提供一種串聯(lián)活塞的單缸雙作用的泥漿泵，其換向的操作是采用帶有液壓自控?fù)Q向裝置的液壓傳動方式實現(xiàn)的。
按如上構(gòu)思，本方案所提供的單缸雙作用液壓泥漿泵，它包括有液壓自動往復(fù)驅(qū)動油缸的換向機(jī)構(gòu)，及雙作用式泵，其具體的特征是該單缸雙作用式的泥漿泵是同軸的單缸雙作用雙活塞桿的液壓油缸所驅(qū)動。
本方案中液壓驅(qū)動油缸是由液壓自控?fù)Q向機(jī)構(gòu)所控制，該機(jī)構(gòu)包括一個二位四通換向閥和一個帶有兩端控制器小油缸的二位四通先導(dǎo)換向閥，它的驅(qū)動油缸可以有兩種形式，一種是不帶緩沖活塞的雙活塞桿活塞形式的油缸，另一種是帶有緩沖活塞和在端蓋上有與之相配合的緩沖油腔的雙活塞桿活塞形式的油缸。驅(qū)動油缸換向機(jī)構(gòu)的油路布置是自由泵輸出的壓力油、及工作之后返回油池的兩條管路同時接到換向先導(dǎo)閥的E、F和換向閥的A、B，從換向閥接出的兩油管C、D連接到油缸的兩端M、N或U、V，同時還接到控制器小油缸的內(nèi)端K、L，從先導(dǎo)換向閥接出的兩油管G、H連接到換向閥的兩工作油腔I、J，從油缸接出的兩換向信號的油管O、P或S、T接到兩控制器小油缸的外端Q、R。其不帶緩沖活塞的油缸是由雙活塞桿活塞、接近兩端處帶有換向信號油道的油缸及帶有進(jìn)出油道的端蓋所組成。帶有緩沖活塞的油缸是由帶有雙向緩沖活塞的雙活塞桿活塞、兩端近端蓋處帶有換向信號油道的油缸，帶有與緩沖活塞相配合的緩沖油腔的缸蓋所組成，缸蓋的緩沖油腔內(nèi)有進(jìn)排油道，在缸蓋的端面上還有排油油道。本方案中二位四通先導(dǎo)換向閥兩端的控制器小油缸是由小油缸、平衡活塞、及使換向先導(dǎo)閥換位的推桿所構(gòu)成。
本方案中泥漿泵是單缸雙作用形式，一改傳統(tǒng)的機(jī)械驅(qū)動結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、故障多、效率低的面貌，它結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，能長時間穩(wěn)定可靠地工作。驅(qū)動它的液壓油缸也是雙作用式，但它采用雙活塞桿形式以平衡泥漿泵中活塞兩面受力面積的差值，從而獲得極穩(wěn)定的排量曲線。又由于液壓傳動可以獲得勻速的直線運(yùn)動和換向機(jī)構(gòu)高靈敏地響應(yīng)能力，它可以獲得排量不均度幾乎為0的理想狀態(tài)。它與機(jī)械傳動形式比傳動鏈短，摩擦副少，所以效率高，經(jīng)試驗當(dāng)輸出壓力為1.7Mpa時總效率為0.7以上，因此它起動功率小，僅為1KW以下，而原泵為6KW以上。
采用本方案能體現(xiàn)如下的優(yōu)越性①它能獲得極平穩(wěn)的流量，其不均度幾乎近于0；②它有較高的總效率；③它體積小，重量輕僅為原泵重量的2／5－1／3；④由于流量平穩(wěn)，可省去克服流量脈動的平衡容器；⑤工作中無碰撞零件，無發(fā)熱元件，因此故障少，而壽命高。經(jīng)專家判斷液壓驅(qū)動的泥漿泵將是發(fā)展的方向。
圖1為曲柄滑塊式驅(qū)動的單缸單作用泵的示意圖圖2為三缸單作用式泵的示意圖。
圖3為雙缸雙作用泵的示意圖。
圖4為三缸單作用泵的排量曲線圖。
圖5為雙缸雙作用泵的排量曲線圖。
圖6為本方案單缸雙作用排量曲線圖。
圖7為本方案單缸雙作用式泥漿泵的原理圖。
圖8為控制器小油缸的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為帶緩沖活塞的油缸結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合
本方案實施例的工作原理及工作過程，圖中泥漿泵(17)為雙作用泵，其驅(qū)動油缸可以有兩種形式，一種是不帶緩沖活塞的，它由油缸(6)，雙活塞桿活塞(7)和端蓋(8)所構(gòu)成，其端蓋上有進(jìn)出油路，在油缸的兩端大于活塞厚度的距離上設(shè)有換向信號的油路，帶緩沖活塞的驅(qū)動油缸是由兩端帶有緩沖活塞的雙活塞桿活塞(13)接近兩端蓋處帶有換向信號油路的油缸(12)、帶有緩沖與緩沖活塞相配合的緩沖油腔(16)的兩端蓋(14)所構(gòu)成，緩沖油腔內(nèi)端面上設(shè)有進(jìn)出油路，在端蓋的端面上還設(shè)有帶單向閥(15)的進(jìn)油油路，驅(qū)動的液壓油存放在油池(1)中，經(jīng)油泵(2)輸入到換向閥(3)，換向閥又受換向先導(dǎo)閥(4)的控制，先導(dǎo)閥的兩端帶有控制器小油缸(5)，其控制器小油缸是由小油缸(9)、平衡活塞(10)和使先導(dǎo)閥換位的推桿(11)。
工作時油泵輸出的壓力油經(jīng)E、G到I確定了換向閥的位置，壓力油還經(jīng)A、C到M推動活塞右行，同時經(jīng)C、K進(jìn)入控制器小油缸，它與自O(shè)、Q進(jìn)入小油缸的油等壓，因此平衡活塞穩(wěn)定不動。此時活塞右端的油接近于零壓經(jīng)N、D、B泄入油池，L和R也是等壓的，其平衡活塞穩(wěn)定不動。當(dāng)活塞右行到其后邊緣超過P點接近右端蓋時，P點和M、O等壓，因此R處的壓力高于L，平衡活塞向左運(yùn)動，通過推桿使先導(dǎo)閥換位，壓力油經(jīng)E、H送到J，使換向閥換位，壓力油經(jīng)A、D到N，使活塞反向運(yùn)動，此時又呈現(xiàn)P、N等壓，M、O等壓，使先導(dǎo)閥和換向閥處于穩(wěn)定狀態(tài)，進(jìn)入下一個－工作循環(huán)。不帶緩沖油缸的換位信號取自活塞的后方，而帶緩沖活塞的油缸其換位信號取自活塞的前方。當(dāng)活塞向右運(yùn)動時S、V、W處于等壓狀態(tài)，此時T、V處于近零壓，當(dāng)活塞行至右端時緩沖活塞的凸臺與緩沖油腔開始接觸，由于X管路設(shè)有單向閥，油路不通，此時端蓋凹窩內(nèi)的油壓快速上升，造成R、L不平衡，使先導(dǎo)閥換位，進(jìn)而使換向閥換位。
使用中經(jīng)調(diào)整壓力油的流量，可以得到不同的活塞的運(yùn)動速度，以適應(yīng)不同負(fù)載的需要，本方案的換向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)小巧，油路封閉，工作穩(wěn)定壽命高，能長期在惡劣的露天場礦環(huán)境下工作。
本方案的泥漿泵缸徑∮63，工作頻率82次／分，泥漿輸出流量300升／分，輸出壓力為20Mpa，此時油泵的驅(qū)動電機(jī)為15KW。
權(quán)利要求1.一種單缸雙作用液壓泥漿泵，它包括有液壓自動往復(fù)油缸的換向機(jī)構(gòu)，其特征是該泥漿泵(17)為單缸雙作用式結(jié)構(gòu)，它是由同軸的單缸雙作用雙活塞桿的液壓油缸(6)或(22)所驅(qū)動。
2.按照權(quán)利要求1所述的泥漿泵，其特征是驅(qū)動泥漿泵的液壓油缸是由液壓自控?fù)Q向機(jī)構(gòu)所控制，該機(jī)構(gòu)包括一個二位四通換向閥(3)和一個帶兩端控制器小油缸(5)的二位四通先導(dǎo)換向閥(4)。
3.按照權(quán)利要求1所述的泥漿泵，其特征是驅(qū)動泥漿泵的液壓油缸可以有兩種形式一種是不帶緩沖活塞的雙活塞桿活塞形式的油缸；另一種是帶緩沖活塞和在端蓋上有與之相配合的緩沖油腔的雙活塞桿活塞形式的油缸。
4.按照權(quán)利要求1－3之一所述的泥漿泵，其特征是它的驅(qū)動油缸換向機(jī)構(gòu)的油路布置是自油泵(2)輸出的壓力油的、及工作之后返回到油池(1)的兩條管路同時接到換向先導(dǎo)閥(4)的EF、和換向閥(3)的A、B，從換向閥接出的兩油管C、D連接到油缸的兩端M、N或U、V，同時還接到控制器小油缸(5)的內(nèi)端K、L，從先導(dǎo)閥接出來的兩油管G、H連接到換向閥的兩工作油腔I、J，從油缸接出的兩換向信號的油管O、P或S、T接到兩控制器小油缸(5)的外端Q、R。
5.按照權(quán)利要求3所述的泥漿泵，其特征是它的不帶緩沖活塞的油缸是由雙活塞桿活塞(7)接近兩端處帶有換向信號油道的油缸(6)、及帶有進(jìn)出油道的端蓋(8)所組成；帶有緩沖活塞的油缸是由帶有雙向緩沖活塞的雙活塞桿活塞(13)，兩端近端蓋處帶有換向信號油道的油缸(12)、帶有與緩沖活塞相配合的緩沖油腔(16)的缸蓋所組成，缸蓋的緩沖油腔內(nèi)有進(jìn)排油道，在端面上還有排油油道。
6.按照權(quán)利要求2所述的泥漿泵，其特征是它的二位四通換向先導(dǎo)閥兩端的控制器小油缸(5)是由小油缸(9)、平衡活塞(10)、及使換向先導(dǎo)閥換位的推桿(11)所構(gòu)成的。
專利摘要本實用新型屬于液體機(jī)械。泥漿泵是石油工業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，目前國內(nèi)外大都采用機(jī)械驅(qū)動的形式，常見的是三缸單作用式，它雖較其它機(jī)械傳動形式有較好的排量不均度，但它還存在結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜、效率低的問題，本方案提供的單缸雙作用式液壓泥漿泵是由帶液控自動換向裝置的液壓傳動系統(tǒng)的單缸雙作用雙活塞桿的油缸所驅(qū)動，其特點是該泵排量不均度接近0，體積小、重量輕，工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號F04B9/10GK2151272SQ9222898
公開日1993年12月29日 申請日期1992年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月31日
發(fā)明者劉曉軍, 胡勇 申請人:天津理工學(xué)院, 石油地球物理勘探局機(jī)械廠