[发明专利]一种对置式轴向柱塞泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种对置式轴向柱塞泵。

背景技术

往复泵在石油矿场中广泛应用于钻井、酸化压裂、注水等生产中。随着石油工业对往复泵的要求越来越高,往复泵向着输出压力高、流量大、制造和维修方便、流量压力脉动小、体积小和质量轻等方向发展。

目前拥有的液压驱动往复泵结构简单、效率高、质量轻,而且运行平稳,能基本满足石油工业对往复泵的要求,但其对控制系统要求高,在恶劣环境下的可靠性需进一步提高,其应用受到一定限制。三缸单作用凸轮机构恒流量往复泵进、排液总管内流量恒定、压力无波动,但在相同工作参数下,该往复泵要比曲柄连杆机构往复泵体积大，重量重。直线电机往复泵在理论上基本消除了往复泵输出流量和压力的不稳定性,但其性能受制造和安装误差的影响及工况条件的限制。

目前广泛使用的柱塞泵，结构形式多为单作用往复泵，相对排量较小，单机难以满足油田钻井、压裂、注水的要求，需要多机并行使用以提高排量，这样就造成占用场地面积大，总能耗高的问题，因此迫切需要一种结构紧凑、体积小、泵效高、排量大、节能的多缸柱塞泵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的技术问题提供一种对置式轴向柱塞泵，该柱塞泵结构紧凑、体积小、重量轻、排量大且输出流量恒定。

本发明所采用的技术方案为：一种对置式轴向柱塞泵，它包括泵壳体、机架轴、圆柱凸轮和驱动装置，所述机架轴设置泵壳体内，所述圆柱凸轮为中空状，圆柱凸轮通过轴承及轴承座设置在机架轴的中心使圆柱凸轮可以绕机架轴转动，其特征在于所述圆柱凸轮为端面圆柱凸轮，圆柱凸轮两端面之间的轴向距离始终为一定值。在圆柱凸轮的两侧对称布置滚轮、滚轮架、传动机构、柱塞、以及液力端总成，所述滚轮沿圆柱凸轮的边缘线均匀布置，滚轮与滚轮架相配合，滚轮架通过传动机构与柱塞相连接，柱塞的另一端与液力端相配置，所述驱动装置用于驱动圆柱凸轮。

 按上述技术方案，在机架轴上对应圆柱凸轮沿周向间隔设置有凹槽，在每个凹槽内设置有复位导向架，复位导向架在凹槽内滑移配置，所述复位导向架的两端分别与圆柱凸轮两侧的滚轮架连接，每个复位导向架的的长度均相同且为一个定值。

按上述技术方案，所述复位导向架的两端均设置有凸缘端，两凸缘端均伸出凹槽为与滚轮架相连接。

按上述技术方案，所述复位导向架为6-12个，均匀布置在机架轴周向方向。

按上述技术方案，所述传动机构为连杆传动，滚轮通过滚轮架与连杆连接，连杆的另一端通过卡箍与柱塞固定连接。

按上述技术方案，连杆的一端设置球铰，连杆通过球铰与滚轮架相连接。

按上述技术方案，所述驱动装置包括大齿轮、小齿轮、电机，大齿轮套装在圆柱凸轮上并与圆柱凸轮同轴固定连接，小齿轮与大齿轮相啮合，电机的输出轴与小齿轮相配置。

按上述技术方案，所述小齿轮和电机分别为两组，对称设置在机架轴的两侧，两小齿轮均与大齿轮相啮合。

按上述技术方案，在圆柱凸轮内壁设置有环形凸台，所述轴承座卡装在该环形凸台两侧，轴承座与环形凸台轴向两侧之间设置有两推力球轴承，环形凸台与复位导向架径向之间设置有圆柱滚子轴承。

本发明所取得的有益效果为：

1、本发明采用对置式圆柱凸轮机构，有利于圆柱凸轮驱动两侧对置的柱塞泵同时工作，比传统的单作用往复泵，更容易实现大排量输出；

2、本发明可以实现理论上的恒流量，消除了曲柄连杆机构往复泵的输出流量和压力的不稳定性，从而提高了泵阀和机械元件的寿命；

3、相比已有的凸轮传动机构，采用端面圆柱凸轮的轮廓曲线，保证对置的两滚子中心距为定值，并使圆柱凸轮两端设置的滚轮固定在复位导轨架上，避免了利用液压弹簧提升时的冲击对圆柱凸轮工作面的磨损，延长了核心零部件的使用寿命；

4、本发明通过连杆传动，避免了已有凸轮传动机构利用液压弹簧提升时的冲击对圆柱凸轮工作面的磨损；

5、相比常规单置式往复泵，结构更为紧凑，重量减小35%，体积减小50%，实现了柱塞泵尺寸的小型化。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中圆柱凸轮的纵截面示意图。

图3为复位导向架的结构示意图。