[发明专利]双盘和双缸的泵

说明书

本发明涉及一种泵(1)，包括相对于垂直于驱动轴(12)的轴线的平面对称分布的两个泵送组件，每个泵送组件包括缸(4、5)、盘(2、3)、吸入管(8、9)和输送管(10、11)，每个组件的盘(2、3)在对称平面处相互连接。

本发明涉及泵领域，特别是用于高压和高输出的泵送，特别是用于范围在几百米到几千米的钻井作业。

在碳氢化合物生产领域中，目前发现井孔需要达到越拉越深的深度，这意味着在越来越高的喷射压力下工作。因此，石油行业中的石油公司和服务业需要在非常高的压力下的泵(例如用于喷射钻井泥浆)以达到所需的深度。这些泵还必需是可靠的、经济的、灵活的和紧凑的，以便满足能源部门越来越严格的要求。

总的来说，由曲轴驱动的泵在所有的行业领域中最为普遍：设备、石油、天然气和农产品工业、汽车行业、建筑(供暖、井、空调、水泵等)，并且更具体地用于处理水和废物(水网络和排水系统)。迄今为止，这种类型的泵已包括有限数量的活塞(大约5个)，因为曲轴的尺寸限制，曲轴意外地经受高应力和可能在输送侧发生的压力的突然变化。因此，这些泵在其功率、其压力/输出配对(受由曲轴的正弦压力产生的“水锤”限制)、其重量、其效率和其寿命方面有限制。此外，它们不提供具有可变排量的可能性，并因此缺乏使用灵活性。

另一种容积式泵技术是筒式活塞泵，也称为摆盘泵(wobble-plate pump)或摆动盘式泵(swashplate pump),其涉及盘和筒体。对于这种类型的泵，活塞以圆形分布，与活塞在其中对齐的曲轴泵不同。设计有盘和缸的泵使用摆盘系统或摆动盘系统运行，其中，盘一个接一个地致动各个活塞。当一个活塞处于吸入阶段时，相对的活塞处于输送模式，从而在泵上游和下游提供了恒定的流量。由缸引导的活塞的位置的分布提供了当轴被马达驱动旋转时负载的逐渐的分布。

主要用于低压力和低输出的泵送(主要用于泵送液压油)，这一类型的泵提供许多优点：

-优异的重量/功率比

-非常好的质量/价格比

-有利的机械和容积效率

-通过调整盘的角度来具有可变排量的可能性。

一般来说，筒式活塞泵有三种主要设计：

-固定缸泵(图1)：在泵1的该构造中，其中，缸是固定的，倾斜盘/摆动盘2旋转(由轴5驱动)，以产生活塞3在其衬套4中的运动。活塞3与盘2之间的连接则由抵靠盘2摩擦的球接头滑垫提供。这里的优点是各旋转部件具有非常低的惯性。

-旋转缸摆动盘泵(图2)：在泵1内，盘2被固定，并且承载活塞3的缸6旋转，从而引起活塞3在其衬套4中的运动。活塞3-盘2连接以与第一构造相同的方式提供。这种设计的优点是易于使摆动盘的角度可调节，因此可以有可变的排量。相反，由于使缸和所有活塞旋转，所以各旋转部件的惯性显著增加。

-摆动盘泵：在这种设计中，缸是固定的，并且有两个盘；倾斜的第一盘旋转，并且仅将摆动运动传递到第二盘。因此，可例如使用通过球接头连接部来连接到活塞和盘的连杆来将活塞连接到第二摆动盘而不需要摩擦元件。因为没有摩擦元件(并且偶然地可在地热应用场合中找到一些摩擦元件)，这是唯一适用于高压泵送的设计。它还提供了优异的机械效率。

在这种筒式活塞泵的情况下，活塞的数量和直径以及盘的角度确定了泵的期望输出。实际上，当泵运行时，活塞轮流处于高压下，然后处于大气压下，使得缸/活塞组件在盘上施加负载，其模量(module)在空间上是不均匀的。具体地，在吸入管(大气压力)方面，负载相对较低，而在输送管方面，负载最大。

此外，当在非常深的钻井结合高压且高流量(高传输)的领域中使用筒式活塞泵时，无论它们具有旋转的缸、摆盘还是摆动盘，大量活塞施加的力可能导致在盘和部件之间的机械连接部上相当大的负载，在极端条件下这会导致盘的变形或连接部的断裂。此外，活塞和盘之间的连接(部)、例如通过球接头滑垫提供的连接(部)需要设计成具有最小的摩擦。