CN102410194B - 一种柱塞往复泵的流量调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：其包括：安装在所述同轴孔内的调整套，调整套内部设置通孔，该通孔端部内径小于中部内径；调节杆，轴向移动设置在所述调整套内部通孔内、且能使调整套中部内形成一环形容腔，该调节杆面向柱塞往复泵的柱塞的一端开有台阶孔，该台阶孔前部的大径内设置导向密封件，该台阶孔后部的小径部与所述环形容腔连通，该环形容腔与所述柱塞往复泵的吸入口连通；同轴设置在柱塞往复泵的柱塞端部的副柱塞，该副柱塞能在柱塞往复泵的柱塞带动下出入设置在调节杆端部台阶孔内的导向密封件内孔。本发明克服了现有技术的震动、噪声大的不足。

Description

一种柱塞往复泵的流量调节装置

技术领域

本发明涉及一种柱塞往复泵的流量调节装置，将该装置安装在柱塞往复泵上就可使其调节排出流量。 

背景技术

柱塞往复泵是一种容积式泵，泵的输出流量与柱塞直径、泵行程和泵速(每分钟往复次数)有关。现有的柱塞往复泵大部分采用的是改变泵速来调流量。但这种方法仅适用于一台往复泵只有一个排出口的情况。对于多缸多排出口往复泵，如果要求每个独立排出口的流量均可调节，现有的柱塞往复泵则达不到上述要求。 

针对上述情况，本公司研发了两种多输出口流量可调的柱塞往复泵，它通过增设一可改变泵腔容积的调节装置来达到流量调整的目的(具体可参阅本公司申报的公开号为CN101994688A的一种柱塞往复泵和公开号为CN102155373A的一种气控变量往复泵)。这两种柱塞往复泵虽然独立排出口的流量均可调节，但它增加了调整柱塞这个往复运动件，该件在泵交变腔液体推动下作往复运动，在运动到后部与限位阀座接触时，由于泵腔压力和运动惯性双重作用冲击震动很大，引起噪声很大。现有公开文献中披露的其他一些流量可调的往复泵调节也都有附加往复运动件，存在震动、噪声大的问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种可应用于往复泵调节排出流量的柱塞往复泵的流量调节装置，该装置没有附加往复运动件，也就没有附加的震动和噪声，克服了现有技术的震动、噪声大的不足，将该装置安装在柱塞往复泵上就可使其调节排出流量，既可用于新的流量调节泵，也可用于普通往复泵调节流量改造。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：该流量调节装置安装在柱塞往复泵的泵体上、位于柱塞往复泵的柱塞相对一侧、且与柱塞往复泵的柱塞处于同一中心线的同轴孔内，该流量调节装置包括 

安装在所述同轴孔内的调整套，调整套内部设置通孔，该通孔两端内径小于中部内径； 

调节杆，轴向移动设置在所述调整套内部通孔内、且能使调整套中部内形成一环形容腔，该调节杆面向柱塞往复泵的柱塞的一端开有台阶孔，该台阶孔前部的大径内部设 置导向密封件，该台阶孔后部的小径与所述环形容腔连通，该环形容腔与所述柱塞往复泵的吸入口连通； 

同轴设置在柱塞往复泵的柱塞端部的副柱塞，该副柱塞能在柱塞往复泵的柱塞带动下出入设置在调节杆端部台阶孔内的导向密封件内孔。 

采用上述技术方案，通过在往复泵的柱塞端部增加一同轴副柱塞，形成台阶形柱塞，在柱塞对面同轴孔内设置调整套和调节杆，调节杆面向柱塞一端开有台阶孔，孔内安装导向密封件，台阶孔后部与调整套之间形成的环形空间与吸入口相通，副柱塞在泵带动下出入调节杆上的导向密封件内孔，实现泵腔与吸入口的开闭，通过轴向移动调节杆的位置，就改变了在泵行程中的泵腔与吸入口的开闭点，调整了泵的有效行程，从而实现了泵流量的调整。 

调节杆在调整套内轴向移动机构可以有多种方式，作为改进，本发明提供了两种方式，其中一种方式是：所述调整套通孔后部设置内螺纹，所述调节杆前端部为外圆柱，后端部设置外螺纹，轴向装设在所述调整套内、且后端部外螺纹与调整套通孔后部的内螺纹配合。 

所述调节杆前端部的外圆柱端开有与外径同轴的螺孔和两个台阶孔，采用螺套将所述导向密封件压装在第一台阶孔内，在其第二台阶孔有径向小孔与所述环形容腔连通，在调节杆后端部还安装有调节手柄。 

所述调节手柄为一端带刀口套形一端为园柱孔的手柄，其外径上滚有花纹，其安装在调节杆的螺纹外部的圆柱上，用紧定螺钉连接。 

所述导向密封件采用的是U形密封圈。 

所述调整套的外径上有轴向刻度，调节手柄上制有与调整套同轴的指示刀口套，当旋转调节手柄使调节杆在调整套内螺旋运动时，该调整套的刀口指向调整套的刻度值显示调节杆在调整套中的位置。 

所述副柱塞一端具有台阶外径，其上刻有外螺纹，另一端为球顶锥形头部，柱塞往复泵的柱塞端面具有一同轴螺孔和台阶孔，用于安装所述副柱塞。 

所述副柱塞和柱塞往复泵的柱塞也可以制为一体件。 

所述调整套采用螺栓通过压板安装在泵体上，所述环形空间两端装有密封件，且压板为一内为台阶孔外为方形，方形四角开有通孔，其台阶孔与调整套外径配合。 

所述的调整套内螺纹端距端面5mm处还加工有两条相互错开180度、深度为螺纹外径1/3的槽，在对应槽中心的端面上加工有螺孔，螺孔上装有螺钉，上紧该螺钉可将调节杆紧固在调整套上。 

调节杆在调整套内轴向移动机构的另一种方式是：所述调节杆后端设置同轴内螺纹，后端外部设置径向螺孔，调整套通孔后部为同轴台阶孔，调整套外径上设置一轴向长槽；一螺杆，其一端设置外螺纹，另一端为台阶轴和方形手柄，该螺杆外螺纹一端安 装在调节杆的螺孔内，另一端通过法兰用螺栓安装在调整套的台阶孔内，一销钉通过调整套上的轴向长槽安装在调节杆的径向螺孔内。 

所述调整套的轴向长槽处刻有刻度，销钉处的刻度就是流量数值。 

所述螺杆可通过压紧螺栓固定在所述调整套上。 

所述环形容腔与所述柱塞往复泵的吸入口之间通过胶管连通。 

与现有技术相比，本发明的优点在于： 

1、本装置没有附加的往复运动件，从根本上减少震动和噪声，还取消了附加的往复运动件与外界的动密封，减少了泄漏点，提高了泵效率； 

2.、调整流量的流道平滑，输送介质的降粘率小，特别适合油田注聚合物的工艺要求。 

3、流量调整范围大，流量输出可为0，输出量为0-100％，充分适应一泵多点供水时各点的流量要求；其中一点不工作流量为0时其他点还可正常工作； 

4、本装置组成零件少，取消了弹簧，气密封、橡胶减震垫等易损件，易损件少，可靠性高，运行成本降低。 

5、流量调整方便、直观，可不停机调整； 

7、可适用于多缸柱塞往复泵，每个缸都可单独调整流量，单独输出。方便一台泵供多个点且流量分别可调。特别适合油田一泵多井注入等工况。 

附图说明

图1为本发明实施例一中柱塞处于后死点位置的结构示意图； 

图2为本发明实施例一中柱塞前行、副柱塞进入调节杆时的结构示意图； 

图3为本发明实施例二中柱塞前行、副柱塞进入调节杆时的结构示意图。 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 

实施例一： 

本发明提供的柱塞往复泵的流量调节装置的原理为改变泵柱塞的有效行程。本发明就是在通用柱塞往复泵上附加一个流量调节装置，使其柱塞的部分排出行程段泵腔与吸入口相通，致该段行程失去排液效能；而在其余行程则正常排液。通过调整泵的无效排液行程长度来调节流量。 

具体如图1、图2所示，普通柱塞往复泵主要包括泵体2、配合在泵体柱塞孔内的柱塞1、设置在泵体2内的吸入阀组3和排出阀组5，其中： 

泵体2上设有吸入口4和排出口6、以及用于设置柱塞1的柱塞孔、和分别用于设置吸入阀组3和排出阀组4的阀腔，而泵体的泵腔则由柱塞、吸入阀组、排出阀组和本 发明提供的流量调节装置共同围合而成。 

柱塞1滑配合在泵体2的柱塞孔内，受驱动可在柱塞孔孔内作往复的直线运动。 

本发明提供的流量调节装置就安装在泵体2上，位于柱塞1相对的一侧，且与柱塞1处在同一中心线的同轴孔中，它主要包括有调整套14、压板12、调节杆11、副柱塞7、螺套8、导向密封件9、以及调节手柄16；其中： 

调整套14用螺栓通过压板12安装在泵体2上，且位于泵体2上与柱塞孔同轴、位于柱塞孔相对一侧的同轴孔内，调整套14外径为一台阶圆柱，调整套14内部设置通孔，该通孔端部内径小于中部内径，后端设置内螺纹。 

调节杆11的一端为外圆柱，另一端设置外螺纹，轴向移动设置在所述调整套内部通孔内、且能使调整套中部内形成一环形容腔；调节杆11的外圆柱端开有与外径同轴的螺孔和两个台阶孔，用螺套8将导向密封件9压装在其第一台阶孔内；在其第二台阶孔有径向小孔与调整套的环形空间相通；在外螺纹端还有一同轴外圆柱用于安装调节手柄16。环形空间两端装有密封件10和13。 

在本实施例中导向密封件9为U形密封圈，导向用的是铜导向套。也可采用V形密封圈、编织填料密封、司特圈和异形密封、间隙密封等。 

调节手柄16为一端带刀口套形一端为圆柱孔的手柄，其外径上滚有花纹，便于用手转动。安装在调节杆11螺纹外部的圆柱上，用紧定螺钉17连接。转动手柄可使调节杆在调整套内轴向移动。 

副柱塞7为一端外螺纹和台阶外径一端为球顶锥形头部的柱塞杆。其外螺纹、台阶外径、副柱塞外径和球顶锥形头部同轴。外螺纹和台阶外径同轴地安装在柱塞端部的螺孔、台阶孔中。使其随主柱塞往复运动，进出调节杆上的密封导向件的孔。制造新泵时可使副柱塞和泵柱塞制为一体件，改装时需在泵柱塞端面上加工一同轴螺孔和台阶孔，用于安装副柱塞。 

压板12为一内为台阶孔外为方形，方形四角开有通孔，其台阶孔与调整套外径配合，用螺栓将调整套14压紧在泵体2上。 

在调整套14的外径上有轴向刻度，调节手柄16上制有与调整套同轴的指示刀口套，当旋转调节手柄16使调节杆在调整套内螺旋运动时，该调整套的刀口指向调整套的刻度值显示调节杆在调整套中的位置。也就是流量调节的百分比。 

在所述的调整套14内螺纹端距端面5mm处还加工有两条相互错开180度、深度为螺纹外径1/3的槽。在对应槽中心的端面上加工有螺孔，螺孔上装有螺钉15，上紧该螺钉可将调节杆11紧固在调整套14上，防止运转中松动，流量变化。 

本发明提供的流量调节装置配合往复泵工作的原理如下：柱塞1向后作吸入运动时，副柱塞7还在导向密封件9的孔内，泵腔A容积增大，压力降低，使吸入阀组3打开，排出阀组4关闭。介质从吸入口5通过吸入阀组3进入泵腔A内。当副柱塞7脱 离导向密封件9的孔后，泵腔A就通过导向密封件9的孔、调整套14与调节杆11之间形成的环形空间、泵体上的孔C与吸入口相通。介质直接由此通道进入泵腔。参见附图1所示，柱塞1运动到后死点后换向作排出运动，泵腔A内的介质又通过该通道回到吸入口。当柱塞运动到使副柱塞7进入导向密封件9的孔内时，泵腔A和吸入口之间的通道关闭，柱塞继续向前运动，泵腔A压力增高，剩余介质打开排出阀组5排出。柱塞继续向前运动，到后死点位置后泵排液结束；换向作吸入运动。又开始一轮工作循环。 

泵在一个冲程中的排量就是柱塞1和副柱塞7之间的环形面积x泵腔A和吸入口之间的通道关闭点到柱塞前死点之间的行程；轴向移动调节杆11的位置可改变这个行程，也就改变了泵排量。 

当轴向移动调节杆11位置到最前面，使副柱塞7始终不能进入导向密封件9的孔内时，泵腔A和吸入口之间的通道常通，泵流量为0。 

当轴向移动调节杆11位置到最后面，使副柱塞7始终不脱离导向密封件9的孔时，泵腔A和吸入口之间的通道常闭，泵流量为最大。即额定流量。 

旋转调整手柄16，调节调节杆11在调整套14中的位置，就改变了柱塞有效行程，从而改变柱塞的排出流量。标尺显示为100位置时调整量为0，该缸满流量输出。标尺显示为0位置时，调整量为100％，该缸流量输出为0。当调整为标尺显示为50位置时，调整量为50％，该缸流量输出为50％。即标尺显示数字就是流量输出百分数。 

实施例二 

与实施例一不同的是： 

所述环形容腔与所述柱塞往复泵的吸入口之间通过胶管连通，泵体上没有设置通道C，可减小泵体厚度，对大行程的泵尤其适合。 

调节杆11在调整套14内的轴向移动的调节方式改为内螺纹式。具体实施为：将调节杆11外螺纹端改为同轴内螺纹，并在外径上加工一径向螺孔。将调整套14内螺纹端改为同轴台阶孔，并在外径上加工一轴向长槽。新增一螺杆16，其一端为外螺纹一端为台阶轴和方形手柄。其外螺纹一端安装在调节杆11的螺孔内，园柱端通过新增法兰17用螺栓18安装在调整套14台阶孔内。用新增的销钉15通过调整套14上的长槽安装在调节杆11的径向螺孔内。 

转动螺杆16尾部的方形手柄，由于调节杆11受销钉15限制不能转动，螺杆16的转动就使其轴向移动，从而调整流量。 

在调整套14的轴向长槽处刻上刻度，销钉15处的刻度就是流量数值。 

压紧螺栓18使螺杆16不能转动就可防止运转中松动，流量变化。 

通过以上两个实施例可见，本发明的核心是在往复泵的柱塞端部增加一同轴副柱 塞，形成台阶形柱塞。在柱塞对面同轴孔内设置调整套和调节杆，调节杆面向柱塞一端开有台阶孔，孔内安装导向密封件，台阶孔后部与吸入口相通，副柱塞在泵带动下出入调节杆上的导向密封件孔，实现泵腔与吸入口的开闭，通过轴向移动调节杆的位置，就改变了在泵行程中的泵腔与吸入口的开闭点，调整了泵的有效行程，从而实现了泵流量的调整。因此，不管调节杆轴向移动的机构是什么方式，其台阶孔内安装的导向密封件是什么形式，其内孔与吸入口的联通方式是什么，副柱塞与泵柱塞的联接方式和是否作成整体式，只要是通过轴向移动与吸入口相通的调节杆，使其上导向密封件孔与泵柱塞上安装的副柱塞通过进出实现开闭的方式都落入本发明的保护范围。 

Claims (13)

1.一种柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：该流量调节装置安装在柱塞往复泵的泵体上、位于柱塞往复泵的柱塞相对一侧、且与柱塞往复泵的柱塞处于同一中心线的同轴孔内，该流量调节装置包括: 

安装在所述同轴孔内的调整套，调整套内部设置通孔，该通孔端部内径小于中部内径； 

调节杆，轴向移动设置在所述调整套内部通孔内、且能使调整套中部内形成一环形容腔，该调节杆面向柱塞往复泵的柱塞的一端开有台阶孔，该台阶孔前部的大径内设置导向密封件，该台阶孔后部的小径部与所述环形容腔连通，该环形容腔与所述柱塞往复泵的吸入口连通； 

同轴设置在柱塞往复泵的柱塞端部的副柱塞，该副柱塞能在柱塞往复泵的柱塞带动下出入设置在调节杆端部台阶孔内的导向密封件内孔。 

2.根据权利要求1所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述调整套通孔后部设置内螺纹，所述调节杆前端部为外圆柱，后端部设置外螺纹，轴向装设在所述调整套内、且后端部外螺纹与调整套通孔后部的内螺纹配合。 

3.根据权利要求2所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述调节杆前端部的外圆柱端开有与外径同轴的螺孔和两个台阶孔，采用螺套将所述导向密封件压装在第一台阶孔内，在其第二台阶孔有径向小孔与所述环形容腔连通，在调节杆后端部还安装有调节手柄。 

4.根据权利要求3所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述调节手柄的一端制有与调整套同轴的指示刀口套，另一端为圆柱孔，其外径上滚有花纹，其安装在调节杆的螺纹外部的圆柱上，用紧定螺钉连接；所述调整套的外径上有轴向刻度，当旋转调节手柄使调节杆在调整套内螺旋运动时，该调整套的刀口指向调整套的刻度值显示调节杆在调整套中的位置。 

5.根据权利要求3所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述导向密封件采用的是U形密封圈。 

6.根据权利要求1所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述副柱塞一端具有台阶外径，其上刻有外螺纹，另一端为球顶锥形头部，柱塞往复泵的柱塞端面具有一同轴螺孔和台阶孔，用于安装所述副柱塞。 

7.根据权利要求1所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述副柱塞和柱塞往复泵的柱塞制为一体件。 

8.根据权利要求1所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述调整套采用螺栓通过压板安装在泵体上，所述环形空间两端装有密封件，且压板为一内为台阶 孔外为方形，方形四角开有通孔，其台阶孔与调整套外径配合。 

9.根据权利要求2所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述的调整套内螺纹端距端面5mm处还加工有两条相互错开180度、深度为螺纹外径1/3的槽，在对应槽中心的端面上加工有螺孔，螺孔上装有螺钉，上紧该螺钉可将调节杆紧固在调整套上。 

10.根据权利要求1所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述调节杆后端设置同轴内螺纹，后端外部设置径向螺孔，调整套通孔后部为同轴台阶孔，调整套外径上设置一轴向长槽；一螺杆，其一端设置外螺纹，另一端为台阶轴和方形手柄，该螺杆外螺纹一端安装在调节杆的螺孔内，另一端通过法兰用螺栓安装在调整套的台阶孔内，一销钉通过调整套上的轴向长槽安装在调节杆的径向螺孔内。 

11.根据权利要求10所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述调整套的轴向长槽处刻有刻度，销钉(15)处的刻度就是流量数值。 

12.根据权利要求11所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述螺杆通过压紧螺栓固定在所述调整套上。 

13.根据权利要求11所述的柱塞往复泵的流量调节装置，其特征在于：所述环形容腔与所述柱塞往复泵的吸入口之间通过胶管连通。