CN102439314B - 无肘节销的连接杆 - Google Patents

Abstract

一种往复泵组件，具有在壳体之内的泵。该泵具有旋转的曲轴以及经由小杆与活塞连接的十字头。该活塞通过汽缸将流体泵送泵中。连接杆在一个端部处连接到曲轴上，并且在另一个端部连接到十字头上，以使曲轴的旋转运动转化成十字头的线性运动，并从而转化成活塞的线性运动。被连接到十字头的端部通过位于该十字头之内的衬套被紧固到十字头上，这使连接杆端部在工作期间能够进行枢轴转动。该衬套延伸多于180度，使连接杆与十字头保持在一起，而不需要肘节销。通过衬套紧固的端部可通过锁板被保持在衬套内，而固位器不需要肘节销。

Description

无肘节销的连接杆

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2009年1月8日的第61/143,300号临时申请的优先权。

技术领域

本申请大体上涉及在往复泵(reciprocatingpump)的曲轴中使用的连接杆(connectingrod)，并且尤其地，涉及一种不需要肘节销(wristpin)来将其连接到十字头上的连接杆。

背景技术

连接杆被用于油田操作中使用的各种各样的泵中。例如在往复泵中可以使用连接杆。往复泵可被用于将诸如化学制品、水泥或其它媒介的流体泵送井中。往复泵一般通过使活塞在汽缸内纵向地往复运动来增加该汽缸内的压力。连接杆一般具有本体和两个端部。十字头端具有能够使该端部被连接到十字头上的孔，该十字头被连接到小杆(ponyrod)上，该小杆接着被连接到活塞。另一个端部紧固到转动的曲轴上。

十字头在十字头壳体中往复运动，并且具有收纳连接杆的曲轴端的凹腔(concavecavity)。为了将连接杆的端部紧固到十字头上，肘节销被插入通过在连接杆的十字头端形成的孔。然后该肘节销以枢轴的方式将连接杆的端部紧固到十字头上，并且能够使曲轴的旋转运动转换成十字头的线性运动，并由此转换成活塞的线性运动。该肘节销是在泵的使用期间可能需要被更换的附加部分。另外，该肘节销向泵的总体重量添加了重量，这会造成往复泵的运输更加困难而昂贵。另外，将连接杆从十字头上分离需要拆除肘节销。

因此，可期望提供一种连接杆，用于在往复泵中使用，其不需要肘节销将该连接杆的端部紧固到十字头上。

发明内容

在本发明的一种实施例中，往复泵组件具有位于壳体内部的泵。该泵具有转动的曲轴以及经由小杆与活塞连接的十字头。当活塞在汽缸内纵向移动时，活塞通过汽缸在泵中泵送流体。连接杆具有本体，并且在一个端部件处连接到曲轴，而在另一个端部件(endpiece)处连接到十字头，从而将曲轴的旋转运动转化为十字头的线性运动，并且由此向活塞供给能量。

在此实施例中，连接到十字头的端部件通过位于十字头中的衬套(bushing)被紧固到十字头上。该衬套围绕着连接杆的端部件以大于180度延伸。该十字头衬套使连接杆的端部件能够在泵工作期间在衬套之内进行枢轴转动。为了将连接杆的端部件保持在衬套内，可以使用锁板(lockplate)、支撑块和固位器。这消除了对于肘节销的需求，导致减少了一个要保养和维修的部分。另外，可使该连接杆的本体和端部件装配有中空部，以减轻连接杆的重量，并从而减轻泵组件的重量。

附图说明

图1是对依据本发明构造的往复泵的说明图；

图2是在往复泵曲轴壳体内连接杆位置的示意图，并且是依据本发明构造的；

图3是经放大的没有肘节销的连接杆的一种实施例的截面图，并且是依据本发明构造的；

图4是经放大的没有肘节销的连接杆的一种实施例的截面图，并且是依据本发明构造的。

具体实施方式

参考图1和图2，往复泵组件或泵12包括曲轴壳体13，该曲轴壳体13包括往复泵12的外表面的大部分。拉杆(stayrod)15将曲轴壳体13连接到一组汽缸17上。每个汽缸17与流体入口19和流体出口21相连通。如图1和图2所示，吸入盖板22连接到在活塞杆壳体15的对面的每个汽缸的端部。泵12可以自由地站立在地上、可以被固定到可在操作站点之间被牵引的拖车上，或者被固定到诸如用于近海作业的滑道上。

参考图2，示出了被容纳在曲轴壳体13内的往复泵12的一部分。曲轴壳体13容纳有曲轴25，该曲轴25典型地被机械地连接到电机上(未显示)。该电机使曲轴25转动以便驱动往复泵12(图1)。在一个实施例中，曲轴25被凸轮驱动(cammed)，使得流体交替地从每个汽缸17被泵送。正如那些本领域技术人员可以理解的，从每个汽缸17泵送流体的周期交替进行有助于使与往复泵12(图1)相关联的主要、次要以及第三(等等)力减至最小。

齿轮24被机械地连接到曲轴25上，并且由电机通过齿轮26和24旋转。示出的连接杆27大体为实心部件，并在一个端部通过端部件被连接到曲轴25。该连接杆27通过衬套34以枢轴转动的方式被紧固在十字头29内，其相对于十字头29纵向地保持连接杆27。十字头29在十字头壳体37中往复运动。十字头29具有平坦的并且平行的侧面。备选地，该十字头29可以是柱形的。当曲轴25随连接杆27的另一端部旋转时，该连接杆27在十字头衬套34中枢轴转动。小杆33从十字头29开始在与曲轴25纵向相反的方向上延伸。连接杆27和十字头29将曲轴25的旋转运动转变成小杆33的纵向运动。

活塞35被连接到小杆33上，该小杆33可被视为活塞35的延伸部，用于泵送流体通过汽缸17。汽缸17包括内部空间或汽缸室39，在此处活塞35对流体进行加压，通过往复泵12(图1)泵送流体。同样汽缸17一般地包括入口阀门41和出口阀门43。阀门41和43通常是弹簧承载的阀门，并且由预定压差促动。入口阀门41进行促动以控制流体流过流体入口19进入汽缸室39中；而出口阀门43进行促动以控制流体从汽缸室39流过流体出口21。

由于曲轴25旋转，活塞35进行往复运动，或者以接近和远离汽缸17的方式纵向地移动。随着活塞35纵向地远离汽缸室39移动，室39内部的流体压力减小，因此在入口阀门41处产生了压差，该压差促动阀门41，并且使流体能够从流体入口19进入汽缸室39。随着活塞35继续纵向地远离汽缸17移动，流体被泵送汽缸室39，直到室39内的流体与流体入口19中的流体之间的压力差异对于入口阀门41足够小到促动至它的关闭位置为止。当活塞35开始纵向地接近汽缸17移动时，在汽缸室39内部的流体上的压力开始上升。随着活塞35接近汽缸17，汽缸室39内部的流体压力持续上升，直到在出口阀门43处的压差足够大到促动阀门43并且使流体能够通过流体出口21排出汽缸17为止。在一种实施例中，流体仅被泵送到活塞35的一侧，因此往复泵12是一种单向起作用的往复泵。

参考图3，示出了连接杆27的一种实施例。该连接杆27包括由钢或者其它适宜的金属材料制成的本体57，其在一个端部上经由端部件附着到曲轴25(图2)上。最外层的半圆固位器58被放置在曲轴25上，并且通过螺栓被紧固在端部件60的最内的半圆部分上，该端部件60与本体57形成整体。该本体57可以选择性地具有中空内部，该中空内部大致沿本体57的长度延伸。备选地，可以沿着本体57的两侧将材料移除，以在本体57内留下一薄板材料。

连接杆27的前端部是钢制柱形端部件59，该钢制端部件59具有可选的孔31以减轻杆27的重量。备选地，材料可从钢制端部件59的两侧被移除，以在端部件59内留下材料的薄壁。端部件59可以与连接杆27整体地形成，或可用螺栓62附着到连接杆27上。端部件59具有圆筒形的外表面64，该圆筒形外表面64以枢轴方式被紧固在十字头29中的凹形衬套34内。当连接杆27上下枢转时，圆筒形外表面64相对于衬套34滑动。直径缩小的颈部66通过端部件59的柱形部分以及与连接杆57连接的部分被定位。

衬套34可包括单独的弯曲金属件，其以圆周状地延伸大于180度且小于360度。备选地，衬套34可包含3个单独的片段34a、34b和34c，正如将随后描述的。衬套34的圆周状端部68是彼此间隔开的，限定了间隙71，在图3中，间隙71从一个圆周状端部68延伸大约70度到达另一个端部，并且面对曲轴25(图2)。在图3的示例中，十字头29具有一个部分，该部分包含大约180度的部分为柱形的用于衬套34的接纳部。上部的和下部的固位块32附着到该部分上，并且形成十字头29的一部分。每个固位块32将用于衬套34的部分柱形接纳部另外延续55度左右。在该示例中，衬套部分34a延伸180度，而衬套部分34b和34c分别延伸55度。上部的和下部的锁板28位于固位块32上与十字头29相反的侧面。螺栓30延伸通过锁板28和固位块32中的孔进入十字头29。由于间隙71小于端部件的柱形部分，连接杆27通过锁板28、支撑块32和螺栓30被保持在衬套34内。衬套34以大于180度围绕连接杆27的端部件59延伸，因此当杆缩回时，衬套34具有足够的接触表面以紧固端部件59。间隙71可在十字头的整个宽度上延伸，因此导致了间隙71的矩形结构。备选地，锁板28可具有围绕颈部66装配的半圆形孔，使间隙71具有圆形结构。

不用从十字头壳体37上移除十字头29即可在衬套34上安装和移除连接杆端部件59。为了从图3中的位置上将其移除，操作员释放紧固锁板28和固位块34的螺栓，然后移除锁板28和固位块34。如果衬套34是三个独立的片段34a、34b和34c，则这种拆除仅留下衬套34中180度的部分34a。如图所示，操作员能够简单地将端部件59拖拽到左侧使它与十字头29脱离。

注油口(lubricationport)36使十字头29的外围与十字头29内部连通，以在枢转端部件59与衬套34之间提供润滑剂。在衬套34与连接杆27的端部件59之间的这种布置将曲轴25的旋转运动转变成活塞35的纵向运动。连接杆27不需要肘节销，并且因此不像在现有技术中的连接杆那样经由肘节销被紧固到十字头29上。

在另一个实施例(未显示)中，注油口36位于连接杆27的端部件59上。

在图4所示的另一个实施例中，连接杆27通过锁板28和螺栓30被保持在衬套34内。在图3中使用的支撑块32在此实施例中被省略。取而代之的，十字头80包含整个衬套34，而不是如图3中仅包含180度。连接杆端部件59从一侧被安装进衬套34中，而十字头80从十字头壳体xx上被移除。端部件59将沿着衬套34的轴向被插入衬套34中。

往复泵12是大型的并且复杂的、具有许多部件的装备件，这些部件在当它们磨损时必须更换。因此期望通过消除对将连接杆27的端部件59连接到十字头29的肘节销的需求而使部件的数量最小化，因为它使得泵12更加可靠和简单。通过使用围绕连接杆27的柱形端部件59延伸大于180度的衬套34，消除了对肘节销的需求。在端部件59上的可选孔31进一步提供了更轻的连接杆27的重量。

本书面说明书使用了包括最佳模式的示例以揭示本发明，并且也使得本领域的普通技术人员能够实现本发明，包括制造和使用任意装置或系统，以及执行任意被结合的方法。这些实施例并非旨在对本发明的范围构成限制。本发明的可授权范围是通过权利要求书定义的，并且可包括对于那些本领域中技术人员可想到的其它示例。如果它们具有与权利要求书中的文字语言并无不同的结构元件，或者如果它们包括与本权利要求书的文字语言无实质差异的等价的结构元件，则这样的其它示例意图被包括在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种往复泵组件，包括：

容纳曲轴的泵壳体；

用于通过汽缸泵送流体的活塞，该汽缸具有供流体出入的流体口；

十字头，其在一端处与活塞操作性地接合，所述十字头具有从一侧至另一侧的宽度；

为圆柱形一部分的接纳部，其在与活塞相反的端部处位于所述十字头内，该接纳部在所述十字头的整个宽度上延伸且具有圆周状端部，该圆周状端部限定在所述十字头的整个宽度上延伸的间隙，所述间隙具有小于180度的圆周度；

为圆桶形一部分的主衬套段，其在所述接纳部中在所述十字头的整个宽度上延伸，并且在圆周方向上延伸180度；

为圆桶形一部分的上衬套段，其在所述十字头的整个宽度上延伸，并具有与主衬套段的圆周状上端接靠的圆周状上端和位于所述间隙上缘处的圆周状下端；

为圆桶形一部分的下衬套段，其在所述十字头的整个宽度上延伸，并具有与主衬套段的圆周状下端接靠的圆周状下端和位于所述间隙下缘处的圆周状上端；以及

具有曲轴端部件和十字头端部件的连接杆，该曲轴端部件可旋转地连接到所述曲轴上，该十字头端部件在所述十字头的接纳部中与主衬套段、上衬套段和下衬套段枢转接合。

2.如权利要求1所述的往复泵组件，进一步包括上部和下部固位块，所述上部和下部固位块被紧固到所述十字头并在所述十字头的整个宽度上延伸，所述上部固位块具有限定所述间隙上缘的下缘，所述下部固位块具有限定所述间隙下缘的上缘。

3.如权利要求2所述的往复泵组件，其中所述主衬套段位于所述十字头中，所述上衬套段在所述上部固位块中，所述下衬套段在所述下部固位块中。

4.如权利要求3所述的往复泵组件，进一步包括：

上部锁板，其被紧固至所述上部固位块，并具有下缘，该下缘位于所述间隙上缘处，且被所述上衬套段的圆周状下端接靠；和

下部锁板，其被紧固至所述下部固位块，并具有上缘，该上缘位于所述间隙下缘处，且被所述下衬套段的圆周状上端接靠。

5.如权利要求1所述的往复泵组件，进一步包括位于所述十字头上的注油口，该注油口使所述十字头外围与该十字头内部相连通，以在所述十字头端部件和所述主衬套段、上衬套段和下衬套段之间提供润滑剂。

6.一种往复泵组件，包括：

容纳曲轴的泵壳体；

用于通过汽缸泵送流体的活塞，该汽缸具有供流体出入的流体口；

十字头，其在一端处与活塞操作性地接合；

上固位块和下固位块，其被紧固至十字头的面上，该面朝向离开泵壳体的方向，所述上固位块和下固位块在所述十字头的整个宽度上延伸；

为圆柱形一部分的接纳部，其具有位于所述十字头内的为圆柱形一部分的主部，该主部在所述十字头的整个宽度上延伸且在圆周方向上延伸约180度；为圆柱形一部分的上部，该上部在所述十字头的整个宽度上延伸且在圆周方向上延伸小于180度，并且位于所述上部固位块中；为圆柱形一部分的下部，该下部在所述十字头的整个宽度上延伸且在圆周方向上延伸小于180度，并且位于所述下部固位块中；所述接纳部在固位块内的部分具有圆周状端部，该圆周状端部限定位于圆周状端部之间在所述十字头的整个宽度上延伸的间隙，其在圆周方向上延伸小于180度并面对曲轴；

为圆桶形一部分的主衬套段，其位于所述接纳部的主部内；

为圆桶形一部分的上衬套段，其位于所述上固位块中，所述上衬套段具有与主衬套段的圆周状上端接靠的圆周状上端，所述上衬套段具有设置在所述间隙上缘处的圆周状下端；

为圆桶形一部分的下衬套段，其位于所述下固位块中，所述下衬套段具有与主衬套段的圆周状下端接靠的圆周状下端，所述下衬套段具有设置在所述间隙下缘处的圆周状上端；和

连接杆，其具有可旋转地连接到所述曲轴上的曲轴端部件，所述连接杆具有延伸通过上固位块和下固位块之间的间隙的部分和十字头端部件，该十字头端部件在所述十字头的接纳部中与主衬套段、上衬套段和下衬套段枢转接合。

7.如权利要求6所述的往复泵组件，进一步包括被紧固至所述上部固位块的上部锁板和被紧固至所述下部固位块的下部锁板，其中所述上部锁板被所述上衬套段的圆周状下端接靠，所述下部锁板被所述下衬套段的圆周状上端接靠。

8.如权利要求6所述的往复泵组件，进一步包括位于所述十字头上的注油口，该注油口使所述十字头外围与该十字头内部相连通，以在所述十字头端部件和所述主衬套段、上衬套段和下衬套段之间提供润滑剂。

9.一种连接杆组件，包括：

连接杆；

适于在一端与活塞操作性地接合的单件十字头；

为圆柱形一部分的接纳部，其在与活塞相反的端部处整体位于所述十字头内，该接纳部在所述十字头的整个宽度上延伸，在圆周方向上延伸大于180度且具有圆周状端部，该圆周状端部限定在所述十字头的整个宽度上延伸的间隙，其小于180度并面对曲轴；

单件衬套，其位于所述十字头内并在所述十字头的整个宽度上延伸，且与所述接纳部延伸相同的圆周度；

所述连接杆具有适于被可旋转地连接到曲轴上的曲轴端部件；

所述连接杆具有延伸通过所述间隙的一部分；并且

所述连接杆具有十字头端部件，其与所述十字头的接纳部中的衬套形成枢转接合。

10.如权利要求9所述的连接杆组件，进一步包括上部锁板和下部锁板，其分别在所述间隙上方和下方被可释放地紧固到所述十字头上面对曲轴的侧面，所述衬套具有与所述上部锁板接靠的圆周状上端和与所述下部锁板接靠的圆周状下端。