CN102926965B - 一种三联双作用滚珠丝杠往复泵 - Google Patents

一种三联双作用滚珠丝杠往复泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油、化工、采矿等行业用的一种三联双作用滚珠丝杠往复泵，它主要由特殊螺母滑块、交流伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、活塞杆、活塞、工作液缸、吸入阀、排出阀、位置检测传感器、数据采集卡、控制计算机、驱动器组成。所述交流伺服电机联结滚珠丝杠与活塞杆相互平行布置，滚珠丝杠与活塞杆之间通过特殊螺母滑块连接并传递运动；滚珠丝杠带动特殊螺母滑块左右往复运动，使左右两工作液缸工作，完成一联的工作过程。所述特殊螺母滑块，由螺母、垫片、螺栓、丝杠螺母和滑块组成。本发明传动平稳、效率高、噪音小；伺服系统控制精度高；3、排量不均匀度小，排量波动也较小；大排量；整个系统结构简单且相互独立。

Description

一种三联双作用滚珠丝杠往复泵
技术领域
本发明涉及石油、化工、采矿等行业用的一种三联双作用滚珠丝杠往复泵。
背景技术
目前国内外广泛使用往复泵，主要由齿轮传动、曲轴、连杆和活塞等组成，其冲次高、冲程短、排量调节困难、排量和排出压力波动大，易损件寿命短，吸入性能较差，难以满足现代钻井技术、酸化压裂技术和注水开采技术的要求。现有的液压驱动往复泵，具有长冲程、低冲次、活塞的运动规律易于控制、无级调速等优点，当今国内也主要处于研发阶段。直线电机往复泵具有其它往复泵不具备的优点，其传动结构简单、效率高、控制方便、精度较高、理论流量没有波动，但目前直线电机价格昂贵、控制系统复杂、以及通电时产生的强磁效应，使得其在目前的应用条件下很难普及，目前为止直线电机往复泵处于模拟实验和理论的研发阶段。
发明内容
本发明目的在于为了克服上述技术的不足，提供一种三联双作用滚珠丝杠往复泵，将动力端改为以滚珠丝杠和特殊螺母滑块为中间部件，将交流伺服电机的转动转化成活塞杆往复直线平动；本发明通过三联传动机构，每联独立，可实现大功率、大排量和流量稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种三联双作用滚珠丝杠往复泵，主要由特殊螺母滑块、交流伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、活塞杆、活塞、工作液缸、吸入阀、排出阀、位置检测传感器、数据采集卡、控制计算机、驱动器组成。所述交流伺服电机联结滚珠丝杠与活塞杆相互平行布置，滚珠丝杠与活塞杆之间通过特殊螺母滑块连接并传递运动；滚珠丝杠带动特殊螺母滑块左右往复运动，使左右两工作液缸工作，完成一联的工作过程。所述特殊螺母滑块，由螺母、垫片、螺栓、丝杠螺母和滑块组成。丝杠螺母通过螺栓、垫片和螺母固定在滑块上。
本发明采用的是三联耦合在一起的一个多缸往复泵，各联特殊螺母滑块按120°的运动相位差布置，以实现理论上流量的恒定。交流伺服电机工作过程中，各联的位置传感器检测出特殊螺母滑块的位移信号，通过各联采集卡采集并转换，输入控制计算机中，控制计算机对其分析计算，并与预设的电机转子转速进行比较然后对驱动器发出控制信号，驱动器使交流伺服电机更快、更准达到工作转速。
本发明采用交流伺服电机与滚珠丝杠作为往复泵的动力端的优点在于：1、传动平稳、效率高、噪音小；2、伺服系统控制精度高、反应快；3、排量不均匀度小，排量波动也较小；4、大排量；5、整个系统结构简单且相互独立，根据各种流量要求场合组合成不同往复泵组，只需重新编写一套控制程序，满足往复泵活塞运动规律达到需要流量的输出。
附图说明
图1为本发明一种三联双作用滚珠丝杠往复泵示意图；
图2为本发明的特殊螺母滑块结构示意图；
图3为图2的左视局部剖面图。
图中，1.第三特殊螺母滑块，2.第三联第一工作液缸，3.活塞，4.排出阀，5.吸入阀，6.第三交流伺服电机，7.第二联第一工作液缸，8.第二交流伺服电机，9.第一联第一工作液缸，10.驱动器，11.控制计算机，12.数据采集卡，13.第一交流伺服电机，14.联轴器，15.位置检测传感器，16.滚珠丝杠，17.第一联第二活塞杆，18.第一联第二工作液缸，19.第二联第二活塞杆，20.第二联第二工作液缸，21.第三联第二活塞杆，22.第三联第二工作液缸，23.螺母，24.垫片，25.螺栓，26.丝杠螺母，27.滑块，28.第一特殊螺母滑块，29.第二特殊螺母滑块，30.第一联第一活塞杆，31.第二联第一活塞杆，32.第三联第一活塞杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明一种三联双作用滚珠丝杠往复泵，主要由第一特殊螺母滑块28、第二特殊螺母滑块29和第三特殊螺母滑块1、第一交流伺服电机13、第二交流伺服电机8、第三交流伺服电机6、联轴器14、滚珠丝杠16、第一联第一活塞杆30、第一联第二活塞杆17、第二联第一活塞杆31、第二联第二活塞杆19、第三联第一活塞杆32、第三联第二活塞杆21、活塞3、第一联第一活工作液缸9、第一联第二工作液缸18、第二联第一工作液缸7、第二联第二工作液缸20、第三联第一工作液缸2、第三联第二工作液缸22、吸入阀5、排出阀4、位置检测传感器15、数据采集卡12、控制计算机11和驱动器10组成，所述第一交流伺服电机13联结滚珠丝杠16与第一联第一活塞杆30、第一联第二活塞杆17相互平行布置，滚珠丝杠16与第一联第一活塞杆30、第一联第二活塞杆17之间通过第一特殊螺母滑块28连接并传递运动；滚珠丝杠16带动第一特殊螺母滑块28左右往复运动，使左右第一联第一工作液缸9、第一联第二工作液缸18工作，完成第一联的工作过程。所述第一特殊螺母滑块28、第二特殊螺母滑块29和第三特殊螺母滑块1是同一种配件，结构相同，均由螺母23、垫片24、螺栓25、丝杠螺母26和滑块27组成，丝杠螺母26通过螺栓25、垫片24和螺母23固定在滑块27上。
本发明采用的是三联耦合在一起的一个多缸往复泵，第一特殊螺母滑块28、第二特殊螺母滑块29、第三特殊螺母滑块1相互之间按120°运动相位差布置，以实现理论上流量的恒定。
第一联运动传递原理：第一交流伺服电机13通过联轴器14带动滚珠丝杠16旋转，滚珠丝杠16通过第一特殊螺母滑块28带动第一联第一活塞杆30和第一联第二活塞杆17左右往复直线运动。第二联和第三联运动传递原理与第一联相同。
第一联伺服控制系统原理：第一交流伺服电机13工作过程中，位置检测传感器15检测出特第一殊螺母滑块28的位移信号，通过采集卡12采集并转换，输入控制计算机11中，控制计算机11对其分析计算，并与预设的电机转子转速进行比较然后对驱动器10发出控制信号，驱动器10使第一交流伺服电机13更快、更准达到工作转速。第二联和第三联伺服控制系统原理与第一联相同。
本发明一种三联双作用滚珠丝杠往复泵内液体循环原理：在图1中，第三交流伺服电机6正转状态，第三特殊螺母滑块1处于往左运动状态，第二交流伺服电机8处于正转状态，第二特殊螺母滑块29处于左运动状态，第一交流伺服电机13处于反转状态，第一特殊螺母滑块28处于右运动状态，第三联第一工作液缸2、第二联第一工作液缸7、第一联第二工作液缸18处于排液状态，第一联第一工作液缸9、第二联第二工作液缸20、第三联第二工作液缸22处于吸液状态。经过一段时间后，第三特殊螺母滑块1达到最左端时，则第二联第一活塞杆31处于第二联第一工作液缸7导程的1/3处，第二特殊螺母滑块29处于左运动状态，第一联第一活塞杆30处于第一联第一工作液缸9导程的1/3处，第三交流伺服电机6准备反转，第二交流伺服电机8处于正转状态，第一交流伺服电机13处于反转状态，第三工作液缸2准备吸液，第三联第二工作液缸22准备排液，第二联第一工作液缸7、第一联第二工作液缸18处于排液状态，第一联第一工作液缸9、第二联第二工作液缸20处于吸液状态。

Claims (1)

1.一种三联双作用滚珠丝杠往复泵，主要由第一特殊螺母滑块(28)、第二特殊螺母滑块(29)和第三特殊螺母滑块(1)、第一交流伺服电机(13)、第二交流伺服电机(8)、第三交流伺服电机(6)、联轴器(14)、滚珠丝杠(16)、第一联第一活塞杆(30)、第一联第二活塞杆(17)、第二联第一活塞杆(31)、第二联第二活塞杆(19)、第三联第一活塞杆(32)、第三联第二活塞杆(21)、活塞(3)、第一联第一工作液缸(9)、第一联第二工作液缸(18)、第二联第一工作液缸(7)、第二联第二工作液缸(20)、第三联第一工作液缸(2)、第三联第二工作液缸(22)、吸入阀(5)、排出阀(4)、位置检测传感器(15)、数据采集卡(12)、控制计算机(11)和驱动器(10)组成，其特征在于，所述第一特殊螺母滑块(28)、第二特殊螺母滑块(29)和第三特殊螺母滑块(1)是同一种配件，结构相同，均是特殊螺母滑块，由螺母(23)、垫片(24)、螺栓(25)、丝杠螺母(26)和滑块(27)组成，丝杠螺母(26)通过螺栓(25)、垫片(24)和螺母(23)固定在滑块(27)上；所述位置检测传感器(15)将检测数据传递给数据采集卡(12)；所述数据采集卡(12)将采集的数据经过转换传递给控制计算机(11)；所述控制计算机(11)将数据采集卡(12)传递的信息经过处理后，将控制信号传递给驱动器(10)；所述驱动器(10)根据控制信号对第一交流伺服电机(13)进行运动控制；所述第一交流伺服电机(13)通过联轴器(14)与滚珠丝杠(16)连接；所述第一交流伺服电机(13)、滚珠丝杠(16)与第一联第一活塞杆(30)、第一联第二活塞杆(17)平行布置，滚珠丝杠(16)与第一联第一活塞杆(30)、第一联第二活塞杆(17)之间通过第一特殊螺母滑块(28)连接并传递运动；滚珠丝杠(16)带动第一特殊螺母滑块(28)左右往复运动，使第一联第一工作液缸(9)、第一联第二工作液缸(18)工作，完成一联的工作过程；第一特殊螺母滑块(28)、第二特殊螺母滑块(29)和第三特殊螺母滑块(1)相互之间按120°运动相位差布置。
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