CN103147977A - 油井举升用扭簧叶片泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种油井举升用扭簧叶片泵，所述油井举升用扭簧叶片泵包括：筒状的定子、设置在定子中的转子和设置在所述转子外缘处的叶片，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中的扭簧，所述叶片的外端与所述定子的内表面相贴近，所述叶片的内端抵压在所述扭簧上。本发明能够克服现有双作用叶片泵在粘性原油中叶片甩出困难及砂卡问题。本发明具有加工、安装方便等优点，而且扭簧寿命长，消除了叶片泵叶片不甩出的隐患，提高举升效率。这一发明对原油举升，尤其是高粘井举升具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及采油机械领域，具体涉及一种油井举升用扭簧叶片泵，其主要功能为井下石油的举升。
背景技术
叶片泵因为其结构紧凑、压力高等诸多优点被广泛用于各个领域。石油工业用叶片式容积泵具有效率高、耐高温的特点，满足了高温井高效举升的要求。但由于石油流体含砂含气、介质组成复杂，尤其是稠油井流体粘度大的特点，导致叶片泵在石油举升中存在着叶片甩出难的现象，造成泵效降低；另外经过长期运行磨损后磨损得不到有效补偿，密封效果更差，不得不停机检泵，造成很大的直接浪费和间接损失。
中国专利公布号：CN102425546的专利发明了一种片弹簧圆柱弹簧组合补偿双腔叶片泵。该结构中，片簧的两端支撑在主轴或销轴的外侧面上，片簧的中间部分压紧叶片，对叶片起到补偿作用。
该结构用于地面清洁流体中完全没问题，但井下流体中携气带砂，工况复杂，片簧的两端与主轴或销轴之间、以及片簧的中间部分与叶片之间的空间容易造成砂子沉积，一方面，使得片簧与主轴或销轴不能形成有效接触，片簧得不到主轴或销轴的有效支撑；另一方面，砂子沉积也会磨损片簧，使片簧变薄，导致叶片泵经常损坏。因此，现有的叶片泵中叶片甩出与补偿密封效果不好，容易造成卡泵，目前还未有相应结构能解决油井举升中的叶片甩出与补偿密封问题。
发明内容
本发明提供一种油井举升用扭簧叶片泵，以解决现有的叶片泵中，存在的叶片不能及时甩出与补偿密封不好的问题。
为此，本发明提出一种油井举升用扭簧叶片泵，所述油井举升用扭簧叶片泵包括：筒状的定子、设置在定子中的转子和设置在所述转子外缘处的叶片，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中的扭簧，所述叶片的外端与所述定子的内表面相贴近，所述叶片的内端抵压在所述扭簧上。
进一步地，所述扭簧通过点接触或线接触抵压在所述叶片的内端上。
进一步地，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中的定位销，所述扭簧套设在所述定位销上。
进一步地，所述叶片的数目为2n个，n为自然数，所述叶片沿径向设置在所述转子上，所述扭簧的数目为n个，每个所述扭簧的一端抵压在一个所述叶片上，每个所述扭簧的另一端抵压在相邻的另一个所述叶片上。
进一步地，所述叶片的数目为6个，所述叶片沿径向均匀设置在所述转子上，所述扭簧的数目为3个。
进一步地，所述定位销平行所述转子的轴线设置，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：密封所述定子内腔的下盖板，所述定位销支撑在所述下盖板上。
进一步地，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中容纳所述叶片的滑槽以及容纳所述扭簧的开口槽，所述开口槽与所述滑槽相通，所述扭簧的每一端分别伸入到一个所述滑槽中。
进一步地，所示筒状的定子的内表面为椭圆形。
进一步地，所述油井举升用扭簧叶片泵包括多个串联在同一轴线上的所述定子，相邻所述定子之间通过隔板隔开。
本发明中，叶片通过扭簧贴近定子的内表面，叶片的内端抵压在所述扭簧上，设置在所述转子中的扭簧与转子是通过线圈式的弹簧形成线接触，一方面，扭簧设置在转子中，扭簧的径向余量可以控制在小于砂子的粒径范围之外，砂子也进入不到扭簧内；另一方面这种线接触的径向余量是定值，扭簧主体部分的径向尺寸不会像片簧那样进行变化，因而也就不会出现片簧的两端与主轴或销轴之间堆积砂子的空间，所以，本发明能够解决叶片不能及时甩出与补偿密封不好的问题。
进而，扭簧通过点接触或线接触抵压在所述叶片的内端上，扭簧与叶片之间没有砂子进入到扭簧与叶片之间的空间，扭簧与叶片之间也没有片簧与叶片之间存在的易磨损和抵压效果不好的问题，所以，进一步解决了叶片不能及时甩出与补偿密封不好的问题。
附图说明
图1为根据本发明实施例的油井举升用扭簧叶片泵的轴向剖面结构示意图，该实施例的油井举升用扭簧叶片泵为单级泵；
图2为图1中B-B剖面图；
图3为根据本发明另一实施例的油井举升用扭簧叶片泵，其中，该实施例的油井举升用扭簧叶片泵为多级泵。
附图标号说明：
1-转子2-定子3-叶片4-密封圈5-扭簧6-定位销7-上盖板8-下盖板9-主轴
10第一级泵20第二级泵30隔板13滑槽16开口槽
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的单级油井举升用扭簧叶片泵包括：筒状的定子2、设置在定子2中的转子1和设置在所述转子1外缘处的叶片3，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中的扭簧5，所述叶片3的外端与所述定子2的内表面相贴近或紧密接触，所述叶片的内端抵压在所述扭簧5上。筒状的定子2的内表面为椭圆形，在转子转动的过程中，当叶片3从定子2短轴向长轴方向转动时，由于井下流体粘度较高，叶片只靠惯性难以从转子1槽中甩出，会导致叶片3外端面与定子2内表面接触不紧密。扭簧5在短轴处受到弹簧压缩产生弹力，当叶片需要甩出时，扭簧5提供初始弹力，促使叶片甩出。同时，扭簧在叶片处于最长轴时扭簧5仍有预紧力，该预紧力会保证叶片3与定子2内壁的密封性，提高容积效率。该结构不会产生砂子沉积，施工安全可靠。
进一步地，如图2，所述扭簧5通过点接触或线接触抵压在所述叶片3的内端上，扭簧5与叶片3之间本身的接触面积就较小，根本没有砂子进入到扭簧与叶片之间的空间，扭簧与叶片之间也没有片簧与叶片之间存在的易磨损和抵压效果不好的问题，所以，进一步解决了叶片不能及时甩出与补偿密封不好的问题。
进一步地，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中的定位销6，所述扭簧5套设在所述定位销6上，利用定位销6进行圆心位置定位，可以进行转动。进一步地，如图2，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中容纳所述叶片的滑槽13以及容纳所述扭簧的开口槽16，所述开口槽16与所述滑槽13相通，所述扭簧的每一端分别伸入到一个所述滑槽中。转子中间开槽安装有扭簧5，以便安装扭簧。
设置在所述转子中的扭簧与转子是通过线圈式的弹簧形成线接触，即通过扭簧上的线圈套设在定位销6上，一方面，扭簧5设置在转子中，扭簧5与定位销6之间的径向间隙余量可以控制在小于砂子的粒径范围之外，砂子也进入不到扭簧5内；另一方面扭簧5与定位销6之间的这种线接触的径向余量是定值，扭簧主体部分(套设在定位销6上的线圈部分)的径向尺寸不会像片簧那样进行变化，因而也就不会出现片簧的两端与主轴或销轴之间堆积砂子的空间，所以，本发明能够更好的解决叶片不能及时甩出与补偿密封不好的问题。
进一步地，所述叶片的数目为2n个，n为自然数，所述叶片沿径向设置在所述转子上，所述扭簧的数目为n个，每个所述扭簧的一端抵压在一个所述叶片上，每个所述扭簧的另一端抵压在相邻的另一个所述叶片上。这样，一个扭簧可以抵压两个叶片，提高了补偿效率，而且通过多个叶片和扭簧的设置，可以提高叶片泵的效率。
进一步地，所述叶片的数目为6个，所述叶片沿径向均匀设置在所述转子上，所述扭簧的数目为3个。相邻叶片形成60度夹角，尤其适合扭簧的两端在形成一定夹角时使用效果较好的特点。如果叶片形成180度夹角，则扭簧无法施加补偿弹力，如果叶片形成90度夹角，则扭簧施加补偿弹力比较费劲，相邻叶片形成60度夹角，扭簧施加补偿弹力比较轻便快捷和灵敏。
进一步地，如图1，所述定位销6平行所述转子1的轴线设置，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：密封所述定子内腔的下盖板8，所述定位销6支撑在所述下盖板8上，这样，便于设置定位销6。此外，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：密封所述定子内腔的上盖板7，上盖板7和下盖板8分别有流体排出和吸入流道，本发明的叶片泵可以为双作用泵，也可以为单作用泵，上下盖板端面与定子2内外曲面垂直。主轴9设置在转子中心，在外力作用下带动转子1旋转。主轴9上设有密封圈4。
本发明的工作过程如下：叶片3外端面与定子2内表面紧密接触或相贴近，并随着定子2内表面的曲面曲度的变化而变化，不断形成动密封，形成容积变化。当叶片3从定子2短轴向长轴方向转动时，由于井下流体粘度较高，叶片只靠惯性难以从转子1的滑槽中甩出，会导致叶片3外端面与定子2内表面接触不紧密。扭簧5在短轴处受到弹簧压缩产生弹力，当叶片需要甩出时，扭簧5提供初始弹力，促使叶片甩出。同时，扭簧在叶片处于最长轴时扭簧5仍有预紧力，该预紧力会保证叶片3与定子2内壁的密封性，提高容积效率。
进一步地，如图3，所述油井举升用扭簧叶片泵包括多个串联在同一轴线上的所述定子，相邻所述定子之间通过隔板30隔开。如果举升压力高，可以进行串联组成如图3的多级泵，第二级泵20与第一级泵10串联连接，共同串联在一个主轴9上，其中每级泵的结构可以如图1和图2所示。
本发明能够克服现有双作用叶片泵在粘性原油中叶片甩出困难及砂卡问题。本发明具有加工、安装方便等优点，而且扭簧寿命长，消除了叶片泵叶片不甩出的隐患，提高举升效率。这一发明对原油举升，尤其是高粘井举升具有重要意义。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种油井举升用扭簧叶片泵，所述油井举升用扭簧叶片泵包括：筒状的定子、设置在定子中的转子和设置在所述转子外缘处的叶片，其特征在于，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中的扭簧，所述叶片的外端与所述定子的内表面相贴近，所述叶片的内端抵压在所述扭簧上。
2.如权利要求1所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所述扭簧通过点接触或线接触抵压在所述叶片的内端上。
3.如权利要求1所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中的定位销，所述扭簧套设在所述定位销上。
4.如权利要求1所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所述叶片的数目为2n个，n为自然数，所述叶片沿径向设置在所述转子上，所述扭簧的数目为n个，每个所述扭簧的一端抵压在一个所述叶片上，每个所述扭簧的另一端抵压在相邻的另一个所述叶片上。
5.如权利要求4所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所述叶片的数目为6个，所述叶片沿径向均匀设置在所述转子上，所述扭簧的数目为3个。
6.如权利要求3所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所述定位销平行所述转子的轴线设置，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：密封所述定子内腔的下盖板，所述定位销支撑在所述下盖板上。
7.如权利要求1所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所述油井举升用扭簧叶片泵还包括：设置在所述转子中容纳所述叶片的滑槽以及容纳所述扭簧的开口槽，所述开口槽与所述滑槽相通，所述扭簧的每一端分别伸入到一个所述滑槽中。
8.如权利要求1所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所示筒状的定子的内表面为椭圆形。
9.如权利要求1所述的油井举升用扭簧叶片泵，其特征在于，所述油井举升用扭簧叶片泵包括多个串联在同一轴线上的所述定子，相邻所述定子之间通过隔板隔开。
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