CN103946550A - 一种钻井泵缸套装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缸套装配装置，其包括：安装结构，其包括有底座的，所述底座包括孔和一内螺纹，其位于绕所述孔从底座延伸的环套中，底座具有法兰部，所述法兰位于底座上所述环套的对侧，安装结构可以通过所述法兰安装在缸体；和定位环，设置成位于缸套周围，且具有一外螺纹端部，借此，在定位环安装在缸套一端的周围，和螺纹定位环套配合时，所述缸套固定到安装结构上。

Description

一种钻井泵缸套装配装置

技术领域

本发明涉及石油和天然气钻采设备领域。尤其涉及一种钻井泵缸套装配装置。

背景技术

随着油气勘探的发展，钻井深度逐步增加。这就要求代表钻探设备核心的钻井泵性能需要得到相应提升，例如，钻井泵要求钻井动力大、重量较轻及运行寿命长。钻井泵的运行寿命与钻井泵的装配质量有关。装配质量不好会减少钻井泵的工作寿命或降低钻井工作效率。

钻井动力与钻井泵排量有关，即取决于活塞尺寸、缸套截面积、活塞和缸套的数量、活塞的平均伸缩速度等，将这些因素以不同的组合方式来达到每一冲程钻井液的最大排量以达到钻井泵动力最大化。

钻井液又名“泥浆”，它通常作为一种工作介质将钻屑带到地面上来。更高钻井泵的活塞往返速度导致更大排量。然而，活塞的往返速度对钻井泵的工作寿命有直接的影响。例如，当活塞以高的往返速度工作时，会加快运动部件的磨损。

为了满足排量需求，可选方案有增加活塞的尺寸、缸套的截面积或活塞和缸套的数量。更大的活塞具有更大直径的活塞杆，这就要求有更大直径的缸套以配合活塞杆。同理，使用较大的活塞就会导致钻井泵更大、更重，因为相邻的活塞和缸套必须间隔更远，即增加两个缸套的中心距，这也会导致曲轴和曲轴箱负荷更大，这就要求增加曲轴和曲轴箱强度－通过加大曲轴尺寸或增加曲轴箱厚度，或改用屈服强度更高的材料，因此，两个缸体之间中心距增加导致钻井泵成本上升。

在以前装配装置中，圆柱形安装结构用于装配缸套并与缸体连接，包括一组沿园周的孔，以类似螺栓和螺钉通过圆柱形安装结构的孔将圆柱形安装结构固定在缸体上。因此两个缸套的中心距与缸套直径及带有沿园周的孔的支座尺寸相关。

发明内容

本发明一方面包括一种钻井泵缸套装配装置，其包括：安装结构，其包括有底座的，所述底座包括孔和一内螺纹，其位于绕所述孔从底座延伸的环套中，底座具有法兰部，所述法兰位于底座上所述环套的对侧，安装结构可以通过所述法兰安装在缸体；和定位环，设置成位于缸套周围，且具有一外螺纹端部，借此，在定位环安装在缸套一端的周围，和螺纹定位环套配合时，所述缸套固定到安装结构上。

本发明的另一方面包括一种泵，其包括缸套；活塞，其位于缸套内；活塞杆，其连接在活塞上，有缸套的开口端伸出；和缸套装配装置，包括安装结构，其包括有底座的，所述底座包括孔和一内螺纹，其位于绕所述孔从底座延伸的环套中，底座具有法兰部，所述法兰位于底座上所述环套的对侧，安装结构可以通过所述法兰安装在缸体；和定位环，设置成位于缸套周围，且具有一外螺纹端部，借此，在定位环安装在缸套一端的周围，和螺纹定位环套配合时，所述缸套固定到安装结构上。

一个排放孔可以设置在所述螺纹环套的边缘，所述孔从所述螺纹定位环套边缘的面沿轴向延伸长到所述底座中的一个面。

在本发明的一个实施例中，提供了一种在缸体打开状态下安装缸套的方法，该方法包括：在打开的缸体周围安装垫圈；将缸套一端部安装在安装结构的内螺纹定位环套中；

在缸套另一端部周围安装定位环；将安装结构的定位环的外螺纹端部与内螺纹定位环套配合，使得缸套固定到安装结构上；和通过位于安装结构边缘的法兰部将安装结构固定到缸体上。

不需要增加钻井泵中缸体之间的中心距，所述装配装置允许现有具有固定的轴和缸体距离配置的泵升级至具有更大活塞，从而取得每一冲程的更大排量。

本发明中，固定缸套和连接缸体的功能被分解到安装结构的不同部分上。安装结构的底座上具有的法兰延长用于连接缸体，而有底座板上伸出的定位环套固定缸套。这减小了缸体之间所需要的空间，并在不正经缸体之间中心距的情况下允许使用更大直径的缸套。更大直径的缸套可以配套有更大的活塞杆，其增加了钻井泵每一冲程的排量.

下面将进一步说明本发明。 

附图说明

图1显示了本发明实施例钻井泵截面图，包括缸体和安装在缸体上的多个缸套。

图2显示了图1中钻井泵的部件分解图。

图3A-D显示了实施例中安装结构的不同视图。

图4A和4B显示了将本发明与先前的设计进行对比的不同视图。

 

具体实施例

尽管此处公开的发明易于实现各种改进和可选形式，但是在附图中只以举例方式显示并在下文描述了几个特定实施例。这些特定实施例的附图和详细说明不用于以任何方式限制本发明的构思或所附权利要求书的广度或范围，相反，本发明提供的附图和详细说明为所属技术领域的普通技术人员解释本发明的构思。

图1显示了装配装置实施例的钻井泵截面图，其包括缸体和本发明安装在缸体上的多个缸套。图1进一步显示了钻井泵中小部分的A-A和B-B向视图，其包括安装在缸体上的缸套。

图2所示为图1所示钻井泵各小部分部件的分解图。如图2所示，所述部件包括定位环17、缸套19、防磨垫圈22、缸体14和为了安装缸套19的安装结构1，且防磨垫圈22安装在缸体14上。安装结构1包括底盘2。底盘2包括法兰3和4，通过法兰3和法兰4，安装结构1安装在缸体14中面16的位置。安装结构1上的法兰3和法兰4包括若干个孔5，所述孔5与缸体14的面16上的相对应的孔对准，用类似于螺栓、螺钉等连接件使得安装结构1安装在缸体14上。安装结构1还包括内螺纹定位环套8。定位环17包括外螺纹部分18，并安装在缸套19周围。当定位环17与缸套19的凸缘接触，定位环17的外螺纹部分18又与安装结构1上的内螺纹定位环套8配合时，缸套19被固定在安装结构1上。

本发明的一个实施例，安装缸套19。第一步，防磨垫圈22定位在缸体14的开口周围的面16上，与缸体14连接。防磨垫圈22包括若干个孔23，所述孔23与缸体14的面16上的相对应的孔对准，用类似于螺钉这样的连接件使得防磨垫圈22安装在缸体14上。第二步，缸套19的端部21安装到内螺纹定位环套8上，定位环17安装到缸套19的端部20。第三步，定位环17的外部螺纹部分18与内螺纹定位环套8配合，将缸套19与安装结构1连接。最后，带有缸套19的安装结构1安装在防磨垫圈22上，防磨垫圈22安装在缸体14的开口周围，使用类似于螺栓或则螺钉这样的连接件穿过法兰部分3和4上的若干个孔5固定，安装结构1通过法兰3和法兰4固定在缸体14上。

图3A-D以不同的视图显示了本发明实施例安装结构的结构。图3A是图2中安装结构1的另一个三维视图。图3B是安装结构1侧面视图，在安装到缸体14上时所述侧面与缸体14中的面16接触。图3C和3D以截面G-G和H-H进一步显示了图3B。

图3B所示实施例中，安装结构1包括底座2，底座2大致在中心位置有一个类似于圆形的孔7。底座2包括位于圆孔7对侧的法兰3和法兰4.

底座2进一步包括若干个位于底座2的法兰3和法兰4上的孔5。若干个孔5与缸体14上的面16上相对应的孔对齐。安装结构1使用螺栓、螺钉等连接件穿过法兰3和法兰4上的孔5安装在缸体14上，并且孔15是在缸体14中的面16上。当安装结构1与缸体14连接在一起时，底座2上面6与缸体14上的面16接触而使得安装结构1安装在缸体14上。

由图3B也可以看出，在底座2中的面6上的孔12连接小凹槽13。在钻井泵工作期间，杂质通过孔12和小凹槽13从安装结构1内部排出。

图3C显示了图3B G-G这个截面。如图3C所示，安装结构1包括定位环套8，这个定位环套8从带有孔7的底座2向外延伸。定位环套8中攻内螺纹孔，使其在孔7中具有环状内螺纹部分9。孔7和内螺纹部分9之间有一段没有螺纹的孔部分10。在图3C的实施例中，没有螺纹的孔部分10的直径大于孔7的直径。在该实施例中，定位环套8的中心、孔7、环形的内螺纹部分9、没有螺纹的孔部分10在同一轴线上。

如图2所示，环形的内螺纹部分9、没有螺纹的孔部分10允许定位环套8配合于定位环17上的外螺纹部分18，定位环17在缸套19的端部20周围。

图3C中，包括法兰3和法兰4的底座2位于定位环套8的对侧，通过法兰3和法兰4将安装结构1安装在图2中的缸体14。法兰3和法兰4包括若干个孔5，通过孔5与图2中缸体14中的面16相对应的一系列孔15并用类似于螺栓、螺钉等连接件将安装结构1与缸体14连接。

若干个孔5与法兰3和4上若干个孔25一起，在装配安装结构1时都将作为定位孔。如此，安装结构1可以被加工成一个工件。该工件通过法兰上的孔安装在垫圈上，而不需夹具来定位。避免夹具定位的目的是防止变形，以提高精度，这与平面度、平行度等有关系。例如，孔7的圆柱度约为0.01mm；孔7与定位环套8的外表面圆柱度约为0.03mm；孔7的内表面与安在孔7上的缸套19的外表面间隙约为0.02-0.08mm,底座2与缸体14的面接触的这个面的平面度约为0.015mm,底座2位于定位环套8这一侧的面的平面度约为0.015mm;底座两边的两个面的平行度约为0.02mm,底座2的厚度公差约为0.03mm；孔7和定位环套8的外表面的同轴度约为0.04mm；定位环套8外表面的圆柱度约为0.01mm，定位环套8外表面轴线方向和底座2的面垂直度约为0.03mm。

图3D以截面H-H显示了图3B。在图3B和3D中，安装结构1包括排放孔12，排放孔12从定位环套8的边缘沿轴向伸长到底座2中的面6。排放孔12的一端连接底座2中的面6上的小凹槽13。在钻井泵工作期间，杂质通过孔12和小凹槽13从安装结构1内部排出。所述杂志可能包含钻井泵运行期间产生的废物和污染物。

图4A以不同的视图将在先技术和本发明实施例作了比较。相邻缸套的中心距是由驱动泵的曲轴和缸体尺寸决定的。如图4A，本发明装置和在先的泵相比都有同样的中心距，缸体与缸套之间的间隙是固定的，缸套的厚度相同。在本发明中，通过减少沿连接缸体中心的轴的法兰所需的安装空间减小缸套之间的间隙，使用安装座可以安装具有更大内径的缸套。相反的，在相同的缸中心距、缸体与缸套之间间隙不变、同样的缸套厚度状况下，现有的桶状安装座仅能安装更小内径的缸套。

图4B以不同的视图将在先技术和本发明其他实施例作了比较。如图4B所示，假设缸套之间的间隙不变，如果现有的桶状安装座要安装更大内径的缸套，就需要增加缸套间隙。因此，与在先技术相比，在本发明中，当保持相同的缸间距时，可以使用更大直径的缸套。

本文所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种缸套装配装置，包括：

安装结构，其包括有底座的，所述底座包括孔和一内螺纹，其位于绕所述孔从底座延伸的环套中，底座具有法兰部，所述法兰位于底座上所述环套的对侧，安装结构可以通过所述法兰安装在缸体；和

定位环，设置成位于缸套周围，且具有一外螺纹端部，借此，在定位环安装在缸套一端的周围，和螺纹定位环套配合时，所述缸套固定到安装结构上。

2.如权利要求1所述的装配装置，还包括：

排放孔，其位于所述螺纹环套的边缘，所述孔从所述螺纹定位环套边缘的面沿轴向延伸长到所述底座中的一个面。

3.如权利要求1所述的装配装置，其特征在与，所述安装座的宽度实质上近似于所述定位环套的外径。

4.如权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置还包括垫圈。

5.一种在缸体打开状态下安装缸套的方法，包括：

在打开的缸体周围安装垫圈；

将缸套一端部安装在安装结构的内螺纹定位环套中；

在缸套另一端部周围安装定位环；

将安装结构的定位环的外螺纹端部与内螺纹定位环套配合，使得缸套固定到安装结构上；和

通过位于安装结构边缘的法兰部将安装结构固定到缸体上。

6.一种钻井泵，包括：

缸套；

活塞，其位于缸套内；

活塞杆，其连接在活塞上，有缸套的开口端伸出；和

缸套装配装置，包括

安装结构，其包括有底座的，所述底座包括孔和一内螺纹，其位于绕所述孔从底座延伸的环套中，底座具有法兰部，所述法兰位于底座上所述环套的对侧，安装结构可以通过所述法兰安装在缸体；和

定位环，设置成位于缸套周围，且具有一外螺纹端部，借此，在定位环安装在缸套一端的周围，和螺纹定位环套配合时，所述缸套固定到安装结构上。