CN104514695B - 一种往复式柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种往复式柱塞泵，包括有进液阀，该进液阀包括阀座，设置在阀座内的阀芯，其特征在于：所述进液阀由进液阀驱动机构来开启，所述进液阀驱动机构包括：能在外力带动下转动的转轴；凸轮，该凸轮的内孔套设在转轴外；顶杆，该顶杆的第一端与阀芯相抵，该顶杆的第二端设置有活动轮，该活动轮与前述凸轮外缘接触相抵；前述转轴在外力带动下转动时，能带动所述凸轮旋转，凸轮的转动推动活动轮及顶杆做往复运动，从而由顶杆顶开进液阀的球阀阀芯，从而使进液阀开启。与现有技术相比，本发明通过凸轮形线面来顶开进液阀，在瞬间把阀升至高位形成全启吸入降低了进液流速，使之阀隙达到最大化，确保液体畅通进入阀腔内。

Description

一种往复式柱塞泵

技术领域

本发明涉及一种往复式柱塞泵。

背景技术

往复式柱塞泵为容积泵，主要输送的介质通常为水、油、化学剂、乳液、聚合物、泥浆、矿浆及各种带有粘度腐蚀的液体。往复式柱塞泵的特点具有压力高、泵效高实现自控范围大，在调频调量中始终能保持压力恒定，特别适合油田注水调频节能工况中应用。往复式柱塞泵的效率与阀组的工作状态密切相关，阀的泄漏会影响泵的容积系数，阀的启闭滞后也直接影响泵效，对带有粘度的介质要提高泵效是一件难事。常规的往复式柱塞泵在输送带有粘度或粘度较高的介质时，阀组一般都受到介质粘度的影响，使阀的开启或关闭滞后，增加阀的泄漏量从而严重减低了泵的效率。随着介质和粘度的范围增加，泵的效率下降10％～30％，严重时更大。在老油田三次采油注聚合物工艺中，由于地层的构造长时间注水驱油会出现很多不同程度的大通道，为了阻塞这些通道达到驱油效果，往往采取注粘度较大的聚合物等粘稠液体。在注入高粘度的介质中，目前的往复柱塞泵的泵效率一般都只有70％左右，有的会更低。由于泵的效率低与阀组在粘稠介质中不能正常启闭有关，造成了聚合物在泵腔内停留期增长，也给聚合物的分子链造成了剪切破坏，使之降低了粘度保留率，增加注入成本(见图1)。所以在注入高粘度介质时，要提高泵效，对于泵阀的开启关闭过程中是非常关键的。理论与实际证明确实存在有很大的阀工作滞后。在节能减排形势下，要求注入高粘度介质而提高泵效，开发一种高粘度介质在输送中能达到高效率的往复式柱塞泵是一件很有意义的事。

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往复式柱塞泵，能强制开启进液阀，改变常规往复柱塞泵柱塞在吸入时由真空度来打开进液阀，克服了在注高粘度介质时泵效低、大马拉小车的问题，提高泵效减低聚合物的降粘率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种往复式柱塞泵，包括有进液阀，该进液阀包括阀座，设置在阀座内的阀芯，其特征在于：所述进液阀由进液阀驱动机构来开启，所述进液阀驱动机构包括：

能在外力带动下转动的转轴；

凸轮，该凸轮的内孔套设在转轴外；

顶杆，该顶杆的第一端与阀芯相抵，该顶杆的第二端设置有活动轮，该活动轮与前述凸轮外缘接触相抵；

前述转轴在外力带动下转动时，能带动所述凸轮旋转，凸轮的转动推动活动轮及顶杆做往复运动，从而由顶杆顶开进液阀的球阀阀芯，从而使进液阀开启。

作为改进，所述进液阀的阀座内设置有与阀芯相抵的挡块，挡块上方设置有导向杆，该导向杆外套有进液弹簧；所述进液阀的阀座内设置有限位塞头，该限位塞头下部设置管状槽，所述导向杆的上部活动设置在该管状槽内；所述进液弹簧的一端与所述限位塞头相抵，所述进液弹簧的另一端与所述挡块相抵。

进液阀内设置弹簧，以增大弹簧力来瞬间关闭，而不让进液阀液体倒流大大地减少了阀的滞后角。

再改进，所述转轴为往复泵的曲轴延伸端，往复泵的曲轴转动时该转轴同步转动。

再改进，所述凸轮的内孔设置有内齿，所述凸轮的内孔设置有插槽，所述转轴上活动设有能插入所述插槽内的拨叉。

再改进，所述转轴外的凸轮设有三个，分别与往复式柱塞泵的三个缸位相配合，每一个凸轮对应有一组进液阀和进液阀驱动机构；另外，所述转轴内设有轴向内孔，该轴向内孔内设置有三个用来调整相位的调节杆。

再改进，所述转轴外与三个凸轮内孔内齿相对应的外圆周处设有一块能与凸轮内孔内齿啮合的外齿面，三块外齿面之间间隔120度。

较好的，所述凸轮的外缘为阿基米德形线。

再改进，所述进液阀设置在进液泵体内，进液泵体是设有进液阀和进液管线、出液管线的总成组件，进液泵体定位在油箱壳上部，进液泵体内腔固定进液阀，下部与顶杆形成一个往复运动的活动摩擦面；进液管线一端与介质供液总管联接，一端与进液泵体联接，确保进液阀供液顺畅无阻；排液管线一端与往复式柱塞泵的泵体下端联接作为柱塞吸入时的进液腔，另一端与进液泵体联接为进液阀打开时吸入介质的输送管线。

再改进，所述进液泵体下方设置有油箱壳，油箱壳与进液泵体为组合件，固定在往复式柱塞泵的轴承法兰台阶上，用螺柱锁住；进液泵体下方设有密封圈防止介质流入油箱壳内。

再改进，往复式柱塞泵排液阀设置在往复式柱塞泵排液阀的泵体内，往复式柱塞泵排液阀的泵体与进液泵体为分离结构，进液泵体安装在往复式柱塞泵的曲轴延伸端

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明克服了进液阀的开启滞后，通过采取进液阀的强制开启改变常规柱塞在吸入时由真空度来打开进液阀，当介质有粘度时往往阀的开启、关闭都存在滞后，造成泵阀吸入性能低、流量损失大，本发明通过凸轮形线面来顶开进液阀，在瞬间把阀升至高位形成全启吸入降低了进液流速，使之阀隙达到最大化，确保液体畅通进入阀腔内；另外，在改进方案中，进液阀设置了弹簧，以增大弹簧力来瞬间关闭，而不让进液阀液体倒流大大地减少了阀的滞后角，在高粘度介质中阀的启开关闭得到了顺利的保证。

附图说明

图1为本发明实施例中进液阀组件的内部结构示意图；

图2为图1中A向示意图；

图3为本发明实施例中往复式柱塞泵的结构示意图；

图4为本发明实施例中往复式柱塞泵的内部结构示意图。

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。

下面以三缸结构的往复式柱塞泵为例，详细说明本发明的结构，如图3和图4所示的三缸往复式柱塞泵，包括泵体17，泵体17内设置有三组排液阀组件18，泵体17外部设置有三组进液阀组件，该进液阀组件包括进液阀和进液阀驱动机构。其中进液阀包括阀座7，阀座7内设置有：球形阀芯8，与球形阀芯8相抵的挡块19，挡块19上方设置有导向杆9，该导向杆9外套有进液弹簧10，限位塞头11，该限位塞头11下部设置管状槽，所述导向杆9的上部活动设置在该管状槽内；所述进液弹簧10的一端与所述限位塞头11相抵，所述进液弹簧10的另一端与所述挡19块相抵。而进液阀驱动机构包括：能在外力带动下转动的转轴1；套设在转轴外的凸轮2A，而另外两个凸轮标号为2B、2C，顶杆12，该顶杆的第一端与阀芯8相抵，该顶杆12的第二端设置有活动轮13，该活动轮13与前述凸轮2A外缘接触相抵；前述转轴在外力带动下转动时，能带动所述凸轮旋转，凸轮的转动推动活动轮及顶杆做往复运动，从而由顶杆顶开进液阀的球阀阀芯，从而使进液阀开启。即转轴1顺时针转动带动凸轮2A、2B、2C作360°旋转，凸轮外缘形线面推动活动轮13、顶杆12进行往复运动，由顶杆12顶开阀芯8形成进液阀开启液体进入腔内。关闭进液阀，由弹簧10复回达到进液阀关闭，介质排出，参见图1所示。

三个凸轮2A、2B、2C的外圆为阿基米德形线，根据泵的行程、阀组的启开高度设定凸轮面的形线、长短方向，三个凸轮2A、2B、2C的内孔设置有内齿，三个凸轮2A、2B、2C的内孔均设置有插槽，所述转轴1上活动设有能插入所述插槽内的拨叉5A、5B、5C。

前述转轴1为往复泵的曲轴延伸端，往复泵的曲轴转动时该转轴同步转动，所述转轴外与三个凸轮2A、2B、2C内孔内齿相对应的外圆周处设有一块能与凸轮内孔内齿啮合的外齿面，三块外齿面不在同一根轴线上，且三块外齿面所在的轴线之间间隔120度。转轴1外的三块外齿面是用来作为改变相位时改变位置的一个基准，前述拨叉5A、5B、5C的设置位置与外块外齿面互不干涉。

另外，转轴1内设有轴向内孔，该轴向内孔内设置有三个用来调整相位的调节杆3A、3B、3C，三个调节杆3A、3B、3C按缸位而定，每一缸安装一个，三个调节杆3A、3B、3C相互定位，根据三个凸轮2A、2B、2C位移尺寸来设置三个调节杆3A、3B、3C表面的限位孔，三个调节杆3A、3B、3C表面的限位孔用来与拨叉5A、5B、5C配合，由三个调节杆3A、3B、3C表面的限位孔定位来固定三个凸轮2A、2B、2C的轴向位置；具体的：第三调节杆3A设置在最内部，通过定位销4A与转轴1固定，第二调节杆3B套在第三调节杆3A外，通过定位销4B与转轴1固定，第一调节杆3A套在第二调节杆3B外，通过定位销4A与转轴1固定，参见图1所示；在需要调整相位时可根据确定调整某个缸相位时，直接拉出所需调节杆至空位上，根据所需角度按圆盘刻度值进行旋转后把调节杆推入位置使相应的凸轮就位即可，参见图1和图2所示。三个调节杆3A、3B、3C表面的限位孔设置有密封防止漏油，三个调节杆外圆上均设置一个限位用于凸轮在改变相位旋转时定位，三个调节杆均由转轴同步旋转，在三个调节杆端面设置了刻度计量尺来决定进液阀启开与相位的关系。

所述顶杆12端面安装活动轮13与凸轮2A联接，当凸轮2A作旋转时表面顶活动轮自转顶杆12作往复运动顶住球阀作启开达到进液阀开启液体进入进液阀与排液阀腔内。

所述进液阀设置在进液泵体6内，进液泵体6是设有进液阀和进液管线14、出液管线15的总成组件，进液泵体6定位在油箱壳16上部，进液泵体6内腔固定进液阀，下部与顶杆形成一个往复运动的活动摩擦面；进液管线14一端与介质供液总管联接，一端与进液泵体联接，确保进液阀供液顺畅无阻；排液管线一端与往复式柱塞泵的泵体17下端联接作为柱塞吸入时的进液腔，另一端与进液泵体联接为进液阀打开时吸入介质的输送管线，参见图3所示。

所述进液泵体6下方设置有油箱壳16，在轴升表面的油箱壳平面上刻有圆转刻度值用来变相位基准，油箱壳与进液泵体为组合件，固定在往复式柱塞泵的轴承法兰台阶20上，用螺柱锁住；进液泵体6下方设有密封圈防止介质流入油箱壳内。

往复式柱塞泵排液阀设置在往复式柱塞泵排液阀的泵体内，往复式柱塞泵排液阀的泵体与进液泵体为分离结构，进液泵体安装在往复式柱塞泵的曲轴延伸端。

本发明的往复式柱塞泵结构，由强力顶开阀芯，使得粘度较高的介质也能顺利进入进液阀腔内，阀芯是靠顶杆强力顶开，不受介质的粘度影响阀的开启，同时配上较强弹簧力的弹簧，这样阀形阀芯关闭及时滞后角很小，泵的容积系数提高，泵效也同时提高。

本发明提供的往复柱塞泵与常规往复泵相比，进液阀的开启是由凸轮形线面来实现的，开启速度快、升程高、介质流速慢，关闭靠强力弹簧来实现，这样克服了高粘度介质在输送时靠柱塞回程的真空度吸入介质滞后造成的效率低，进液阀的开启过程中可以消除各种因素造成的减少阀工作的滞后角，提高阀的吸入效率。

另外，本实施例提供的三缸结构的往复柱塞泵，调整进液阀的相位可实现泵的变量功能，所以调整相位就是改变常规的往复泵柱塞与进液阀的启闭同步进行状况。当柱塞往前行时，进液阀未关闭，排液阀未打开，此时介质回流，到进液阀关闭，排液阀打开时进行排液，这样就达到了可变量作用。不管什么液体介质都能实现变量效果，可设定需要流量值满足工况要求。

另外，凸轮机械结构开启进液阀，提高了升阀速度同时也减低了进液阀在关闭时的撞击，由于凸轮机械结构的启阀与闭阀都是与动力旋转同步进行，所以进液阀在关闭时在介质互充的同时，凸轮在运行时是托着进液阀芯关闭，所以减少了撞击声和关闭震动。

Claims (9)

1.一种往复式柱塞泵，包括有进液阀，该进液阀包括阀座，设置在阀座内的阀芯，其特征在于：所述进液阀由进液阀驱动机构来开启，所述进液阀驱动机构包括：

能在外力带动下转动的转轴；

凸轮，该凸轮的内孔套设在转轴外；

顶杆，该顶杆的第一端与阀芯相抵，该顶杆的第二端设置有活动轮，该活动轮与前述凸轮外缘接触相抵；

前述转轴在外力带动下转动时，能带动所述凸轮旋转，凸轮的转动推动活动轮及顶杆做往复运动，从而由顶杆顶开进液阀的球阀阀芯，从而使进液阀开启；

所述凸轮的内孔设置有内齿，所述凸轮的内孔设置有插槽，所述转轴上活动设有能插入所述插槽内的拨叉。

2.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述进液阀的阀座内设置有与阀芯相抵的挡块，挡块上方设置有导向杆，该导向杆外套有进液弹簧；所述进液阀的阀座内设置有限位塞头，该限位塞头下部设置管状槽，所述导向杆的上部活动设置在该管状槽内；所述进液弹簧的一端与所述限位塞头相抵，所述进液弹簧的另一端与所述挡块相抵。

3.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述转轴为往复泵的曲轴延伸端，往复泵的曲轴转动时该转轴同步转动。

4.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述转轴外的凸轮设有三个，分别与往复式柱塞泵的三个缸位相配合，每一个凸轮对应有一组进液阀和进液阀驱动机构；另外，所述转轴内设有轴向内孔，该轴向内孔内设置有三个用来调整相位的调节杆。

5.根据权利要求4所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述转轴外与三个凸轮内孔内齿相对应的外圆周处设有一块能与凸轮内孔内齿啮合的外齿面，三块外齿面之间间隔120度。

6.根据权利要求1或2所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述凸轮的外缘为阿基米德形线。

7.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述进液阀设置在进液泵体内，进液泵体是设有进液阀和进液管线、出液管线的总成组件，进液泵体定位在油箱壳上部，进液泵体内腔固定进液阀，下部与顶杆形成一个往复运动的活动摩擦面；进液管线一端与介质供液总管联接，一端与进液泵体联接，确保进液阀供液顺畅无阻；排液管线一端与往复式柱塞泵的泵体下端联接作为柱塞吸入时的进液腔，另一端与进液泵体联接为进液阀打开时吸入介质的输送管线。

8.根据权利要求7所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述进液泵体下方设置有油箱壳，油箱壳与进液泵体为组合件，固定在往复式柱塞泵的轴承法兰台阶上，用螺柱锁住；进液泵体下方设有密封圈防止介质流入油箱壳内。

9.根据权利要求7所述的往复式柱塞泵，其特征在于：往复式柱塞泵排液阀设置在往复式柱塞泵排液阀的泵体内，往复式柱塞泵排液阀的泵体与进液泵体为分离结构，进液泵体安装在往复式柱塞泵的曲轴延伸端。