CN104791237B - 一种往复式柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及往复式柱塞泵，包括填料函总成，该填料函总成包括具有内部容腔的填料函体，其特征在于：所述填料函体下方设置有同步交换系统，该同步交换系统包括内部装满润滑油的交换罐(9)，该交换罐(9)与填料函体的内部容腔相连通，另外，所述交换罐(9)通过一单流阀(10)与柱塞泵的进液管网连通，所述单流阀(10)的工作压力应大于往复式柱塞泵的进口压力。与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在填料函体下方设置同步交换系统，可以确保填料函总成内部的柱塞填料等部件始终保持在润滑油中工作，提高寿命和减低摩擦功耗。

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

往复式柱塞泵的填料函总成是往复泵动力端与液力端联接的过渡密封区域，也是动力端往复做功中产生真空度的密封囊，主要由填料函、柱塞、导向环、填料、阻流环等组成。一般填料函安装在泵体的平面上，外壁定位在动力端的机身上，以保证动力端与液力端之间的同轴度和平行度。为了确保柱塞走直线，柱塞与填料间的往复运动产生摩擦从而形成了填料之间的密封带，当柱塞往后行程时，进液阀打开、排液阀关闭，液体吸入，当柱塞往前行程时，液体压缩产生压力，排液阀打开，液体排出。当柱塞前行填料函内的介质受压，通常是根据压力等级来选配填料的数量，4、5、6个或更多。但填料越多密封带越长，而发热来自摩擦，当密封带过长，摩擦功耗损失大，而密封带过小压力封不住，泄漏量则会增加，密封寿命缩短，特别对一些有污蚀介质，控制柱塞填料间的泄漏很重要。往复式柱塞泵高压时(＞25MPa)，填料内的柱塞填料泄漏量及往复中低摩擦系数是非常重要的。要使柱塞填料的寿命超过国家优等品标准或＞3000小时必须得考虑在柱塞和填料的摩擦间加入润滑油，这是一个公论，可直接决定主要易损件的寿命及泵的效率。所以在输送高压带颗粒液体时设计一种填料函，在压力25MPa-50MPa时运行，柱塞填料的一次寿命≥3000小时，而常规设计的填料函结构是不能满足的，甚至寿命不到一个月就失效。本公司已公开的专利号为ZL201220576068.0的密封函总成结构，适用中压(≤25MPa)环境，寿命能达到3000小时，由于该方案中密封函体的轴向、径向都布置有油水平衡孔(在高压腔内补油)，在压力＞25MPa时，应用中发现交叉孔内存在应力集中区域，当该结构应用在压力＞25MPa高交变应力的环境时，会出现函体过早开裂失效现象。目前国内较多油田采油开采已到后期，油井都在3000米以下，所以注水泵的压力也随时提升到25-50MPa，此时一种填料函的结构能耐压≥25MPa，柱塞填料一次寿命能达到3000小时以上，是全国用户所渴望的，是当前往复式柱塞泵走出困境的举措。设计一种能抗高压力耐颗粒污水介质长寿命柱塞泵填料函总成是必要的。

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能抗高压力耐颗粒污水介质，且寿命较长的往复式柱塞泵。

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，包括填料函总成，该填料函总成包括具有内部容腔的填料函体，其特征在于：所述填料函体下方设置有同步交换系统，该同步交换系统包括内部装满润滑油的交换罐，该交换罐与填料函体的内部容腔相连通，另外，所述交换罐通过一单流阀与柱塞泵的进液管网连通，所述单流阀的工作压力应大于往复式柱塞泵的进口压力。

在交换罐内盈满润滑油，而柱塞在往复运动时，少量的介质(污水)从主填料流出通过填料函中的油环流入到交换罐内，随着泄漏出的介质流到交换罐内与润滑油进行交换，由于油跟污水比重不一样，此时油始终往上升、污水往下沉，随着交换罐内容量增加压力升高，当交换罐压力大于柱塞泵进口压力时，单流阀打开污水回入进液管线内，此时的润滑油通过连接管升到柱塞的最高位对填料函总成内的柱塞、填料进行浸泡润滑，因此填料函总成中的填料、导向环、油环、柱塞均在润滑油中作往复运动，确保柱塞填料的一次运行寿命提高。

所述单流阀的工作压力为往复式柱塞泵的进口压力的1.25倍。

所述交换罐通过一连接管与填料函体的内部容腔相连通，该连接管上设置有球阀，交换罐下部连接有一卸压排污阀。

所述交换罐顶部连接有截止阀和压力表。

所述交换罐内设置有联通分配器，通过该联通分配器可以连接柱塞往复泵的缸体。

作为改进，填料函总成包括具有内部容腔的主填料函体，主填料函体内腔装有柱塞，柱塞和主填料函体内腔之间设置有主前导向环，主填料，周身具有油孔的油环和副填料函体，主前导向环、主填料、油环和副填料函体均套设在柱塞外，主填料函体内腔设有台阶，主前导向环的前端与该台阶相抵，主前导向环的后端与主填料的前端相抵，主填料的后端油环的前端相抵，油环的后端与副填料函体的前端相抵，副填料函体的后端连接有副填料压紧螺帽，副填料函体和柱塞之间设置有副填料和副压环，副填料和副压环也套设在柱塞外，副填料函体内腔设有副台阶，副填料的前端与该副台阶相抵，副填料的后端与副压环的前端相抵；主填料函体后端连接有主填料压紧螺帽；所述的主填料函体内部具有与油环的油孔连通的孔道，该孔道的出口经所述连接管与交换罐连通。把主副填料分成二级密封更有利于压紧主填料、副填料，油环中间是油水交换处，主填料由主填料压紧螺帽推动副填料函体来压紧主填料确保柱塞在运行中得到了润滑油的随时补充进行润滑，使柱塞与主填料表面在润滑作用下实现抛光工艺，使表面形成密封带增长了寿命。

所述同步交换系统设置在主填料函下方或设置在液力端泵体的下端，也可以每缸设置一套同步交换系统。

再改进，所述主填料函体上方设置有补充油罐总成，该补充油罐总成包括油罐体、油泵，分流单向阀和油位器，油泵安装在油罐体的下部、由电机直联，分流单向阀的入口与油罐体连通，分流单向阀的出口与油环的油孔连通，油位器安装在油罐体上用于测量油罐体内的油位。

所述油罐体内部具有两个相互隔开的储油区域——第一储油区域和第二储油区域，所述油泵的吸入器及所述油位器设置在第一储油区域内，油泵根据油位器测量到油位的下降信息进行补油；所述油泵的出口与第二储油区域连通、从而第二储油区域内的油压力由油泵完成，分流单向阀的入口与第二储油区域连通，第二储油区域和第一储油区域之间连接有超压回流阀。

所述油泵的工作压力为交换罐压力的1.5倍。

所述第一储油区域上方连接有加油口和加油塞。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在填料函体下方设置同步交换系统，这样往复泵在运行过程中，当有少量的介质流入交换罐内，由于介质的比重大于润滑油，此时二者交换对流，介质流入到最低处，润滑油上升，对填料函体内部容腔的部件进行润滑，随着交换罐内的容量增加压力升高，当交换罐内部压力大于往复式柱塞泵的进口压力时，单流阀自动打开，在低部的比重重的介质，进入进液管网内，交换罐内压力降下至与柱塞泵进口压力相似，这样循环进行，来确保填料函总成内部的柱塞填料等部件始终保持在润滑油中工作，提高寿命和减低摩擦功耗。

附图说明

图1为本发明实施例中柱塞泵的填料函总成的结构示意图；

图2为本发明实施例中同步交换系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中补充油罐总成的结构示意图。

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。

如图1所示的往复式柱塞泵，包括填料函总成，该填料函总成包括中部中空的主填料函体1，主填料函体1内腔装有柱塞2，柱塞2和主填料函体1内腔之间设置有主前导向环3，主填料4，周身具有油孔的油环5和副填料函体1-1，主前导向环3、主填料4、油环5和副填料函体1-1均套设在柱塞2外，主填料函体1内腔设有台阶，主前导向环3的前端与该台阶相抵，主前导向环3的后端与主填料4的前端相抵，主填料4的后端油环5的前端相抵，油环5的后端与副填料函体1-1的前端相抵，副填料函体1-1的后端连接有副填料压紧螺帽8-1，副填料函体1-1和柱塞2之间设置有副填料6和副压环7，副填料6和副压环7也套设在柱塞2外，副填料函体1-1内腔设有副台阶，副填料6的前端与该副台阶相抵，副填料6的后端与副压环7的前端相抵；主填料函体1后端连接有主填料压紧螺帽8。

上述结构中，当主填料需要压紧时可调节主填料压紧螺帽推动副填料函体，当副填料需要压紧时可调节副填料压紧螺帽，即可使副填料与柱塞密封，这样把主副填料分成二级密封更有利于压紧主填料、副填料。油环中间是油水交换处，主填料由主填料压紧螺帽推动副填料函体来压紧主填料确保柱塞在运行中得到了润滑油的随时补充进行润滑，使柱塞与主填料表面在润滑作用下实现抛光工艺，使表面形成密封带增长了寿命。副填料由副填料压紧螺帽来进行调整柱塞与副填料的密封，通过油环交换上升的润滑油来保证柱塞与副填料像主填料一样形成密封带，增长了柱塞、填料的寿命。

所述主填料函体1下方设置有同步交换系统，该同步交换系统包括内部装满润滑油的交换罐9，该交换罐9与主填料函体1之间有连接管相接，所述的主填料函体1内部具有与油环5的油孔连通的孔道，该孔道的出口经所述连接管与交换罐9连通，所述连接管上设置有球阀15，交换罐9通过一单流阀10与柱塞泵的进液管网，交换罐9下部连接有一卸压排污阀11，交换罐9顶部连接有截止阀14和压力表13，交换罐9内设置有联通分配器12。

所述主填料函体1上方设置有补充油罐总成，该补充油罐总成包括油罐体20、油泵16，分流单向阀17和油位器19，油泵16安装在油罐体20的下部、由电机直联，分流单向阀17的入口与油罐体20连通，分流单向阀17的出口与油环5的油孔连通，油位器19安装在油罐体20上用于测量油罐体20内的油位。所述油罐体20内部具有两个相互隔开的储油区域——第一储油区域20-1和第二储油区域20-2，所述油泵16的吸入器及所述油位器19设置在第一储油区域内，油泵16根据油位器19测量到油位的下降信息进行补油；所述油泵16所述油泵16的出口与第二储油区域连通、从而第二储油区域内的油压力由油泵16完成，分流单向阀17的入口与第二储油区域连通，第二储油区域和第一储油区域之间连接有超压回流阀18，所述第一储油区域上方连接有加油口和加油塞。

所述交换罐9内安装的连通分配器12用来联接各缸函体中油环下部的接头。所述同步交换系统中单流阀10的工作压力为往复式柱塞泵的进口压力的1.25倍，也就是说当交换罐9内的压力大于往复式柱塞泵的进口压力的1.25倍时单流阀10打开，自动卸压至柱塞泵的进液管网中；所述交换罐9下部安装的手动卸压排污阀11用来定期可把交换罐9内的污水放掉加油。当需要排污时，可把同步交换系统中球阀15关闭后进行排污、加油、不需停泵。在运行过程中，当有少量的介质通过柱塞填料腔在油环处开始往交换罐9内流入，由于介质的比重大于润滑油，此时二者交换对流，介质流入到最低处，润滑油上升，对柱塞、主填料、副填料进行润滑，随着交换罐9内的容量增加压力升高，当交换罐9大于中油泵16进口压力的1.25倍，单流阀10自动打开，在低部的比重重的介质，进入进液管网内，交换罐9内压力降下至与柱塞泵进口压力相似，这样循环进行，来确保柱塞填料始终保持在润滑油中工作，提高寿命和减低摩擦功耗。

补充油罐总成中的第二储油区域为柱塞泵的补油区，第二储油区域内的油压力由油泵16完成，当第二储油区域油压大于同步交换系统中交换罐9的压力时，油泵停止工作，油压小于同步交换系统中交换罐9压力时油泵工作，此时润滑油补入到图1中接管进入油环及交换罐9内，油泵的工作压力为交换罐9压力的1.5倍，当第二储油区域油内的压力大于交换罐9压力的1.5倍时，超压回流阀18自动打开，液体流入第一储油区进行卸压。第二储油区域连接按缸数相等的分流单向阀17，分流单向阀主要来阻止交换器内的润滑油反流入第二储油区域内，当第二储油区域向油环补润滑油时，此单向阀打开，润滑油通过分流单向阀进入管汇至图1的主填料函体，接头进入油环5分流至柱塞填料及交换罐9中，达到第二储油区域、填料函总成和交换罐同步，在工作中的油水同步交换后确保柱塞填料能在润滑油中运行来提高寿命，实现在低压腔中补油，确保填料函体在高压高交变应力下工作而不开裂。

本发明同步交换柱塞泵，主要解决在输送高压液体时(25-50MPa)，介质为油田污水含悬浮物及颗粒，通过采用同步交换技术利用油水间比重的关系，设计供润滑油填料函同步交换系统来实现柱塞填料的寿命＞3000小时。

Claims (7)

1.一种往复式柱塞泵，包括填料函总成，该填料函总成包括具有内部容腔的填料函体，其特征在于：所述填料函体下方设置有同步交换系统，该同步交换系统包括内部装满润滑油的交换罐(9)，该交换罐(9)与填料函体的内部容腔相连通，另外，所述交换罐(9)通过一单流阀(10)与柱塞泵的进液管网连通，所述单流阀(10)的工作压力应大于往复式柱塞泵的进口压力；所述交换罐(9)通过一连接管与填料函体的内部容腔相连通；填料函总成包括具有内部容腔的主填料函体(1)，主填料函体(1)内腔装有柱塞(2)，柱塞(2)和主填料函体(1)内腔之间设置有主前导向环(3)，主填料(4)，周身具有油孔的油环(5)和副填料函体(1-1)，主前导向环(3)、主填料(4)、油环(5)和副填料函体(1-1)均套设在柱塞(2)外，主填料函体(1)内腔设有台阶，主前导向环(3)的前端与该台阶相抵，主前导向环(3)的后端与主填料(4)的前端相抵，主填料(4)的后端与油环(5)的前端相抵，油环(5)的后端与副填料函体(1-1)的前端相抵，副填料函体(1-1)的后端连接有副填料压紧螺帽(8-1)，副填料函体(1-1)和柱塞(2)之间设置有副填料(6)和副压环(7)，副填料(6)和副压环(7)也套设在柱塞(2)外，副填料函体(1-1)内腔设有副台阶，副填料(6)的前端与该副台阶相抵，副填料(6)的后端与副压环(7)的前端相抵；主填料函体(1)后端连接有主填料压紧螺帽(8)；所述的主填料函体(1)内部具有与油环(5)的油孔连通的孔道，该孔道的出口经所述连接管与交换罐(9)连通；交换罐(9)下部连接有一卸压排污阀(11)；所述主填料函体(1)上方设置有补充油罐总成，该补充油罐总成包括油罐体(20)、油泵(16)，分流单向阀(17)和油位器(19)，油泵(16)安装在油罐体(20)的下部、由电机直联，分流单向阀(17)的入口与油罐体(20)连通，分流单向阀(17)的出口与油环(5)的油孔连通，油位器(19)安装在油罐体(20)上用于测量油罐体(20)内的油位；所述油罐体(20)内部具有两个相互隔开的储油区域——第一储油区域(20-1)和第二储油区域(20-2)，所述油泵(16)的吸入器及所述油位器(19)设置在第一储油区域内，油泵(16)根据油位器(19)测量到油位的下降信息进行补油；所述油泵(16)的出口与第二储油区域连通、从而第二储油区域内的油压力由油泵(16)完成，分流单向阀(17)的入口与第二储油区域连通，第二储油区域和第一储油区域之间连接有超压回流阀(18)。

2.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述单流阀(10)的工作压力为往复式柱塞泵的进口压力的1.25倍。

3.根据权利要求2所述的往复式柱塞泵，其特征在于：连接管上设置有球阀(15)。

4.根据权利要求3所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述交换罐(9)顶部连接有截止阀(14)和压力表(13)。

5.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述交换罐(9)内设置有联通分配器(12)。

6.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述同步交换系统设置在主填料函下方或设置在液力端泵体下端，每缸设置一个交换罐。

7.根据权利要求1所述的往复式柱塞泵，其特征在于：所述油泵(16)的工作压力为交换罐(9)压力的1.5倍。