CN105317670A - 磁悬浮斜盘轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，属于煤层气开采领域。所述磁悬浮斜盘轴向柱塞泵包括泵外壳、轴承座、斜盘基座、缸体、阀体、变扣接头、圆锥滚子轴承、泵轴、磁性斜盘、磁性滑靴、回程盘、回程盘压头、弹簧、弹簧挡片、柱塞、缸套、连接环及进排液阀。本发明通过设置磁极性相同的磁性斜盘与磁性滑靴结构，使得磁性滑靴能够悬浮在磁性斜盘上，将现有技术中滑靴与斜盘间的接触性滑动变成本发明的无接触滑动，从而避免了磁性滑靴与磁性斜盘间的摩擦磨损，延长了柱塞泵的使用寿命，此外，使仅能在油介质中运行的斜盘轴向柱塞泵拓宽了应用领域，并为煤层气井的排采提供一项新的低能耗的工艺技术，为煤层气井排采设备的专业化提供一项新的途径。

Description

磁悬浮斜盘轴向柱塞泵

技术领域

本发明涉及煤层气开采领域，特别涉及一种磁悬浮斜盘轴向柱塞泵。

背景技术

在煤层气井开采过程中，都会经历排水降压期、排水采气期两个开阶段，在这两个开采阶段中，目前90％以上油田采用抽油机系统作为煤层气井的排水采气系统，这套排采系统存在的主要问题是泵效低，功率消耗大。为了解决上述问题，将斜盘轴向柱塞泵的原理引入煤层气排水采气领域，而常规的斜盘轴向柱塞泵是基于油环境下的液压源开发的技术，如果采用常规的斜盘轴向柱塞泵进行煤层气井的排水采气，存在的主要问题是泵的工作介质发生了变化，由原来的油介质变成了水介质，这导致了泵体内各个部件之间的润滑特性发生了改变，从而使各部件之间的摩擦磨损加剧，尤其是滑靴与斜盘之间，配流盘与缸体之间由于润滑条件的变差会发生严重的磨损而失效。

为了解决缸体与配流盘之间的摩擦磨损问题，科研工作者在专用于水介质中的斜盘轴向柱塞泵上增加了阀配流结构，避免了配流盘结构导致的磨损问题，但是滑靴与斜盘之间依然采用沿用原有结构，仅在材料方面选用了更加耐磨损的特殊材料，虽然这一做法缓解了滑靴与斜盘之间的磨损，但高昂的制造成本阻碍了后续的推广应用。

由此可见，有效地解决滑靴与斜盘之间的摩擦磨损是决定能否将斜盘轴向柱塞泵引入煤层气井排水采气的关键因素，而解决这一关键技术需要对滑靴与斜盘进行革命性的改进。

发明内容

为了解决现有技术斜盘轴向柱塞泵在水介质中运行时存在的滑靴与斜盘之间的摩擦磨损大，而导致柱塞泵寿命降低的问题，本发明实施例提供了一种磁悬浮斜盘轴向柱塞泵。所述技术方案如下：

一种磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，包括泵外壳、轴承座、斜盘基座、缸体、阀体、变扣接头、圆锥滚子轴承、泵轴、磁性斜盘、磁性滑靴、回程盘、回程盘压头、弹簧、弹簧挡片、柱塞、缸套、连接环及进排液阀，所述磁性滑靴、所述柱塞、所述缸套、所述连接环及所述进排液阀的数量一一对应；

所述轴承座、所述斜盘基座、所述缸体、所述阀体及所述变扣接头顺次安装在所述泵外壳中，

所述轴承座中安装着所述圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承支撑着所述泵轴，

所述泵轴通过花键与所述斜盘基座连接，所述斜盘基座上安装着所述磁性斜盘，

所述磁性滑靴与所述磁性斜盘相对设置，所述磁性滑靴的磁极与所述磁性斜盘的磁极相同，所述磁性滑靴悬浮在所述磁性斜盘上，

所述回程盘压在所述磁性滑靴上，所述回程盘与所述回程盘压头相连接，所述回程盘压头抵顶在所述弹簧上，所述弹簧抵顶在所述弹簧挡片上，所述弹簧挡片安装在所述缸体内，

所述缸体上设有柱塞腔，所述柱塞腔内安装着所述缸套，所述柱塞安装在所述缸套内，所述柱塞与所述磁性滑靴相连接，

所述进排液阀安装在所述阀体上，所述进排液阀及所述柱塞之间安装着所述连接环。

可选地，所述轴承座通过螺纹安装在所述泵外壳中。

可选地，所述磁性斜盘通过螺栓安装在所述斜盘基座上。

可选地，所述泵轴上设有花键，相应的所述斜盘基座上设有花键键槽。

可选地，所述磁性滑靴的磁极与所述磁性斜盘的磁极均为N极。

可选地，所述磁性滑靴的磁极与所述磁性斜盘的磁极均为S极。

可选地，所述回程盘与所述回程盘压头通过球铰结构连接。

可选地，所述柱塞与所述磁性滑靴通过球铰结构连接。

可选地，所述阀体通过螺纹安装在所述泵外壳中，所述变扣接头通过螺纹安装在所述泵外壳中。

进一步地，所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵还包括滤网，所述滤网包裹在所述阀体外部。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过设置磁极性相同的磁性斜盘与磁性滑靴结构，使得他们在磁极性相同的情况能够产生一个相斥的磁力，磁性滑靴在这个相斥磁力的作用下能够悬浮在磁性斜盘上，将现有技术中滑靴与斜盘间的接触性滑动变成本发明的无接触滑动，从而避免了磁性滑靴与磁性斜盘间的摩擦磨损，延长了柱塞泵的使用寿命，此外，使仅能在油介质中运行的斜盘轴向柱塞泵拓宽了应用领域，并为煤层气井的排采提供一项新的低能耗的工艺技术，为煤层气井排采设备的专业化提供一项新的途径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵结构示意图。

图中各符号表示含义如下：

1-轴承座、2-圆锥滚子轴承、3-泵轴、4-磁性斜盘、5-回程盘、6-柱塞、7-缸套、8-缸体、9-泵外壳、10-连接环、11-滤网、12-变扣接头、13-斜盘基座、14-磁性滑靴、15-回程盘压头、16-弹簧、17-弹簧挡片、18-阀体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，包括泵外壳9、轴承座1、斜盘基座13、缸体8、阀体18、变扣接头12、圆锥滚子轴承2、泵轴3、磁性斜盘4、磁性滑靴14、回程盘5、回程盘压头15、弹簧16、弹簧挡片17、柱塞6、缸套7、连接环10及进排液阀(图中未标出)，所述磁性滑靴14、所述柱塞6、所述缸套7、所述连接环10及所述进排液阀(图中未标出)的数量一一对应；

所述轴承座1、所述斜盘基座13、所述缸体8、所述阀体18及所述变扣接头12顺次安装在所述泵外壳9中，

所述轴承座1中安装着所述圆锥滚子轴承2，所述圆锥滚子轴承2支撑着所述泵轴3，其中，所述圆锥滚子轴承2的内圈与所述泵轴3配合，所述圆锥滚子轴承2的外圈与所述轴承座1相配合，

所述泵轴3通过花键与所述斜盘基座13连接，所述斜盘基座13上安装着所述磁性斜盘4，

所述磁性滑靴14与所述磁性斜盘4相对设置，所述磁性滑靴14的磁极与所述磁性斜盘4的磁极相同，所述磁性滑靴14悬浮在所述磁性斜盘4上，

所述回程盘5压在所述磁性滑靴14上，所述回程盘5起到固定磁性滑靴14的作用，所述回程盘5与所述回程盘压头15相连接，具体地，本实施例中，所述回程盘5的底面压在所述磁性滑靴14上面，所述回程盘5顶面与所述回程盘压头15相配合，以保证所述磁性滑靴14与所述磁性斜盘4之间悬浮的间隙不变，所述回程盘压头15抵顶在所述弹簧16上，所述弹簧16抵顶在所述弹簧挡片17上，所述弹簧挡片17安装在所述缸体8内，通过所述弹簧16始终给所述回程盘压头15一个压力，以保证所述回程盘压头15与所述回程盘5之间的紧密结合，具体地，本实施例中，所述弹簧16的上端面顶在回程盘压头15上，所述弹簧16的下端面由安装在所述缸体8内的台阶处的所述弹簧挡片17限位，

所述缸体8上设有柱塞腔，所述柱塞腔内安装着所述缸套7，所述柱塞6安装在所述缸套7内，所述柱塞6与所述磁性滑靴14相连接，随着磁性斜盘4的转动，柱塞6可以在缸套7中作往复运动，

所述进排液阀安装在所述阀体18上，所述进排液阀及所述柱塞6之间安装着所述连接环10，其中，连接环10的作用是将所述缸体8上的柱塞腔与阀体1818上对应的进液、出液阀连接起来。

本发明实施例的工作过程如下：

当位于磁悬浮斜盘轴向柱塞泵下部的潜油电机带动泵轴3旋转时，通过泵轴3带动斜盘基座13旋转，进而带动磁性斜盘4旋转，磁性滑靴14与磁性斜盘4之间存在相斥的磁力，由于磁性斜盘4相对于缸体8平面存在一斜角，当磁性斜盘4旋转时，在这个相斥磁力的作用下，磁性滑靴14迫使柱塞6在柱塞腔的缸套7内运动，假设在0度时柱塞6位于下死点，随着磁性斜盘4的不断转动，在0度～180度之间，柱塞6在回程盘5的作用下处于吸液状态；在180度～0度之间，柱塞6处于排液状态，由此循环往复，磁悬浮斜盘轴向柱塞泵便连续吸液排液。

本发明解决了常规斜盘轴向柱塞泵中滑靴与斜盘之间的摩擦磨损问题，能够显著延长泵的使用寿命，其的效果是显著的，主要体现在以下几个方面：

1.本发明通过设置磁极性相同的磁性斜盘4与磁性滑靴14结构，使得他们在磁极性相同的情况能够产生一个相斥的磁力，磁性滑靴14在这个相斥磁力的作用下能够悬浮在磁性斜盘4上，磁性滑靴14与磁性斜盘4表面之间形成一个很小的间隙，将现有技术中滑靴与斜盘间的接触性滑动变成本发明的无接触滑动，从而消除了磁性滑靴14与磁性斜盘4之间的接触性摩擦磨损，延长了柱塞泵的使用寿命；

2、由于磁性滑靴14悬浮在磁性斜盘4表面，消除了磁性滑靴14绕磁性斜盘4轴线做圆周运动时产生的周向摩擦力，从而降低了本发明自身的空耗功率，达到了节能降耗的效果；

3、磁性滑靴14绕磁性斜盘4轴线做圆周运动时，由于消除了周向摩擦力，使柱塞6上受到的与周向摩擦力对应的侧向力同时消失，这改善了柱塞6的受力状况，使柱塞6-缸套7这对摩擦副之间的偏磨现象消失或减轻；

4、本发明由于消除了磁性滑靴14与磁性斜盘4之间的接触性摩擦，使本发明在高速运转的噪音降低，使工人的工作环境更加安静、环保；

5、本发明拓宽了斜盘轴向柱塞泵的应用领域，由于磁性滑靴14悬浮于磁性斜盘4上，磁性滑靴14与磁性斜盘4之间具有一个小的间隙，因而无需对磁性滑靴14-磁性斜盘4副提供润滑，这使得本发明即可用于油中，又可用于水中，当然也可用于海水或其它介质中，故而使用本发明能够为煤层气井的排采提供一项新的低能耗的工艺技术，为煤层气井排采设备的专业化提供一项新的途径。

本实施例中，所述轴承座1通过螺纹安装在所述泵外壳9中。

本实施例中，所述泵轴3上设有花键，相应的所述斜盘基座13上设有花键键槽。

本实施例中，所述磁性斜盘4通过螺栓安装在所述斜盘基座13上。

本实施例中，所述磁性滑靴14的磁极与所述磁性斜盘4的磁极均为N极。当然，可选地，所述磁性滑靴14的磁极与所述磁性斜盘4的磁极均为S极。

本实施例中，所述回程盘5与所述回程盘压头15通过球铰结构连接。

本实施例中，所述柱塞6与所述磁性滑靴14通过球铰结构连接，具体地，柱塞6的头部呈球形，与磁性滑靴14上的球槽形成球铰连接。

更具体地，本实施例中，缸体8上按圆周均匀分布着7～9个柱塞腔，相应的缸套7的数量7～9个，磁性滑靴14的数量为7～9个，进排液阀(图中未标出)的数量为7～9个，具体柱塞腔数量视本发明排量确定，每个柱塞腔内设置一个缸套7，每个缸套7内安装着一个柱塞6。

本实施例中，所述阀体18通过螺纹安装在所述泵外壳9中，所述变扣接头12通过螺纹安装在所述泵外壳9中，具体地，本实施例中，变扣接头12的上端与所述泵外壳9螺纹连接，变扣接头12的下端与油管螺纹连接。

进一步地，所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵还包括滤网11，所述滤网11包裹在所述阀体18外部，通过所述滤网11挡住外来的颗粒物。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述磁悬浮斜盘轴向柱塞泵包括泵外壳、轴承座、斜盘基座、缸体、阀体、变扣接头、圆锥滚子轴承、泵轴、磁性斜盘、磁性滑靴、回程盘、回程盘压头、弹簧、弹簧挡片、柱塞、缸套、连接环及进排液阀，所述磁性滑靴、所述柱塞、所述缸套、所述连接环及所述进排液阀的数量一一对应；

所述轴承座、所述斜盘基座、所述缸体、所述阀体及所述变扣接头顺次安装在所述泵外壳中，

所述轴承座中安装着所述圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承支撑着所述泵轴，

所述泵轴通过花键与所述斜盘基座连接，所述斜盘基座上安装着所述磁性斜盘，

所述磁性滑靴与所述磁性斜盘相对设置，所述磁性滑靴的磁极与所述磁性斜盘的磁极相同，所述磁性滑靴悬浮在所述磁性斜盘上，

所述回程盘压在所述磁性滑靴上，所述回程盘与所述回程盘压头相连接，所述回程盘压头抵顶在所述弹簧上，所述弹簧抵顶在所述弹簧挡片上，所述弹簧挡片安装在所述缸体内，

所述缸体上设有柱塞腔，所述柱塞腔内安装着所述缸套，所述柱塞安装在所述缸套内，所述柱塞与所述磁性滑靴相连接，

所述进排液阀安装在所述阀体上，所述进排液阀及所述柱塞之间安装着所述连接环。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述轴承座通过螺纹安装在所述泵外壳中。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述磁性斜盘通过螺栓安装在所述斜盘基座上。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述泵轴上设有花键，相应的所述斜盘基座上设有花键键槽。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述磁性滑靴的磁极与所述磁性斜盘的磁极均为N极。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述磁性滑靴的磁极与所述磁性斜盘的磁极均为S极。

7.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述回程盘与所述回程盘压头通过球铰结构连接。

8.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述柱塞与所述磁性滑靴通过球铰结构连接。

9.根据权利要求1所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述阀体通过螺纹安装在所述泵外壳中，所述变扣接头通过螺纹安装在所述泵外壳中。

10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵，其特征在于，所述的磁悬浮斜盘轴向柱塞泵还包括滤网，所述滤网包裹在所述阀体外部。