CN106499624A - 一种大流量柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大流量柱塞泵，包括箱体、曲柄连杆机构、柱塞、吸入阀和排出阀，在原有多缸柱塞泵的基础上发明了可拆卸十字头上滑道、柱塞填料智能润滑系统、减振阀、曲轴支撑滚轮组件、内置冷却水盘管的吸入稳压器等组件，整体提高大流量柱塞泵的使用寿命和可靠性。

Description

一种大流量柱塞泵

技术领域

本发明涉及机动往复泵技术领域，特别是涉及一种单作用多缸大流量柱塞泵。

背景技术

大面积区域联合注水是油田注水采油工艺中更为经济有效的手段。大面积区域联合注水要求注水泵流量大(≧100m³/h)。目前采用的是多级离心注水泵。而多级离心注水泵效率低，能源浪费很大。理论实践充分证明大流量柱塞泵是替代低效离心注水泵的理想产品。

而目前大流量柱塞泵普遍存在着噪声大----主要是阀的撞击声；柱塞填料寿命短----主要是柱塞填料磨损快；动力端易损件更换困难----主要是十字头销、销套、支撑轴承(轴瓦)等更换时要拆曲轴，而拆卸曲轴必须移动减速机和高压电机等十分困难；动力端曲轴支撑难度大----主要是支撑轴承(轴瓦)定位孔加工安装精度太高；再就是柱塞泵动力端润滑油冷却水(包括减速机润滑油冷却、高压水冷电机冷却)是通过冷却塔来自然循环冷却的，通过冷却塔来自然冷却，循环冷却水的温度受外界气温变化影响很大，冷却效果不稳定，并且余热排放到大气会产生热岛效应，既浪费了能源，又造成二次污染。

实用新型专利ZL200820021336.6《大排量水平对置式高压柱塞泵》。对置式柱塞泵零件数量几乎增加一倍，易损件数量也成倍增加，大大影响了泵的运行可靠性。泵的体积也大大增加，安装和基建成本很高，使用维护成本也很高。泵的两端分别有吸入管路和排出管路，影响管路布置和检修。

发明专利201210194304.7公开的《油田大流量往复式注水泵》。仅仅从往复泵的结构和组合式球面阀方面进行了简单的成熟技术组合，而其采用的组合式球面阀(ZL2013201787566)，在大流量柱塞泵上使用时会产生很大的撞击声。

为提高柱塞填料密封的使用寿命，ZL200620087005《柱塞润滑装置》通过均匀布置的喷油咀向柱塞周围的外露部分喷射油液，在柱塞上形成一层油膜，润滑柱塞，降低柱塞与填料的摩擦系数，从而减少柱塞与填料的磨损、提高密封效果。但实际上由于润滑油是常压滴注，能够进入填料与柱塞摩擦副的油很有限，大多数润滑油被浪费，得不偿失。

为保证大流量柱塞泵曲轴运行可靠性，ZL2013205744818《一种大功率五柱塞高压往复泵》采用给曲轴曲柄上安装扶正瓦的办法，防止曲轴变形。安装扶正瓦同样存在加工安装维修要求太高的弊病。

对现有结构进行改进创新，满足大流量柱塞泵连续可靠的运行，整体提高的使用寿命，高效节能，就成为必须要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大流量柱塞泵，通过设置可拆卸十字头上滑道、柱塞填料智能润滑系统和曲轴支撑滚轮组件等组件，方便检修易损零件，降低柱塞填料的摩擦系数，满足了曲轴的多缸多支撑，大大提高了曲轴的可靠性，整体提高大流量柱塞泵的使用寿命，高效节能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种大流量柱塞泵，包括箱体、曲柄连杆机构、十字头、柱塞、吸入阀和排出阀；所述曲柄连杆机构推动所述柱塞做往复运动；十字头的滑道孔包括可拆卸十字头上滑道和位于箱体上的十字头下滑道，所述可拆卸十字头上滑道通过定位销、固定螺栓与所述十字头下滑道连接；所述柱塞上设有柱塞填料润滑系统，所述柱塞填料润滑系统通过多点润滑油泵经单向阀和压力传感器对所述柱塞供油，所述多点润滑油泵的高压油泵通过多个油管对多个柱塞填料组进行独立供油；所述吸入阀和排出阀均为减振阀，所述减振阀包括减振圈，所述减振圈设在阀板与阀座之间，所述阀板与所述减振圈硫化为一体，所述减振圈内部有容积腔，所述容积腔通过阀板的小孔与阀腔连通。

优选的，还包括所述曲柄连杆机构的曲柄圆周上安装有曲轴支撑滚轮组件，所述曲轴支撑滚轮组件包括滚轮和固定支架，所述滚轮与所述曲柄的间隙可调，所述滚轮设置在所述固定支架上，所述固定支架固定在所述箱体上；

优选的，所述可拆卸十字头上滑道顶部为上盖板，所述可拆卸十字头上滑道与所述上盖板之间设置有拉杆组件；

优选的，所述减振圈底部设有加固板；

优选的，所述滚轮与所述曲柄的间隙可通过调节螺丝或其它装置(如液压装置)调节；

优选的，还包括柱塞泵吸入口处设有吸入稳压器，所述吸入稳压器内设有冷却水盘管；

优选的，所述冷却水盘管一端的循环冷却水入口与补水装置通过管路连通，所述冷却水盘管的另一端与柱塞泵油池冷却盘管的冷却水进口连通，冷却水通过油池冷却盘管，吸收了润滑油的热量成高温水，高温水出口与生活供热管路连通，所述生活供热管路与所述补水装置(可以为补水灌)连通。

本发明相对于现有技术而言取得了以下技术效果：

本发明在原有多缸柱塞泵的基础上，发明了可拆卸十字头上滑道、柱塞填料智能润滑系统、减振阀、曲轴支撑滚轮组件、拉杆组件、内置冷却水盘管的吸入稳压器等组件，整体提高大流量柱塞泵的使用寿命。

十字头上滑道可从机架上部拆出，方便检修更换十字头、十字头销、十字头销套、连杆等零件。柱塞填料智能润滑系统，可在一定压力范围内间断的给柱塞填料摩擦副注入高压润滑油，以降低柱塞填料的摩擦系数，提高柱塞填料的使用寿命。减振阀在阀板落座时，有效降低了阀板对阀座的撞击，降低了泵的噪声，提高了阀的使用寿命。用多套滚轮组件支撑在曲轴曲柄的圆周上，满足了曲轴的多缸多支撑，大大提高了曲轴的可靠性。吸入稳压器内置冷却水盘管，利用泵送介质来给循环冷却水降温，简单节能可靠。满足了大流量柱塞泵连续可靠高效节能运行的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例大流量柱塞泵示意图；

图2为本发明实施例大流量柱塞泵润滑油冷却水循环和柱塞填料智能润滑系统布置示意图；

图3为本发明实施例大流量柱塞泵可拆卸十字头上滑道示意图；

图4为本发明实施例大流量柱塞泵柱塞填料润滑结构示意图；

图5为本发明实施例大流量柱塞泵减振阀示意图；

图6为本发明实施例大流量柱塞泵曲轴支撑滚轮组件示意图；

图7为本发明实施例大流量柱塞泵内置冷却水盘管的吸入稳压器示意图。

其中，1-可拆卸十字头上滑道、1-1-定位销、1-2-固定螺栓、1-3-十字头下滑道、2-柱塞填料润滑系统、2-1-前导向套、2-2-前填料、2-3-油环、2-4-后填料、2-5-后导向套、2-6-压紧螺母、2-7-柱塞、2-8-填料盒、2-9-多点润滑油泵、2-10-单向阀、2-11-压力传感器、3-减振阀、3-1-阀板、3-2-阀座、3-3-减振圈、Q-容积腔、K-小孔、T-加固板、4-曲轴支撑滚轮组件、4-1-滚轮、4-2-调节螺丝、4-3-固定支架、5-拉杆组件、6-吸入稳压器、6-1-冷却水盘管、7-曲柄连杆结构、7-1-曲柄、8-冷却水进口、9-高温水出口、10-生活供热管路、11-补水灌、12-柱塞泵吸入口、13-循环冷却水入口、14-上盖板、15-柱塞泵油池冷却盘管、16-箱体、17-十字头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种大流量柱塞泵，解决现有技术中存在的问题，整体提高大流量柱塞泵的使用性能和寿命。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1、图2、图3和图5，本实施例对本发明的一种大流量柱塞泵的结构及原理做出详细说明。

本实施例提供了一种大流量柱塞泵，包括箱体16、曲柄连杆机构7、十字头17、柱塞2-7、吸入阀和排出阀；所述曲柄连杆机构7推动所述柱塞2-7做往复运动；十字头17的滑道孔包括可拆卸十字头上滑道1和位于箱体上的十字头下滑道1-3，所述可拆卸十字头上滑道1通过定位销1-1、固定螺栓1-2与所述十字头下滑道1-3连接；所述柱塞2-7上设有柱塞填料润滑系统2，所述柱塞填料润滑系统2通过多点润滑油泵经单向阀2-10和压力传感器2-11对所述柱塞供油，所述多点润滑油泵的高压油泵通过多个油管对多个柱塞填料组进行独立供油；所述吸入阀和排出阀均为减振阀3，所述减振阀3包括减振圈3-3，所述减振圈3-3设在阀板3-1与阀座3-2之间，所述阀板3-1与所述减振圈3-3硫化为一体，所述减振圈3-3内部有容积腔Q，所述容积腔Q通过阀板3-1的小孔K与阀腔连接，所述减振圈3-3底部设有加固板T。所述可拆卸十字头上滑道1顶部为上盖板14，所述可拆卸十字头上滑道1与所述上盖板14之间设置有拉杆组件5。

如图1和3，大流量柱塞泵通常均采用多缸柱塞泵(五缸、七缸、九缸等)，可拆卸十字头上滑道1通过定位销1-1、固定螺栓1-2与箱体16上的下滑道组成一个整体滑道孔。上下滑道分界面在截面圆的水平中心线位置。当需要检修更换十字头销、十字头销套、十字头17、连杆等零件时，打开上盖板14、拆除拉杆组件5、拔出定位销1-1、卸开固定螺栓1-2，就可以将可拆卸十字头上滑道1从箱体16上部的空档中取出，那么十字头销、十字头销套、十字头17、连杆等零件也就可以从箱体16上部的空档中取出，方便检修更换，不需要像原来那样先拆卸曲轴7等零部件。省力省工安全可靠。

由于可拆卸十字头上滑道1与箱体16是分体的，滑道上半部分基本是空的，支撑不足，在大流量柱塞泵工作时会有可能变形。如图1所示，在机架上部(可拆卸十字头上滑道1上侧)通过安装拉杆组件5来增加滑道上半部分抗压强度。

大流量柱塞泵因流量大，阀尺寸就大，阀板与阀座的接触面积就大，阀板对阀座的撞击力就很大，就会产生很高的噪声，造成环境污染，影响员工身心健康。如图5所示减振阀，减振圈3-3与阀板3-1硫化为一体，减振圈内有容积腔Q，容积腔Q通过小孔K与阀腔相通，阀在落座过程中，减振圈3-3先与阀座3-2接触，减振圈是橡胶(如聚氨酯)制作的，本身具有一定的弹性，起缓存密封作用，吸收了大部分撞击力，从而降低了阀噪声。同时高压介质通过小孔K充满减振圈内的容积腔Q，对橡胶减振圈3-3起到支撑作用，减缓了橡胶减振圈3-3的疲劳变形。无论吸入、排出阀，在落座时，小孔K始终与高压介质相通，高压介质进入减振圈3-3容积腔后，因减振圈3-3的底部有加固板T，使得减振圈3-3与阀座3-2的接触面部分向阀座3-2密封面方向变形鼓涨，保证了减振圈3-3先与阀座3-2接触减振，紧接着阀板3-1与阀座3-2接触，达到与阀座3-2可靠密封的效果。在阀板3-1与阀座3-2瞬间接触时，由于阀板3-1上部的受力大，减振圈3-3容积腔Q内多余部分介质被挤出，减振圈3-3可能影响与阀座3-2接触的部分回缩，从而保证了阀板3-1与阀座3-2的紧密接触。减振圈3-3与阀座3-2接触面的外形与阀板3-1与阀座3-2接触面的外形是一样的。

实施例2：

如图4、图6和图7，本实施例为在实施例1的基础上进一步改进的实施例，同时对本发明做出的进一步详细说明。

如图4，本实施例一种大流量柱塞泵所述柱塞2-7填料组包括填料盒2-8、前填料2-2、后填料2-4和油环2-3，所述填料盒2-8套接在柱塞2-7外，所述填料盒2-8与所述柱塞2-7之间依次设有前导向套2-1、所述前填料2-2、所述油环2-3、所述后填料2-4、后导向套2-5，最后通过压紧螺母2-6套接在所述柱塞2-7与所述填料盒2-8之间并与所述后导向套2-5抵紧，所述油管通过填料盒2-8上的小孔K与所述油环2-3连通。

工作时，设定多点润滑油泵2-9中高压油泵的供油压力Py＝(1/3～2/3)P(P为柱塞泵排出压力)，当压力传感器2-11显示油压Py<1/3P时，高压油泵开始供油，当压力传感器2-11显示油压Py>2/3P时，高压油泵停止供油，如此在柱塞填料密封组内维持一个油压动态平衡。

此时，当柱塞泵在排出行程时，前填料2-2承受的压力＝P-Py＝P-(1/3～2/3)P＝(2/3～1/3)P；后填料2-4承受的压力＝Py-Pq＝(1/3～2/3)P-0＝(1/3～2/3)P(Pq为大气压力，相比排出压力很小，一般忽略为0)；

当柱塞泵在吸入行程时，前填料2-2承受的压力＝Py-Px＝(1/3～2/3)P-0＝(1/3～2/3)P(Px为吸入压力，相比排出压力很小，一般忽略为0)；后填料2-4承受的压力＝Py-Pq＝(1/3～2/3)P-0＝(1/3～2/3)P(Pq为大气压力，相比排出压力很小，一般忽略为0)；

仅前填料2-2失效时，那么该柱塞填料润滑管路上的压力传感器2-11的压力显示值就等于或接近柱塞2-7泵的排出压力，智能控制系统就报警提示前填料2-2失效需更换。

仅后填料2-4失效时，那么该柱塞填料润滑管路上的压力传感器2-11的压力显示值就等于或接近0，智能控制系统就报警提示后填料2-4失效需更换。当然后填料2-4的寿命会比前填料2-2长很多。

前后填料2-4同时失效时，大流量柱塞泵的流量就会不足，流量监控系统会报警提示。

在柱塞2-7泵工作过程中，前填料2-2及后填料2-4承受的压力均为(1/3～2/3)P，前后受力均匀，避免了大的交变应力对填料疲劳寿命的影响，同时润滑油在高压下更容易渗入填料柱塞摩擦副，降低其摩擦系数，大大延长填料的使用寿命。最关键的是如果柱塞填料磨损后，填料在高压油作用下轴向(柱塞2-7运动方向)变窄，来保证与柱塞2-7紧密接触，那么变形后多出来的微小间隙就由高压油来填充(液体在一定压力下是不可压缩的，高压油相当于刚性的。柱塞填料摩擦副消耗的润滑油是有限的，并且润滑油低于一定压力可得到及时补充)，也就是说填料磨损后，可自动补偿，不需要人为调整填料。解决了大流量柱塞泵柱塞2-7直径大(>100mm)，填料环形面积受力大(>55000N)，人工调节压紧螺母根本紧不动，停机调整会造成高压电网波动的实际困难。

如图7，所述柱塞泵吸入口12处设有吸入稳压器6，所述吸入稳压器6内设有冷却水盘管6-1，所述冷却水盘管6-1分布在所述所述吸入稳压器6内，所述冷却水盘管6-1一端的循环冷却水入口13与补水灌11通过管路连通，所述冷却水盘管6-1的另一端与柱塞泵油池内冷却盘管15的冷却水进口8连通，冷却水通过油池内的冷却盘管，吸收了润滑油的热量成高温水，高温水出口9与生活供热管路10连通，所述生活供热管路10与所述补水灌11连通，所述冷却水进口8与所述高温水出口9之间冷却的是柱塞泵动力端润滑油。

大流量柱塞泵动力端通常采用强制润滑，润滑油一般均采用循环水冷却，循环水的冷却采用冷却塔自然冷却。为更好的利用热源，图2中示意了可将高温水接到生活用热水管路循环，当然大流量柱塞泵泵组中高压水冷电机冷却水、减速机润滑油冷却水均可以接入本循环系统。本系统的关键如附图2所示循环水冷却是通过泵送介质(如油田污水)来冷却的，如图7所示，在吸入稳压器6内安装有循环冷却水盘管6-1，当循环冷却水通过盘管时，不断流动的介质带走了循环冷却水的热量，达到了冷却循环冷却水的目的，从而满足了冷却润滑油等的要求。该结构简单紧凑，不会产生温室效应。

如图6，所述曲柄连杆结构7的曲柄7-1圆周上安装有曲轴支撑滚轮组件4，所述曲轴支撑滚轮组件4包括滚轮4-1和固定支架4-3，所述滚轮4-1与所述曲柄7-1的间隙可调，所述滚轮4-1与所述曲柄7-1的间隙可以通过调节螺丝4-2或液压装置调节，所述滚轮4-1设置在所述固定支架4-3上，所述固定支架4-3固定在所述箱体上16上；

大流量柱塞泵因为柱塞2-7直径大，柱塞2-7力通常在160000N以上，动力端受力很大，曲轴强度就要求很高，单靠加大尺寸或选用高强度材料也不是理想办法，通常给曲轴的曲柄7-1上增加支撑轴承或轴瓦，但支撑轴承或轴瓦加工安装维修精度要求很高，磨损后也无法调整修复，使用成本也很高。如图1，在曲柄7-1圆周上安装曲轴支撑滚轮组件4，图6是曲轴支撑滚轮组件4的一种结构。在每个曲柄7-1圆周上分别安装不少于3组的曲轴支撑滚轮组件4，通过固定支架4-3将滚轮组件安装在箱体16上，滚轮4-1与曲柄7-1接触，调节螺丝4-2可以用来调整滚轮4-1与曲柄7-1接触间隙的。用滚轮4-1支撑曲柄7-1，对机架加工要求低，磨损后可调整间隙，损坏后更换也很简单。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种大流量柱塞泵，其特征在于，包括箱体、曲柄连杆机构、十字头、柱塞、吸入阀和排出阀；所述曲柄连杆机构推动所述柱塞做往复运动；十字头的滑道孔包括可拆卸十字头上滑道和位于箱体上的十字头下滑道，所述可拆卸十字头上滑道通过定位销、固定螺栓与所述十字头下滑道连接；所述柱塞上设有柱塞填料润滑系统，所述柱塞填料润滑系统通过多点润滑油泵经单向阀和压力传感器对所述柱塞供油，所述多点润滑油泵的高压油泵通过多个油管对多个柱塞填料组进行独立供油；所述吸入阀和排出阀均为减振阀，所述减振阀包括减振圈，所述减振圈设在阀板与阀座之间，所述阀板与所述减振圈硫化为一体，所述减振圈内部有容积腔，所述容积腔通过阀板的小孔与阀腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种大流量柱塞泵，其特征在于，还包括所述曲柄连杆机构的曲轴曲柄圆周上安装有曲轴支撑滚轮组件，所述曲轴支撑滚轮组件包括滚轮和固定支架，所述滚轮与所述曲柄的间隙可调，所述滚轮设置在所述固定支架上，所述固定支架固定在所述箱体上。

3.根据权利要求1所述的一种大流量柱塞泵，其特征在于，所述可拆卸十字头上滑道顶部为上盖板，所述可拆卸十字头上滑道与所述上盖板之间设置有拉杆组件。

4.根据权利要求1所述的一种大流量柱塞泵，其特征在于，所述减振圈底部设有加固板。

5.根据权利要求2所述的一种大流量柱塞泵，其特征在于，所述滚轮与所述曲柄的间隙通过调节螺丝调节。

6.根据权利要求1所述的一种大流量柱塞泵，其特征在于，还包括柱塞泵吸入口处设有吸入稳压器，所述吸入稳压器内设有冷却水盘管。

7.根据权利要求6所述的一种大流量柱塞泵，其特征在于，所述冷却水盘管一端的循环冷却水入口与补水装置通过管路连通，所述冷却水盘管的另一端与柱塞泵油池冷却盘管的冷却水进口连通，高温水出口与生活供热管路连通，所述生活供热管路与所述补水装置连通。