CN106762591B - 一种往复增压泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种往复增压泵，包括泵体、大小头柱塞、主密封函体、副密封函体和智能压力调节阀；大小头柱塞的小头端与曲柄连杆机构连接，主密封函体套接大小头柱塞并安装在泵体上，副密封函体密封套接大小头柱塞的小头端并与主密封函体密封连接，主、副密封函体与大小头柱塞之间形成一个平衡腔；泵体内排出腔体与平衡腔通过出口压力平衡管连通，出口压力平衡管上安装有智能压力调节阀。利用智能压力调节阀，自动调节大小头柱塞平衡压力，使常规往复增压泵不受现场实际进口压力、排出压力变化的影响，提高了往复增压泵的可靠性和实用性。

Description

一种往复增压泵

技术领域

本发明涉及机动往复泵技术领域，特别是涉及一种往复增压泵。

背景技术

往复增压泵是一种通过曲柄连杆机构驱动柱塞往复运动来给所输送介质增压的传统机械，它所输送的介质是有一定的进口压力的。常规往复增压泵采用的是大小头柱塞和出口压力平衡结构(如JB/T6538-2008《往复式增压泵》所规定的)，常规往复增压泵在设计时是按照用户提供的进口压力、出口压力、流量这三个主要参数作为设计值来计算大小头柱塞直径，也就是说常规往复增压泵与进口压力、出口压力密切相关，但在实际使用时，实际进口压力、实际出口压力与设计值都有较大的误差，更何况实际出口压力随着使用工况的变化在不断变化。实际进口压力与实际出口压力的变化，对已按用户要求设计好的常规往复增压泵而言，会对往复运动动力端受力带来不良影响，甚至导致往复增压泵无法工作。

中国专利200910059897.4《一种进口压力平衡式增压注水泵》公开了采用一大两小的阶梯柱塞和进口压力平衡的结构，有效解决了常规往复增压泵因进口压力、出口压力变化影响动力端零件受力的问题。中国专利201210284080.9《双作用增压泵》公开了采用一大两小的阶梯柱塞和左右两个容积腔的结构，也有效解决了上述问题。但这种一大两小的阶梯柱塞属细长杆零件，在热处理、加工、使用过程中很容易变形，加工难度很大，柱塞同轴度很难保证；同时对相关配合零件如填料、泵体的要求也很高；装配精度也高；使用时的维护难度也很大。特别对于高压大流量参数的往复增压泵，上述问题更为突出，一大两小的阶梯柱塞增压泵多年来不能得到推广也充分证明了这一点。如何利用常规往复增压泵的优点，克服常规往复增压泵在实际进、出口压力变化时出现的种种问题，简化大小头柱塞设计，扩大其应用范围，就成为需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种往复增压泵，通过智能压力调节阀，自动调节大小头柱塞平衡压力，简化大小头柱塞设计，扩大其应用范围。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种往复增压泵，包括泵体、大小头柱塞、主密封函体、副密封函体和智能压力调节阀；所述大小头柱塞的小头端与曲柄连杆机构连接，所述主密封函体套接所述大小头柱塞并安装在所述泵体上，所述副密封函体密封套接所述大小头柱塞的小头端并与所述主密封函体密封连接，所述主、副密封函体与所述大小头柱塞之间形成一个平衡腔；所述泵体内排出阀的出口管路与所述平衡腔通过出口压力平衡管连通，所述出口压力平衡管上安装有所述智能压力调节阀。

优选的，所述泵体内吸入阀的进口管路上设置有进口压力传感器；

所述泵体内排出阀的出口管路上设置有出口压力传感器；

所述智能压力调节阀与所述平衡腔之间的所述出口压力平衡管上设置有平衡腔压力传感器；

优选的，所述进口压力传感器、所述出口压力传感器和所述平衡腔压力传感器分别通过信号线与所述智能压力调节阀连接；

本发明相对于现有技术而言取得了以下技术效果：

本发明在现有大小头柱塞出口压力平衡往复增压泵的基础上，利用智能压力调节阀，自动调节大小头柱塞平衡压力，使常规往复增压泵不受现场实际进口压力、出口压力变化的影响，提高了往复增压泵的可靠性，简化了大小头柱塞设计，扩大了往复增压泵的使用范围。

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为本发明实施例往复增压泵的示意图；

其中，1-大小头柱塞、2-出口压力平衡管、3-智能压力调节阀、4-进口压力传感器、5-平衡腔压力传感器、6-副密封函体、7-出口压力传感器、8-信号线、9-主密封函体、10-泵体、11-吸入阀、12-排出阀、Q-平衡腔、P1-实际进口压力、P2-实际出口压力、P3-平衡腔压力。

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往复增压泵，通过智能压力调节阀，自动调节大小头柱塞平衡压力，简化大小头柱塞设计，扩大其应用范围。

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。

如图1所示，本发明提供了一种往复增压泵，包括泵体10、大小头柱塞1、主密封函体9、副密封函体6和智能压力调节阀3；大小头柱塞1的小头端与曲柄连杆机构连接，主密封函体9套接大小头柱塞1并安装在泵体10上，副密封函体6密封套接大小头柱塞1的小头端并与主密封函体9密封连接，主密封函体9、副密封函体6与大小头柱塞1之间形成一个平衡腔Q；泵体10内排出阀12的出口管路与平衡腔Q通过出口压力平衡管2连通，出口压力平衡管2上安装有智能压力调节阀3。

泵体10内吸入阀11的进口管路上设置有进口压力传感器4；泵体10内排出阀12的出口管路上设置有出口压力传感器7；智能压力调节阀3与平衡腔Q之间的出口压力平衡管2上设置有平衡腔压力传感5；进口压力传感器4、出口压力传感器7和平衡腔压力传感器5分别通过信号线8与智能压力调节阀3连接。智能压力调节阀3的工作部分为设置在出口压力平衡管2的可调节阀体，控制部分与其他传感器连接。

根据往复增压泵的设计原理，对本发明做出进一步的说明：

在常规大小头柱塞出口压力平衡往复增压泵设计时，是按照公式(d/D)²＝(0.8～1)(Pc-Px)/Pc来计算的(Px--设计进口压力、Pc--设计出口压力)。当现场使用工况与设计值基本相符时，那么P1≈Px，P2≈Pc,平衡腔压力P3≈Pc，往复增压泵就可以正常工作。由于客观因素的影响，实际进口压力P1、实际排出压力P2与设计值Px、Pc不一致，因此，往复增压泵在实际工作时出口压力平衡(d/D)²＝(0.8～1)(P2-P1)/P2就不能成立，大小头柱塞1在往复运动时的柱塞力就不能等到有效平衡，往复增压泵就不能正常工作。

在本发明的技术方案中，在出口压力平衡管2上增加了智能压力调节阀3，由于智能压力调节阀3的过流面积可调，使得智能压力调节阀3后的平衡腔压力P3随之变化，当大小头柱塞1在排出行程时(图1柱塞向左运动)，大小头柱塞1大头前面的介质被排出，泵体10出口管路里面的高压介质通过出口压力平衡管2、智能压力调节阀3进入平衡腔Q内，此时由于平衡腔Q是真空(密封容积逐渐变大)，出口管的高压介质迅速充满了平衡腔Q，无论智能压力调节阀3的阀门是否全开，平衡腔压力P3≈P2；当大小头柱塞1在吸入行程时(图1柱塞向右运动)，进口管路介质进入大小头柱塞1大头前端的工作容积腔，平衡腔Q里面的介质通过智能压力调节阀3、出口压力平衡管2返回到泵体10的出口管路里面。此时，如果智能压力调节阀3的阀门是全开的，那么P3≈P2；如果智能压力调节阀3的阀门是部分关闭的，那么P3>P2。平衡腔压力P3是随着阀门过流面积的减小而增大。本发明采用平衡腔压力P3取代常规往复增压泵的出口压力P2，并且智能干涉P3，使P3满足平衡公式(d/D)²＝(0.8～1)(P3-P1)/P3，既P3＝(0.8～1)P1/1-(d/D)²，从公式可以得出，平衡腔压力P3与实际出口压力P2无关，只与实际进口压力P1有关。

根据往复增压泵的调节压力的工作原理和工作过程对本发明做详细说明：

对于大小头柱塞直径完全按(d/D)²＝(0.8～1)(Pc-Px)/Pc设计的往复增压泵。在往复增压泵现场运转时，当P1与Px、P2与Pc有差异时，智能压力调节阀3根据进口压力传感器4、平衡腔压力传感器5传输的压力信号，智能压力调节阀3的智能控制系统内置软件依据公式P3＝(0.8～1)P1/1-(d/D)²运算后，自动调整智能调节阀3的过流面积，也就是调节平衡腔的压力P3，直至符合P3＝(0.8～1)P1/1-(d/D)²的要求为止，此时往复增压泵就在动态平衡下正常工作。满足了往复增压泵动力端受力好，又充分利用进口压力能的基本要求。

在往复增压泵工作过程中，始终保持P2<＝P3<＝Pc。由于平衡腔压力P3是交变的，平衡腔压力传感器5的瞬时压力值P3也是变化的，传输到智能压力调节阀3的平衡腔压力信号P3由智能控制系统自动选取计算不小于P2的平均值作为智能压力调节阀3的智能控制数据。为了往复增压泵安全运行，在智能压力调节阀3的智能控制系统软件中设定平衡腔压力P3不大于设计排出压力Pc，即P3<＝Pc，如果因故P3>Pc，智能压力调节阀3的智能控制系统就自动报警停机、故障提示。

往复增压泵标准JB/T6538-2008《往复式增压泵》所规定的往复增压泵的适用范围是进口压力Px不低于6MPa，增压值(Pc-Px)不低于6MPa，最高排出压力不大于50MPa。就是因为在这些工况下常规往复泵无法设计。采用本发明的技术方案，设计大小头柱塞直径时，主要考虑大头柱塞直径满足流量要求，小头柱塞直径满足强度要求，而不必要强求满足平衡要求，由于平衡腔压力P3智能可调，就可以利用平衡腔压力P3的变化，满足任何工况下的参数要求，突破了标准限制，扩大了往复增压泵的使用范围。但必须注意的是，在这种情况下，平衡腔压力P3不仅>P2而且可能出现P3>Pc，因此在设计时需对大小头柱塞1及其密封、主密封函体9、副密封函体6等组成平衡腔Q的零部件进行承压强度等校核，并确定最高平衡腔压力P3max。为了往复增压泵安全运行，在智能压力调节阀3的智能控制系统软件中设定平衡腔压力P3不大于设计最高平衡腔压力P3max(P3<＝P3max)。如果因故P3>P3max，智能压力调节阀3的智能控制系统就自动报警停机、故障提示。

需要说明的是，本发明中采用进口压力传感器和出口压力传感器并非限制本发明，也可直接利用往复增压泵系统的进口压力传感器或进口压力变送器及出口压力传感器或出口压力变送器，只要能够测出进出、口压力，并通过进、出口压力与平衡腔压力的关系对平衡腔压力进行调节均属于本发明技术方案的保护范围。当增压泵使用现场进、出口压力变化不频繁时，本发明也可采用手动压力调节阀，通过人为观察进口压力、出口压力、平衡腔压力数据，人工计算并调整手动压力调节阀，使其满足进、出口压力与平衡腔压力的关系要求，无论人工调节压力调节阀还是智能调节压力调节阀，无论采用什么样方式去调节压力调节阀，只要能达到本发明的技术效果均属于本发明技术方案的保护范围。

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 (2)

1.一种往复增压泵，其特征在于，包括泵体、大小头柱塞、主密封函体、副密封函体和智能压力调节阀；所述大小头柱塞的小头端与曲柄连杆机构连接，所述主密封函体套接所述大小头柱塞并安装在所述泵体上，所述副密封函体密封套接所述大小头柱塞的小头端并与所述主密封函体密封连接，所述主、副密封函体与所述大小头柱塞之间形成一个平衡腔；所述泵体内排出阀的出口管路与所述平衡腔通过出口压力平衡管连通，所述出口压力平衡管上安装有所述智能压力调节阀，智能压力调节阀的过流面积可调，使得平衡腔压力随之变化；所述智能压力调节阀的智能控制系统内置软件；所述泵体内吸入阀的进口管路上设置有进口压力传感器，所述泵体内排出阀的出口管路上设置有出口压力传感器，所述智能压力调节阀与所述平衡腔之间的所述出口压力平衡管上设置有平衡腔压力传感器；所述进口压力传感器、所述出口压力传感器、所述平衡腔压力传感器给所述智能压力调节阀的智能控制系统内置软件提供运算数据；所述平衡腔压力的变化由所述智能调节阀的智能控制系统内置软件根据要求智能控制；所述智能调节阀的智能控制系统内置软件自动判断所述平衡腔压力是否超压。

2.根据权利要求1所述的往复增压泵，其特征在于，所述进口压力传感器、所述出口压力传感器和所述平衡腔压力传感器分别通过信号线与所述智能压力调节阀连接。