CN107084110A - 一种抽吸式油水液压泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抽吸式油水液压泵，包括泵壳、滑片泵装配部件、转轴以及环状流喷嘴，其中，所述泵壳包括沿着转轴的轴线方向依次设置的第一泵壳和第二泵壳，其中，所述滑片泵装配部件设置于由第一泵壳和第二泵壳组成的腔体内。本发明利用一组滑片泵装配部件实现对水的抽吸，同时利用水流在环状流喷嘴内形成高速射流，以获得负压对稠油进行抽吸，只需一组泵组件即可实现油和水的两相抽吸，实现油水环状流输送，节省了成本，降低了能耗，降低了出现故障的风险。

Description

一种抽吸式油水液压泵

技术领域

本发明涉及一种液压泵，具体涉及一种抽吸式油水液压泵。

背景技术

油水液压泵指一种可以实现两种液体吸入，两种液体排出的流体机械。液压泵广泛应用于油品、浆液等非腐蚀性液体运输场合。目前，稠油作为我国近年开采力度最大的资源之一，较多采用油水环状流输送法对稠油进行运输，即粘度较大的稠油被一种低粘度液体(例如水)包裹形成环状输送。油水环状流输送是一种针对稠油显著降粘减阻运输的方法。但此运输方式往往需要采用两个液压泵分别对油液、水流进行输入，输出。其存在的不足在于：1、必须保证两个单级泵同时作业，若其中一个单级泵出现泄漏、损坏等问题，将无法实现使用油水环状流输送法进行运输，增加了出现问题的风险；2、采用两个液压泵，成本高。3、采用油水环状流输送法进行运输需要一种环状流喷嘴，且需要采用管件对油路、水路接口进行密封连接，增加了操作的难度。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种抽吸式油水液压泵，该液压泵只需采用单级滑片泵装配部件即可实现油水环状流输送，降低了出现故障的风险，简化了管路的连接，节省动力，且操作更加方便。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种抽吸式油水液压泵，包括泵壳、滑片泵装配部件、转轴以及环状流喷嘴，其中：

所述泵壳包括沿着转轴的轴线方向依次设置的第一泵壳和第二泵壳，其中，所述滑片泵装配部件设置于由第一泵壳和第二泵壳组成的腔体内；

所述滑片泵装配部件包括转子组件、定子、进液端盖和排液端盖，其中，所述转子组件包括转子以及叶片，所述转子为沿着圆周方向均匀分布有多个叶片槽的圆柱体，每个叶片槽内设置一个叶片；所述定子为具有椭圆形内腔的空心件；所述转子设置于定子的内腔内，转子的圆柱面与定子的椭圆形内腔壁面之间形成两个两端小中间大的渐变式进出液空间，沿着转子的转动方向，每个进出液空间依次分为空间逐渐变大的进液空间和空间逐渐变小的排液空间；所述进液端盖和排液端盖分别设置在转子组件的两端，其中，所述进液端盖中设有与所述进液空间连通的进液口，所述排液端盖上设有与所述排液空间连通的排液口；所述第二泵壳内设有与进液端盖上的进液口连通的进液通道，所述第一泵壳上设有与排液端盖上的排液口连通的排液通道；

所述环状流喷嘴包括喷嘴外壳和进油管道，其中，喷嘴外壳设置于第一泵壳和第二泵壳的顶部，该喷嘴外壳内设有液流腔，该液流腔包括水流段和包裹输送段，所述水流段与第一泵壳的排液通道连通；所述进油管道从外伸入到水流段内；进油管道的外壁与水流段的内壁之间形成环形水流间隙，沿着水流方向，该环形水流间隙逐渐收拢，于末端形成一1mm左右的出液细缝；

所述转轴依次穿过第一泵壳、排液端盖、转子以及进液端盖，并与转子连接。

上述抽吸式油水液压泵的工作原理是：

转轴开始旋转，进液通道形成低压系统，水被吸入到进液通道，插接在转子的叶片槽中的叶片在转轴离心力的作用下紧贴在定子的内表面滑行，其中，相邻叶片、进液端盖、排液端盖以及定子的内腔壁面形成用于容纳水的密封腔，当叶片到达定子椭圆形内腔的短半轴对应处时，叶片受定子内腔壁面的压迫向叶片槽内缩进，密封腔的容积逐渐减小，而当叶片到达定子椭圆形内腔的长半轴对应处时，叶片在惯性作用下在叶片槽内向外伸出，使得密封腔的容积逐渐减小；具体地，当密封腔在到达与进液空间对应处时，由于转轴带动转子高速旋转，使得转子周围形成负压，水经过进液端盖中的进液口被抽吸进密封腔，此为吸液过程；当密封腔到达与排液空间对应处时，由于体积逐渐减小，从而挤压水从排液端盖的排液口排出到排液通道，此为排液过程。水从排液通道进入到环形水流间隙中，由于该环形水流间隙逐渐收拢，于末端形成一1mm左右的出液细缝，因此会在出液细缝处形成一股高速的液体射流，此高速射流可使得出液细缝周围空气形成负压，该负压促使进油管道抽吸存放在油箱的油液，使得油液在进油管道排出，从而形成水流包裹稠油的流动形态。

本发明的一个优选方案，所述进油管道包括进油段和加速段，所述加速段沿着排液方向逐渐收拢，呈锥形结构。其作用在于，由于油液从宽截面向窄截面流动，产生集流加速的作用，使得进油速度显著提升，保证稠油和水流的平均速度趋于一致，有效形成水流包裹稠油的流动形态。

本发明的一个优选方案，所述第二泵壳的进液通道包括位于底部和顶部的轴向进液区、位于中间的环形进液区以及连接环形进液区和轴向进液区的过渡进液区，其中，位于底部的轴向进液区处连接有进液接头；所述底部和顶部的轴向进液区位于与进液端盖的进液口对应处的径向外侧，该轴向进液区沿轴向越过进液端盖和定子，与定子的另一侧面连通。工作时，水从与进液接头连接的管路进入底部的轴向进液区，并通过接环形进液区和过渡进液区进入到顶部的轴向进液区，位于轴向进液区中的水既可以从进液端盖的进液口进入进液空间，也可以从定子中与进液端盖相对的另一侧进入进液空间，从而加快了水的进入速度。

本发明的一个优选方案，所述排液端盖中远离定子的一端上设有与排液口连通的环形排液过渡区；所述第一泵壳上的排液通道包括与环形排液过渡区对接的环形排液区以及与环形排液区连接的竖直排液区，所述竖直排液区与喷嘴外壳的水流段连通。这样，从排液端盖的排液口排出的水经过环形排液过渡区和环形排液区后，迅速到达竖直排液区，水的流动阻力小，路径短。

优选地，所述排液端盖与转子接触的一侧设有环形槽，且所述排液端盖上的排液口的内壁设有导液孔，该导液孔一端与环形槽连通，另一端与环形排液过渡区连通。通过设置这样的环形槽和导液孔，能够减少环形排液过渡区的高压液体对转子轴向压力过大引起排液端盖与转子的磨损。

本发明的一个优选方案，所述第一泵壳内设有轴承，第一泵壳的外端设有端盖，该端盖内设有衬套；所述第二泵壳在与转轴的末端对应处也有轴承；所述转轴依次穿过端盖、衬套、第一泵壳内的轴承、排液端盖、转子、进液端盖以及第二泵壳上的轴承；所述端盖与第一泵壳之间以及第一泵壳与第二泵壳之间通过螺栓连接在一起。

优选地，所述排液端盖的外圆面分别与第一泵壳和第二泵壳的内壁配合，且在排液端盖的外圆面与第一泵壳的内壁配合处，以及在排液端盖的外圆面、第一泵壳的内壁和第二泵壳的内壁三者汇合处设有密封圈。这样实现了排液端盖在第一泵壳和第二泵壳内的固定，并让环形排液过渡区和环形排液区的周围获得密封。

本发明的一个优选方案，所述第一泵壳的顶部设有与排液通道连通的出液接头，所述喷嘴外壳的底部设有与出液接头连接的出液接口，所述出液接头与出液接口之间设有密封圈。从而实现喷嘴外壳与第一泵壳的密封连接。

优选地，所述进油管道在伸出喷嘴外壳外的一端设有与油管连接的油管连接法兰；所述喷嘴外壳在与包裹输送段的出口对应处设有与输送管路连接的输送管连接法兰，从而便于油管和输送管的连接。

本发明的一个优选方案，其中，所述转子中间的转动孔与转轴之间通过键连接，有利于转轴带动转子转动，避免出现打滑现象。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、利用一组滑片泵装配部件实现对水的抽吸，同时利用水流在环状流喷嘴内形成高速射流，以获得负压对稠油进行抽吸，只需一组泵组件即可实现油和水的两相抽吸，实现油水环状流输送，节省了成本，降低了能耗，降低了出现故障的风险。

2、本发明只采用了一个液压泵就直接实现油水环状流输送，操作更加简便。

3、所述环状流喷嘴直接与泵壳连成一体，使得水流直接通入环形水流间隙，不需要多余管件与传统环状喷嘴连接，大大简化操作流程。

附图说明

图1为本发明中一个具体实施例的剖视结构示意图。

图2为图1中转子组件和定子的剖视结构示意图。

图3为图1中进液端盖的剖视结构示意图。

图4为图1中排液端盖的剖视结构示意图。

图5为图1中第二泵壳的剖视结构示意图。

图6为图1中喷嘴外壳的剖视结构示意图。

图7为图1中进油管道的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-图7，本实施例中的抽吸式油水液压泵，包括泵壳、滑片泵装配部件、转轴6以及环状流喷嘴8。

所述泵壳包括沿着转轴6的轴线方向依次设置的第一泵壳1和第二泵壳2，其中，所述滑片泵装配部件设置于由第一泵壳1和第二泵壳2组成的腔体内。

所述滑片泵装配部件包括转子组件12、定子11、进液端盖9和排液端盖10，其中，所述转子组件12包括转子12-1以及叶片12-2，所述转子12-1为沿着圆周方向均匀分布有多个叶片槽12-3的圆柱体，每个叶片槽12-3内设置一个叶片12-2；所述定子11为具有椭圆形内腔的空心件；所述转子12-1设置于定子11的内腔内，转子12-1的圆柱面与定子11的椭圆形内腔壁面之间形成两个两端小中间大的渐变式进出液空间12-4，沿着转子12-1的转动方向，每个进出液空间12-4依次分为空间逐渐变大的进液空间和空间逐渐变小的排液空间；所述进液端盖9和排液端盖10分别设置在转子组件12的两端，其中，所述进液端盖9中设有与所述进液空间连通的进液口9-1，所述排液端盖10上设有与所述排液空间连通的排液口10-1；所述第二泵壳2内设有与进液端盖9上的进液口9-1连通的进液通道，所述第一泵壳1上设有与排液端盖10上的排液口10-1连通的排液通道。

所述环状流喷嘴8包括喷嘴外壳8-2和进油管道8-1，其中，喷嘴外壳8-2设置于第一泵壳1和第二泵壳2的顶部，该喷嘴外壳8-2内设有液流腔，该液流腔包括水流段8-23和包裹输送段8-24，所述水流段8-23与第一泵壳1的排液通道连通；所述进油管道8-1从外伸入到水流段8-23内；进油管道8-1的外壁与水流段8-23的内壁之间形成环形水流间隙，沿着水流方向，该环形水流间隙逐渐收拢，于末端形成出液细缝。

所述转轴6依次穿过第一泵壳1、排液端盖10、转子12-1以及进液端盖9，并与转子12-1连接。

参见图7，所述进油管道8-1包括进油段8-12和加速段8-13，所述加速段8-13沿着排液方向逐渐收拢，呈锥形结构。其作用在于，由于油液从宽截面向窄截面流动，产生集流加速的作用，使得进油速度显著提升，保证稠油和水流的平均速度趋于一致，有效形成水流包裹稠油的流动形态。

参见图1和图5，所述第二泵壳2的进液通道包括位于底部和顶部的轴向进液区2-3、位于中间的环形进液区2-4以及连接环形进液区2-4和轴向进液区2-3的过渡进液区2-2，其中，位于底部的轴向进液区2-3处连接有进液接头2-1；所述底部和顶部的轴向进液区2-3位于与进液端盖9的进液口9-1对应处的径向外侧，该轴向进液区2-3沿轴向越过进液端盖9和定子11，与定子11的另一侧面连通。工作时，水从与进液接头2-1连接的管路进入底部的轴向进液区2-3，并通过接环形进液区2-4和过渡进液区2-2进入到顶部的轴向进液区2-3，位于轴向进液区2-3中的水既可以从进液端盖9的进液口9-1进入进液空间，也可以从定子11中与进液端盖9相对的另一侧进入进液空间，从而加快了水的进入速度。

参见图1和图4，所述排液端盖10中远离定子11的一端上设有与排液口10-1连通的环形排液过渡区10-2；所述第一泵壳1上的排液通道包括与环形排液过渡区10-2对接的环形排液区1-1以及与环形排液区1-1连接的竖直排液区1-2，所述竖直排液区1-2与喷嘴外壳8-2的水流段8-23连通。这样，从排液端盖10的排液口10-1排出的水经过环形排液过渡区10-2和环形排液区1-1后，迅速到达竖直排液区1-2，水的流动阻力小，路径短。

参见图1和图4，所述排液端盖10与转子12-1接触的一侧设有环形槽10-3，且所述排液端盖10上的排液口10-1的内壁设有导液孔10-4，该导液孔10-4一端与环形槽10-3连通，另一端与环形排液过渡区10-2连通。通过设置这样的环形槽10-3和导液孔10-4，能够减少环形排液过渡区10-2的高压液体对转子12-1轴向压力过大引起排液端盖10与转子12-1的磨损。

参见图1和图5，所述第一泵壳1内设有轴承4，第一泵壳1的外端设有端盖7，该端盖7内设有衬套7-1；所述第二泵壳2在与转轴6的末端对应处也有轴承4；所述转轴6依次穿过端盖7、衬套7-1、第一泵壳1内的轴承4、排液端盖10、转子12-1、进液端盖9以及第二泵壳2上的轴承4；所述端盖7与第一泵壳1之间以及第一泵壳1与第二泵壳2之间通过螺栓5连接在一起。

参见图1，所述排液端盖10的外圆面分别与第一泵壳1和第二泵壳2的内壁配合，且在排液端盖10的外圆面与第一泵壳1的内壁配合处，以及在排液端盖10的外圆面、第一泵壳1的内壁和第二泵壳2的内壁三者汇合处设有密封圈3。这样实现了排液端盖10在第一泵壳1和第二泵壳2内的固定，并让环形排液过渡区10-2和环形排液区1-1的周围获得密封。

参见图1和图6，所述第一泵壳1的顶部设有与排液通道连通的出液接头1-3，所述喷嘴外壳8-2的底部设有与出液接头1-3连接的出液接口8-22，所述出液接头1-3与出液接口8-22之间设有密封圈3。从而实现喷嘴外壳8-2与第一泵壳1的密封连接。

参见图1、图6或图7，所述进油管道8-1在伸出喷嘴外壳8-2外的一端设有与油管连接的油管连接法兰8-11；所述喷嘴外壳8-2在与包裹输送段8-24的出口对应处设有与输送管路连接的输送管连接法兰8-21，从而便于油管和输送管的连接。

参见图1或图2，所述转子12-1中间的转动孔与转轴6之间通过键连接，有利于转轴6带动转子12-1转动，避免出现打滑现象。

参见图1-图7，本实施例中的抽吸式油水液压泵的工作原理是：

转轴6开始旋转，进液通道形成低压系统，水被吸入到进液通道，插接在转子12-1的叶片槽12-3中的叶片12-2在转轴6离心力的作用下紧贴在定子11的内表面滑行，其中，相邻叶片12-2、进液端盖9、排液端盖10以及定子11的内腔壁面形成用于容纳水的密封腔，当叶片12-2到达定子11椭圆形内腔的短半轴对应处时，叶片12-2受定子11内腔壁面的压迫向叶片槽12-3内缩进，密封腔的容积逐渐减小，而当叶片12-2到达定子11椭圆形内腔的长半轴对应处时，叶片12-2在惯性作用下在叶片槽12-3内向外伸出，使得密封腔的容积逐渐减小；具体地，当密封腔在到达与进液空间对应处时，由于转轴6带动转子12-1高速旋转，使得转子12-1周围形成负压，水经过进液端盖9中的进液口9-1被抽吸进密封腔，此为吸液过程；当密封腔到达与排液空间对应处时，由于体积逐渐减小，从而挤压水从排液端盖10的排液口10-1排出到排液通道，此为排液过程。水从排液通道进入到环形水流间隙中，由于该环形水流间隙逐渐收拢，于末端形成出液细缝，因此会在出液细缝处形成一股高速的液体射流，此高速射流可使得出液细缝周围空气形成负压，该负压促使进油管道8-1抽吸存放在油箱的油液，使得油液在进油管道8-1排出，从而形成水流包裹稠油的流动形态。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抽吸式油水液压泵，其特征在于，包括泵壳、滑片泵装配部件、转轴以及环状流喷嘴，其中：

所述泵壳包括沿着转轴的轴线方向依次设置的第一泵壳和第二泵壳，其中，所述滑片泵装配部件设置于由第一泵壳和第二泵壳组成的腔体内；

所述滑片泵装配部件包括转子组件、定子、进液端盖和排液端盖，其中，所述转子组件包括转子以及叶片，所述转子为沿着圆周方向均匀分布有多个叶片槽的圆柱体，每个叶片槽内设置一个叶片；所述定子为具有椭圆形内腔的空心件；所述转子设置于定子的内腔内，转子的圆柱面与定子的椭圆形内腔壁面之间形成两个两端小中间大的渐变式进出液空间，沿着转子的转动方向，每个进出液空间依次分为空间逐渐变大的进液空间和空间逐渐变小的排液空间；所述进液端盖和排液端盖分别设置在转子组件的两端，其中，所述进液端盖中设有与所述进液空间连通的进液口，所述排液端盖上设有与所述排液空间连通的排液口；所述第二泵壳内设有与进液端盖上的进液口连通的进液通道，所述第一泵壳上设有与排液端盖上的排液口连通的排液通道；

所述环状流喷嘴包括喷嘴外壳和进油管道，其中，喷嘴外壳设置于第一泵壳和第二泵壳的顶部，该喷嘴外壳内设有液流腔，该液流腔包括水流段和包裹输送段，所述水流段与第一泵壳的排液通道连通；所述进油管道从外伸入到水流段内；进油管道的外壁与水流段的内壁之间形成环形水流间隙，沿着水流方向，该环形水流间隙逐渐收拢，于末端形成出液细缝；

所述转轴依次穿过第一泵壳、排液端盖、转子以及进液端盖，并与转子连接。

2.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述进油管道包括进油段和加速段，所述加速段沿着排液方向逐渐收拢，呈锥形结构。

3.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述第二泵壳的进液通道包括位于底部和顶部的轴向进液区、位于中间的环形进液区以及连接环形进液区和轴向进液区的过渡进液区，其中，位于底部的轴向进液区处连接有进液接头；所述底部和顶部的轴向进液区位于与进液端盖的进液口对应处的径向外侧，该轴向进液区沿轴向越过进液端盖和定子，与定子的另一侧面连通。

4.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述排液端盖中远离定子的一端上设有与排液口连通的环形排液过渡区；所述第一泵壳上的排液通道包括与环形排液过渡区对接的环形排液区以及与环形排液区连接的竖直排液区，所述竖直排液区与喷嘴外壳的水流段连通。

5.根据权利要求4所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述排液端盖与转子接触的一侧设有环形槽，且所述排液端盖上的排液口的内壁设有导液孔，该导液孔一端与环形槽连通，另一端与环形排液过渡区连通。

6.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述第一泵壳内设有轴承，第一泵壳的外端设有端盖，该端盖内设有衬套；所述第二泵壳在与转轴的末端对应处也有轴承；所述转轴依次穿过端盖、衬套、第一泵壳内的轴承、排液端盖、转子、进液端盖以及第二泵壳上的轴承；所述端盖与第一泵壳之间以及第一泵壳与第二泵壳之间通过螺栓连接在一起。

7.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述排液端盖的外圆面分别与第一泵壳和第二泵壳的内壁配合，且在排液端盖的外圆面与第一泵壳的内壁配合处，以及在排液端盖的外圆面、第一泵壳的内壁和第二泵壳的内壁三者汇合处设有密封圈。

8.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述第一泵壳的顶部设有与排液通道连通的出液接头，所述喷嘴外壳的底部设有与出液接头连接的出液接口，所述出液接头与出液接口之间设有密封圈。

9.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述进油管道在伸出喷嘴外壳外的一端设有与油管连接的油管连接法兰；所述喷嘴外壳在与包裹输送段的出口对应处设有与输送管路连接的输送管连接法兰。

10.根据权利要求1所述的抽吸式油水液压泵，其特征在于，所述转子中间的转动孔与转轴之间通过键连接。