CN108005870A - 一种立式传动多缸往复泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式传动多缸往复泵，泵的液力端包括多个与函体一体装置的组合阀以及柱塞，各组合阀与函体整体安装在泵体的各定位腔内，柱塞的一端设在函体内，另一端的头部设计成球面体；动力端包括凸轮轴和回拉装置，凸轮轴具有端面呈斜面的凸轮部，凸轮部可转动地设在与泵体连接成一体的机身内，凸轮部的斜面上设有一圆环形凹槽，凹槽形状为与各柱塞的球面体头部相匹配的球面，通过回拉装置，使各柱塞的球面体头部在凸轮轴旋转状态下驱动各柱塞作上下的往复运动。本发明将液力端与动力端沿泵体轴向直线联接成一体化装置，结构紧凑合理，拆装方便，使泵的液力端在动力端下位或上位均可实现轻量化设计，满足油田单井注水工艺及高楼消防供水。

Description

一种立式传动多缸往复泵

技术领域

本发明涉及往复泵技术领域，尤其是一种立式传动多缸往复泵。

背景技术

常规的往复式容积泵中有卧式、立式两种，采用曲柄、连杆、十字头连接结构。立式往复泵的传动机构布置，分为动力部分在上面或下面，因而总体连接尺寸较长，并且动力端布置在上面往往会出现动力油往下流密封困难，由于组合尺寸长会有倾覆力矩；动力端布置在下面，液力端的介质漏液往往会进入动力端。传统的立式往复泵多为单缸、双缸、三缸，由于采用曲柄、连杆、十字头、传统的连接运动件设计，动力端曲轴与液力端组合阀均为平行布置，泵形的体积都比较大，泵速较慢在400次/分钟以下，在轻量化设计中不能满足理论要求。因此，提出一种符合轻量化设计要求，又能进行高速运行730次/分钟，拆装方便运行可靠，适合油田单井注水、高楼及消防供水能代替离心泵的圆柱形立式传动多缸往复泵尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述传统卧式、立式往复泵不适合油田单井注水及高楼消防供水的要求，而提供一种结构紧凑、符合轻量化设计要求的立式传动多缸往复泵、使往复泵既能进行高速运行、且运行可靠、拆装方便，满足油田单井注水工艺及高楼消防供水。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本立式传动多缸往复泵，包括泵体、液力端以及用以驱动液力端运行的动力端，其特征是：所述的泵体，使所述的液力端从泵体的一头沿轴向连接所述的动力端呈一体化装置；所述液力端包括组合阀，采用进液阀与排液阀一体结构，具有至少两个并且每一组合阀连接有一函体，各组合阀与函体整体安装在泵体一头的各定位腔内，各定位腔围绕泵体轴心线周向均布；而每一组合阀对应的泵体侧壁上均设有一进液口，各进液口贯通各自对应的组合阀的进液腔，另在泵体的侧壁上设有出液口贯通各组合阀的排液腔；以及柱塞，每一组合阀与函体均对应有一柱塞，柱塞的一端通过运动密封组件设在函体内，另一端贯穿泵体而与位于泵体外的动力端传动连接，并且柱塞相对动力端的一端头部设计成球面体；所述的动力端包括凸轮轴，该凸轮轴具有与电机输出轴相连接的轴部和端面呈斜面的凸轮部，其中凸轮部可转动地设在与泵体连接成一体的机身内，凸轮部的斜面上设有一圆环形凹槽，凹槽形状为与所述各柱塞的球面体头部相匹配的球面；以及回拉装置，所述各柱塞与所述凸轮轴之间通过回拉装置传动连接，所述各柱塞的球面体头部可滑动地设置在所述的圆环形凹槽内，并通过该回拉装置使各柱塞的球面体头部在凸轮轴旋转状态下驱动各柱塞作上下的往复运动。

进一步地，在所述的泵体两侧还分别连接有一进液法兰和一排液法兰，进液法兰经设在泵体上的环形供液流道贯通各组合阀的进液口，而各组合阀的排液腔经设在泵体上的环形排液流道贯通出液口和排液法兰。这样使从进液法兰出来的介质经环形供液流道后进到各进液口，再由各组合阀的进液腔和排液腔经环形排液流道排向出液口和排液法兰。

优选地，所述的组合阀其排液阀可邻近泵体端面设置，进液阀朝向柱塞侧设置，这样所述的环形排液流道可通过开在泵体端面上的一环形凹槽经一底座封闭后构成，而泵体内的各定位腔与该环形凹槽相通，这样就可使环形排液流道与各组合阀的排液腔相通；而底座与泵体端面相固定。

再进一步地，所述的电机是通过一托架与机身连接成一体，且所述的泵体和机身均呈圆柱形，位于托架内的电机输出轴的轴心线与泵体的轴心线处于同一直线上，这样从外形看，整个泵基本呈圆柱形结构。

优选地，所述的回拉装置可包括一相对凸轮轴斜面设置的回拉盘，回拉盘的外周壁上成形为圆弧面凹槽，相对应地在所述柱塞的外圆上成形有与圆弧面凹槽相配合的圆弧面凸圆台，圆弧面凸圆台与回拉盘上的圆弧面凹槽构成一对摩擦副与凸轮轴同步旋转；所述的柱塞上的球面体是延设在所述圆弧面凸圆台的下面。这样利用旋转的回拉盘此起彼伏地回拉各柱塞，使各柱塞实现此起彼伏的升降效果。

进一步所述，所述回拉盘可通过一承托块与凸轮轴连接，该承托块设在回拉盘与凸轮轴之间，承托块的一头定位在凸轮轴的斜面中间的凹腔内，另一头呈凸形球面与设在回拉盘底部的凹形球面配合成一对球面滑动副；所述的回拉盘和承托块的中心轴向设有对应的联接孔使它们通过联接件与凸轮轴固定在一起。这样回拉盘的凹形球面可在承托块的凸形球面上滑移，使各柱塞球面体头部在斜面的圆环形凹槽内360度滑行而带动柱塞进行往复运动，并当柱塞前行死点时往后行时拉回柱塞。

优选地，所述的柱塞可由分体的柱塞体和柱塞头连接构成，所述的柱塞头上设有所述的圆弧面凸圆台和球面体；所述的柱塞体的一端通过包括有组合密封和前、后导向套构成的运动密封组件安置在各自的函体内。

优选地，所述泵体的各定位腔内均设有一段锥形孔部，相应地在所述函体上设有锥形外圆，这样利用锥面配合将函体定位在各定位腔内；另在所述的泵体侧壁上还轴向切有一环形口，通过该环形口使各定位腔形成有开口，用于组合阀、函体和柱塞的拆装。

优选地，所述的泵体内部中间还轴向设有一储油池，该储油池朝向动力端的一头贯穿泵体的端面呈敞开状。

优选地，所述的组合阀包括：阀座体，采用进液阀阀座与排液阀阀座一体设计，阀座体与函体相联接，阀座体的外圆与定位腔之间设有上下密封圈，使组合阀的进液与排液隔离而互不干涉；上、下阀芯，分别设在阀座体的上下阀口上；上、下限位阀罩，分别设在阀座体的两头，将所述的上、下阀芯罩在相应的限位阀罩内，使所述的上、下阀芯可在对应的限位阀罩内上下移动；上、下弹簧，分别设在上限位阀罩与上阀芯之间，以及下限位阀罩与下阀芯之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明利用各组合阀与函体的一体化设计、以及通过各柱塞的球面体头部与凸轮轴斜面上的圆环形球面凹槽的配合，将液力端与动力端沿泵体轴向直线联接成一体化装置，结构紧凑合理，拆装方便，运行可靠，使本往复泵的液力端不管在动力端下位或上位均可实现轻量化设计，满足油田单井注水工艺及高楼消防供水。

附图说明

图1为本发明实施例往复泵的结构示意图。

图2为本发明实施例中泵体仰视图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为图3的B-B剖面图。

图5为本发明实施例中主要反映组合阀与函体一体的结构示意图。

图6为本发明实施例中托架的结构示意图。

图7为柱塞的结构示意图。

图8为凸轮轴与回拉盘组装于一起的结构示意图。

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。

结合图1-图6所示，本发明立式传动多缸往复泵主要包括有泵体1、液力端a以及动力端b等，本实施例图中的液力端a是设在泵体1的下位、动力端b设在泵体1的上位，但需要说明的是这里的上、下、前、后等方位描述是相对的，以结合本实施例的图能更好地描述和理解。

所述泵体1呈圆柱形，其内部中间轴向有一圆柱形储油池105，储油池105的一头由泵体1底部端面封闭，另一头贯穿泵体1顶部端面呈敞开状。围绕圆柱形储油池105在泵体内部还周向均布有三个定位腔101(本实施例图2中示意的是三缸，但不局限于三缸，也可以是二缸或三缸以上)，每一定位腔101内均可装置一组组合阀3、函体2以及柱塞8等。泵体1的底部凹设有一环形凹槽，各定位腔101与该环形凹槽相通。一底座12装在泵体底部并将该环形凹槽封闭后形成一环形排液流道106，而在泵体下部的侧壁上开有一出液口104与该流道106相通。另在出液口104稍上的泵体侧壁上凸设有一环形供液流道103和三个进液口102，三个进液口102一一贯通三个定位腔101。而在泵体侧壁的相对两侧分别连接有一进液法兰10和一排液法兰11，进液法兰10连通环形供液流道103，排液法兰11连通出液口104。

液力端a的三组组合阀3、函体2以及柱塞8一一装在三个定位腔101内，其中组合阀与3函体2连成一体，整体装置在定位腔101内。具体如图5所示，组合阀3采用进液阀与排液阀一体结构，并且进液阀在上(也即进液阀朝向动力端的一侧)，排液阀在下(也即排液阀靠近泵体底部设置)。它包括有阀座体31、上、下阀芯34a、34b、上、下限位阀罩32a、32b以及上、下弹簧33a、33b等，其中阀座体31采用进液阀阀座与排液阀阀座一体设计，它与函体2之间通过相互间的螺纹联接于一体，阀座体31的外圆与定位腔101之间在进液口的上下位置上分别设有一密封圈9，这样使组合阀3的进液与排液隔离，而互不干涉，并且在阀座体31的内部形成进液腔，排液腔设在阀座体的底面以下，与环形排液流道106相通。上、下阀芯34a、34b分别设在阀座体31的上下阀口上；上、下限位阀罩32a、32b分别设在阀座体31的两头，将上、下阀芯34a、34b罩在相应的限位阀罩内，使上、下阀芯34a、34b可在对应的限位阀罩内上下移动；上、下弹簧分33a、33b别设在上限位阀罩32a与上阀芯34a之间，以及下限位阀罩32b与下阀芯34b之间。

函体2与阀座体31连接的一头外圆为锥形21，它与定位腔内的一段锥形内孔108相匹配，使它利用锥面定位在定位腔101内。函体2的内部装有由组合密封(填料)4、前、后导向套6、7等构成的运动密封组件，并且前、后导向套6、7、组合密封4通过一与函体螺接的调节螺帽5进行轴向固定。函体2与组合阀3连接成一体，依靠锥面的自锁与端面的压力差整体定位在定位腔101内。

柱塞6如图7所示，包括有分体的柱塞体81和柱塞头83，其中柱塞体81的下端穿过上述的运动密封组件而可轴向移动地设置在函体2内，柱塞体81的上端通过联接卡箍82与柱塞头83连接成一体，柱塞头83的头部位于泵体1外，其上成形有与动力端b的凸轮轴15和回拉盘16相配合的球面体831和圆弧面凸圆台832。再如图3、图4所示，根据函体2、柱塞体81、卡箍82的拆装高度在泵体侧壁上还轴向切有一环形口107，通过该环形口107使各定位腔101形成有开口，用于组合阀3、函体2和柱塞8等的拆装。

动力端b的机身13也为圆柱形，其上位与电机托架23进行连接，下位与泵体1连接。各柱塞头83的头部各自经过泵体顶部的通孔后穿入机身13的柱塞通道中，在柱塞通道的上下位置分别设有滑动轴承18和油封19。动力端的凸轮轴15、回拉装置等运动件设在机身13内，且每缸动力端、柱塞8、函体2、组合阀3成直线。

动力端的凸轮轴15具有与电机输出轴相连接的轴部151和端面呈斜面的凸轮部152153，凸轮部的斜面上设有一圆环形凹槽154，凹槽154形状为与各柱塞的球面体831头部相匹配的球面。

托架23(如图6所示)是电机24与机身13的中间过渡连接件，其上位设有法兰台阶与电机24法兰进行连接，下位与机身13的台肩进行连接，电机24与托架23相连接后，电机输出轴的轴心线与泵体的轴心线处于同一直线上，这样从外形看，整个泵基本呈圆柱形结构。托架23中部设有一轴向孔231，孔中装有轴承21，使凸轮轴的轴部151可转动地设置。凸轮轴的轴部151通过联接套22与电机的输出轴连接于一起，由电机带动凸轮轴15转动，凸轮轴的凸轮部152位于机身13内与各柱塞头83配合，在托架23的下端面上设有平面轴承20以消除凸轮轴的轴间力。

动力端b的回拉装置设在机身13内，用于各柱塞8与凸轮轴15间的传动连接，使各柱塞的球面体831头部在凸轮轴15旋转状态下驱动各柱塞8作上下的往复运动。如图8所示，该回拉装置主要包括一回拉盘16和一承托块14，承托块14设在回拉盘16与凸轮轴15之间，其上部定位在凸轮轴的斜面153中间的凹腔内，下部呈凸形球面141与回拉盘上的凹形球面162配合成一对球面滑动副。回拉盘16和承托块14的中心轴向设有对应的联接孔，且回拉盘16上的联接孔上平面下也呈凹形球面163，使回拉盘16和承托块14可通过球头螺栓或滑球拉杆17等联接件与凸轮轴的轴部151固定在一起。回拉盘16通过上述的承托块14设置在凸轮轴斜面153下方，回拉盘16的外周壁上成形有圆弧面(或球面)凹槽161，与各柱塞外圆上的圆弧面(或球面)凸圆台832相配合，构成摩擦副与凸轮轴15同步旋转。这样各柱塞头部的球面体831置在凸轮轴斜面上的圆环形凹槽154内滑移配合，外圆的圆弧面凸圆台832置在回拉盘的圆弧面凹槽161内滑移配合，而回拉盘的凹形球面162可在承托块的凸形球面141上滑移，从而使各柱塞球面体831头部在斜面的圆环形凹槽154内360度滑行而带动柱塞8进行往复运动，并当柱塞8前行死点时往后行时拉回柱塞。因此通过上述凸轮轴15、回拉盘16等旋转件，由凸轮轴端面的斜面153转化为柱塞8的往复运动。

本往复泵当电机24旋转时，带动动力端的凸轮轴15，由凸轮轴端面上的斜面153带动各柱塞头83，经滑动轴承18导向后使各柱塞8进行上下往复运动。当柱塞8向后运行时，进液阀打开，介质进入腔内，当柱塞8向前运行时，进液阀关闭、排液阀打开，介质排出排液腔外，这样往复循环进行。由于函体2与组合阀3采用螺纹连接在一起，函体外圆的锥面21定位在泵体的锥面上，当柱塞8往后运行时，介质被吸入进液阀腔内。当柱塞8往前运行时腔内产生压力，进液阀关闭排液阀打开，介质排出，依靠锥面定位的自锁力及柱塞往前运行对腔内产生的压力，此时的压力差使组合阀3、函体2固定在泵体1上，不让函体松动，无需螺栓固定，因而缩小简便了整机的设计体积，提高定位精度。

Claims (10)

1.一种立式传动多缸往复泵，包括泵体、液力端以及用以驱动液力端运行的动力端，其特征在于：

所述的泵体，使所述的液力端从泵体的一头沿轴向连接所述的动力端呈一体化装置；

所述液力端包括

组合阀，采用进液阀与排液阀一体结构，具有至少两个并且每一组合阀连接有一函体，各组合阀与函体整体安装在泵体一头的各定位腔内，各定位腔围绕泵体轴心线周向均布；而每一组合阀对应的泵体侧壁上均设有一进液口，各进液口贯通各自对应的组合阀的进液腔，另在泵体的侧壁上设有出液口贯通各组合阀的排液腔；

柱塞，每一组合阀与函体均对应有一柱塞，柱塞的一端通过运动密封组件设在函体内，另一端贯穿泵体而与位于泵体外的动力端传动连接，并且柱塞相对动力端的一端头部设计成球面体；

所述的动力端包括

凸轮轴，该凸轮轴具有与电机输出轴相连接的轴部和端面呈斜面的凸轮部，其中凸轮部可转动地设在与泵体连接成一体的机身内，凸轮部的斜面上设有一圆环形凹槽，凹槽形状为与所述各柱塞的球面体头部相匹配的球面；

回拉装置，所述各柱塞与所述凸轮轴之间通过回拉装置传动连接，所述各柱塞的球面体头部可滑动地设置在所述的圆环形凹槽内，并通过该回拉装置使各柱塞的球面体头部在凸轮轴旋转状态下驱动各柱塞作上下的往复运动。

2.根据权利要求1所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：在所述的泵体两侧还分别连接有一进液法兰和一排液法兰，进液法兰经设在泵体上的环形供液流道贯通各组合阀的进液口，而各组合阀的排液腔经设在泵体上的环形排液流道贯通出液口和排液法兰。

3.根据权利要求2所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的组合阀其排液阀邻近泵体端面设置，进液阀朝向柱塞侧设置，在所述泵体端面上开有一与各定位腔相通的环形凹槽，该环形凹槽经一底座封闭后形成所述的环形排液流道；所述的底座与泵体端面相结合。

4.根据权利要求1或2或3所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的电机通过一托架与机身连接成一体，且所述的泵体和机身均呈圆柱形，位于托架内的电机输出轴的轴心线与泵体的轴心线处于同一直线上。

5.根据权利要求1或2或3所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的回拉装置包括一相对凸轮轴斜面设置的回拉盘，回拉盘的外周壁上成形为圆弧面凹槽，相对应地在所述柱塞的外圆上成形有与圆弧面凹槽相配合的圆弧面凸圆台，圆弧面凸圆台与回拉盘上的圆弧面凹槽构成一对摩擦副与凸轮轴同步旋转；所述的柱塞上的球面体是延设在所述圆弧面凸圆台的下面。

6.根据权利要求5所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的柱塞由分体的柱塞体和柱塞头构成，所述的柱塞头上设有所述的圆弧面凸圆台和球面体；所述的柱塞体的一端通过包括有组合密封和前、后导向套构成的运动密封组件安置在各自的函体内。

7.根据权利要求5所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的回拉装置还包括有一设在回拉盘与凸轮轴之间的承托块，承托块的一头定位在凸轮轴的斜面中间的凹腔内，另一头呈凸形球面与设在回拉盘底部的凹形球面配合成一对球面滑动副；所述的回拉盘和承托块的中心轴向设有对应的联接孔使它们通过联接件与凸轮轴固定在一起。

8.根据权利要求1或2或3所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的定位腔内设有一段锥形孔部，相应地在所述函体上设有与定位腔以锥面配合定位的锥形外圆；另在所述的泵体侧壁上还轴向切有一环形口，通过该环形口使各定位腔形成有一用于函体拆装的开口。

9.根据权利要求1或2或3所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的泵体内部中间还轴向设有一储油池，该储油池朝向动力端的一头贯穿泵体的端面呈敞开状。

10.根据权利要求1所述的立式传动多缸往复泵，其特征在于：所述的组合阀包括阀座体，采用进液阀阀座与排液阀阀座一体设计，阀座体与函体相联接，阀座体的外圆与定位腔之间设有使组合阀的进液与排液相隔离的上下密封圈；

上、下阀芯，分别设在阀座体的上下阀口上；

上、下限位阀罩，分别设在阀座体的两头，将所述的上、下阀芯罩在相应的限位阀罩内，使所述的上、下阀芯可在对应的限位阀罩内上下移动；

上、下弹簧，分别设在上限位阀罩与上阀芯之间，以及下限位阀罩与下阀芯之间。