CN110159526B - 钻井泵活塞随动喷淋冷却结构 - Google Patents

钻井泵活塞随动喷淋冷却结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，包括活塞杆，所述活塞杆的一端与中间拉杆同轴连接，活塞杆的另一端与活塞总成同轴连接，活塞总成能够在相匹配的缸套内做活塞运动；活塞杆内部开有冷却液流道，冷却液流道的一端开在活塞杆的外壁上，活塞总成从外圆周面向内开有总成流道，活塞杆冷却液流道的另一端与总成流道相通。本发明解决了现有冷却结构存在的因冷却液大量飞溅而造成的冷却效率不佳的问题。

Description

钻井泵活塞随动喷淋冷却结构
技术领域
本发明属于石油钻井装备技术领域，涉及一种钻井泵活塞随动喷淋冷却结构。
背景技术
目前在石油钻采装备领域，钻井泵作为石油钻机的配套设备应用较为广泛。钻井泵是通过活塞在缸套内往复运动对钻井液进行抽汲及加压的。压力较高时，活塞与缸套接触区域处于高温高压的恶劣工况，另外，因钻井液含有杂质甚至硬质颗粒，当活塞往复运动时，这些小颗粒很容易将其接触面拉伤从而加剧活塞与缸套的磨损，若摩擦面之间冷却不良，就可能导致活塞胶皮在缸套内无法密封高压钻井液。鉴于上述情况，大多数钻井泵采用在缸套一端设置喷水管对缸套内部进行强制冷却。喷水管将具有一定压力的冷却液喷进缸套内，当活塞向右移动远离喷水管时冷却液对活塞、缸套的冷却效果就会减弱，且由于重力的作用，冷却液不能均匀的冷却缸套的内圆周面。另外，由于活塞和缸套之间基本无间隙，冷却液也很难进入活塞和缸套的接触面内部区域，对活塞缸套之间的高温、剧烈摩擦区域很难进行彻底的冷却。其次，由于冷却液的喷射方向朝向活塞，因此，冷却液也不能很好的将缸套内部的小颗粒带出来从而加剧活塞缸套间的磨损。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，解决了现有技术中存在的冷却结构因冷却液大量飞溅而造成的冷却效率不佳的问题。
本发明所采用的技术方案是：
钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，其特征在于，包括活塞杆，活塞杆的一端与中间拉杆同轴连接，活塞杆的另一端与活塞总成同轴连接，活塞总成能够在相匹配的缸套内做活塞运动；
活塞杆内部开有冷却液流道，活塞总成从外圆面向内开有总成流道，冷却液流道的另一端与总成流道相通。
本发明的特点还在于：
中间拉杆与活塞杆通过卡箍同轴连接，卡箍包括两个横截面为半圆的弧形结构，两个弧形结构内壁上均开有凹槽，中间拉杆的一端与活塞杆的一端均有突起的凸块，中间拉杆的凸块与活塞杆的凸块均卡入凹槽，两个弧形结构相扣并用螺钉固定；
卡箍的一侧开有接管过孔，接管过孔与冷却液流道的一端相通。
冷却液流道包括流道a，流道a从活塞杆的一端端面沿轴线方向开设，流道a的开口处设置有堵头，活塞杆上与卡箍的接触面上向流道a方向开有流道b，流道b与流道a相连通，流道b的开口处与接管过孔相连通，接管过孔中放置有接管，接管过孔仅供接管通过，接管的一端固定在流道b的开口上，接管的另一端伸出卡箍。
活塞杆上从与活塞总成的接触面上向内开有流道c，流道c与流道a相通，流道c开口处与总成流道相通。
在活塞总成的内壁上、总成流道开口的两侧沿活塞总成横截面的方向分别开有密封槽，密封槽内均设置有密封圈。
活塞总成包括活塞芯，活塞芯为空心圆柱状，活塞芯套在活塞杆的另一端上并通过活塞螺母固定，活塞芯的一端的外壁上开有环形胶皮槽，环形胶皮槽中固定有胶皮。
胶皮与活塞芯通过卡环固定。
总成流道开设在活塞芯上，在活塞芯的外壁上环外壁开有环状的流通槽，流通槽与总成流道相通。
活塞芯环外壁上绕外壁一圈均匀开设有喷射槽，喷射槽从活塞芯另一端的端面上开向流通槽并与流通槽相通。
喷射槽的形状为楔形，喷射槽与流通槽相通的一端为楔形截面积的最大端。
本发明的有益效果为：
一、将放有冷冻液的喷水管从卡箍外的接管接入，依次流经流道b、流道a、流道c、总成流道、流通槽、喷射槽，冷冻液在流通槽时，对缸套与活塞总成的接触区域进行充分冷却，此时冷却液在缸套、活塞接触面之间形成一层有压水垫，改善了现有冷却效果、避免了冷却液大量飞溅，之后从喷射槽喷出。
二、由于喷射槽为楔形槽，喷射槽与轴线成一定的夹角α，且位于活塞芯端部喷射槽出口的截面积小于流通槽贯通处的截面积，这样当活塞总成在缸套内往复运动时，具有一定压力的冷却液沿喷射槽能够以更高的压力和流速喷向缸套内壁对其接触区域进行充分而均匀的冷却；
三、冷却液对缸套活塞接触区域附近的小颗粒具有很好的冲洗、冷却作用，进而可以减缓缸套活塞的磨损程度以延长其使用寿命。
附图说明
图1是本发明钻井泵活塞随动喷淋冷却结构的结构图；
图2是本发明钻井泵活塞随动喷淋冷却结构的分解图；
图3为本发明钻井泵活塞随动喷淋冷却结构中卡箍的立体图；
图4为本发明钻井泵活塞随动喷淋冷却结构中活塞杆的剖面图；
图5为本发明钻井泵活塞随动喷淋冷却结构中活塞总成的立体图；
图 6为本发明钻井泵活塞随动喷淋冷却结构中活塞总成流道分布图；
图7为本发明钻井泵活塞随动喷淋冷却结构中活塞总成中冷却液走向图。
图中，1.中间拉杆，2.卡箍，2-1接管过孔，3.接管，4.活塞杆，4-1. 流道a，4-2.堵头，4-3.流道b，4-4.流道c，5. 活塞总成，5-1. 总成流道，5-2.活塞芯，5-3.胶皮，5-4.卡环，5-5. 密封圈，5-6.流通槽，5-7.喷射槽，6.缸套，7.活塞螺母，8.钻井液。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，如图1和图2所示，包括中间拉杆1，中间拉杆1的一端与活塞杆4的一端连接，中间拉杆1与活塞杆4通过卡箍2同轴连接，活塞杆4的另一端同轴连接有活塞总成5，活塞总成5能够在相匹配的缸套6内做活塞运动；
卡箍2的一侧开有接管过孔2-1，活塞杆4内部开有冷却液流道，卡箍接管过孔2-1与冷却液流道的一端相通，活塞总成5从外圆周面向内开有总成流道5-1，总成流道5-1与活塞杆冷却液流道的另一端相通。
如图3所示，卡箍2包括两个横截面为半圆的弧形结构，两个弧形结构内壁上均开有凹槽，中间拉杆1的一端与活塞杆4的一端均有突起的凸块，中间拉杆1的凸块与活塞杆4的凸块均卡入凹槽，两个弧形结构相扣并用螺钉固定。
如图4所示，冷却液流道包括流道a4-1，流道a4-1从活塞杆4的一端端面沿轴线方向开设，流道a4-1的开口处设置有堵头4-2，活塞杆4上与卡箍2的接触面上开有流道b4-3，流道b4-3与流道a4-1相连通，流道b4-3的开口处与接管过孔2-1相连通，接管过孔2-1中放置有接管3，接管过孔2-1仅供接管3通过，接管3的一端固定在流道b4-3的开口上，接管3的另一端伸出卡箍2；活塞杆4上从与活塞总成5的接触面上向内开有流道c4-4，流道c4-4与流道a4-1相通，流道c4-4开口处与总成流道5-1相通。
如图5~7所示，在活塞总成5的内壁上、总成流道5-1开口的两侧沿活塞总成5横截面的方向分别开有密封槽，密封槽内均设置有密封圈5-5。活塞总成5包括活塞芯5-2，活塞芯5-2为空心圆柱状，活塞芯5-2套在活塞杆4的另一端上并通过活塞螺母7固定，活塞芯5-2的一端的外壁上开有环形胶皮槽，环形胶皮槽中固定有胶皮5-3，胶皮5-3与活塞芯5-2通过卡环5-4固定。
总成流道5-1开设在活塞芯5-2上，在活塞芯5-2的外壁上环外壁开有环状的流通槽5-6，流通槽5-6与总成流道5-1相通。
活塞芯5-2外壁上绕外壁一圈均匀开设有喷射槽5-7，喷射槽5-7从活塞芯5-2另一端的端面上开向流通槽5-6并与流通槽5-6相通。
喷射槽5-7的形状为楔形，喷射槽5-7与流通槽5-6相通的一端为楔形的截面的最大端。
本发明的原理和工作过程是，钻井泵是通过活塞杆4和活塞总成5在缸套6内往复运动对钻井液8进行抽汲及加压的，将放有冷冻液的喷水管从接管3接入，依次流经流道b4-3、流道a4-1、流道c4-4、总成流道5-1、流通槽5-6、喷射槽5-7，冷冻液在流通槽5-6时，对缸套6与活塞总成5的接触区域进行充分冷却，此时冷却液在缸套6、活塞接触面之间形成一层有压水垫，改善冷却效果，之后从喷射槽喷出；
由于喷射槽为楔形槽，喷射槽与轴线成一定的夹角α，且位于活塞芯端部喷射槽出口的截面积小于流通槽贯通处的截面积，这样当活塞总成在缸套内往复运动时，具有一定压力的冷却液沿喷射槽能够以更高的压力和流速喷向缸套内壁对其接触区域进行充分而均匀的冷却；
本发明改善了现有冷却效果、避免了冷却液大量飞溅。

Claims (4)

1.钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，其特征在于，包括活塞杆（4），所述活塞杆（4）的一端与中间拉杆（1）同轴连接，所述活塞杆（4）的另一端与活塞总成（5）同轴连接，所述活塞总成（5）能够在相匹配的缸套（6）内做活塞运动；
所述活塞杆（4）内部开有冷却液流道，所述冷却液流道的一端开在活塞杆（4）的外壁上，所述活塞总成（5）从外圆周面向内开有总成流道（5-1），所述冷却液流道的另一端与总成流道（5-1）相通；
所述中间拉杆（1）与活塞杆（4）通过卡箍（2）同轴连接，所述卡箍（2）包括两个横截面为半圆的弧形结构，两个所述弧形结构内壁上均开有凹槽，所述中间拉杆（1）的一端与活塞杆（4）的一端均有突起的凸块，所述中间拉杆（1）的凸块与活塞杆（4）的凸块均卡入凹槽，两个所述弧形结构相扣并用螺钉固定；
所述卡箍（2）的一侧开有接管过孔（2-1），所述接管过孔（2-1）与冷却液流道的一端相通；所述冷却液流道包括流道a（4-1），流道a（4-1）的开口处设置有堵头（4-2），所述活塞杆（4）上与卡箍（2）的接触面上开有流道b（4-3），流道b（4-3）与流道a（4-1）相连通，所述流道b（4-3）的开口处与接管过孔（2-1）相连通，所述接管过孔（2-1）中放置有接管（3），接管（3）的一端固定在流道b（4-3）的开口上，接管（3）的另一端伸出卡箍（2）；
所述活塞总成（5）包括活塞芯（5-2），所述活塞芯（5-2）为空心圆柱状，所述活塞芯（5-2）套在活塞杆（4）的另一端上并通过活塞螺母（7）固定，所述活塞芯（5-2）的一端的外壁上开有环形胶皮槽，所述环形胶皮槽中固定有胶皮（5-3）；所述总成流道（5-1）开设在活塞芯（5-2）上，在所述活塞芯（5-2）的外壁上环外壁开有环状的流通槽（5-6），所述流通槽（5-6）与总成流道（5-1）相通；所述活塞芯（5-2）外壁上绕外壁一圈均匀开设有喷射槽（5-7），所述喷射槽（5-7）从活塞芯（5-2）另一端的端面上开向流通槽（5-6）并与流通槽（5-6）相通；所述喷射槽（5-7）的形状为楔形，喷射槽（5-7）与流通槽（5-6）相通的一端为楔形的截面最大端。
2.如权利要求1所述的钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，其特征在于，所述活塞杆（4）上从与活塞总成（5）的接触面上向内开有流道c（4-4），所述流道c（4-4）与流道a（4-1）相通，所述流道c（4-4）开口处与总成流道（5-1）相通。
3.如权利要求2所述的钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，其特征在于，在所述活塞总成（5）的内壁上、总成流道（5-1）开口的两侧沿活塞总成（5）横截面的方向分别开有密封槽，所述密封槽内均设置有密封圈（5-5）。
4.如权利要求1所述的钻井泵活塞随动喷淋冷却结构，其特征在于，所述胶皮（5-3）与活塞芯（5-2）通过卡环（5-4）固定。
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