CN110566426A - 一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钻井往复泵技术领域的一种双作用凹槽凸轮恒流量钻井往复泵，包括机体壳体、泵头组件、活塞组件、输入轴、凸轮机构，本发明通过输入轴连接外部动力装置，将外部的能量传递给凸轮机构，实现能量的传递功能；凸轮机构采用凹槽式凸轮结构，取消了复位框架结构，通过设计的凹槽凸轮轮廓线使得三个活塞组件运动产生的流量叠加为一恒定流量，同时降低了凸轮面与滚子间的加速度突变，减小了冲击力；泵头组件通过活塞组件在其缸内运动，来改变的缸内的容积，达到吸入和排出的目的；通过盘型凹槽凸轮机构与活塞杆组件实现了两组泵头组件的安装与应用，实现了双作用往复泵；本发明的钻井往复泵具有结构简单、冲击力小、寿命长，流量恒定且工作流量大的特点。

Description

一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵

技术领域

本发明涉及往复泵技术领域，具体为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵。

背景技术

往复泵是一种容积泵，依靠活塞在泵缸中往复运动，使泵缸中的工作容积发生周期性变化，达到吸排液压油的作用。我国现有的往复泵主要是曲轴连杆式往复泵，曲轴连杆式往复泵工作时，电机驱动减速机，减速机带动泵曲轴转动，曲轴转动时带动曲柄、十字头和柱塞做往复运动，从而吸排液体，其缺点是在吸入、排出液体时不能实现恒流量，导致泵的流量和压力是脉动的，有较大的波动。

除曲轴连杆式往复泵外，还有少量采用复位框架结构的凸轮式往复泵。采用复位框架结构的凸轮式往复泵在吸入、排出液体时能保持恒流量，但凸轮面与滚子间存在加速度突变，会产生很大的冲击力，从而使凸轮与滚子接触时滚子架易发生损坏，导致往复泵的可靠性降低。专利申请号为CN201210103042.9提出的一种凸轮的制备方法及凸轮式四缸单作用往复泵，具体内容为，其结构包括四个单作用缸、活塞、活塞杆、传动轴和凸轮，凸轮外装有复位框架，复位框架外设有导向框架，虽然实现了流量的无波动恒定输出，消除了往复泵流量的脉动，提高往复泵的自吸性能，但仍存在冲击力大的缺点，同时由于复位框架结构的特殊性，使得其传动结构较为复杂，进而导致往复泵的整体结构更加复杂。

上述专利均是单作用往复泵，仅有一端可以工作，无法实现往复泵大流量输出，且无法保证往复泵在工作时无波动恒定输出。

基于此，本发明设计了一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，以解决上述背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，包括机体壳体、泵头组件、活塞组件、输入轴、凸轮机构；

优选的，所述机体壳体包括顶部壳体、底部壳体、放油螺栓、凸轮轴端盖、输入轴端盖、活塞杆滑套、注油塞和输入轴开口端盖；所述底部壳体与顶部壳体通过螺栓固定连接；所述顶部壳体左右两端均匀套有六个活塞杆滑套，顶部壳体与活塞杆滑套通过螺栓固定连接；所述凸轮机构位于底部壳体和顶部壳体内，两端套有凸轮轴承与凸轮轴端盖，凸轮轴端盖通过螺栓固定连接在机体壳体上；所述输入轴位于底部壳体和顶部壳体内，两端套有输入轴轴承与输入轴端盖，输入轴端盖通过螺栓固定连接在机体壳体上；所述机体壳体两端通过螺栓固定连接有两个一样的泵头组件；

优选的，所述凸轮机构包括凸轮轴和齿圈，所述凸轮轴上设有三个盘形构件，两侧的盘形构件呈凸轮形，中间的盘形构件呈圆形，且中间的盘形构件上沿圆周方向均匀开设有螺栓孔，所述齿圈通过齿圈螺栓与中间的盘形构件固定连接，所述盘形构件上均加工有凸轮凹槽，三个凸轮凹槽之间位置角度均相差120°相位角；

优选的，所述活塞组件包括包括滚针轴承、卡环和活塞杆，所述活塞杆的一端依次设有活塞座、活塞、活塞涨块和调整螺套，调整螺套上设有紧固螺母，所述活塞杆的另一端连接有滚针轴承，并设有卡环槽，所述滚针轴承的轴线与活塞杆的轴线垂直，所述卡环位于活塞杆的卡环槽内，所述滚针轴承位于凸轮机构盘形构件上的凸轮凹槽内，并与凸轮凹槽的内表面对应连接；

优选的，所述输入轴上设有输入齿轮轴，输入齿轮轴与凸轮机构上的齿圈相啮合，所述输入轴通过输入轴轴承安装在机体壳体上，两端的输入轴端盖通过螺栓连接固定在机体壳体上；

优选的，所述泵头组件包括液缸体，所述液缸体上均匀设置有三个缸套孔，缸套孔中装有缸套和缸盖，在缸盖与液缸体上设有缸盖压板，所述缸盖压板与液缸体通过螺栓连接固定，所述液缸体上端与轴心垂直的方向上还设有排出单向阀，下端与轴心垂直的方向上还设有吸入单向阀，排出单向阀与吸入单向阀均匀垂直布置在液缸体的缸套孔的上下两端。

优选的，所述顶部壳体左右两边装有活塞杆滑套，所述活塞组件中的活塞杆位于活塞杆滑套中并与其滑动连接，使活塞杆只能在活塞杆滑套内滑动，仅能做轴向运动，提高了活塞组件运动时的稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过输入轴连接外部动力装置，将外部的能量传递给凸轮机构，实现能量的传递功能；凸轮机构采用凹槽式凸轮结构，取消了复位框架结构，通过设计的凹槽凸轮轮廓线使得三个活塞组件运动产生的流量叠加为一恒定流量，同时降低了凸轮面与滚子间的加速度突变，减小了冲击力；泵头组件通过活塞组件在其缸内运动，来改变的缸内的容积，达到吸入和排出的目的；通过盘型凹槽凸轮机构与活塞杆组件实现了两组泵头组件的安装与应用，实现了双作用往复泵；本发明往复泵具有冲击力小、寿命长、流量恒定与工作流量大的特点。

附图说明

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

图1为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵工作原理示意图；

图2为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵整体结构示意图；

图3为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵内部结构示意图；

图4为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵机体壳体的爆炸示意图；

图5为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵泵头组件的爆炸示意图；

图6为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵活塞组件的爆炸示意图；

图7为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵输入轴的结构示意图；

图8为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵凸轮机构的结构示意图；

图9为一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵安装结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、机体壳体，101、顶部壳体，102、底部壳体，103、放油塞，104、凸轮轴端盖，105、输入轴端盖，106、活塞杆滑套，107、注油塞，108、输入轴开口端盖，2、泵头组件，201、缸盖压板螺栓，202、缸盖压板，203、缸盖，204、液缸体，205、排出单向阀，206、缸套，207、吸入单向阀，208、缸套孔，3、活塞组件，301、滚针轴承，302、卡环，303、活塞杆，304、活塞，305、活塞座，306、活塞涨块，307、调整螺套，308、紧固螺母，309、卡槽，4、输入轴，401、输入轴轴承，402、输入齿轮轴，5、凸轮机构，501、凸轮轴承，502、凸轮轴，503、齿圈，504、齿圈螺栓，505、凸轮凹槽。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，包括机体壳体1、泵头组件2、活塞组件3、输入轴4、凸轮机构5。

如图1、图2、图3和图9所示，所述机体壳体1包括顶部壳体101、底部壳体102、放油塞103、凸轮轴端盖104、输入轴端盖105、活塞杆滑套106、注油塞107和输入轴开口端盖108；所述底部壳体102与顶部壳体101通过螺栓固定连接；所述顶部壳体101左右两端均匀套有六个活塞杆滑套106，顶部壳体101与活塞杆滑套106通过螺栓固定连接；所述凸轮机构5位于底部壳体102和顶部壳体101内，两端套有凸轮轴承501与凸轮轴端盖104，凸轮轴端盖104通过螺栓固定连接在机体壳体上；所述输入轴4位于底部壳体102和顶部壳体101内，两端套有输入轴轴承401与输入轴端盖105，输入轴端盖105通过螺栓固定连接在机体壳体上；所述机体壳体两端通过螺栓固定连接有两个一样的泵头组件2；

如图1、图2、图3和图4所示，所述凸轮机构5包括凸轮轴502和齿圈503，所述凸轮轴502上设有三个盘形构件，两侧的盘形构件呈凸轮形，中间的盘形构件呈圆形，且中间的盘形构件上沿圆周方向均匀开设有螺栓孔，所述齿圈503通过齿圈螺栓504与中间的盘形构件固定连接，所述盘形构件上均加工有凸轮凹槽505，三个凸轮凹槽505之间位置角度均相差120°相位角；

如图1、图2、图3和图6所示，所述活塞组件3包括包括滚针轴承301、卡环302和活塞杆303，所述活塞杆303的一端依次设有活塞座305、活塞304、活塞涨块306和调整螺套307，调整螺套307上设有紧固螺母308，所述活塞杆303的另一端连接有滚针轴承301，并设有卡环槽，所述滚针轴承301的轴线与活塞杆303的轴线垂直，所述卡环302位于活塞杆303的卡环槽内，所述滚针轴承301位于凸轮机构5盘形构件上的凸轮凹槽505内，并与凸轮凹槽505的内表面对应连接；

如图1、图2和图7所示，所述输入轴4上设有输入齿轮轴402，输入齿轮轴402与凸轮机构5上的齿圈503相啮合，所述输入轴4通过输入轴轴承401安装在机体壳体上，两端的输入轴端盖105通过螺栓连接固定在机体壳体上；

如图1、图2、图3和图5所示，所述泵头组件2包括液缸体204，所述液缸体204上均匀设置有三个缸套孔208，缸套孔208中装有缸套206和缸盖203，在缸盖203与液缸体204上设有缸盖压板202，所述缸盖压板202与液缸体204通过螺栓连接固定，所述液缸体204上端与轴心垂直的方向上还设有排出单向阀205，下端与轴心垂直的方向上还设有吸入单向阀207，排出单向阀205与吸入单向阀207均匀垂直布置在液缸体204的缸套孔的上下两端。

如图1、图2、图3和图9所示，优选的，所述顶部壳体101左右两边装有活塞杆滑套106，所述活塞组件3中的活塞杆303位于活塞杆滑套106中并与其滑动连接，使活塞杆303只能在活塞杆滑套106内滑动，仅能做轴向运动，提高了活塞组件3运动时的稳定性。

具体使用时，通过外部动力源带动输入轴4转动，并使得凸轮机构5上的齿圈503转动，从而带动凸轮机构5转动，活塞组件3中的滚针轴承301沿凸轮机构5的盘形构件上的凹槽运动让活塞组件3作往复运动，使得泵头组件2内产生压力差，从而达到吸入和排出的目的；本发明采用凹槽式凸轮结构，取消了复位框架结构，通过设计的凹槽凸轮轮廓线使得三个活塞组件3运动产生的流量叠加为一恒定流量，同时降低了凸轮面与滚子间的加速度突变，减小了冲击力，具有结构简单、冲击力小、寿命长，流量恒定的特点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，其特征在于：包括机体壳体(1)、泵头组件(2)、活塞组件(3)、输入轴(4)、凸轮机构(5)。

2.根据权利要求1所述的双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，其特征在于：所述机体壳体1包括顶部壳体101、底部壳体102、放油塞103、凸轮轴端盖104、输入轴端盖105、活塞杆滑套106、注油塞107和输入轴开口端盖108；所述底部壳体102与顶部壳体101通过螺栓固定连接；所述顶部壳体101左右两端均匀套有六个活塞杆滑套106，顶部壳体101与活塞杆滑套106通过螺栓固定连接；所述凸轮机构5位于底部壳体102和顶部壳体101内，两端套有凸轮轴承501与凸轮轴端盖104，凸轮轴端盖104通过螺栓固定连接在机体壳体上；所述输入轴4位于底部壳体102和顶部壳体101内，两端套有输入轴轴承401与输入轴端盖105，输入轴端盖105通过螺栓固定连接在机体壳体上；所述机体壳体两端通过螺栓固定连接有两个一样的泵头组件2。

3.根据权利要求1所述的双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，其特征在于：所述凸轮机构5包括凸轮轴502和齿圈503，所述凸轮轴502上设有三个盘形构件，两侧的盘形构件呈凸轮形，中间的盘形构件呈圆形，且中间的盘形构件上沿圆周方向均匀开设有螺栓孔，所述齿圈503通过齿圈螺栓504与中间的盘形构件固定连接，所述盘形构件上均加工有凸轮凹槽505，三个凸轮凹槽505之间位置角度均相差120°相位角。

4.根据权利要求1所述的双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，其特征在于：所述活塞组件3包括包括滚针轴承301、卡环302和活塞杆303，所述活塞杆303的一端依次设有活塞座305、活塞304、活塞涨块306和调整螺套307，调整螺套307上设有紧固螺母308，所述活塞杆303的另一端连接有滚针轴承301，并设有卡环槽，所述滚针轴承301的轴线与活塞杆303的轴线垂直，所述卡环302位于活塞杆303的卡环槽内，所述滚针轴承301位于凸轮机构5盘形构件上的凸轮凹槽505内，并与凸轮凹槽505的内表面对应连接。

5.根据权利要求1所述的双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，其特征在于：所述输入轴4上设有输入齿轮轴402，输入齿轮轴402与凸轮机构5上的齿圈503相啮合，所述输入轴4通过输入轴轴承401安装在机体壳体上，两端的输入轴端盖105通过螺栓连接固定在机体壳体上。

6.根据权利要求1所述的双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，其特征在于：所述泵头组件2包括液缸体204，所述液缸体204上均匀设置有三个缸套孔208，缸套孔208中装有缸套206和缸盖203，在缸盖203与液缸体204上设有缸盖压板202，所述缸盖压板202与液缸体204通过螺栓固定连接，所述液缸体204上端与轴心垂直的方向上还设有排出单向阀205，下端与轴心垂直的方向上还设有吸入单向阀207，排出单向阀205与吸入单向阀207均匀垂直布置在液缸体204的缸套孔的上下两端。

7.根据权利要求1所述的双作用凹槽凸轮恒流量往复泵，其特征在于：所述顶部壳体101左右两边装有活塞杆滑套106，所述活塞组件3中的活塞杆303位于活塞杆滑套106中并与其滑动连接，使活塞杆303只能在活塞杆滑套106内滑动，仅能做轴向运动。