CN111267035B - 钻井泵缸套快速拆装工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井泵缸套快速拆装工具，包括壳体，壳体内套设有空心活塞，空心活塞绕其侧壁设置有一圈凸起，凸起与壳体的内侧壁贴合接触，壳体一端固定连接有盖设在空心活塞上的空心活塞压盘，壳体另一端固定连接有套设在空心活塞上的压盖，壳体内靠近空心活塞压盘的一侧通过壳体内侧壁、凸起以及空心活塞围成油腔Ⅰ，壳体内靠近压盖的一侧通过壳体内侧壁、凸起、空心活塞与压盖围成油腔Ⅱ，壳体上设置有与油腔Ⅰ连通的进油口Ⅰ，压盖上设置有与油腔Ⅱ连通的进油口Ⅱ。本发明的钻井泵缸套快速拆装工具，解决了现有技术中存在的更换缸套的劳动强度大以及停泵时间长造成的工作效率较低的问题。

Description

钻井泵缸套快速拆装工具

技术领域

本发明属于油气钻采装备技术领域，涉及一种钻井泵缸套快速拆装工具。

背景技术

目前在油气钻采装备领域，钻井泵作为石油钻机心脏应用较为广泛。钻井泵是通过活塞在缸套内往复运动实现对钻井液的吸入和排出，如图1所示，包括缸套锁紧环1、缸套2、活塞3、卡箍4、机架5、缸套压盖6、缸套法兰7、液缸总成8、活塞总成9、缸套密封圈10、耐磨盘11、连接螺栓12、螺母13，活塞在缸套中往复运动时，由于泥浆的高温高压作用，活塞胶皮与缸套间压力很大，且泥浆中的硬质颗粒也夹杂在其中，缸套活塞间的磨损更加剧烈。因此在这种恶劣工况下，缸套活塞就需要频繁更换。当前由于泥浆泵缸间距较小，因此拆装缸套的操作空间也较小，且由于缸套压盖、法兰长期处于油、水、灰尘较多的工况；另外缸套压盖对缸套的预紧力也很大，拆装缸套时首先需要用缸盖棒多次大力敲击缸套压盖的拨盘，因此更换缸套的劳动强度、停泵时间及操作环境较为不利，工作效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井泵缸套快速拆装工具，解决了现有技术中存在的更换缸套的劳动强度大以及停泵时间长造成的工作效率较低的问题。

本发明所采用的技术方案是，钻井泵缸套快速拆装工具，包括壳体，壳体内设有空心活塞，空心活塞绕其侧壁设置有一圈凸起，凸起与壳体的内侧壁贴合接触，壳体一端固定连接有盖设在空心活塞上的空心活塞压盘，壳体另一端固定连接有套设在空心活塞上的压盖，壳体内靠近空心活塞压盘的一侧通过壳体内侧壁、凸起以及空心活塞围成油腔Ⅰ，壳体内靠近压盖的一侧通过壳体内侧壁、凸起、空心活塞与压盖围成油腔Ⅱ，壳体上设置有与油腔Ⅰ连通的进油口Ⅰ，压盖上设置有与油腔Ⅱ连通的进油口Ⅱ。

本发明的特征还在于，

壳体固定空心活塞压盘的一端面上靠近外缘处均匀设置有多个连接耳，连接耳上开设有拉杆销孔，空心活塞压盘的外缘上均匀设置有多个U型槽，U型槽和连接耳一一对应设置，连接耳的拉杆销孔内通过拉杆销连接有拉杆螺栓，拉杆螺栓的螺纹端伸入对应的U型槽中并连接有锁紧螺母。

壳体外侧壁上还与壳体一体设置有筋板，筋板上开设有安装孔。

壳体固定压盖的一端面上均匀开设有多个后盖螺孔，压盖上与后盖螺孔一一对应设置有螺栓孔，压盖和壳体通过压盖螺栓穿过后盖螺孔和螺栓孔固定连接。

壳体靠近空心活塞压盘一端的内侧壁上设置有壳体密封槽，壳体和空心活塞通过在壳体密封槽内设置有活塞密封圈Ⅰ密封，凸起与壳体的内侧壁贴合接触的外侧壁上设置有环型分布的密封槽，密封槽内设置有活塞密封圈Ⅱ，压盖内侧壁上设置有内密封槽，空心活塞和压盖之间通过内密封槽内设置活塞密封圈Ⅰ密封，压盖外侧壁上设置有外密封槽，壳体和压盖之间通过在外密封槽内设置压盖密封圈密封。

压盖远离壳体的一侧还设置有台阶状的定位环。

空心活塞内孔为类花键孔，空心活塞上靠近空心活塞压盘的一端均匀设置有多个螺纹孔。

空心活塞压盘设置为三阶台阶状，三阶台阶状的空心活塞压盘的中间台阶外径大于两端台阶的外径，U型槽设置在中间台阶上，空心活塞压盘靠近空心活塞的一侧台阶上均匀设置有多个锁紧孔，锁紧孔和螺纹孔一一对应设置，空心活塞压盘靠近空心活塞的一侧台阶套在空心活塞上，并通过紧固螺钉穿过锁紧孔和螺纹孔固定连接，空心活塞压盘远离空心活塞的一侧台阶上设置有钻井泵缸套周向定位孔。

空心活塞内套设有缸套，缸套设置为两阶台阶状，缸套外径小的一端外侧壁绕其侧壁均匀设置有多个台阶，台阶与类花键孔的花键槽一一对应配合，缸套外径大的一端台阶上靠近缸套中部的位置处设置有周向定位孔，空心活塞压盘套在缸套外径大的一端台阶上，空心活塞压盘和缸套通过缸套定位销穿过钻井泵缸套周向定位孔和空心活塞压盘周向定位孔实现定位连接。

拉杆螺栓和锁紧螺母连接处还设置有垫圈a，紧固螺钉上还设有垫圈b。

本发明的有益效果是：

本发明的拆装工具是在目前现有缸套安装接口结构及尺寸不变的基础上，通过增加一套双作用液压缸装置将现有的缸套法兰及缸套压盖替换掉，通过现有钻井泵的螺栓连接在机架上，缸套拆卸方便快捷，利用液压省力，且本发明结构简单。

附图说明

图1是本发明背景技术中现有钻井泵缸套安装剖视图；

图2是本发明钻井泵缸套快速拆装工具的结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是本发明钻井泵缸套快速拆装工具的爆炸图；

图5是本发明钻井泵缸套快速拆装工具中壳体的结构示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是本发明钻井泵缸套快速拆装工具中压盖的结构示意图；

图8是图7的剖视图；

图9是本发明钻井泵缸套快速拆装工具中空心活塞的结构示意图；

图10是图9的剖视图(一)；

图11是图9的剖视图(二)；

图12是本发明钻井泵缸套快速拆装工具中空心活塞压盘的结构示意图(一)；

图13是本发明钻井泵缸套快速拆装工具中空心活塞压盘的结构示意图(二)；

图14是图12或图13的剖视图；

图15是本发明钻井泵缸套快速拆装工具中拉杆螺栓的结构示意图；

图16是本发明钻井泵缸套快速拆装工具中缸套的结构示意图；

图17是本发明钻井泵缸套快速拆装工具使用时的装配图；

图18是图17的剖视图。

图中，1.缸套锁紧环，2.缸套，3.活塞，4.卡箍，5.机架，6.缸套压盖7.缸套法兰，8.液缸总成，9.活塞总成，10.缸套密封圈，11.耐磨盘，12.连接螺栓，13.螺母，14.缸套拆装工具，15.拉杆螺栓，16.锁紧螺母，17.空心活塞，18.空心活塞压盘，19.紧固螺钉，20.进油口Ⅰ，21.安装孔，22.壳体，23.压盖，24.进油口Ⅱ，25.油腔Ⅰ，26.油腔Ⅱ，27.活塞密封圈Ⅰ，28.活塞密封圈Ⅱ，29.后盖螺孔，30.拉杆销孔，31.壳体密封槽，32.外密封槽，33.内密封槽，34.周向定位孔，35.台阶，36.螺纹孔，37.密封槽，38.类花键孔，39.锁紧孔，40.U型槽，41.钻井泵缸套周向定位孔，42.垫圈a，43.缸套定位销，44.垫圈b，45.拉杆销，46.压盖螺栓，47.定位环，48.凸起，49.连接耳，50.筋板，51.螺栓孔，52.压盖密封圈。

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。

本发明钻井泵缸套快速拆装工具，其结构如图2-4所示，包括壳体22，壳体22内设有空心活塞17，空心活塞17绕其侧壁设置有一圈凸起48，凸起48与壳体22的内侧壁贴合接触，壳体一端设有与空心活塞17连接的空心活塞压盘18，壳体22另一端固定连接有套设在空心活塞17上的压盖23，壳体22内靠近空心活塞压盘18的一侧通过壳体22内侧壁、凸起48以及空心活塞17围成油腔Ⅰ25，壳体22内靠近压盖23的一侧通过壳体22内侧壁、凸起48、空心活塞17与压盖23围成油腔Ⅱ26，壳体22上设置有与油腔Ⅰ25连通的进油口Ⅰ20，压盖23上设置有与油腔Ⅱ26连通的进油口Ⅱ24。

如图5-6所示，壳体22固定空心活塞压盘18的一端面上靠近外缘处均匀设置有多个连接耳49，连接耳49上开设有拉杆销孔30，空心活塞压盘18的外缘上均匀设置有多个U型槽40，U型槽40和连接耳49一一对应，连接耳49的拉杆销孔30内通过拉杆销45连接有拉杆螺栓15，如图15所示，拉杆螺栓15的螺纹端伸入对应的U型槽40中并连接有锁紧螺母16。

壳体22外侧壁上设置有筋板50，筋板50上开设有安装孔21。

如图7-8所示，壳体22固定压盖23的一端面上均匀开设有多个后盖螺孔29，压盖23上与后盖螺孔29一一对应设置有螺栓孔51，压盖23和壳体22通过压盖螺栓46穿过后盖螺孔29和螺栓孔51固定连接。

壳体22靠近空心活塞压盘18一端的内侧壁上设置有壳体密封槽31，壳体22和空心活塞17通过在壳体密封槽31内设置有活塞密封圈Ⅰ27密封，凸起48与壳体22的内侧壁贴合接触的外侧壁上设置有环型分布的密封槽37，密封槽37内设置有活塞密封圈Ⅱ28，压盖23内侧壁上设置有内密封槽33，空心活塞17和压盖23之间通过内密封槽33内设置活塞密封圈Ⅰ27密封，压盖23外侧壁上设置有外密封槽32，壳体22和压盖23之间通过在外密封槽32内设置压盖密封圈52密封。

压盖23远离壳体22的一侧还设置有台阶状的定位环47。

如图9-11所示，空心活塞17内孔为类花键孔38，空心活塞17上靠近空心活塞压盘18的一端均匀设置有多个螺纹孔36。

如图12-14所示，空心活塞压盘18设置为三阶台阶状，三阶台阶状的空心活塞压盘18的中间台阶外径大于两端台阶的外径，U型槽40设置在中间台阶上，空心活塞压盘18靠近空心活塞17的一侧台阶上均匀设置有多个锁紧孔39，锁紧孔39和螺纹孔36一一对应设置，空心活塞压盘18靠近空心活塞17的一侧台阶套在空心活塞17上，并通过紧固螺钉19穿过锁紧孔39和螺纹孔36固定连接，空心活塞压盘18远离空心活塞17的一侧台阶上设置有钻井泵缸套周向定位孔41。

如图16所示，空心活塞17内套设有缸套2，缸套2设置为两阶台阶状，缸套2外径小的一端外侧壁绕其侧壁均匀设置有多个台阶35，台阶35与类花键孔38的花键槽一一对应配合，缸套2外径大的一端台阶上靠近缸套2中部的位置处设置有周向定位孔34，以保证缸套2与空心活塞17的周向定位，空心活塞压盘18套在缸套2外径大的一端台阶上，空心活塞压盘18和缸套2通过缸套定位销43穿过空心活塞压盘周向定位孔41和缸套2周向定位孔34实现定位连接。

拉杆螺栓15和锁紧螺母16连接处还设置有垫圈a42，紧固螺钉19上还设有垫圈b44。

本发明为实现空心活塞17能够带动缸套2左右移动以及对缸套压紧的功能，将空心活塞17的内孔设计成类花键结构，同时将缸套2前端设计成能与空心活塞17的类花键孔38相互配合的台阶35，当缸套2装入该工具的空心活塞17并旋转一定角度后再插入缸套定位销43，使空心活塞17的内花键端面压在缸套2的台阶面上，由于缸套2具有前后两个台阶，因此缸套装入空心活塞17并周向定位后，空心活塞17就被卡在了缸套的左右两个台阶面之间，因此该工具的空心活塞17就可以带动缸套5实现前后移动；另外空心活塞17的类花键孔38与缸套2外圆面的配合也保证了缸套2与空心活塞17的同心度要求，进而也保证了缸套与液缸的定位。

本发明钻井泵缸套快速拆装工具的安装顺序为：首先将空心活塞17连同活塞密封圈Ⅰ27、活塞密封圈Ⅱ28装入该工具的壳体22中，然后将该工具的压盖23连同活塞密封圈Ⅰ27、活塞密封圈Ⅱ28再装入该拆装工具的壳体22中，并上紧压盖螺栓46，最后将两个进油口接头分别装在进油口Ⅰ20和进油口Ⅱ24内，至此一个具有两个油腔并可双向移动的液压缸就安装完成了；然后用紧固螺钉19及垫圈b44将空心活塞压盘18安装在空心活塞17上，然后用拉杆销45将拉杆螺栓15安装在该工具的壳体22上，同时将锁紧螺母16及垫圈a42安装在拉杆螺栓15上，且使拉杆螺栓15能自由的放入空心活塞压盘18的U形槽40内，当空心活塞17带动缸套2向前移动并对其进行压紧后，将拉杆螺栓15放入空心活塞压盘18的U形槽40内并拧紧锁紧螺母16，此时对该工具进行泄压，这样空心活塞17对缸套2的压力就转化为拉杆螺栓15对缸套2的压力。

本发明在钻井泵上的安装过程：先将钻井泵中的缸套压盖6及缸套法兰7拆下，再将连接螺栓12换成较长的连接螺栓并按照原来的方式上紧，使连接螺栓12露出一定的长度，然后该拆装工具壳体上的安装孔21安装在钻井泵的连接螺栓12上并用螺母将其固定牢固，同时该拆装工具的压盖23的定位环47装入机架的定位孔中，因此也就保证了该拆装工具与耐磨盘11的同轴度要求。

本发明井泵缸套快速拆装工具的工作原理：如图17-18所示，钻井泵缸套快速拆装工具在钻井泵上安装好后，当需要安装缸套2时，先将缸套2装入缸套快速拆装工具的空心活塞17内并将缸套2向前推至前端台阶25超过空心活塞17的前端，然后将缸套2相对于空心活塞旋转一定角度后使缸套2周向定位孔34与空心活塞压盘18的缸套周向定位孔41对齐并插入定位销43，此时空心活塞17的类花键孔38的端部刚好完全压在缸套2前端的台阶35上，这样缸套2相对于空心活塞在轴向及周向均进行了限位。然后对该缸套快速拆装工具壳体上的进油口Ⅰ20进行打压，空心活塞17将带动缸套2一起向液力端方向移动，随着压力的增大，空心活塞17将缸套2压紧在液力端总成8的耐磨盘11上，然后再将拉杆螺栓15卡在空心活塞压盘18的U形槽40内，并用锁紧螺母16上紧，这样就将有液压油产生的压力转化为拉杆螺栓15对空心活塞压盘18的压力，此时缸套2就压紧在液力端总成8上的耐磨盘11上；当需要更换缸套2时，可以先对该工具的进油口Ⅰ20进行打压，随着压力的增大，拉杆螺栓15上的锁紧螺母16与空心活塞压盘18的接触面将会产生间隙(或它们之间的压力显著减小)，这样就可以很容易的将锁紧螺母16拧松并停止打压，再拔出缸套定位销43，然后将缸套2旋转一定角度当其前端的台阶35与空心活塞17的类花键槽相对时，就可将缸套2很容易的抽出空心活塞18；另外，由于泥浆泵的工况较为恶劣，缸套2有时会因为泥浆中的杂质及周边的大量灰尘被牢牢地粘结在机架上很难拔出，为此该拆装工具在前端的压盖23上设计了一个进油口Ⅱ24，当缸套2很难拆下时可对其进行打压，油腔Ⅱ中的压力油将会对空心活塞17及缸套2产生向后的力，迫使缸套2脱离耐磨盘11。

本发明的拆装工具是在目前现有缸套安装接口结构及尺寸不变的基础上，通过增加一套双作用液压缸装置将现有的缸套法兰及缸套压盖替换掉，通过现有钻井泵的螺栓连接在机架上，由于该拆装工具的活塞是空心的类花键结构，同时将缸套也做成和空心活塞相配合的类花键结构，安装缸套时先将缸套装入该工具的空心活塞内，然后将缸套相对空心活塞旋转并用定位销对其进行周向定位，使空心活塞的内花键齿端面与缸套的外花键齿端面贴死，然后对该工具一端的进油口进行打压，使空心活塞连同缸套一起向缸套耐磨盘移动并压紧，在不卸压的情况下，利用该工具本身的螺栓将空心活塞锁紧使其无法轴向移动，锁紧后就可以对该工具卸压。这样缸套就被压紧在液缸的耐磨盘上；当需要更换缸套时，可对该工具一端的进油口进行打压，使该工具上的锁紧螺栓放松后，就可以很方便的拆下该工具的锁紧螺母，然后再将缸套的定位销拆下，此时缸套对缸套耐磨盘已没有压力，就可以很方便的将缸套拆下，若缸套与缸套耐磨盘周边锈死很难将缸套拆下时，此时可对该工具另一个进油口打压，这时空心活塞将带动缸套向反方向移动，将缸套强制脱离耐磨盘，最后将缸套旋转一定角度就可从空心活塞中抽出缸套。

Claims (5)

1.钻井泵缸套快速拆装工具，其特征在于，包括壳体（22），所述壳体（22）内设有空心活塞（17），所述空心活塞（17）绕其侧壁设置有一圈凸起（48），所述凸起（48）与所述壳体（22）的内侧壁贴合接触，所述壳体一端固定连接有空心活塞压盘（18），所述空心活塞压盘（18）盖设在所述空心活塞（17）上，所述壳体（22）另一端固定连接有套设在空心活塞（17）上的压盖（23），所述壳体（22）内靠近空心活塞压盘（18）的一侧通过壳体（22）内侧壁、凸起（48）以及空心活塞（17）围成油腔Ⅰ（25），所述壳体（22）内靠近压盖（23）的一侧通过壳体（22）内侧壁、凸起（48）、空心活塞（17）与压盖（23）围成油腔Ⅱ（26），所述壳体（22）上设置有与所述油腔Ⅰ（25）连通的进油口Ⅰ（20），所述压盖（23）上设置有与所述油腔Ⅱ（26）连通的进油口Ⅱ（24）；

所述壳体（22）固定所述空心活塞压盘（18）的一端面上靠近外缘处均匀设置有多个连接耳（49），所述连接耳（49）上开设有拉杆销孔（30），所述空心活塞压盘（18）的外缘上均匀设置有多个U型槽（40），所述U型槽（40）和连接耳（49）一一对应设置，所述连接耳（49）的拉杆销孔（30）内通过拉杆销（45）连接有拉杆螺栓（15），所述拉杆螺栓（15）的螺纹端伸入对应的U型槽（40）中并连接有锁紧螺母（16）；

所述壳体（22）外侧壁上还与所述壳体（22）一体设置有筋板（50），所述筋板（50）上开设有安装孔（21）；

所述壳体（22）固定所述压盖（23）的一端面上均匀 开设有多个后盖螺孔（29），所述压盖（23）上与所述后盖螺孔（29）一一对应设置有螺栓孔（51），所述压盖（23）和壳体（22）通过压盖螺栓（46）穿过后盖螺孔（29）和螺栓孔（51）固定连接；

所述壳体（22）靠近空心活塞压盘（18）一端的内侧壁上设置有壳体密封槽（31），所述壳体（22）和空心活塞（17）通过在所述壳体密封槽（31）内设置有活塞密封圈Ⅰ（27）密封，所述凸起（48）与所述壳体（22）的内侧壁贴合接触的外侧壁上设置有环型分布的密封槽（37），所述密封槽（37）内设置有活塞密封圈Ⅱ（28），所述压盖（23）内侧壁上设置有内密封槽（33），所述空心活塞（17）和压盖（23）之间通过内密封槽（33）内设置活塞密封圈Ⅰ（27）密封，所述压盖（23）外侧壁上设置有外密封槽（32），所述壳体（22）和压盖（23）之间通过在外密封槽（32）内设置压盖密封圈（52）密封；

所述压盖（23）远离壳体（22）的一侧还设置有台阶状的定位环（47）；

安装时，先将钻井泵中的缸套压盖（6）及缸套法兰（7）拆下，再将连接螺栓（12）上紧，使连接螺栓（12）露出一定的长度，然后将 安装孔（21）安装在钻井泵的连接螺栓（12）上并用螺母将其固定牢固，同时将压盖（23）的定位环（47）装入机架的定位孔中。

2.根据权利要求1所述的钻井泵缸套快速拆装工具，其特征在于，所述空心活塞（17）内孔为类花键孔（38），所述空心活塞（17）上靠近空心活塞压盘（18）的一端均匀设置有多个螺纹孔（36）。

3.根据权利要求2所述的钻井泵缸套快速拆装工具，其特征在于，所述空心活塞压盘（18）设置为三阶台阶状，三阶台阶状的所述空心活塞压盘（18）的中间台阶外径大于两端台阶的外径，所述U型槽（40）设置为中间台阶上，所述空心活塞压盘（18）靠近空心活塞（17）的一侧台阶上均匀设置有多个锁紧孔（39），所述锁紧孔（39）和螺纹孔（36）一一对应设置，所述空心活塞压盘（18）靠近空心活塞（17）的一侧台阶套在所述空心活塞（17）上，并通过紧固螺钉（19）穿过所述锁紧孔（39）和螺纹孔（36）固定连接，所述空心活塞压盘（18）远离空心活塞（17）的一侧台阶上设置有钻井泵缸套周向定位孔（41）。

4.根据权利要求3所述的钻井泵缸套快速拆装工具，其特征在于，所述空心活塞（17）内套设有缸套（2），所述缸套（2）设置为两阶台阶状，所述缸套（2）外径小的一端外侧壁绕其侧壁均匀设置有多个台阶（35），所述台阶（35）与类花键孔（38）的花键槽一一对应配合，所述缸套（2）外径大的一端台阶上靠近缸套（2）中部的位置处设置有周向定位孔（34），所述空心活塞压盘（18）套在所述缸套（2）外径大的一端台阶上，所述空心活塞压盘（18）和缸套（2）通过缸套定位销（43）穿过钻井泵缸套周向定位孔（41）和周向定位孔（34）实现定位连接。

5.根据权利要求4所述的钻井泵缸套快速拆装工具，其特征在于，所述拉杆螺栓（15）和锁紧螺母（16）连接处还设置有垫圈a（42），所述紧固螺钉（19）上还套设有垫圈b（44）。

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