CN111520306B - 一种新构型动力往复式泥浆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新构型动力往复式泥浆泵，由动力装置和执行机构组成；其中，动力装置的螺杆前端盖与执行机构的活塞缸外壳通过螺栓固连，推杆与活塞杆连接；冷却液箱与冷却液输送管相连，液力介质通过调节阀流入流出。吸盘与吸盘推杆固连，并通过固定在液力端外壳上的保持架定位。泥浆管道两端设有单向控制阀、控制阀配合，实现执行机构对泥浆的压送。动力装置以运动转化作为动力端，螺杆旋转将动力通过螺纹啮合传递给行星螺柱和螺母，作为直线输出。动力装置以螺纹啮合传递动力，推力大，泥浆泵可实现大功率输出。以行星齿轮机构作为减速器，能实现大减速比，减小电机和泥浆泵的尺寸；其结构简单且更换便捷，提高其可维护性。

Description

一种新构型动力往复式泥浆泵

技术领域

本发明涉及泥浆泵设计技术领域，具体地说，涉及一种新构型动力往复式泥浆泵。

背景技术

泥浆泵又称钻井泵，是钻井工程领域中必不可少的功能机构。在钻井开采的实际过程中，地面上冲洗介质的清水、泥浆或聚合物冲洗液在泥浆泵的作用下，通过高压软管、水龙头及钻杆柱中心孔送到钻头的地表。

随着科技进步和钻井工艺技术的不断更新应用，这就使得对钻井泥浆泵的工艺技术要求越来越高。要求泥浆泵具有功率大、泵压高和排量高，以及体积小、质量小、使用可靠、易磨损件使用寿命长的特点。

泥浆泵的动力装置常用的是由电机带动曲柄滑块机构，在其输出端连接活塞使其在泵缸中做往复式运动，在吸入和排出阀的交替作用下实现压送与循环冲洗液的目的，这种设计使得泵的结构尺寸和重量偏大；曲轴旋转运动时产生的高低点对泥浆泵中心的冲击力不平衡，造成设备的震动，噪声大，影响设备的可靠性。中国发明专利201810479883.7提出一种液压泥浆泵，该泥浆泵基于液压驱动的特点，在其液压动力驱动方式下，可缓解泵输出脉冲大、不平稳和容易卡住的问题。但液压油路、液压泵的铺设复杂，相较于曲柄驱动，其结构尺寸大、重量大的问题不仅没有解决反而加重。因此研究一种输出脉冲小重量轻、功率大的泥浆泵具有重要意义。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服传统的泥浆泵传动效率低、传动力不平衡，体积大、噪声较大的问题；本发明提出一种新构型动力往复式泥浆泵。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括动力装置和执行机构，其特征在于所述动力装置包括电动机、联轴器、弹性挡圈、轴承压圈、太阳轮轴、行星轮、行星轮轴承、轴承压圈、行星架、轴用圆螺母、轴环、轴承、螺杆、螺杆前端盖、滑动轴套、密封圈、防撞垫圈、推杆、内齿外壳、内齿圈、螺柱行星架、行星螺柱、前端螺母、后端螺母、调整垫片和挡圈；所述电动机输出轴与太阳轮轴通过联轴器连接，所述行星轮通过行星架均布在太阳轮轴周向并与其啮合；所述行星架通过轴承压圈和弹性挡圈对行星轮定位，行星轮与内齿外壳右端加工的内齿轮啮合，螺杆通过输出端行星架提供旋转动力；所述行星螺柱通过螺柱行星架均布在螺杆的周向，并与螺杆螺纹啮合；螺杆上安装有轴用圆螺母，用于螺杆右端和轴承轴向定位，轴承的外圈通过轴环轴向定位，轴环由内齿外壳内部突起定位；前端螺母、后端螺母分别与行星螺柱螺纹啮合，所述前端螺母和后端螺母之间有调整垫片，通过螺栓预紧程度调节两螺母之间的距离，减小螺纹啮合部件螺纹间的轴向间隙，所述后端螺母右端面加工有环形凹槽，设置有防撞垫圈，两端固定有内齿圈；所述内齿圈与行星螺柱两端的直齿啮合，使其轴线与螺杆的轴线平行；螺杆前端盖与内齿外壳相连，并通过密封圈密封，螺杆前端盖嵌套有滑动轴套；所述螺柱行星架两端设置有挡圈；防撞垫圈位于运动行程的终点，所述推杆一端加工有内螺纹与所述前端螺母的外螺纹连接，将旋转运动转化为直线运动传递给执行机构；

所述执行机构包括连接头、喷咀、喷淋罩、蝶形螺母、缸套卡箍、缸套、活塞缸、缸套座、液力端外壳、调节阀、单向控制阀、控制阀、吸盘、吸盘座、吸盘推杆、推杆保持架、活塞缸外壳、活塞杆螺母、活塞、活塞环、冷却液箱、冷却液输送管和活塞杆，所述活塞杆一端与推杆相连接，活塞杆另一端设置有活塞、活塞环；所述活塞缸外部安装有缸套，缸套固定在缸套座上：缸套座和缸套通过缸套卡箍卡紧；冷却液箱与冷却液输送管相连，所述输送管通过连接头与喷咀相连，喷淋罩和蝶形螺母配合固定在缸套端部；活塞缸缸套座与活塞缸外壳通过双头螺柱和螺母与液力端外壳固连，液力介质通过调节阀流入流出，吸盘与吸盘推杆固连，冷却液通过输送管流入喷淋罩，通过喷咀喷出冷却活塞缸，吸盘推杆通过固定在液力端外壳上的推杆保持架定位，泥浆管道两端设置有单向控制阀、控制阀配合，实现执行机构对泥浆的压送。

所述推杆保持架焊接在液力端外壳内部，三根支架成度角均布于中心环周向，每根支架与中心环轴线成60度角，保持吸盘推杆与活塞缸的同轴度。

有益效果

本发明提出的一种新构型动力往复式泥浆泵，由动力装置和执行机构组成。

本发明的动力装置以行星齿轮机构作为减速器，实现大减速比，从而在提高功率的情况下，减小电机和泥浆泵的尺寸。

本发明的动力装置以运动转化作为动力端，太阳螺杆旋转将动力通过螺纹啮合传递给行星螺柱和螺母，作为直线输出；其速度快、噪声小、运行平稳，有效地克服了曲柄滑块机构曲轴旋转运动时产生的高低点对泥浆泵中心的冲击力不平衡，造成泥浆泵冲击和噪声、振动大的问题。

本发明的动力装置以螺纹啮合传递动力，推力大，泥浆泵能实现大功率输出；具有结构简单、重量轻，且更换便捷，节约成本，提高其可维护性的特点。

本发明的动力装置以运动转化机构作为动力端在相同功率输出、相同推力条件下，其尺寸远远小于曲柄驱动的传统泥浆泵，其复杂程度也远低于需要铺设油路的液压泥浆泵。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种新构型动力往复式泥浆泵作进一步详细说明。

图1为本发明新构型动力往复式泥浆泵整体示意图。

图2为本发明新构型动力往复式泥浆泵的动力装置剖视图。

图3为本发明新构型动力往复式泥浆泵的执行机构剖视图。

图中

1.电动机 2.联轴器 3.弹性挡圈 4.轴承压圈 5.太阳轮轴 6.行星轮 7.行星轮轴承 8.轴承压圈 9.行星架 10.轴用圆螺母 11.轴环 12.轴承 13.螺杆 14.螺杆前端盖15.滑动轴套 16.密封圈 17.防撞垫圈 18.推杆 19.内齿外壳 20.内齿圈 21.螺柱行星架22.前端螺母 23.调整垫片 24.后端螺母 25.行星螺柱 26.挡圈 27.连接头 28.喷咀 29.喷淋罩 30.蝶形螺母 31.缸套卡箍 32.缸套 33.活塞缸 34.缸套座 35.液力端外壳 36.调节阀 37.单向控制阀 38.控制阀 39.吸盘 40.吸盘座 41.吸盘推杆 42.推杆保持架43.活塞缸外壳 44.活塞杆螺母 45.活塞 46.活塞环 47.冷却液箱 48.冷却液输送管 49.活塞杆

具体实施方式

本实施例是一种新构型动力往复式泥浆泵。

参阅图1、图2、图3，本实施例新构型动力往复式泥浆泵，由动力装置和执行机构组成。其中，动力装置的螺杆前端盖14与执行机构的活塞缸外壳43通过螺栓固连，推杆18与活塞杆49连接；冷却液箱47与冷却液输送管48相连，液力介质通过调节阀36流入流出，吸盘39与吸盘推杆41固连，并通过固定在液力端外壳35上的推杆保持架42定位。泥浆管道两端设有单向控制阀37、控制阀38配合，实现执行机构对泥浆的压送。

本实施例中，电动机1输出轴与太阳轮轴5通过联轴器2连接。行星轮6通过行星架9均匀分布在太阳轮轴5四周并与其啮合。行星架9通过轴承压圈8和弹性挡圈3对行星轮6定位。行星架9左端加工有花键槽和螺杆13输入端的花键链接传递动力；行星架9输出端加工有花键槽；太阳轮轴作为输入，行星架9作为输出，可实现大传动比，在提高功率的情况下减小电机和泵的尺寸。行星轮6与内齿外壳19右端加工的内齿轮啮合，螺杆13由输出端行星架9提供旋转动力；内齿外壳19右端加工有内齿轮与行星轮6啮合，中间加工有突起并空出有滑槽，后端螺母24外的滑块在凹槽中滑动，保证输出位移的准确性。行星螺柱25通过螺柱行星架21均布在螺杆13的周围，并与螺杆13螺纹啮合；螺杆13安装有轴用圆螺母10，用于螺杆右端和轴承12轴向定位，轴承12的外圈通过轴环11轴向定位，轴环11由内齿外壳19内部突起定位。前端螺母22、后端螺母24通过螺纹与行星螺柱25啮合，前端螺母22、后端螺母24之间夹有调整垫片23，通过螺栓预紧程度减小轴向间隙；后端螺母24右端面加工有凹槽设有防撞垫圈17，两端固定有加工有直齿的内齿圈20；行星螺柱25两端的直齿与内齿圈20啮合；确保其轴线与螺杆13的轴线平行；螺柱行星架21两端设置有挡圈26，防撞垫圈17设置在运动的行程终点。螺杆前端盖14通过六角头螺栓与内齿外壳19相连，通过密封圈16密封，螺杆前端盖14嵌套有滑动轴套15，滑动轴套通过密封圈密封。推杆18一端加工有内螺纹与前端螺母22的外螺纹连接，将旋转运动转化为直线运动传递给执行机构。

本实施例中，螺杆13、行星螺柱25中间部分、前端螺母22和后端螺母24内部均加工有圆弧形螺纹；圆弧形螺纹啮合传动平稳；线接触承载能力强，推力大，可实现大功率输出。

本实施例中，执行机构的活塞杆49一端与推杆18相连接，活塞杆49另一端连接有活塞45、活塞环46；活塞缸33外部安装有缸套32，缸套32固定在缸套座34上：活塞杆螺母44和活塞杆轴肩定位，活塞缸33与缸套32和缸套座34相连接，缸套座34和缸套32通过缸套卡箍31卡紧。冷却液箱47与冷却液输送管48相连接，输送管48通过连接头27与喷咀28相连，喷淋罩29和蝶形螺母30配合固定在缸套32端部；活塞缸缸套座34与活塞缸外壳43通过双头螺柱和螺母与液力端外壳35固连，液力介质通过调节阀36流入流出。吸盘39与吸盘推杆41固连，冷却液通过输送管48流入喷淋罩29由喷咀28喷出冷却活塞缸。，吸盘推杆41由固定在液力端外壳35上的推杆保持架42定位，泥浆管道两端设置有单向控制阀37、控制阀38配合，实现执行机构对泥浆的压送。

本实施例中，推杆保持架42焊接在液力端外壳35内部，三个支脚成120度角均布于中心环周围，每个支脚与中心环轴线成60度角，保持吸盘推杆41与活塞缸33的同轴度，从而减小吸盘不规则的变形对泥浆泵平稳性的影响。

Claims (1)

1.一种新构型动力往复式泥浆泵，包括动力装置和执行机构，其特征在于:所述动力装置包括电动机、联轴器、弹性挡圈、轴承压圈、太阳轮轴、行星轮、行星轮轴承、轴承压圈、行星架、轴用圆螺母、轴环、轴承、螺杆、螺杆前端盖、滑动轴套、密封圈、防撞垫圈、推杆、内齿外壳、内齿圈、螺柱行星架、行星螺柱、前端螺母、后端螺母、调整垫片和挡圈；电动机输出轴与太阳轮轴通过联轴器连接，所述行星轮通过行星架均布在太阳轮轴周向并与其啮合；所述行星架通过轴承压圈和弹性挡圈对行星轮定位，行星轮与内齿外壳右端加工的内齿轮啮合，螺杆通过输出端的所述行星架提供旋转动力；所述行星螺柱通过螺柱行星架均布在螺杆的周向并与螺杆螺纹啮合；螺杆上安装有轴用圆螺母，用于螺杆右端和轴承轴向定位，轴承的外圈通过轴环轴向定位，轴环由内齿外壳内部突起定位；前端螺母、后端螺母分别与行星螺柱螺纹啮合，所述前端螺母和后端螺母之间有调整垫片，通过螺栓预紧程度调节两螺母之间的距离，减小螺纹啮合部件螺纹间的轴向间隙，所述后端螺母右端面加工有环形凹槽，环形凹槽设置有防撞垫圈；所述行星螺柱两端的直齿与内齿圈啮合，使其轴线与螺杆的轴线平行；螺杆前端盖与内齿外壳相连，并通过密封圈密封，螺杆前端盖嵌套有滑动轴套；所述螺柱行星架两端设置有挡圈；防撞垫圈位于运动行程的终点，所述推杆一端加工有内螺纹与所述前端螺母的外螺纹连接，将旋转运动转化为直线运动传递给执行机构；

所述执行机构包括连接头、喷咀、喷淋罩、蝶形螺母、缸套卡箍、缸套、活塞缸、缸套座、液力端外壳、调节阀、单向控制阀、控制阀、吸盘、吸盘座、吸盘推杆、推杆保持架、活塞缸外壳、活塞杆螺母、活塞、活塞环、冷却液箱、冷却液输送管和活塞杆，所述活塞杆一端与推杆相连接，活塞杆另一端设置有活塞、活塞环；所述活塞缸外部安装有缸套，缸套固定在缸套座上：缸套座和缸套通过缸套卡箍卡紧；冷却液箱与冷却液输送管相连，所述输送管通过连接头与喷咀相连，喷淋罩和蝶形螺母配合固定在缸套端部；缸套座与活塞缸外壳通过双头螺柱和螺母与液力端外壳固连，液力介质通过调节阀流入流出，吸盘与吸盘推杆固连，冷却液通过冷却液输送管流入喷淋罩，通过喷咀喷出冷却活塞缸，吸盘推杆通过固定在液力端外壳上的推杆保持架定位，泥浆管道两端设置有单向控制阀、控制阀，单向控制阀和控制阀配合实现执行机构对泥浆的压送；

所述推杆保持架焊接在液力端外壳内部，三根支架成角度均布于中心环周向，每根支架与中心环轴线成60度角，保持吸盘推杆与活塞缸的同轴度。

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