CN114992077B - 一种往复泵 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程设备技术领域，具体地，涉及一种往复泵，包括缸体和与缸体移动式密封连接的柱塞，还包括：固定架；转动式设置在固定架上的拟定凸轮；以及传动组件，传动组件包括：一端与固定架转动式连接的摇板，摇板的另一端与拟定凸轮抵接；移动式设置在固定架上的连杆，连杆的移动方向与柱塞的伸缩方向相同，连杆的一端与摇板抵接，另一端连接柱塞。本发明采用摇板作为拟定凸轮和往复泵的传动部件，使柱塞运动按照摆线加速运动、匀速运动、摆线减速运动组合，在0°到360°周期内，柱塞运动位移、速度、加速度连续无突变，改变了传统曲柄连杆机构往复泵的运动及动力性能，解决了曲柄连杆机构往复泵自身无法解决的流量和压力波动的骤变问题。

Description

一种往复泵

技术领域

本发明属于工程设备技术领域，具体地，涉及一种往复泵。

背景技术

在当今生产技术领域内广泛使用着各种各样的往复泵。它属于容积式泵的一种，利用工作腔中的容积周期性变化输送介质，容积效率非常高，理论上可以达到100%。由于往复泵的排出压力比较高，且能输送各种介质，如高粘度、具有腐蚀性、易燃、易爆以及有毒的各种液体，所以在国民经济中的各个领域中得到了广泛应用。往复泵在石油工程上应用也非常广泛，它常常用在高压下输送高粘度、大密度和高含砂量的液体，而流量相对较小。

目前广泛使用的各种往复泵其动力端基本都是采用曲柄连杆机构，因此这类往复泵的柱塞或活塞的位移等变量近似于正弦或余弦规律变化。

在0~360°整个周期范围内，柱塞或活塞的加速度始终是变化的，并且这种变化是不连续的，存在骤变，这就必然引起惯性负荷的变化，无论对泵的吸入还是排出都极为不利。采用曲柄连杆机构的往复泵其流量和压力必然是波动的，就曲柄连杆机构三缸单作用往复泵而言，流量波动达到14.1%，其吸入或排出管线内的液流始终受到冲击和震荡，从而使吸入系统和排出系统的压力波动存在骤变。因此，现有技术中的往复泵整机振动大、噪音高。此外，柱塞（或活塞）加速度的骤变还会恶化泵阀、活塞、活塞密封圈等运动密封件的工作条件，限制了往复泵的使用范围及发展。此外，现有的曲柄连杆机构的往复泵在实际使用中存在诸多限制，例如，由于排出端流量与压力不稳定，需要附加排出预压空气包（减震器），吸入端存在流体加速度惯性损耗，在泵速高时需要附加灌注泵和吸入缓冲器。

另外曲柄连杆机构往复泵的体积和重量与冲次密切相关。对一定流量的泵来说，冲次提高，可减小泵的缸径和冲程长度，从而使泵的体积和重量变小，这无疑是十分有利的。但是，由于速度、加速度或者位移变化的不连续，往复泵的冲次的提高，会导致泵内相对往复件（活塞或柱塞、缸套、活塞杆及有关密封件等）加快磨损，吸入条件恶化。更为重要的是，随着冲次的提高，泵阀的寿命急剧下降。因为在高冲次下，一方面，阀盘运动的速度和加速度加大，阀盘下落时对阀座的冲击力加大；另一方面，流经阀隙的流速加大，含有高浓度磨砺性颗粒的液体冲刷阀盘和阀座的表面，大大加速阀工作面的破坏。另外，泵冲次的提高，也会导致压力和流量波动加大，甚至引发水击现象。同时，由于流量和压力不均匀，存在波动，导致泵的零部件上的作用力和输入功率也是波动的，同时运动零部件存在惯性力。这些都将引起往复泵的振动和零部件受力的恶化，其程度随着冲次的升高而加剧。

现有技术中，还提出一种凸轮机构往复泵，但在这种凸轮机构往复泵中，柱塞或者活塞仍然存在加速度突变，并且其中使用的凸轮的形状不规则，加工制造难度较大。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种往复泵，其能够使柱塞在运动过程中的位移、速度、加速度连续变化，从而消除惯性负荷的变化对往复泵内各种零件的不利影响。

根据本发明，提供了一种往复泵，包括缸体和与所述缸体移动式密封连接的柱塞，还包括：

固定架；

拟定凸轮，所述拟定凸轮转动式设置在所述固定架上；以及

用于将所述柱塞和所述拟定凸轮连接的传动组件；

其中，所述拟定凸轮构造成使所述柱塞按照摆线加速运动、匀速运动、摆线减速运动的组合规律运动。

在一个实施例中，所述传动组件包括：

摇板，所述摇板的一端与所述固定架转动式连接，所述摇板的另一端与所述拟定凸轮抵接；

移动式设置在所述固定架上的连杆，所述连杆的一端与所述摇板抵接，所述连杆的另一端连接所述柱塞。

在一个实施例中，在所述摇板的与所述拟定凸轮抵接的一端转动式设置有滚轮，所述摇板通过所述滚轮与所述拟定凸轮抵接；

在所述连杆的与所述摇板抵接的一端转动式设置有从动轮，所述连杆通过所述从动轮与所述摇板抵接。

在一个实施例中，在所述连杆上固定设置有滑块，所述连杆通过所述滑块与所述固定架移动式连接。

在一个实施例中，所述传动组件的数量为至少一组，所述缸体和所述柱塞的数量与所述传动组件的数量一一对应，各所述传动组件的所述连杆均与各所述柱塞连接。

在一个实施例中，所述传动组件的数量为三组，三组所述传动组件分别以120°的相位差与拟定凸轮连接，与三组所述传动组件一一对应的三个所述缸体共用一个进口和一个出口。

在一个实施例中，所述往复泵还包括转动式设置在所述固定架上的传动轴；

所述拟定凸轮的数量为三个，依次固定设置在所述传动轴上，三个所述拟定凸轮两两之间相位差为120°；

三组所述传动组件沿所述传动轴的方向依次排列，分别与三个所述拟定凸轮连接。

在一个实施例中，以所述拟定凸轮的0°～360°转角为一个周期，在0°～180°范围内，所述拟定凸轮处于升程过程，所述柱塞为排液冲程；在180°～360°范围内，所述拟定凸轮处于回程过程，所述柱塞为吸液冲程。

在一个实施例中，在0°～60°范围内，所述柱塞做摆线加速运动；在60°～120°范围内，所述柱塞做匀速运动；在120°～180°范围内，所述柱塞做摆线减速运动；在180°～240°范围内，所述柱塞做摆线减速运动；在240°～300°范围内，所述柱塞做匀速运动；在300°～360°范围内，所述柱塞做摆线加速运动。

在一个实施例中，所述传送组件的数量为两组，分别设置在所述拟定凸轮的两侧；

两组所述传送组件的所述摇板的转动中心重合；

两组所述传送组件的所述连杆位于同一直线上，并通过从动框架相互固定连接。

与现有技术相比，本申请的优点如下。

本发明采用拟定凸轮，使柱塞运动按照摆线加速运动、匀速运动、摆线减速运动组合，在0°到360°周期内，柱塞运动位移、速度、加速度连续无突变。在此基础上，本发明采用三组传动组件、柱塞、缸体以120°的相位差与拟定凸轮连接，解决了曲柄连杆机构往复泵自身无法解决的流量和压力波动的问题，使缸体的吸入与排出的流量和压力无波动，总管内无液流惯性损失和液流冲击，无需吸入灌注泵和排出预压空气包，显著改善往复泵吸入与排出性能。

同时，按照拟定柱塞运动规律设计的拟定凸轮的轮廓线也是光滑、连续、无突变，易于加工制造和热处理；凸轮机构中间传动环节采取滚轮、摇板及从动轮，显著降低传动部件之间的高副摩擦接触应力，大大延长凸轮和连杆的使用寿命，也提高本发明的可靠性，从而扩大了本发明提出的往复泵的适用范围和应用领域。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的往复泵的第一种实施例的示意图；

图2显示了根据本发明的往复泵的第二种实施例的示意图；

图3显示了根据本发明的往复泵的第三种实施例的示意图；

图4显示了根据本发明的往复泵的第四种实施例的示意图；

图5显示了根据本发明的柱塞运动位移曲线图；

图6显示了根据本发明的柱塞运动速度曲线图；

图7显示了根据本发明的柱塞运动加速度曲线图；

图8显示了根据本发明的从动框架的结构示意图。

图中：1、固定架；2、拟定凸轮；3、传动组件；31、摇板；311、滚轮；32、连杆；321、从动轮；322、滑块；33、从动框架；331、第一连接架；332、第二连接架；333、弹性件；34、卡箍；5、传动轴；61、缸体；611、第一缸体；612、第二缸体；613、第三缸体；62、柱塞；621、第一柱塞；622、第二柱塞；623、第三柱塞；63、进口；64、出口；7、电机；8、联轴器；100、往复泵。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

需要说明的是，在本申请中，说明书中的“左”、“右”、“竖直”等方位名词，仅是根据相对应的附图而言，不用于限定本发明的结构。固定架1用阴影斜线表示，在本申请中，固定架1的具体形状不是本发明的技术要点，因此，图中所示并不限定固定架1的具体形状，而是可以根据需要进行改变。

图1和图2可以分别视为是图3和图4的俯视图。

实施例一：

图1显示了根据本发明的往复泵100的第一种实施例的结构。如图1所示，往复泵100包括固定架1、缸体61、柱塞62、拟定凸轮2和传动组件3。

其中，柱塞62密封式移动设置在缸体61内，柱塞62往复运动能够改变缸体61的容积，从而达到吸入和排出介质的效果，缸体61和柱塞62以及相配套的密封组件、泵阀等为现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，拟定凸轮2转动式设置在固定架1上，传动组件3设置在柱塞62和拟定凸轮2之间，用于将拟定凸轮2的动力传递给柱塞62，实现柱塞62的往复运动。其中，拟定凸轮2构造成使柱塞62按照摆线加速运动、匀速运动、摆线减速运动的组合规律运动，即，拟定凸轮2的轮廓线按照柱塞62摆线加速运动、匀速运动、摆线减速运动的组合规律运动来拟定。柱塞62的运动位移表达式如下：

泵排出冲程、在凸轮转角范围为φ=0～π时：

泵吸入冲程、在凸轮转角范围为φ=π～2π时：

其中

S₁为凸轮升程、柱塞排出冲程时运动规律表达式；

S₂为凸轮回程、柱塞吸入冲程时运动规律表达式；

∅为凸轮转角变量；

S₀为柱塞最大冲程长度，也就是泵的设计冲程长度，即根据泵排量大小拟定的设计参数。

对S₁和S₂分别求解一阶导数和二阶导数，就可以得到柱塞运动速度、加速度。柱塞62的运动位移曲线参照图5所示，柱塞62的运动速度曲线参照图6所示，柱塞62的运动加速度曲线参照图7所示，图中的字母s代表位移，v代表速度，a代表加速度，φ代表拟定凸轮2的转角。

在这种设置下，一方面使柱塞62在拟定凸轮2的转角0°～360°全周期内的速度、位移、加速度连续无突变，解决了现有技术的凸轮机构往复泵由于加速度突变导致凸轮与接触零件的接触应力较大、磨损加剧、凸轮表面点蚀和疲劳破坏严重等问题；另一方面，本发明拟定的拟定凸轮2的轮廓线光滑、连续、无突变，易于加工制造。

容易理解，图中所示的拟定凸轮2并不用来限制其具体形状，拟定凸轮2的形状由上述给出的柱塞62的运动规律表达式确定。

在一个具体的实施例中，传动组件3包括摇板31和连杆32。摇板31的一端转动式设置在固定架1上，另一端则与拟定凸轮2抵接。连杆32移动式设置在固定架1上，并且连杆32的移动方向与柱塞62的伸缩方向平行，连杆32的一端与柱塞62连接，另一端抵接摇板31。在摇板31的作用下，进行过渡传动，缸体61内的介质对柱塞62产生的柱塞力是间接作用于拟定凸轮2上的，通过摇板31的过渡之后，作用在拟定凸轮2上的接触应力比直接传动要小得多，能够减小拟定凸轮2所受到的接触应力，从而减小拟定凸轮2的磨损，延长拟定凸轮2的使用寿命，提高其可靠性。

在一个具体的实施例中，在摇板31的与拟定凸轮2抵接的一端转动式设置有滚轮311，摇板31通过滚轮311与拟定凸轮2抵接。在连杆32的与摇板31抵接的一端转动式设置有从动轮321，连杆32通过从动轮321与摇板31抵接。通过这种设置，将本实施例中的摇板31与拟定凸轮2之间、摇板31与连杆32之间这两处摩擦抵接变为滚动抵接，从而降低拟定凸轮2与摇板31之间高副摩擦接触应力以及摇板31与连杆32之间的高副摩擦接触应力。

为了能够使连杆32被推到左侧之后，能够复位，使从动轮321始终抵接摇板31，可以在连杆32上安装弹性件（图中未示出）。弹性件的一端抵接固定架1，另一端推动连杆32向右移动复位，从而使从动轮321始终与摇板31抵接。需要说明的是，这种复位方式不是本发明的设计要点，只是一个示例，并不限定本发明的结构，在此不再赘述。

如图1所示，在本实施例中，拟定凸轮2的转动中心与摇板31的转动中心所在的直线垂直于连杆32的移动方向，当拟定凸轮2转动至滚轮311与拟定凸轮2的基圆接触时，滚轮311的转动中心与拟定凸轮2的转动中心所在的直线平行于连杆32的移动方向。在这种设置下，以拟定凸轮2转动角度φ为函数，拟定凸轮2旋转中心为极点，以滚轮311中心到拟定凸轮2旋转中心的距离减去滚轮311的半径为向径R，拟定凸轮2基圆半径为r₀，拟定柱塞62运动位移为s（φ），三者之间关系为：R=r₀+s(φ)。拟定的柱塞62运动位移曲线图如图5所示。

在一个具体的实施例中，在连杆32上固定设置有滑块322，连杆32通过滑块322与固定架1移动式连接。通过设置滑块322，进一步保证连杆32能够按照设定的移动路线往复移动。在现有技术中，连杆32与柱塞62的连接方式有多种，在本实施例中，连杆32与柱塞62采用卡箍连接。

实施例二：

在一个优选的实施例中，传动组件3的数量为至少一组，缸体61和柱塞62的数量与传动组件3的数量一一对应。其中，传动组件3、缸体61、活塞62以及拟定凸轮2的结构连接关系与实施例一相同。本实施例设置多组传动组件3、缸体61、柱塞62，多组传动组件3均在拟定凸轮2的带动下向柱塞62传递动力。容易理解，拟定凸轮2通过驱动元件进行驱动。在这种设置下，一个驱动元件就能够带动多个柱塞62，从而提高工作效率。

在一个具体的实施例中，如图2所示，传动组件3的数量为两组。两组传动组件3的摇板31的转动中心重合。同时，两组传动组件3以拟定凸轮2的转动中心和摇板31的转动中心所在直线为界，分别设置在拟定凸轮2的两侧，两组传动组件3的连杆32在同一直线上。在这种设置的基础上，使用从动框架33将两组传动组件3的连杆32连接。具体的，从动框架33为设置有复位调整弹簧的浮动式复位框架，如图8所示，从动框架33包括第一连接架331、第二连接架332和弹性件333。其中，第一连接架331与左侧的连杆32固定连接，第二连接杆332与右侧的连杆32固定连接，弹性件333设置在第一连接架331和第二连接架332之间，弹性件333施加的弹力方向使第一连接架331和第二连接架332相互靠近。在这种设置下，使两组传动组件3的从动轮321始终和与其对应的摇板31保持接触而不脱开，两组传动组件3的连杆32能够分别带动对方复位。在这种设置下，结构简单，便于安装和维护。

实施例三：

在一个优选的实施例中，传动组件3的数量为至少一组，缸体61和柱塞62的数量与传动组件3的数量一一对应。其中，传动组件3、缸体61、活塞62以及拟定凸轮2的结构连接关系与实施例一相同。设置多组传动组件3、缸体61、柱塞62，多组传动组件3均在拟定凸轮2的带动下向柱塞62传递动力。容易理解，拟定凸轮2通过驱动元件进行驱动。在这种设置下，一个驱动元件就能够带动多个柱塞62，从而提高工作效率。

在一个具体的实施例中，如图3所示，传动组件3的数量为三组，三组传动组件3分别以120°的相位差与拟定凸轮2连接，与三组传动组件3一一对应的三个缸体61共用一个进口63和一个出口64。进口63连接吸入总管，出口64连接排出总管。在这种设置下，三个缸体61叠加组合工作后，能够使进口63和出口64的液流匀速流动、流量恒定不变、压力无波动，吸入与排出总管即进口63和出口64无液流惯性损失和液流冲击，无需吸入灌注泵和排出预压空气包，从而显著改善往复泵吸入和排出的性能。

在一个具体的实施例中，往复泵100还包括转动式设置在固定架1上的传动轴5。在本实施例中，传动轴5沿竖直方向设置，驱动元件为电机7，电机7通过联轴器8与传动轴5连接。在传动轴5上沿其长度方向依次设置有三个拟定凸轮2，三个拟定凸轮2两两之间相位差为120°。三组传动组件3沿传动轴5的长度方向依次排列，分别与三个拟定凸轮2对应。三组传动组件3的摇板31的转动中心所在的直线与传动轴5平行。三组传动组件3的连杆32相互平行，且位于同一竖直平面。与三组传动组件3一一对应的三个缸体61共用一个进口63和一个出口64。在这种设置下，一方面，三组传动组件3对应的三个缸体61叠加组合工作后，能够使进口63和出口64的液流匀速流动、流量恒定不变、压力无波动，吸入与排出总管即进口63和出口64无液流惯性损失和液流冲击，无需吸入灌注泵和排出预压空气包，从而显著改善往复泵吸入和排出的性能。另一方面，三组传动组件3对应的三个缸体61安装位置集中，便于将三个缸体61相互组合，从而达到三个缸体61共用一个进口63和一个出口64的目的。

根据本发明，在本实施例中，以拟定凸轮2的0°～360°转角为一个周期，以图1所示的拟定凸轮2的转角为0°，在0°～180°范围内，拟定凸轮2处于升程过程，柱塞62为排液冲程；在180°～360°范围内，拟定凸轮2处于回程过程，柱塞62为吸液冲程。

进一步的，在0°～60°范围内，柱塞62做摆线加速运动；在60°～120°范围内，柱塞62做匀速运动；在120°～180°范围内，柱塞62做摆线减速运动；在180°～240°范围内，柱塞62做摆线减速运动；在240°～300°范围内，柱塞62做匀速运动；在300°～360°范围内，柱塞62做摆线加速运动。

如图3所示，为了便于说明，将三个缸体61分别命名为第一缸体611、第二缸体612和第三缸体613，将三个柱塞62分别命名为第一柱塞621，第二柱塞622和第三柱塞623。

由于三个拟定凸轮2之间的相位差为120°，所以，

当第一缸体611对应的拟定凸轮2转角在0°～60°范围时，第一柱塞621的速度变化对应图6中的ab段，第一缸体611为排液过程，第二缸体612对应的拟定凸轮2的转角在120°～180°范围，第二柱塞622的速度变化对应图6中的cd段，第二缸体612为排液过程，第三缸体613对应的拟定凸轮2的转角在240°～300°范围，第三柱塞623的速度变化对应图6中的ef段，第三缸体为吸液过程；

当第一缸体611对应的拟定凸轮2转角在60°～120°范围时，第一柱塞621的速度变化对应图6中的bc段，第一缸体611为排液过程，第二缸体612对应的拟定凸轮2的转角在180°～240°范围，第二柱塞622的速度变化对应图6中的de段，第二缸体612为吸液过程，第三缸体613对应的拟定凸轮2的转角在300°～360°范围，第三柱塞623的速度变化对应图6中的fg段，第三缸体为吸液过程；

当第一缸体611对应的拟定凸轮2转角在120°～180°范围时，第一柱塞621的速度变化对应图6中的cd段，第一缸体611为排液过程，第二缸体612对应的拟定凸轮2的转角在240°～300°范围，第二柱塞622的速度变化对应图6中的ef段，第二缸体612为吸液过程，第三缸体613对应的拟定凸轮2的转角在0°～60°范围，第三柱塞623的速度变化对应图6中的ab段，第三缸体为排液过程；

当第一缸体611对应的拟定凸轮2转角在180°～240°范围时，第一柱塞621的速度变化对应图6中的de段，第一缸体611为吸液过程，第二缸体612对应的拟定凸轮2的转角在300°～360°范围，第二柱塞622的速度变化对应图6中的fg段，第二缸体612为吸液过程，第三缸体613对应的拟定凸轮2的转角在60°～120°范围，第三柱塞623的速度变化对应图6中的bc段，第三缸体为排液过程；

当第一缸体611对应的拟定凸轮2转角在240°～300°范围时，第一柱塞621的速度变化对应图6中的ef段，第一缸体611为吸液过程，第二缸体612对应的拟定凸轮2的转角在0°～60°范围，第二柱塞622的速度变化对应图6中的ab段，第二缸体612为排液过程，第三缸体613对应的拟定凸轮2的转角在120°～180°范围，第三柱塞623的速度变化对应图6中的cd段，第三缸体为排液过程；

当第一缸体611对应的拟定凸轮2转角在300°～360°范围时，第一柱塞621的速度变化对应图6中的fg段，第一缸体611为吸液过程，第二缸体612对应的拟定凸轮2的转角在60°～120°范围，第二柱塞622的速度变化对应图6中的bc段，第二缸体612为排液过程，第三缸体613对应的拟定凸轮2的转角在180°～240°范围，第三柱塞623的速度变化对应图6中的de段，第三缸体为吸液过程。

结合图5、图6和图7以及上述给出的柱塞位移表达式，通过计算可知，第一缸体611、第二缸体612和第三缸体613叠加后的流量相等。因此，本实施例中的三个缸体61的进口63（吸入总管）和出口64（排出总管）内的液流匀速流动、流量恒定不变、压力无波动。

实施例四：

本实施例相当于实施例二和实施例三的结合。由实施例三可知，三个缸体61能够组成恒流量缸组。在这种设置下，结合实施例二，可以设置多组恒流量缸组同时进行泵送工作。如图4所示，在本实施例中，三个缸体61组成的位于拟定凸轮2左侧的第一恒流量缸组610的进口63（吸入总管）和出口64（排出总管）内的液流匀速流动、流量恒定不变、压力无波动；三个缸体61组成的位于拟定凸轮2右侧的第二恒流量缸组620的进口63（吸入总管）和出口64（排出总管）内的液流匀速流动、流量恒定不变、压力无波动。

在本实施例中，由于第一恒流量缸组610和第二恒流量缸组620的液流之间没有相互叠加的必要，因此，第一恒流量缸组610和第二恒流量缸组620可以共同作用，进行同一项工作，输送相同的介质，也可以分别开展不同的工作，输送不同的介质。为了适用不同的介质，第一恒流量缸组610和第二恒流量缸组620两者之间所用的柱塞62的规格可以不同。需要说明的是，为了保证第一恒流量缸组610的液流匀速流动、流量恒定不变、压力无波动，组成第一恒流量缸组610的三个缸体61所使用的柱塞62必须是同样规格。同理，组成第二恒流量缸组620的三个缸体61所使用的柱塞62必须是同样规格。

本发明解决了传统曲柄连杆机构往复泵产生流量和压力波动导致一些列动力性能和吸入与排出性能的弊端。同时还解决现有技术中的柱塞采用等加速-等速-等减速组合运动规律的凸轮机构恒流量往复泵导致加速度不连续且有突变引起的不足之处，特别是解决了由于加速度突变导致凸轮与抵接零部件的接触应力较大、磨损加剧、凸轮和与之抵接的零部件表面点蚀和疲劳破坏严重、凸轮廓线曲率半径突变而不光滑、不连续的问题；

本发明的柱塞62运动按照摆线加速运动-匀速运动-摆线减速运动组合运动规律，在拟定凸轮2转角0°到360°全周期内柱塞运动位移、速度、加速度连续无突变，彻底改变了传统曲柄连杆机构往复泵的运动及动力性能，解决了曲柄连杆机构往复泵自身无法解决的流量和压力波动问题；

吸入与排出总管即与本发明的实施例三和实施例四中的进口63和出口64连接的管路内无液流惯性损失和液流冲击，无需吸入灌注泵和排出预压空气包，显著改善往复泵吸入与排出性能；

本发明按照拟定柱塞62的运动规律设计的拟定凸轮2的特殊廓线也是光滑、连续、无突变，易于加工制造和热处理；

在本发明提出的拟定凸轮2转角0°到360°全周期内柱塞运动位移、速度、加速度连续无突变的基础上，能够显著提高往复泵的缸套、柱塞或活塞、泵阀等易损件寿命，可以适当提高泵冲次，实现钻井泵轻量化；在进行钻井作业时，能够消除往复泵吸入与排出管线内因液流冲击和震荡诱发井底的无序振动，从而提高往复泵泵送钻井液流体传递脉冲信号的精度，提高往复泵后续管线、高压泵阀、井底钻井工具和仪器的使用效果和寿命；降低精细控压钻井的难度；提高钻井速度、缩短建井周期，减轻劳动强度，综合降低钻井成本。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种往复泵，包括缸体(61)和与所述缸体(61)移动式密封连接的柱塞(62)，其特征在于，还包括：

固定架(1)；

拟定凸轮(2)，所述拟定凸轮(2)转动式设置在所述固定架(1)上；以及

用于将所述柱塞(62)和所述拟定凸轮(2)连接的传动组件(3)，所述传动组件(3)包括：

摇板(31)，所述摇板(31)的一端与所述固定架(1)转动式连接，所述摇板(31)的另一端与所述拟定凸轮(2)抵接；

移动式设置在所述固定架(1)上的连杆(32)，所述连杆(32)的一端与所述摇板(31)抵接，所述连杆(32)的另一端连接所述柱塞(62)，在所述连杆(32)上设置有弹性件，所述弹性件与所述固定架(1)抵接，所述弹性件构造成能够向所述摇板(31)的方向推动所述连杆(32)，从而使所述连杆(32)与所述摇板(31)抵接，

其中，所述拟定凸轮(2)构造成使所述柱塞(62)按照摆线加速运动、匀速运动、摆线减速运动的组合规律运动。

2.根据权利要求1所述的往复泵，其特征在于，在所述摇板(31)的与所述拟定凸轮(2)抵接的一端转动式设置有滚轮(311)，所述摇板(31)通过所述滚轮(311)与所述拟定凸轮(2)抵接；

在所述连杆(32)的与所述摇板(31)抵接的一端转动式设置有从动轮(321)，所述连杆(32)通过所述从动轮(321)与所述摇板(31)抵接。

3.根据权利要求1所述的往复泵，其特征在于，在所述连杆(32)上固定设置有滑块(322)，所述连杆(32)通过所述滑块(322)与所述固定架(1)移动式连接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的往复泵，其特征在于，所述传动组件(3)的数量为至少一组，所述缸体(61)和所述柱塞(62)的数量与所述传动组件(3)的数量一一对应，各所述传动组件(3)的所述连杆(32)均与各所述柱塞(62)连接。

5.根据权利要求4所述的往复泵，其特征在于，所述传动组件(3)的数量为三组，三组所述传动组件(3)分别以120°的相位差与所述拟定凸轮(2)连接，与三组所述传动组件(3)一一对应的三个所述缸体(61)共用一个进口和一个出口。

6.根据权利要求5所述的往复泵，其特征在于，

所述往复泵还包括转动式设置在所述固定架(1)上的传动轴(5)；

所述拟定凸轮(2)的数量为三个，依次固定设置在所述传动轴(5)上，三个所述拟定凸轮(2)两两之间相位差为120°；

三组所述传动组件(3)沿所述传动轴(5)的方向依次排列，分别与三个所述拟定凸轮(2)连接。

7.根据权利要求5所述的往复泵，其特征在于，以所述拟定凸轮(2)的0°～360°转角为一个周期，在0°～180°范围内，所述拟定凸轮(2)处于升程过程，所述柱塞(62)为排液冲程；在180°～360°范围内，所述拟定凸轮(2)处于回程过程，所述柱塞(62)为吸液冲程。

8.根据权利要求7所述的往复泵，其特征在于，在0°～60°范围内，所述柱塞(62)做摆线加速运动；在60°～120°范围内，所述柱塞(62)做匀速运动；在120°～180°范围内，所述柱塞(62)做摆线减速运动；在180°～240°范围内，所述柱塞(62)做摆线减速运动；在240°～300°范围内，所述柱塞(62)做匀速运动；在300°～360°范围内，所述柱塞(62)做摆线加速运动。

9.根据权利要求4所述的往复泵，其特征在于，

所述传动组件(3)的数量为两组，分别设置在所述拟定凸轮(2)的两侧；

两组所述传动组件(3)的所述摇板(31)的转动中心重合；

两组所述传动组件(3)的所述连杆(32)位于同一直线上，并通过从动框架(33)相互固定连接。

Images