CN210068404U - 一种多球面连接的立式往复泵动力端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多球面连接的立式往复泵动力端，包括有斜盘、扶正套、调整球座、回拉盘及拉接杆等，其中回拉盘与斜盘之间通过定位套固定成一体，且在斜盘的背面设置了平面轴承装置，这样可调整和控制运动件之间的间隙，从而可有效地解决因由间隙带来的行程损失而最终导致泵效降低的问题，采用回拉盘与斜盘同步往复结构，确保柱塞的往复不受间隙的影响在全行程中同步回拉。另外在拉接杆与回拉盘之间还设了一滑移座，这样可通过滑移座来调整回拉盘与斜盘同步往复时的椭圆误差，确保拉接杆与扶正套运行中不干涉。

Description

一种多球面连接的立式往复泵动力端

技术领域

本实用新型涉及一种能匹配于各种液力端，应用于油田和各种输送高压液体领域低压进液或高压进液的增压注水工艺的多球面连接的立式往复泵动力端，实现满足油田低进高出和高进高出的单井注水要求。

背景技术

传统往复泵的动力端为曲轴连杆机构，进行往复运动。往复泵可分为卧式和立式，但均采用曲轴、连杆、十字头，中间接杆与液力端的柱塞进行连接，通过电动机传动曲轴旋转。连杆在曲轴的曲柄中旋转往复，带动十字头、中间杆、柱塞进行往复运动对液力端的进液、排液阀、吸液排液过程来完成往复泵的功能。

目前油田在二次采油注水工艺中经常出现部分井的注入压力升高而注不进水，此时一般会进行增压注水工艺来解决，增压注水的设备大致采用以下：柱塞式液力平衡卧式往复泵、多节离心泵、压差式水力活塞泵以及液压式平衡泵等，均按进口压力与出口压力之间的压力差来进行液力平衡手段，满足动力端运动件的润滑条件不使动力端受到不平衡而发热影响运行。

增压注水的工艺一般采用多井增注，对相似压力井排列后由一台设备进行增注。常规的增注设备中可算往复式柱塞增压注水泵应用最普遍，效率也比相对设备高。但缺点是压差的不平衡率使用范围窄，所述压差不平衡会直接影响该设备的正常运行。压差就是出口压力减去进口压力之间的差，该差往往是增压泵的设计依据，因为该压差根据油田用户提供的地质情况，很难做到提供的压差值与最终在泵运行中的实际压差值达到一定的正确性，甚至只能达到50％以下。

而目前油田一泵多井的低进高出注水与集中注水方式大多都需建注水站，辅设高压管线，高压闸门等系统流程，因此投资高，且存在各路高压安全风险。

因此针对上述现状，由本申请人早期申请的一种“多球面连接的立式往复泵动力端及应用该动力端的注水泵”(公开号：CN108757362A)就有效地解决了这一技术问题，它可替代现有集中注水或一泵多井注水的工艺，实现地面无高压件，实行单井单注，并在现场能快速布置安装，从而可以为油田节约非常大的资金，也可减低各路高压安全风险。

该申请的动力端其传动部位结构主要由斜盘、推力球轴承、扶正套、拉接杆、回拉盘及调整球座等构成，是由斜盘的旋转运动，经推力球轴承、扶正套及活动球带动回拉盘在往复运行中进行上下摆动，从而带动拉接杆、柱塞联能在无干涉状况下进行上下往复运动。但由于该动力端的轴向固定是靠调整球座底部的回复弹簧进行自动补偿复位，而由于每个缸的柱塞在往复运行中斜盘旋转斜面的最低点是柱塞往复前死点，斜盘旋转中斜面的最高点是柱塞后死点，在柱塞往前运行时是靠斜盘的斜角高度形成的行程，柱塞往后运行时相似传统的设计是靠弹簧复回。但是弹簧在高速下很容易疲劳断裂，在原结构中选用回拉盘形式拉回，但轴向力控制不够，往往在实际应用中会出现运动件之间产生运动分力而脱开而产生轴向间隙，这个间隙的产生就是行程的损失，因此会导致泵效降低。

因此，为提高泵效对于目前结构的动力端，有待于做进一步的改进。

发明内容

针对现有技术现状，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多球面连接的立式往复泵动力端改进结构，避免行程损失，提高泵效。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：本多球面连接的立式往复泵动力端，包括机身、斜盘、扶正套、调整球座、回拉盘和拉接杆，其中：斜盘与动力源的电机输出轴连接，具有轴部和呈斜面的平面凸轮部；扶正套位于斜盘的平面凸轮部下方，与斜盘的相对面之间设有推力球轴承；调整球座可滑移地装在斜盘的轴部上，回拉盘通过调整球座设在扶正套的下方，且调整球座与回拉盘之间球面滑动配合；拉接杆的上下端分别与回拉盘和往复泵的液力端的柱塞连接，且上端的头部呈能旋转滑移的凸形球面状，而拉接杆与扶正套的相对面之间以活动球联接；其特征在是还包括有定位套，罩在所述的斜盘、扶正套外，并且下端与所述的回拉盘固定于一起；平面轴承装置，设在所述斜盘的平面凸轮部的外斜面上，包括装在外斜面上的轴承座、轴承上轨以及设在轴承座与轴承上轨之间的设于保持架上的钢球；所述的轴承上轨与所述定位套的上端固定于一起，使所述的回拉盘通过定位套与斜盘固定成一体。采用回拉盘与斜盘同步往复结构，确保柱塞的往复不受间隙的影响在全行程中拉回工作，达到斜盘运行的行程与动力端运动件的工作中产生的间隙，不影响泵效。

进一步地，在所述的回拉盘与每一拉接杆之间设置一滑移座，该滑移座成形有与所述拉接杆的凸形球面状头部滑移配合的凹形球面。改变了原结构中拉接杆的凸形球面直接与回拉盘的凹形球面配合，这样可通过滑移座来调整回拉盘与斜盘同步往复时的椭圆误差，确保拉接杆与扶正套运行中不干涉。

更进一步地，在所述轴承上轨与定位套之间设有间隙垫，以根据轴向间隙要求来进行安置所需数量的间隙垫。

前述的动力端，其所述斜盘的平面凸轮部为等厚结构，以控制动平衡力矩，其内斜面上设有凹形槽，用来安置推力球轴承，以承受泵在旋转中的轴向推力；所述轴部两头定位在所述机身和液力端泵体的内孔中，且顶部设有电机输出轴直联用的内孔和内键，可确保装配简单精度高；轴部的外径上设有上、下轴承，用来平衡径向和轴向力，防止轴窜动。

前述的动力端，其所述扶正套呈环形圈状，上平面设有用来设置推力球轴承下座圈的环形凹形槽，下平面设有用来设置活动球的半球面，半球面的个数根据液力端的缸数来定，与拉接杆上平面的半球面同配一个活动球，根据环形距离所需切割成块，与推力球轴承、拉接杆联接一起，形成一个能消除斜盘在运行中的椭圆误差，确保斜盘旋转运动转化拉接杆往复运行时造成的误差。

前述的动力端，其所述的调整球座为不旋转的滑动式往复运动件，设置成内孔为滑动轴承与斜盘中间段轴颈配合，在外径设为与所述回拉盘球面滑动配合的凸球面，使装在调整球座上的回拉盘随着拉接杆往复运动时可在调整球座的球面上进行滑动，调整球座的下端面设有自转的若干滚子形成一平面轴承。通过回复弹簧来对调整球座的自动复位，起到运动件在多球面件、滑动联接情况下，根据滑动调心运行中的作用来消除受椭圆轨迹运动中的误差。

前述的动力端，其所述的回拉盘呈圆盘式，在环形平面上设置了与缸数相等的通孔，各通孔沿周向均匀分布，可供各拉接杆一一穿过，而回拉盘的中心内孔设为一个内球面体与所述的调整球座的凸球面配合。由于回拉盘是不旋转的上下运动件，在往复运动中只用上下摆动，因此通过多个滑动运动球面使拉接杆、柱塞联能在无干涉状况下进行往复运动，从而能与各种立式往复泵液力端配合，进行输送各种低进高出和高进高出的液体。

前述的动力端，其所述的拉接杆的凸形球面状头部的上平面凹设有用来设置活动球的半球面。

前述的动力端，其所述的滑移座为一带轴向通孔的圆台体，且通孔内壁呈所述的与拉接杆的凸形球面状头部滑移配合的凹形球面。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)回拉盘与斜盘之间通过定位套固定成一体，且在斜盘的背面设置了平面轴承装置消除斜盘在旋转中对回拉盘往复运动的干涉，因而可调整和控制运动件之间因装配、运动摩擦和运动分力等产生的间隙，从而可有效地解决因由间隙带来的行程损失而最终导致泵效降低的问题，采用回拉盘与斜盘同步往复结构，确保柱塞的往复不受间隙的影响在全行程中同步回拉。

2)在拉接杆与回拉盘之间增加了滑移座，这样可通过滑移座来调整回拉盘与斜盘同步往复时的椭圆误差，确保拉接杆与扶正套运行中不干涉。

本动力端可与各种结构阀组的液力端联接，可根据不同的输送介质设定，可应用于油田和各输送高压液体领域低压进液或高压进液的增压注水工艺中。

附图说明

图1为本实用新型实施例的动力端的结构示意图。

图2为主要反映实施例中定位套与斜盘和回拉盘之间结构的示意图。

图3为实施例中滑移座的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，动力端包括机身1、以及设置在机身内的斜盘2、扶正套4、调整球座7、回拉盘6、拉接杆5、定位套18、平面轴承装置及滑移座19等，机身1的上部与动力源10连接，下部与注水泵的液力端连接。具体如下：

动力端的机身1为立式圆筒形结构，设有上下可联接的法兰，上法兰与动力源10电机法兰直联，下法兰与液力端的泵体法兰联接，用螺栓固定。机身1的上部中心设置有内孔，用于定位斜盘2。

斜盘2为一个连轴的斜盘，具有轴部和呈斜面的平面凸轮部。平面凸轮部厚度一致，以控制动平衡力矩。平面凸轮部的斜面夹角大小根据泵的行程来确定，行程长斜面夹角就大，反之行程短斜面夹角就小。而斜盘2的内斜面上车有一条环形凹形槽，用来安装推力球轴承3套圈，用来承受泵在旋转中的轴向推力，特别对往复泵来控制轴向柱塞推力和进口介质的轴向受力，推力球轴承3的下座圈定位在扶正套4中。在斜盘2的外斜面上车有一圆环形凹槽，用来设置同步回转轴承座17。斜盘轴的上下部位中装置了角接触轴承，用来平衡径向和轴向力，防止轴窜动。在斜盘轴的中部设置有一个滑动轴承轴拐，斜盘上部由上滚动轴承定位在机身的内孔中，下部安置下滚动轴承9定位在液力端的泵体内孔中由防松拼帽把滚动轴承固定在斜盘的轴上。斜盘轴的顶部设置了内孔和内键，与动力源10电机轴直联，装配简单且精度高。

扶正套4位于斜盘的平面凸轮部下方，与斜盘2之间以推力球轴承3连接，扶正套4呈环形圈状，其上平面车有一个环形凹形槽用来设置推力球轴承3的下座圈，下平面凹设有用来设置活动球13的半球面，半球面的个数根据液力端的缸数来定，与拉接杆5上平面的半球面同配一个活动球13，根据环形距离所需切割成块，与推力球轴承3、拉接杆5联接一起，形成一个能消除斜盘在运行中的椭圆误差。

调整球座7设置成内孔为滑动轴承，与斜盘轴配合，在外径上设有凸球面与回拉盘6配合，下端面设置有能自转的若干滚子形成一个平面轴承，下设一个回复弹簧8用来对调整球座7的自动复位，起到运动件在多球面体联接情况下，滑动调心运行中来消除斜盘2受椭圆轨迹运动中的误差。

回拉盘6为不旋转的上下运动件，是一个圆盘式环形托盘，其环形平面上设置与缸数相等的通孔，各通孔按圆周面均匀分布可供拉接杆5穿过后与柱塞连接，而拉接杆5的凸形球面状头部要露于通孔外以与滑移座19配合。回拉盘6的中心内孔设为一个内球面体与调整球座7的凸球面配合。由于内孔设置了与调整球座的外圆凸球面定位配合的内球面，当拉接杆5回复时回拉盘6在往复运动中进行上下摆动，由于设置有多个滑动运动球面使拉接杆5、柱塞联能在无干涉状况下进行往复运动，能与各种立式往复泵液力端配合，进行输送各种低进高出和高进高出的液体。

拉接杆5的下位设置T形扣与柱塞的上端T形扣相对，与卡箍配合后用螺栓固定。拉接杆5上端设有二个球面，即凸形球面状头部与滑移座19的凹形球面191配合，上平面凹设半球面与扶正套4下平面的半球面通过球13联接。拉接杆5的外圆为圆柱形体与滑动套11(轴承)、油封座12进行配合，能起到往复运行时的导向作用。

再结合图2所示，定位套18呈两端敞开的圆柱体，罩在斜盘2与扶正套4等外面，且下端面抵住回拉盘6的外沿并通过螺栓与其固定于一起，可随回拉盘6一起作上下往复摆动。

由轴承上轨14、钢球15、同步回转轴承座17等构成的平面轴承装置，设在斜盘2的背面。具体是同步回转轴承座17装在斜盘2外斜面的环形凹槽内，能随斜盘2同步回转。在轴承座17的圆环形球面凹槽中布满钢球15，中间安置保持架16，钢球15上面安置轴承上轨14，钢球15在轴承上轨14的平面上可滚动滑移。而轴承上轨14的底面压住定位套18的上端面，两者通过螺栓固定于一起，这样回拉盘6与斜盘2就通过该定位套18固定成一体。而轴承上轨14与定位套18之间还可放置间隙垫(图中未示意)，根据轴向间隙的要求进行安置所需数量的间隙垫。

另外在每一拉接杆5与回拉盘6之间都设有一滑移座19，将拉接杆5的凸形球面状头部与该滑延座19配合。具体是：滑延座19设在回拉盘6上面，可滑移。该滑延座19为一带轴向通孔191的圆台体(如图3所示)，且通孔内壁呈凹形球面状，拉接杆5的凸形球面状头部露于回拉盘的通孔外，落在滑延座的通孔内两者可旋转滑移配合。这样可通过该滑移座19来调整回拉盘6与斜盘2同步往复时的椭圆误差，确保拉接杆5与扶正套4在运行中不干涉。

本实用新型的动力端采用回拉盘与斜盘同步往复结构，确保柱塞同步回拉及控制拉接杆、扶正套、斜盘之间的装配间隙和运动摩擦产生的间隙调整，对减小行程损失、提高泵效有显著效果。

Claims (9)

1.一种多球面连接的立式往复泵动力端，包括机身、斜盘、扶正套、调整球座、回拉盘和拉接杆，其中：斜盘与动力源的电机输出轴连接，具有轴部和呈斜面的平面凸轮部；扶正套位于斜盘的平面凸轮部下方，与斜盘的相对面之间设有推力球轴承；调整球座可滑移地装在斜盘的轴部上，回拉盘通过调整球座设在扶正套的下方，且调整球座与回拉盘之间球面滑动配合；拉接杆的上下端分别与回拉盘和往复泵的液力端的柱塞连接，且上端的头部呈能旋转滑移的凸形球面状，而拉接杆与扶正套的相对面之间以活动球联接；其特征在于：还包括有

定位套，罩在所述的斜盘、扶正套外，并且下端与所述的回拉盘固定于一起；

平面轴承装置，设在所述斜盘的平面凸轮部的外斜面上，包括装在外斜面上的轴承座、轴承上轨以及设在轴承座与轴承上轨之间的设于保持架上的钢球；

所述的轴承上轨与所述定位套的上端固定于一起，使所述的回拉盘通过定位套与斜盘固定成一体。

2.如权利要求1所述的立式往复泵动力端，其特征在于：在所述的回拉盘与拉接杆之间还设有一滑移座，该滑移座成形有与所述拉接杆的凸形球面状头部滑移配合的凹形球面。

3.如权利要求1所述的多球面连接的立式往复泵动力端，其特征在于：所述轴承上轨与定位套之间设有根据轴向间隙要求进行安置的间隙垫。

4.如权利要求1所述的立式往复泵动力端，其特征在于：所述斜盘的平面凸轮部为等厚结构，其内斜面上设有用来设置推力球轴承的凹形槽；所述轴部两头定位在所述机身和液力端泵体的内孔中，且顶部设有电机输出轴直联用的内孔和内键，外径上设有上、下轴承。

5.如权利要求4所述的立式往复泵动力端，其特征在于：所述扶正套呈环形圈状，上平面设有用来设置所述推力球轴承的下座圈的凹形槽，下平面凹设有用来设置所述活动球的半球面。

6.如权利要求1所述的立式往复泵动力端，其特征在于：所述的调整球座的外径设为与所述回拉盘球面滑动配合的凸球面，调整球座的下端面设有由能自转的若干滚子形成的平面轴承。

7.如权利要求6所述的立式往复泵动力端，其特征在于：所述的回拉盘呈圆盘式，设有多个可供拉接杆穿过的沿周向均匀分布的通孔，回复盘的中心内孔设为一个内球面体与所述的调整球座的凸球面配合。

8.如权利要求1所述的立式往复泵动力端，其特征在于：所述的拉接杆的凸形球面状头部的上平面凹设有用来设置活动球的半球面。

9.如权利要求2所述的立式往复泵动力端，特征在于：所述的滑移座为一带轴向通孔的圆台体，且通孔内壁呈所述的与拉接杆的凸形球面状头部滑移配合的凹形球面。

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