CN210178562U - 一种应用于钻井泵的高强度曲轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于钻井泵的高强度曲轴，应用于页岩气高压钻井泵设备中，包括主轴，靠近主轴的一端处设置有轴肩，主轴上从轴肩向主轴的另一端依次套设有曲度盘三、齿圈盘、曲度盘二、第一轴套、曲度盘一和第二轴套；齿圈盘和三个曲轴盘分别通过键与主轴连接固定；曲度盘三和曲度盘二在齿圈盘的两侧对称设置，且曲度盘三和曲度盘二与齿圈盘相贴合的侧面边缘处均设置凸缘，凸缘与曲度盘三和曲度盘二的侧壁面之间通过顺滑的圆弧面过渡。本实用新型在对曲轴的整体结构进行了改进，提高了曲轴的整体强度，提高了曲轴的使用寿命，也便于后期的检修和维护，降低了使用成本。

Description

一种应用于钻井泵的高强度曲轴

技术领域

本实用新型涉及一种应用于钻井泵的高强度曲轴，应用于页岩气高压钻井泵设备中。

背景技术

页岩气是一种特殊的非常规天然气，赋存于泥岩或页岩中，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔低渗等特征。页岩气的开采需要开设专门的气井，在钻井过程中应用钻井泵输送部分物料。在正循环钻探中，钻井泵向钻孔里输送泥浆或包括水在内的冲洗介质，经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端，以达到冷却钻头、将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。

常用的钻井泵是活塞式或柱塞式的，由动力机带动泵的曲轴回转，曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动。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。当前常用的曲轴由于结构设计上存在缺陷，导致整体强度较低，在长时间使用过程中容易出现断裂的情况。

针对这一普遍存在的问题，人们期望能够有办法解决，使得钻井泵的曲轴在使用过程中的强度更高，提高长时间使用也能保证可靠性和稳定性。故针对现有技术存在的不足，需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种应用于钻井泵的高强度曲轴，目的在于对其结构进行合理的设置，提高曲轴的整体强度，使曲轴的可靠性和稳定性更高，使用寿命更长。

为了实现上述效果，本实用新型所采用的技术方案为：

一种应用于钻井泵的高强度曲轴，包括主轴，靠近主轴的一端处设置有轴肩，主轴上从轴肩向主轴的另一端依次套设有曲度盘三、齿圈盘、曲度盘二、第一轴套、曲度盘一和第二轴套；所述的齿圈盘和曲度盘三、曲度盘二、曲度盘一分别通过键与主轴连接固定；所述的曲度盘三和曲度盘二在齿圈盘的两侧对称设置，且曲度盘三和曲度盘二与齿圈盘相贴合的侧面边缘处均设置凸缘，所述的凸缘与曲度盘三和曲度盘二的侧壁面之间通过顺滑的圆弧面过渡。

上述公开的高强度曲轴，应用在钻井泵中，在电机和减速器的驱动下进行转动，使连杆往复做线性运动，在长时间的工作过程中，本曲轴不易受到损坏，同时检修和维护方便，便于延长曲轴的整体使用寿命，避免了传统技术中曲轴一旦出现损坏就整体更换的现状，降低了钻井泵的使用成本。

进一步的，由于高强度曲轴是钻井泵的动力输出部件，在齿圈盘的安装上，不同的环境导致安装需求有差异，以及主轴长度的不同，齿圈盘在主轴上的位置将影响主轴上的扭矩，合理设置齿圈盘将能够使主轴上的扭矩减小，在保证输出转速的情况下，有效降低主轴的疲劳和损坏；对上述技术方案中公开的齿圈盘进行优化，具体的，举出如下可行的方案：所述的齿圈盘包括轴套部和连接部，所述的轴套部套设在主轴上且通过键连接固定，所述的连接部为圆形的盘体，连接部同轴设置在轴套部上并轴向偏离轴套部的中心。连接部具体偏离的距离根据实际的需求确定，如此设置能够使齿圈盘的安装和配合更加灵活。

进一步的，对上述技术方案中公开的齿圈盘继续优化，尤其是针对其上的连接部，具体的，举出如下可行的方案：所述的连接部的外侧设置有齿圈部，齿圈部包括在连接部的外缘设置的均匀连接面。

优选的，所述的啮合齿可采用直齿或斜齿，在需要较强的啮合传动并减小主轴上的轴向力时，可优先采用直齿；在需要增大主轴的啮合比，提高传动的平稳性时，可优先采用斜齿。

进一步的，上述技术方案中公开的曲度盘三、曲度盘二和曲度盘一安装在主轴上，用于推动连杆运动，本实用新型对曲轴盘的具体结构进行了优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘三、曲度盘二和曲度盘一均包括安装部和偏心盘，所述的安装部同轴套接在主轴上，偏心盘设置在安装部上并随轴转动，偏心盘的盘面与主轴垂直；所述的偏心盘均为圆形盘体，偏心盘在径向和轴向方向均偏离安装部的中心。

优选的，所述的安装部与偏心盘一体成型。

再进一步，考虑到偏心盘的直径大于安装部的外径，偏心盘与安装部的连接面即为载荷的传递面，连接面越大则二者传动的可靠性越高，因此对上述技术方案中公开的偏心盘进行优化，举出如下具体可行的方案：所述的偏心盘的至少一个盘面与安装部通过顺滑的圆弧面过渡连接。

进一步的，由于齿圈盘作为高强度曲轴的动力输出部，故所述的曲度盘三、曲度盘二和曲度盘一的偏心盘的圆周边缘远离主轴表面的最大距离小于齿圈盘的半径。

再进一步，对上述技术方案中公开的方案进行优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘一的偏心盘在径向上偏离安装部中心的距离大于曲度盘三的偏心盘在径向上偏离安装部中心的距离；且所述的曲度盘二的偏心盘在径向上偏离安装部中心的距离等于曲度盘三的偏心盘在径向上偏离安装部中心的距离。

进一步的，对上述技术方案中公开的曲轴盘的结构进行优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘二的偏心盘在轴向上偏离安装部中心的距离等于曲度盘三的偏心盘在轴向上偏离安装部中心的距离。

进一步的，对上述技术方案中公开的曲度盘一的结构进行优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘一的偏心盘侧壁上设有环槽结构，所述的环槽结构包括相邻设置的第一环槽和第二环槽，所述的第一环槽的槽深度大于第二环槽的槽深度。

再进一步，对主轴上安设的各个部件的连接固定关系进行优化，举出如下可行的技术方案：所述的曲度盘三与轴肩焊接固定，所述的齿圈盘、曲度盘二、第一轴套和曲度盘一依次焊接固定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型在主轴上对应设置曲轴盘、齿圈盘和轴套，限制各个部件的相对位置，对曲轴的整体结构进行了改进，提高了曲轴的整体强度，提高了曲轴的使用寿命，也便于后期的检修和维护，降低了使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本实用新型的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1是曲轴的剖视结构示意图；

图2是图1中A处的局部结构放大示意图；

图3是图1中B处的局部结构放大示意图。

上述附图中，各标号对应的含义为：1、主轴；2、轴肩；3、曲度盘三；4、齿圈盘；401、轴套部；402、连接部；403、齿圈部；5、曲度盘二；6、第一轴套；7、曲度盘一；701、第一环槽；702、第二环槽；8、第二轴套；9、安装部；10、偏心盘；11、凸缘。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

应当理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本实用新型的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时，指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性，并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例

如图1、图2、图3所示，本实施例公开了一种应用于钻井泵的高强度曲轴，包括主轴1，靠近主轴1的一端处设置有轴肩2，主轴1上从轴肩2向主轴1的另一端依次套设有曲度盘三3、齿圈盘4、曲度盘二5、第一轴套6、曲度盘一7和第二轴套8；所述的齿圈盘4和曲度盘三3、曲度盘二5、曲度盘一7分别通过键与主轴1连接固定；所述的曲度盘三3和曲度盘二5在齿圈盘4的两侧对称设置，且曲度盘三3和曲度盘二5与齿圈盘4相贴合的侧面边缘处均设置凸缘11，所述的凸缘11与曲度盘三3和曲度盘二5的侧壁面之间通过顺滑的圆弧面过渡。

上述公开的高强度曲轴，应用在钻井泵中，在电机和减速器的驱动下进行转动，使连杆往复做线性运动，在长时间的工作过程中，本曲轴不易受到损坏，同时检修和维护方便，便于延长曲轴的整体使用寿命，避免了传统技术中曲轴一旦出现损坏就整体更换的现状，降低了钻井泵的使用成本。

由于高强度曲轴是钻井泵的动力输出部件，使整个曲轴能够转动，在齿圈盘4的安装上，不同的环境导致安装需求有差异，以及主轴1长度的不同，齿圈盘4在主轴1上的位置将影响主轴1上的扭矩，合理设置齿圈盘4将能够使主轴1上的扭矩减小，在保证输出转速的情况下，有效降低主轴1的疲劳和损坏；对上述技术方案中公开的齿圈盘4进行优化，具体的，举出如下可行的方案：所述的齿圈盘4包括轴套部401和连接部402，所述的轴套部401套设在主轴1上且通过键连接固定，所述的连接部402为圆形的盘体，连接部402同轴设置在轴套部401上并轴向偏离轴套部401的中心。连接部402具体偏离的距离根据实际的需求确定，如此设置能够使齿圈盘4的安装和配合更加灵活。

对上述技术方案中公开的齿圈盘4继续优化，尤其是针对其上的连接部402，具体的，举出如下可行的方案：所述的连接部402的外侧设置有齿圈部403，齿圈部403包括在连接部402的外缘设置的均匀连接面。

具体的，所述的啮合齿可采用直齿或斜齿，在需要较强的啮合传动并减小主轴1上的轴向力时，可优先采用直齿；在需要增大主轴1的啮合比，提高传动的平稳性时，可优先采用斜齿。

上述技术方案中公开的曲度盘三3、曲度盘二5和曲度盘一7安装在主轴1上，用于推动连杆运动，本实用新型对曲轴盘的具体结构进行了优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘三3、曲度盘二5和曲度盘一7均包括安装部9和偏心盘10，所述的安装部9同轴套接在主轴1上，偏心盘10设置在安装部9上并随轴转动，偏心盘10的盘面与主轴1垂直；所述的偏心盘10均为圆形盘体，偏心盘10在径向和轴向方向均偏离安装部9的中心。

具体的，所述的安装部9与偏心盘10一体成型。

考虑到偏心盘10的直径大于安装部9的外径，偏心盘10与安装部9的连接面即为载荷的传递面，连接面越大则二者传动的可靠性越高，因此对上述技术方案中公开的偏心盘10进行优化，举出如下具体可行的方案：所述的偏心盘10的至少一个盘面与安装部9通过顺滑的圆弧面过渡连接。

由于齿圈盘4作为高强度曲轴的动力输出部，故所述的曲度盘三3、曲度盘二5和曲度盘一7的偏心盘圆周边缘远离主轴1表面的最大距离小于齿圈盘4的半径。

对上述技术方案中公开的方案进行优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘一7的偏心盘在径向上偏离安装部9中心的距离大于曲度盘三3的偏心盘在径向上偏离安装部9中心的距离；且所述的曲度盘二5的偏心盘在径向上偏离安装部9中心的距离等于曲度盘三3的偏心盘在径向上偏离安装部9中心的距离。

对上述技术方案中公开的曲轴盘的结构进行优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘二5的偏心盘在轴向上偏离安装部9中心的距离等于曲度盘三3的偏心盘10在轴向上偏离安装部9中心的距离。

对上述技术方案中公开的曲度盘一7的结构进行优化，举出如下可行的方案：所述的曲度盘一7的偏心盘侧壁上设有环槽结构，所述的环槽结构包括相邻设置的第一环槽701和第二环槽702，所述的第一环槽701的槽深度大于第二环槽702的槽深度。

对主轴1上安设的各个部件的连接固定关系进行优化，举出如下可行的技术方案：所述的曲度盘三3与轴肩2焊接固定，所述的齿圈盘4、曲度盘二5、第一轴套6和曲度盘一7依次焊接固定。

以上即为本实用新型列举的实施方式，但本实用新型不局限于上述可选的实施方式，在不相矛盾的情况下，上述技术特征可进行任意组合得到新的技术方案，且本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：包括主轴(1)，靠近主轴(1)的一端处设置有轴肩(2)，主轴(1)上从轴肩(2)向主轴(1)的另一端依次套设有曲度盘三(3)、齿圈盘(4)、曲度盘二(5)、第一轴套(6)、曲度盘一(7)和第二轴套(8)；所述的齿圈盘(4)和曲度盘三(3)、曲度盘二(5)、曲度盘一(7)分别通过键与主轴(1)连接固定；所述的曲度盘三(3)和曲度盘二(5)在齿圈盘(4)的两侧对称设置，且曲度盘三(3)和曲度盘二(5)与齿圈盘(4)相贴合的侧面边缘处均设置凸缘(11)，所述的凸缘(11)与曲度盘三(3)和曲度盘二(5)的侧壁面之间通过顺滑的圆弧面过渡。

2.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的齿圈盘(4)包括轴套部(401)和连接部(402)，所述的轴套部(401)套设在主轴(1)上且通过键连接固定，所述的连接部(402)为圆形的盘体，连接部(402)同轴设置在轴套部(401)上并轴向偏离轴套部(401)的中心。

3.根据权利要求2所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的连接部(402)的外侧设置有齿圈部(403)，齿圈部(403)包括在连接部(402)的外缘设置的连接面。

4.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的曲度盘三(3)、曲度盘二(5)和曲度盘一(7)均包括安装部(9)和偏心盘(10)，所述的安装部(9)同轴套接在主轴(1)上，偏心盘(10)设置在安装部(9)上并随轴转动，偏心盘(10)的盘面与主轴(1)垂直；所述的偏心盘(10)均为圆形盘体，偏心盘(10)在径向和轴向方向均偏离安装部(9)的中心。

5.根据权利要求4所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的偏心盘(10)的至少一个盘面与安装部(9)通过顺滑的圆弧面过渡连接。

6.根据权利要求4所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的曲度盘三(3)、曲度盘二(5)和曲度盘一(7)的偏心盘的圆周边缘远离主轴(1)表面的最大距离小于齿圈盘(4)的半径。

7.根据权利要求4所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的曲度盘一(7)的偏心盘在径向上偏离安装部(9)中心的距离大于曲度盘三(3)的偏心盘在径向上偏离安装部(9)中心的距离；且所述的曲度盘二(5)的偏心盘在径向上偏离安装部(9)中心的距离等于曲度盘三(3)的偏心盘在径向上偏离安装部(9)中心的距离。

8.根据权利要求4所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的曲度盘二(5)的偏心盘在轴向上偏离安装部(9)中心的距离等于曲度盘三(3)的偏心盘在轴向上偏离安装部(9)中心的距离。

9.根据权利要求4所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的曲度盘一(7)的偏心盘侧壁上设有环槽结构，所述的环槽结构包括相邻设置的第一环槽(701)和第二环槽(702)，所述的第一环槽(701)的槽深度大于第二环槽(702)的槽深度。

10.根据权利要求1所述的应用于钻井泵的高强度曲轴，其特征在于：所述的曲度盘三(3)与轴肩(2)焊接固定，所述的齿圈盘(4)、曲度盘二(5)、第一轴套(6)和曲度盘一(7)依次焊接固定。

Images