专利名称：一种钻井泵自动调心式活塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于石油天然气钻井中的一种钻井泵自动调心式活塞。
背景技术：
目前现场使用的钻井泵的运动部分主要是曲柄滑块机构，它包括曲柄、连杆、滑 枕、活塞杆、活塞、缸套、滑板。活塞杆和活塞固定联接，滑枕、活塞杆、活塞与滑板具有同一 中心线。由于制造和安装的误差，滑板的中心线与缸套的中心线不同轴，两中心线夹角为 Δ α。活塞装配到缸套中后，活塞将相对于缸套产生△ α角度的偏转，当活塞在缸套中往 复运动时将产生偏磨。偏磨是现场使用中，活塞与缸套磨损失效主要主要原因之一。为了解决活塞的偏磨问题，曾有将活塞的外表加工成球面的设计，使活塞可在缸 套中转动，以调整其中心线与缸套的中心线实现同轴。但该设计使活塞与缸套内壁间的接 触面积减小，将增大活塞与缸套触面间的比压，反而使活塞与缸套容易磨损。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种钻井泵自动调心式活塞，解决钻 井泵活塞偏磨问题。本发明采用的技术方案是本发明一种钻井泵自动调心式活塞由活塞芯、卡簧、压 板、活塞体、0形密封圈等连接装配构成，采用将活塞杆与活塞之间用球面运动副联接。当 活塞安装到缸套中后，受到缸套内孔的约束作用，活塞可相对于活塞杆偏转，自动调整其中 心线的方向，达到与缸套中心线同轴，从而避免活塞发生偏磨。本发明与现有技术相比具有如下优点1.减小活塞偏磨，方便活塞安装；2.延长活塞寿命；3.减小对缸套的磨损。
图1是本发明一种钻井泵自动调心式活塞的平面运动示意图；图2是本发明一种钻井泵自动调心式活塞的结构示意图；图3是本发明活塞体的结构示意图。图中1.曲柄，2.连杆，3.滑枕，4.活塞杆，5.活塞，6.缸套，7.滑板，8.滑板中心 线，9.缸套中心线，10.球面运动副，11.活塞芯，12.卡簧，13.压板，14.活塞体，15. 0形密 封圈，16.活塞芯凸面，17.活塞体凹面，18.活塞胶皮、19.支座。
具体实施例方式下面结合附图进一步描述本发明。如图1、图2、图3所示，本发明一种钻井泵自动调心式活塞由活塞芯11、卡簧12、 压板13、活塞体14、0形密封圈15等连接装配构成。在图1中，活塞杆4与活塞5之间用球面运动副10联接，滑板中心线8与缸套中心线9之间的夹角仍为Δ α。由于活塞杆4与活塞5之间采用球面运动副10联接，活塞5 可以相对于活塞杆4作X、Y、Z三个方向的偏转运动，当活塞5装配到缸套6中后，受到缸 套6内孔的约束，活塞5将相对于活塞杆4自动偏转Δ α角度，其中心线始终保持和缸套 中心线9同轴，避免活塞5相对于缸套6发生偏转，因此，减小活塞5的偏磨。在图2中，所述活塞体14装配在活塞芯11的圆柱面上，活塞体14的凹面17与活 塞芯11台阶上的凸面16相匹配。在活塞体14的右端还安装了压板13和卡簧12，卡簧12 嵌入活塞芯11圆柱面上的环槽中，因此，压板13、活塞体14被卡簧12档住，不能从活塞芯 11的柱面上滑出。活塞芯11台阶上的凸面16与活塞体14内孔的凹面17是具有相同半径的同心球 面，活塞芯11的各圆柱面与活塞体14配合的各孔间留有间隙ΔΒ，该间隙的大小根据活塞 所需偏转的Δ α角设定，因此，活塞芯11可相对于活塞体14以球心为转动中心，沿Χ、Υ、Ζ 三个方向作偏转运动。为了防止高压流体从活塞芯11与活塞体14配合间隙ΔΒ中流出， 在活塞芯11与活塞体14配合的圆柱面间安装了 0形密封圈15。如图3所示，采用活塞胶皮18和支座19固定联接，组成活塞体14。
权利要求
本发明一种钻井泵自动调心式活塞，由活塞芯(11)、卡簧(12)、压板(13)、活塞体(14)、O形密封圈(15)等连接装配构成，其特征在于，活塞杆(4)与活塞(5)之间采用球面运动副(10)联接，活塞(5)可以相对于活塞杆(4)作X、Y、Z三个方向的偏转运动；当活塞(5)装配到缸套(6)中后，受到缸套(6)内孔的约束，活塞(5)将相对于活塞杆(4)自动偏转Δα角度，其中心线始终保持和缸套中心线(9)同轴。
2.根据权利1所述一种钻井泵自动调心式活塞，其特征在于所述活塞体(14)装配在 活塞芯(11)的圆柱面上，活塞体(14)的凹面(17)与活塞芯(11)台阶上的凸面(16)相匹 配，在活塞体(14)的右端还安装了压板(13)和卡簧(12)，卡簧(12)嵌入活塞芯(11)圆柱 面上的环槽中；活塞芯(11)台阶上的凸面(16)与活塞体(14)内孔的凹面(17)是具有相 同半径的同心球面，活塞芯(11)的各圆柱面与活塞体(14)配合的各孔间留有间隙AB。
3.根据权利1所述一种钻井泵自动调心式活塞，其特征在于采用活塞胶皮(18)和支 座(19)固定联接，组成活塞体(14)。
全文摘要
本发明涉及用于石油天然气钻井中的一种钻井泵自动调心式活塞，它由活塞芯、卡簧压板、活塞体、O形密封圈等连接装配构成。活塞杆与活塞之间采用球面运动副10联接，活塞可以相对于活塞杆作X、Y、Z三个方向的偏转运动；当活塞装配到缸套中后，受到缸套内孔的约束，活塞将相对于活塞杆自动偏转Δα角度，其中心线始终保持和缸套中心线同轴，避免活塞相对于缸套发生偏转，因此，减小活塞的偏磨。本发明具有减小活塞偏磨，方便活塞安装，延长活塞寿命，减小对缸套的磨损。
文档编号F04B53/14GK101832262SQ20101013734
公开日2010年9月15日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者夏元白, 夏文鹤 申请人:西南石油大学