钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油天然气钻采设备技术领域，涉及一种钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法。
【背景技术】
[0002]钻井泵是石油钻机的核心设备，目前使用的钻井泵运动部分主要采用曲柄滑块结构，它主要包括曲柄、连杆、十字头、导板、中间拉杆、活塞杆、活塞以及缸套。曲柄连杆机构将曲轴旋转运动转换成十字头、中间拉杆、活塞杆以及活塞的往复运动。钻井泵十字头与中间拉杆、中间拉杆与活塞杆、活塞杆与活塞三处连接均采用“硬性”固定连接结构(见图1)。理论上，该“硬性”固定连接结构使得十字头、活塞和缸套在同一中心线上。但实际使用过程中，由于制造和安装误差、零件自重以及十字头与导板磨损等原因，“硬性”固定连接的中心线与缸套中心线不可能完全重合，存在着产生较大的径向偏差、角度偏差以及挠度偏差的趋向，而这种偏差通过“硬性”固定连接直接传递到缸套活塞之间，导致缸套活塞偏磨现象，严重影响钻井泵产品质量和钻井作业工作效率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，解决了现有技术中存在的十字头与缸套的不同心对缸套与活塞同轴度的影响，导致钻井泵缸套活塞偏磨的冋题。
[0004]本发明所采用的技术方案是，一种钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，将十字头、中间拉杆、活塞杆和活塞依次形成的三处刚性固定连接中的任意一处采用球铰的铰接方式。
[0005]本发明的钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征还在于:
[0006]将安装在导板中的十字头后端与中间拉杆及右端球铰活塞杆依次同轴连接，再将右端球铰活塞杆通过球铰与缸套中的球铰活塞铰接；十字头前端通过连杆与曲柄传动连接。
[0007]十字头与中间拉杆之间刚性固定连接冲间拉杆与右端球铰活塞杆之间采用刚性固定连接；右端球铰活塞杆与球铰活塞之间采用可X、Y、Z三个方向任意偏转的球铰铰接。
[0008]将安装在导板中的十字头后端与右端球铰中间拉杆同轴连接，再将右端球铰中间拉杆通过球铰与左端球铰活塞杆铰接，左端球铰活塞杆与缸套中的活塞同轴连接；十字头前端通过连杆与曲柄传动连接。
[0009]十字头与右端球铰中间拉杆之间采用螺栓或其他刚性固定连接；右端球铰中间拉杆与左端球铰活塞杆之间采用可x、Y、z三个方向任意偏转的球铰铰接；左端球铰活塞杆与活塞之间采用螺纹刚性固定连接。
[0010]将安装在导板中的球铰十字头后端通过球铰与左端球铰中间拉杆铰接，再将左端球铰中间拉杆与活塞杆同轴连接，活塞杆与缸套中的活塞同轴连接；十字头前端通过连杆与曲柄传动连接。
[0011]球铰十字头与左端球铰中间拉杆之间采用可X、Y、Z三个方向任意偏转的球铰铰接；左端球铰中间拉杆与活塞杆之间采用卡箍或其他刚性固定连接；活塞杆与活塞之间采用螺纹刚性固定连接。
[0012]本发明的有益效果是，该“柔性”连接方法的理念在于将十字头、中间拉杆、活塞杆和活塞形成的三处“刚性”固定连接中的任意一处更改为球铰的连接结构形式。球铰结构允许被连接件在Χ、γ、ζ三个方向做任意的偏转运动，球铰结构形式的“柔性”连接方法可以自动补偿制造和安装的误差以及导板磨损等原因导致的缸套活塞偏磨问题，延长缸套活塞寿命，有效地减小和解决了缸套活塞偏磨现象，大幅提高钻井泵产品质量和钻井作业工作效率。
【附图说明】
[0013]图1为现有钻井泵十字头至活塞的“硬性”连接结构示意图；
[0014]图2为本发明钻井泵十字头至活塞的“柔性”连接方法的第一种实施例方案示意图；
[0015]图3为本发明钻井泵十字头至活塞的“柔性”连接方法的第二种实施例方案示意图；
[0016]图4为本发明钻井泵十字头至活塞的“柔性”连接方法的第三种实施例方案示意图。
[0017]图中，1.十子头，2.中间拉杆，3.活塞杆，4.活塞，5.缸套，6.导板，7.螺检，8.卡箍，9.球铰，11.球铰十字头，12.右端球铰中间拉杆，13.左端球铰中间拉杆，14.右端球铰活塞杆，15.左端球铰活塞杆，16.球铰活塞，17.曲柄，18.连杆。
【具体实施方式】
[0018]参照图1，现有的钻井泵十字头至活塞的“硬性”连接结构是，
[0019]安装在导板6中的十字头I通过螺栓7与中间拉杆2固定连接，中间拉杆2再通过卡箍8与活塞杆3的端头固定连接，活塞杆3的内端随活塞4设置在缸套5内，这样，活塞4带动活塞杆3、中间拉杆2及十字头I 一圈移动，就会在十字头I与导板6之间、缸套5与活塞4之间发生偏磨，导致不良后果。
[0020]本发明钻井泵十字头至活塞的“柔性”连接方法，将十字头1、中间拉杆2、活塞杆3和活塞4依次形成的三处刚性固定连接中的任意一处采用球铰的铰接方式，另外两处仍采用刚性连接方式，根据所改变的三种不同的安装部位，包括以下三种方式:
[0021]参照图2，第一种结构方式是，将安装在导板6中的十字头I后端与中间拉杆2及右端球铰活塞杆14依次同轴连接，再将右端球铰活塞杆14通过球铰9与缸套5中的球铰活塞16铰接；十字头I前端通过连杆18与曲柄17传动连接。
[0022]十字头I与中间拉杆2之间采用螺栓或其他刚性固定连接冲间拉杆2与右端球铰活塞杆14之间采用卡箍或其他刚性固定连接；右端球铰活塞杆14与球铰活塞16之间采用可X、Y、Z三个方向任意偏转的柔性球铰9铰接。
[0023]参照图3，第二种结构方式是，将安装在导板6中的十字头I后端与右端球铰中间拉杆12同轴连接，再将右端球铰中间拉杆12通过球铰9与左端球铰活塞杆15铰接，左端球铰活塞杆15与缸套5中的活塞4同轴连接；十字头I前端通过连杆18与曲柄17传动连接。
[0024]十字头I与右端球铰中间拉杆12之间采用螺栓或其他刚性固定连接；右端球铰中间拉杆12与左端球铰活塞杆15之间采用可X、Y、Z三个方向任意偏转的柔性球铰9铰接；左端球铰活塞杆15与活塞4之间采用螺纹刚性固定连接。
[0025]参照图4，第三种结构方式是，将安装在导板6中的球铰十字头11后端通过球铰9与左端球铰中间拉杆13铰接，再将左端球铰中间拉杆13与活塞杆3同轴连接，活塞杆3与缸套5中的活塞4同轴连接；十字头I前端通过连杆18与曲柄17传动连接。
[0026]球铰十字头11与左端球铰中间拉杆13之间采用可X、Y、Z三个方向任意偏转的柔性球铰9铰接；左端球铰中间拉杆13与活塞杆3之间采用卡箍或其他刚性固定连接；活塞杆3与活塞4之间采用螺纹刚性固定连接。
[0027]本发明的工作原理是，
[0028]参照图2、图3和图4，当十字头与缸套中心线不同轴或有一定角度时，传动路线中的球铰9利用“柔性”连接方式将原来的硬连接转换为铰接方式，使得相关部件能够在一定的范围内旋转而略微偏离轴心线，同时活塞4或球铰活塞16的橡胶唇口也允许有一定的变形量，所以活塞将以球铰处的转向半球为支点向力的作用方向倾斜一定角度，从而缓解或消除了因为“动弹不得”而出现的硬磨、偏磨现象，有效地提高了缸套活塞的使用寿命。
【主权项】
1.一种钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征在于，将十字头(I)、中间拉杆(2)、活塞杆(3)和活塞(4)依次形成的三处刚性固定连接中的任意一处采用球铰的铰接方式。
2.根据权利要求1所述的钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征在于:将安装在导板(6)中的十字头(I)后端与中间拉杆(2)及右端球铰活塞杆(14)依次同轴连接，再将右端球铰活塞杆(14)通过球铰(9)与缸套(5)中的球铰活塞(16)铰接；十字头(I)前端通过连杆(18)与曲柄(17)传动连接。
3.根据权利要求2所述的钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征在于:所述的十字头⑴与中间拉杆⑵之间刚性固定连接冲间拉杆⑵与右端球铰活塞杆(14)之间采用刚性固定连接；右端球铰活塞杆(14)与球铰活塞(16)之间采用可X、Y、Z三个方向任意偏转的球铰(9)铰接。
4.根据权利要求1所述的钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征在于:将安装在导板(6)中的十字头⑴后端与右端球铰中间拉杆(12)同轴连接，再将右端球铰中间拉杆(12)通过球铰(9)与左端球铰活塞杆(15)铰接，左端球铰活塞杆(15)与缸套(5)中的活塞(4)同轴连接；十字头(I)前端通过连杆(18)与曲柄(17)传动连接。
5.根据权利要求4所述的钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征在于:所述的十字头(I)与右端球铰中间拉杆(12)之间采用螺栓或其他刚性固定连接；右端球铰中间拉杆(12)与左端球铰活塞杆(15)之间采用可Χ、Υ、Ζ三个方向任意偏转的球铰(9)铰接；左端球铰活塞杆(15)与活塞(4)之间采用螺纹刚性固定连接。
6.根据权利要求1所述的钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征在于:将安装在导板(6)中的球铰十字头(11)后端通过球铰(9)与左端球铰中间拉杆(13)铰接，再将左端球铰中间拉杆(13)与活塞杆(3)同轴连接，活塞杆(3)与缸套(5)中的活塞⑷同轴连接；十字头(I)前端通过连杆(18)与曲柄(17)传动连接。
7.根据权利要求6所述的钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，其特征在于:所述的球铰十字头(11)与左端球铰中间拉杆(13)之间采用可X、Y、Z三个方向任意偏转的球铰(9)铰接；左端球铰中间拉杆(13)与活塞杆(3)之间采用卡箍或其他刚性固定连接；活塞杆(3)与活塞(4)之间采用螺纹刚性固定连接。
【专利摘要】本发明公开了一种钻井泵十字头至活塞的柔性连接方法，将十字头、中间拉杆、活塞杆和活塞依次形成的三处刚性固定连接中的任意一处采用球铰的铰接方式，另外两处仍采用原刚性连接方式。本发明方法，球铰结构允许被连接件在X、Y、Z三个方向做任意的偏转运动，自动补偿制造和安装的误差以及导板磨损等原因导致的缸套活塞偏磨问题，延长缸套活塞寿命，大幅提高钻井泵产品质量和钻井作业工作效率。
【IPC分类】F04B53-00
【公开号】CN104595176
【申请号】CN201510038306
【发明人】周小明, 曾兴昌, 唐文, 王亚丽, 廖刚, 梁勇
【申请人】宝鸡石油机械有限责任公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月26日