专利名称：超高压泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超高压泵，主要用于石油钻探开发工程、油气井压裂工程。
背景技术：
目前钻井压裂工程使用的泵为两缸或三缸单作用泵，其传动采用曲拐联杆结构。 缺点是工作震动大，传动效率低，泵出流体压力波动大，动力和循环系统受力不均勻，容易 损坏。
发明内容
本发明的目的就是提供一种超高压泵，以解决现有技术存在的工作震动大，传动 效率低，泵出流体压力波动大，动力和循环系统受力不均勻，容易损坏的问题。本发明采用的技术方案是包括底座、主轴、偏心轮组和柱塞泵，主轴通过轴承和 轴承座安装在底座上，在该主轴上安装有数个偏心轮组，该偏心轮组由数个沿主轴的轴向 布置的偏心轮组成，各个该偏心轮的大径顶点依次沿以主轴为圆心的圆周均布；在对应每 一该偏心轮的周围设有至少一对径向相对的柱塞泵，每一该柱塞泵的缸体安装在所述的底 座上，该柱塞泵的推杆柱塞的外端通过一导向套安装一滚轮，该滚轮的外周面与一个对应 的该偏心轮的外周面相抵；在该柱塞泵上设有上水管道接口和排水管道接口 ；所述的主轴 通过传动变速机构与动力装置连接；在所述的主缸体上设有与腔孔相通的压力传感插座 孔。本发明的优点是1、用于石油钻探、开发工程的钻井、固井压裂施工，可以用于固定、橇装、也可以用 于车载。2、用于超高压喷射钻井，可大幅度提高机械钻速，缩短钻井周期，降低成本；3、采用12缸对称双向工作，泵压均勻稳定，高低峰值差别小；4、缸多直径小，减少泵压波动；5、施工中，改变排量和压力，只需采用关闭工作缸上水即可，很方便，用50%工作 缸，可把压力提高一倍；6、泵的上水采用离心泵供液，上水充满系数高；7、对泵的凡尔、凡尔座、推杆柱塞及柱塞密封修换工作可以不停泵进行；8、采用旋转凡尔体，提高使用寿命，减少维修时间；9、联结管线及阀门采用快速高压接头，耐压能力强，修换省时省力；10、泵的动力可以采用柴油机，也可以采用电动机；11、推杆柱塞内端装有旋转叶片，可改善密封，延长寿命12、额定泵压分35Mpa、60Mpa、140Mpa以上各种级别，排量根据施工需要，适应工 况范围宽。
图1是本发明的总体结构轴向剖视(俯视)示意图；图2是图1的A-A剖视图(旋转90° );图3是图1中偏心轮组一端的视图(图2的B-B剖视图)。附图标记说明1-皮带轮，2-变速箱，3-轴承座，4-偏心轮组，41 46-第一 第 六偏心轮，5-柱塞泵，6-电机或柴油机，7-主轴，8-导向套，9-推杆柱塞，10-柱塞密封环， 11-滚轮，12-推杆销，13-密封套，14-密封顶套，15-排水孔，16-排水凡尔弹子，17-排水 凡尔体，18-排水凡尔弹簧，19-排水缸盖，20-排水端盖密封，21-排水阀，22-排水凡尔密 封圈，23-排水凡尔座密封，24-排水凡尔导角，25-柱塞旋转叶片，26-缸盖，27-压力传感 插座孔，28-上水凡尔座，29-上水阀，30-上水凡尔导角，31-上水凡尔弹簧，32-排水凡尔 座，33-底座，34-高压管线，35-上水孔，36-凡尔座固定螺钉，37-传动机构，38-上水凡尔 弹子，39-上水凡尔密封圈，40-上水管线，47-柱塞泵腔孔，48-上水凡尔体。
具体实施例方式参见图1 图3，本发明包括底座33、主轴7、偏心轮组4和柱塞泵5，主轴7通过 轴承和轴承座3安装在底座33上，在该主轴7上安装有数个偏心轮组4，该偏心轮组4由两 组六个沿主轴7的轴向布置的偏心轮41 46组成，各个该偏心轮的大径顶点依次沿以主 轴7为圆心的圆周均布(间隔60° )。在对应每一该偏心轮的周围设有至少一对径向相对 的柱塞泵5，每一该柱塞泵5的缸体安装在所述的底座33上，该柱塞泵的推杆柱塞9的外 端通过一导向套8安装一滚轮11，该滚轮11的外周面与一个对应的该偏心轮的外周面相 抵。在该柱塞泵5上设有上水管道接口和排水管道接口，分别用于与高压管线34和上水管 线40连接，在该高压管线34和上水管线40上分别装有排水阀21和上水阀四。所述的主 轴7通过传动变速机构与动力装置连接。在所述的柱塞泵5的缸体上设有与腔孔相通的压 力传感插座孔27。所述的柱塞泵的推杆柱塞9的内端滑动密封地插入柱塞泵5的缸体的腔孔47内， 并装有柱塞旋转叶片25 (叶片与轴线有一夹角，随推杆柱塞9往复运动时，在泥浆的作用下 产生微小的转动，避免推杆柱塞9与泵体内壁之间相同位置的磨损，可延长使用寿命)；在 与该腔孔47径向的两侧分别设有分别与所述的上水管道接口和排水管道接口相通的上水 孔35和排水孔15，在该上水孔35和排水孔15内分别设有由上水管道接口至排水管道接口 单向导通的上水凡尔组件C和排水凡尔组件D。所述的上水凡尔组件C包括上水凡尔体48、上水凡尔座28、上水凡尔密封圈39、上 水凡尔弹子38和上水凡尔弹簧31，上水凡尔座28用凡尔座固定螺钉36固定在上水孔35 下端的缩口内，上水凡尔体48的下顶端插入该上水凡尔座观的孔内，在该上水凡尔体48 的圆锥体的上面套装上水凡尔密封圈39 (包括下面是橡胶圈及其上面的金属垫圈)和上水 凡尔弹子38，在该上水凡尔弹子38与所述的腔孔47的对面的排水孔15内端之间安装上水 凡尔弹簧31。在所述的上水凡尔体48的下端装有上水凡尔导角30 (具体结构是与上水凡 尔体48的轴线有一小夹角的叶片)，利用水流冲击其倾斜角产生旋转力。所述的排水凡尔组件D与上述的上水凡尔组件C相同，包括排水凡尔体17、排水凡 尔座32、排水凡尔密封圈22、排水凡尔弹子16 (推力轴承)、排水凡尔弹簧18和排水孔端盖19，在该排水孔15的外端安装排水孔端盖19，排水凡尔座32固定在排水孔15的内端内，排 水凡尔体17的下顶端插入该排水凡尔座32的孔内，在该排水凡尔体17的圆锥体的上面套 装排水凡尔密封圈22 (包括下面是橡胶圈及其上面的金属垫圈)和排水凡尔弹子16，在该 排水凡尔弹子16与排水孔端盖19之间安装排水凡尔弹簧18。在所述的排水凡尔体17的 下端装有排水凡尔导角24(与上水凡尔导角30的结构相同)，利用水流冲击其倾斜角产生 旋转力。在所述的缸体的腔孔47穿入推杆柱塞9的一端内装有密封套13，在该密封套13 的外侧装有密封圈，在该密封套13的内侧装有柱塞密封环10。在该腔孔47的另一端装有 缸盖沈，所述的压力传感插座孔27设在该缸盖沈上。所述的动力装置为安装在该底座33上的电动机或内燃机6 (—台或多于一台)，并 通过传动机构37与主轴7的一端传动连接。还可在所述的主轴7的另一端通过变速箱2与皮带轮1连接，皮带轮1供与外部 的动力装置连接。所述的偏心轮组4共有两组，每组由三个偏心轮并列组成，每个偏心轮依次互成 60°角穿在花键主轴7上。所述的柱塞泵5由四组三联体柱塞泵组成，每二组三联体柱塞 泵分别安装在一组三个偏心轮的两侧的底座33上。本发明还设有常规的润滑系统。本发明具有以下特点1、把旋转传动通过偏心轮4转化为水平动力，偏心轮对称双向推动柱塞泵的推杆 柱塞9工作；2、主轴7可以采用柴油联动机为动力，也可以采用电动机为动力，适应各种钻机 配套使用；5、推杆柱塞9同偏心轮4之间没有硬性连接关系，所以可以不停泵改变工作缸的 数量，调节排量和泵压，满足工艺需要；6、采用三联缸体，4组12个缸水平放置的组装结构；7、柱塞泵靠低压离心泵强制供水，可确保充满系数；8、可通过安装在压力传感插座孔27内的压力传感器监测工作压力，实现远程监 视观察系统；9、柱塞可更换不同直径，也可以更换柱塞和活塞，更换活塞时要加缸套；10、本发明超高压泵的最高额定压力为60Mpa，最大排量为60升/秒，用于石油钻 探开发工程，由3联缸体四组共12个柱塞组成的泵体，由于缸体多，缸径小，工作泵压平稳 波动小，是勿需空气包的泥浆泵。11、泵的高压管线采用快速高压接头和阀门(另有专利)，联结方便，快捷、可靠；12、因额定压力高，适应于可大幅度提高钻井速度的超高压钻井工程需要，也可满 足常规泵压钻井需要，是一种性价比先进的新型泵。
权利要求
1.一种超高压泵，其特征在于包括底座、主轴、偏心轮组和柱塞泵，主轴通过轴承和 轴承座安装在底座上，在该主轴上安装有数个偏心轮组，该偏心轮组由数个沿主轴的轴向 布置的偏心轮组成，各个该偏心轮的大径顶点依次沿以主轴为圆心的圆周均布；在对应每 一该偏心轮的周围设有至少一对径向相对的柱塞泵，每一该柱塞泵的缸体安装在所述的底 座上，该柱塞泵的推杆柱塞的外端通过一导向套安装一滚轮，该滚轮的外周面与一个对应 的该偏心轮的外周面相抵；在该柱塞泵上设有上水管道接口和排水管道接口 ；所述的主轴 通过传动变速机构与动力装置连接；在所述的主缸体上设有与腔孔相通的压力传感插座 孔。
2.根据权利要求1所述的超高压泵，其特征在于所述的柱塞泵的推杆柱塞的内端滑 动密封地插入该缸体的腔孔内，并装有柱塞旋转叶片；在与该腔孔径向的两侧分别设有分 别与所述的上水管道接口和排水管道接口相通的上水孔和排水孔，在该上水孔和排水孔内 分别设有由上水管道接口至排水管道接口单向导通的上水凡尔组件和排水凡尔组件。
3.根据权利要求2所述的超高压泵，其特征在于所述的上水凡尔组件包括上水凡尔 体、上水凡尔座、上水凡尔密封圈、上水凡尔弹子和上水凡尔弹簧，上水凡尔座固定在上水 孔内，上水凡尔体的顶端插入该上水凡尔座的孔内，在该上水凡尔体的圆锥体的上面套装 上水凡尔密封圈和上水凡尔弹子，在该上水凡尔弹子与所述的腔孔的对面内壁之间安装上 水凡尔弹簧。
4.根据权利要求3所述的超高压泵，其特征在于在所述的上水凡尔体的下端装有上 水凡尔导角。
5.根据权利要求2所述的超高压泵，其特征在于所述的排水凡尔组件包括排水凡尔 体、排水凡尔座、排水凡尔密封圈、排水凡尔弹子、排水凡尔弹簧和排水孔端盖，在该排水孔 的外端安装排水孔端盖，排水凡尔座固定在排水孔的内端内，排水凡尔体的顶端插入该排 水凡尔座的孔内，在该排水凡尔体的圆锥体的上面套装排水凡尔密封圈和排水凡尔弹子， 在该排水凡尔弹子与排水孔端盖之间安装排水凡尔弹簧。
6.根据权利要求5所述的超高压泵，其特征在于在所述的排水凡尔体的下端装有排 水凡尔导角。
7.根据权利要求2所述的超高压泵，其特征在于在所述的缸体的腔孔穿入推杆柱塞 的一端内装有密封套，在该密封套的外侧装有密封圈，在该密封套的内侧装有柱塞密封环； 在该腔孔的另一端装有缸盖，所述的压力传感插座孔设在该缸盖上。
8.根据权利要求1所述的超高压泵，其特征在于所述的动力装置为安装在该底座上 的电动机或内燃机。
9.根据权利要求8所述的超高压泵，其特征在于所述的主轴通过变速箱与皮带轮连 接，供与外部的动力装置连接。
10.根据权利要求1所述的超高压泵，其特征在于所述的偏心轮组共有两组，每组由 三个偏心轮并列组成，每个偏心轮依次互成60°角穿在花键主轴上；所述的柱塞泵由四组 三联体柱塞泵组成，每二组三联体柱塞泵分别安装在一组三个偏心轮的两侧的底座上。
全文摘要
一种超高压泵，在主轴上安装有数个偏心轮组，该偏心轮组由数个沿主轴的轴向布置的偏心轮组成，各个该偏心轮的大径顶点依次沿以主轴为圆心的圆周均布；在对应每一该偏心轮的周围设有至少一对径向相对的柱塞泵，每一该柱塞泵的缸体安装在所述的底座上，该柱塞泵的推杆柱塞的外端通过一导向套安装一滚轮，该滚轮的外周面与一个对应的该偏心轮的外周面相抵；在该柱塞泵上设有上水管道接口和排水管道接口；所述的主轴通过传动变速机构与动力装置连接。优点是用于石油钻探、开发工程的钻井、固井压裂施工，可大幅度提高机械钻速，缩短钻井周期，降低成本；泵压高且均匀稳定，修换工作可以不停泵进行，使用寿命提高。
文档编号F04B9/02GK102080640SQ201010111840
公开日2011年6月1日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者杜晓瑞 申请人:杜晓瑞