[实用新型]往复泵用压力反馈平衡式自润滑活塞

说明书

本实用新型涉及一种泵用活塞，它是利用泵的出口压力进行反馈平衡，并且具有自润滑功能，能够消除活塞皮碗与缸套间的干摩擦和颗粒磨损，延长了活塞与缸套的寿命。目前，钻井现场用的往复泵的活塞都是采用钢芯加橡胶皮碗结构。由于泵送介质是泥浆，活塞是在泥浆中工作，为防止泥浆固相颗粒进入皮碗与缸套之间形成严重的颗粒磨损，一般皮碗的形式都是采用自紧式唇部，并与缸套间有较大的过盈量。这种结构的不足之处是：①由于皮碗与缸套间过盈量大，导致安装困难；②由于过盈量大，工作时使皮碗和缸套形成近乎干式和半干式摩擦，摩擦阻力大，摩擦面温度高，加速了皮碗与缸套的磨损，加速了皮碗橡胶的老化，虽然在单作用泵上人们采用了喷淋式冷却，但作用不大；③泵工作时，液体压力很高，皮碗反复承受脉动压力载荷，在皮碗的根部（皮碗与钢芯接触点处）形成反复的集中接触变应力，导致皮碗根部疲劳破坏，工作时的高温更加速了皮碗的疲劳破坏过程。多年来，人们在改进活塞结构，提高活塞与缸套使用寿命方面作了不少研究工作，例如采用双金属缸套，缸套内表面镀铬、渗硼等表面强化技术；活塞皮碗与钢芯间的高压硫化以及改善皮碗橡胶材质，橡胶内部结构等。上述研究成果都不同程度地提高了活塞－缸套副的使用寿命。但是在不改变上述活塞与缸套的密封工作机制的条件下，活塞与缸套的工作寿命仍不理想，不能从根本上解决寿命短的问题。

针对以上问题，本实用新型提出了压力反馈平衡式自润化活塞的结构，其目的是要减少活塞皮碗与缸套间的摩擦阻力和磨损程度，延长其工作寿命。

本实用新型的目的是这样实现的：在活塞钢芯的圆周上开两条槽沟，槽沟中装入方断面密封圈，钢芯上钻径向孔，活塞拉杆中钻轴向孔，两孔间连通。泵空气包旁加一个蓄油箱，用高压管线将泵出口空气包与蓄油箱上部连通，用高压软管将蓄油箱下部与活塞拉杆内的轴向孔连通。

由于采用了方断面密封圈，取代了原橡胶皮碗，使密封圈与缸套之间的过盈量减小，减小了摩擦阻力，且易于安装；由于在活塞拉杆和钢芯内部开了油路通道，可利用泵出口空气包的压力将蓄油箱中的润滑油通过高压软管压入钢芯与缸套之间的空间内，使活塞密封圈始终在润滑油中工作，改善了工作环境，且不管吸入、排出过程，两道密封圈之间的油压始终等于泵的排出压力（有某些波动，但不大），因此，密封圈基本处于恒定压力下工作，避免了疲劳破坏。由于有润滑油的清洗，泥浆中的固相颗粒不易进入密封圈与缸套之间，避免了颗粒磨损，延长了活塞的工作寿命。

附图就是这种压力反馈平衡式自润滑活塞的结构示意图。

图中，1－拉杆，2－拉杆轴向孔，3－密封圈，4－钢芯，5－密封圈，6－钢芯径向孔，7－空气包，8－高压管，9－蓄油箱，10－高压软管，11－缸套，12－O形圈。

下面结合附图和实施例详细描述本实用新型所提出的压力反馈平衡式自润滑活塞的具体结构和工作过程。

在活塞钢芯4的外周开两道环形槽，每条槽内装入一条方断面的橡胶密封圈3、5，在两条密封圈之间的活塞钢芯上开径向孔6，在活塞拉杆1内开轴向孔2，钢芯的径向孔6与拉杆的轴向孔2相连通，拉杆与钢芯之间用O形圈12密封；在泵外加一个蓄油箱9，箱中加入一定量的润滑油，用高压软管10将蓄油箱9与拉杆轴向孔2连通，用高压管8将泵出口空气包7与蓄油箱9上方连通。这样当泵工作时，泵的排出压力传到蓄油箱9中，将蓄油箱中的润滑油通过高压软管10、拉杆轴向孔2和钢芯径向孔6压入两道密封圈3、5、钢芯4、缸套11所构成的空间内，使这一空间内始终充满润滑油，而且油压与泵的排出压力相同。在泵排出过程中由于密封圈后有相同压力的油平衡，所以泥浆中的固相颗粒不易侵入密封圈内，即使有少量侵入，在吸入过程中压力油也会很快将其排出，同时压力油还润滑摩擦表面，相当于活塞在油中工作，摩擦阻力大为降低，不管是吸入过程还是排出过程，两道密封圈3、5之间的润滑油的压力始终与泵的排出压力一致（稍有波动），因此，密封圈始终处于恒压下工作，避免了疲劳破坏。由于本实用新型所提出的压力反馈平衡式自润滑活塞采用橡胶密封圈，代替橡胶皮碗，使得过盈量减小，密封面积也减小，因而摩擦阻力减小，且安装也容易。