[实用新型]钻井泥浆泵旋紧可调式活塞

说明书

本实用新型涉及到石油钻井施工中输送泥浆专用的单作用泵的活塞结构的改进，具体而言是一种钻井泥浆泵旋紧可调式活塞。

钻井泥浆泵的活塞总成是整个泵的重要组成部分，也是主要易损件之一。为了延长其活塞使用寿命，人们对活塞皮碗材料做了大量研究工作，泵压在10MPa情况下，其使用寿命也只有200～250小时。随着高压喷射钻井技术的推广应用，泵送泥浆压力已提高到16～20MPa，活塞使用寿命下降到100小时以下。主要是因为活塞皮碗在排液过程中，高压泥浆对活塞皮碗前端面上的压板产生很高的轴向压力，迫使活塞皮碗轴向收缩，引起活塞皮碗唇口径向收缩，使得皮碗与缸套内壁之间出现间隙，泥浆中的砂粒乘机进入此间隙。随着泵的吸排液过程反复进行，这些砂粒在活塞皮碗外表面行成轴向磨粒带，对缸套内壁往复进行磨损，而间隙中的泥浆旋流又不断地冲击活塞皮碗外层，将皮碗刺漏损坏，致使缸套和活塞的使用寿命都大大下降。为了使高压工作的泥浆泵提高使用寿命，更有效的途径是对活塞结构予以改进。经检索专利文献，其中“水力保护式钻井泵活塞”(专利号91221635．2)，是在活塞内部增加一个储液室，前压板与缸套之间形成喷液环隙，用液体冲洗缸壁上的泥砂，阻挡砂粒进入摩擦副，同时起冷却、润滑作用。虽然能延长使用寿命，但结构比较复杂，增加了制造成本。又例如“钻井泥浆泵高寿命活塞”(87204919)，主要是对活塞根部结构的改进，并在活塞唇部背部涂一层固体减摩剂。虽然也能延长使用寿命，但在高泵压工作状态皮碗唇口仍然会径向收缩，使皮碗与缸壁之间出现间隙，进入泥浆砂粒，加速缸套及活塞皮碗磨损。

鉴于已有技术的上述缺点和不足之处，本实用新型的目的就在于提供一种结构改进并与众不同的钻井泥浆泵旋紧可调式活塞。在高泵压工作状态下能防止皮碗唇口径向收缩，因而防止皮碗与缸壁之间出现间隙进入泥浆砂粒加速磨损，达到提高活塞及缸套使用寿命的目的。

上述目的是由下述技术方案实现的：

钻井泥浆泵旋紧可调式活塞由活塞芯、后压帽、活塞皮碗、皮碗后垫和密封垫圈组成。其特征是活塞芯的前部有环形外凸台，其后半部有外螺纹与后压帽的内螺纹相连接，二者形成一整体。活塞皮碗装在活塞芯的前部和中部，并被轴向夹紧。皮碗后垫装在活塞皮碗的后端根部。密封垫圈装在活塞芯的后端面处。

上述钻井泥浆泵旋紧可调式活塞的活塞芯的前端面上沿圆周均布钻4个轴向盲孔，后压帽的后端面上沿圆周均布钻4个轴向盲孔，用于施加旋紧扭矩来调节后压帽对活塞皮碗的轴向压紧程度。

上述钻井泥浆泵旋紧可调式活塞的皮碗的前部有锥度，即唇口外径大于中部外径，唇口内表面为喇叭口形状。

根据上述技术方案制造成的钻井泥浆泵旋紧可调式活塞，在装配时通过旋紧后压帽预先压紧活塞皮碗，使其在轴向收缩变形的情况下，仍能使其唇口外部保持一定的过盈量；在高泵压工作状态，由于活塞芯与后压帽已装成一体，活塞芯前端面受到泥浆的轴向压力不再传递到活塞皮碗上，因而防止皮碗轴向收缩而引起皮碗唇口径向收缩。在此情况下，皮碗唇部却因受到高压泥浆的径向压力而径向扩胀，确保皮碗与缸壁之间不会出现间隙，所以能从根本上防止泥浆砂粒进入活塞皮碗与缸套之间而导致加速磨损，有效地延长了活塞和缸套的使用寿命。由于这种结构能使皮碗唇部始终保持有一定的过盈量，因此能保证泵的吸入、排出性能良好。当活塞皮碗及缸壁都有些磨损时，可根据磨损程度适当调节后压帽对活塞皮碗的预压紧力，以保持皮碗唇部一定的过盈量，确保泵的正常工作。当活塞皮碗磨损到不能再用时，能方便拆卸更换新皮碗，其余部件仍可继续使用，还可节省大量费用。此活塞结构非常简单，很容易加工制造和装拆，造价比同类产品都低，有很好的推广应用前景。

附图是本实用新型的整体结构全剖示意图。

结合附图对本实用新型的实施例阐述如下：

由附图可见，该活塞由活塞芯1、后压帽2、活塞皮碗3、皮碗后垫4、密封垫圈5组成。活塞芯1的前部有环形外凸台，其后半部有外螺纹与后压帽2的内螺纹相连接，二者形成一整体。活塞皮碗3装在活塞芯1的前部和中部，并被轴向夹紧。皮碗后垫4装在活塞皮碗3的后端根部，起扶正支撑作用，并能增强刚性。密封垫圈5装在活塞芯1的后端面处，对活塞拉杆间隙起密封作用。活塞芯1的前端面上沿圆周均布钻4个轴向盲孔A。后压帽2的后端面上沿圆周均布钻4个轴向盲孔B。将专用工具插入此盲孔，有利于施加旋紧力矩，调节后压帽2对活塞皮碗3的轴向压紧程度。活塞皮碗3采用丁腈橡胶或其它耐磨橡胶材料制造，其前部有一定的锥度，即唇口外径大于中部外径，唇口内表面为喇叭口形状。皮碗后垫4采聚四氟乙稀或其它耐磨工程塑料制造。

装配时，先把活塞皮碗3装到活塞芯1的外面，再把皮碗后垫4装到活塞皮碗3的后端根部，然后把后压帽2装到活塞芯1的后部，并根据有关技术要求旋紧后压帽2，使活塞皮碗3轴向受压变形、皮碗唇口外径具有一定的过盈量。最后再装上密封垫圈5。活塞总成组装完毕后再装上活塞拉杆，再将活塞总成的后端从缸套的前端装入，使皮碗3的唇部顺茬进入缸套。由此可见装拆、检修非常方便。