[发明专利]往复式增压泵

说明书

本发明公开了一种往复式增压泵，属于泵类技术领域，包括泵头、柱塞或活塞组件、填料箱总成或缸套总成，所述泵头设有吸入口和排出口，所述泵头内设有工作腔，所述柱塞或所述活塞组件均包括中间段、驱动段和工作段，所述工作段对应所述工作腔设置，所述填料箱总成或所述缸套总成、所述驱动段和所述中间段之间设有平衡腔，所述吸入口与所述平衡腔之间设有连通通道；所述中间段径向截面的面积与所述驱动段径向截面的面积之差与所述工作段径向截面的面积相等。这样，无论吸入口压力、排出口压力以及流量如何变化，柱塞或活塞组件所受液压力均处于平衡状态，有效避免因受工作介质液压力不平衡导致的设备损坏以及功率损失，通用性好。

技术领域

本发明属于泵类技术领域，尤其涉及一种往复式增压泵。

背景技术

往复泵作为一种常见的流体机械，是容积泵的一类，在油田、化工、工业生产等领域有着广泛应用。随着各类生产工艺及生产条件的改变，传统往复泵存在的一些缺点却越来越明显，需要我们不断在传统往复泵的基础上进行改善创新以满足更多特殊工况的需求。

往复泵主要有活塞式和柱塞式两种。传统柱塞往复泵如图1所示，主要由动力端100和液力端200组成。动力端100通过连接外部动力源，将电机或原动机提供的旋转运动转换为往复直线运动，该动力端100包括壳体101、曲轴102、轴瓦103、连杆104和十字头105，液力端200包括泵头201、柱塞202和单向阀203，液力端200的柱塞202与动力端100往复直线运动的十字头105连接，在动力端100的驱动下直线往复运动改变泵头201腔体内的容积，从而通过容积的变化达到吸液和排液的目的。由于此类泵结构简单、介质适应性强、输出压力高等特点得到了广泛应用。

传统往复泵的运用往往是泵吸入口压力相对于排出口压力可忽略不计，通过往复泵柱塞的运动将介质加压到需求值后输出进行生产作业。但随着生产模式及作业工艺的改变，部分往复泵吸入口的压力已经达到了较高值。需要将已经具有一定压力的介质二次增压后作业。例如部分油田井场或化工作业现场需要将具有一定压力的主供水管线内的介质进行二次增压至特定数值后满足各自作业需求。在此类工况下，如果仍然使用常规往复泵，则主供液管线提供的能量不但无法利用，反而会由于主供液管线内介质反作用于往复泵柱塞202及动力端100，造成动力端100的轴瓦103磨损加剧、寿命急剧缩短、功率损失严重。

为了有效利用主供液管线的介质能量、延长往复泵寿命，增压泵应运而生。现成熟运用的增压泵在常规往复泵基础上对液力端部分进行了改进。增压泵液力端原理如图2所示。将柱塞设计为两级阶梯，将柱塞分成B、D两个封闭的腔,通过容积的变化实现介质的增压排出。图2中A为吸入口，吸入口压力为P0；B为工作腔，工作腔压力为P1，工作腔柱塞直径为d₁，工作腔柱塞的作用面积为S1；C为排出口，排出口压力为P2；D为平衡腔，平衡腔柱塞直径为d₂，截面积为S2，平衡腔柱塞的作用面积为S1-S2。在平衡腔D与排出口C之间设置平衡管204，通过从高压排出口C引入的高压介质至平衡腔D，平衡进液压力对柱塞的作用力，即

从而达到柱塞及曲轴的受力平衡，从而有效改善动力端磨损严重、能量损失大的缺陷。

由上式可知，当排量一定时，进出口压力需求不同时，阶梯柱塞的平衡腔柱塞直径匹配也不同，因此只要进出口压力或者排量任意一项作业参数不同时，增压泵就需要重新匹配设计，通用性不强。甚至如果部分作业工况进出口压力及排量变化较大时，此类增压泵仍然无法满足所需作业工况。

现有的活塞式增压泵与上述柱塞式增压泵结构相似，原理相同，因此也存在上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种往复式增压泵，无论吸入口压力、排出口压力以及流量如何变化，柱塞或活塞组件所受液压力均处于平衡状态，有效避免因受工作介质液压力不平衡导致的设备损坏以及功率损失，通用性好。