CN203604189U - 泥浆泵用活塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种泥浆泵用活塞，包括活塞主体、套装在该活塞主体上的皮碗，以及配置在该皮碗上方的压板，活塞主体靠近活塞杆的一侧具有外径小于活塞主体的外径的圆筒部，皮碗套装在该圆筒部上。在皮碗与压板相对的一侧形成第一凹槽，在压板上形成沿其厚度方向贯穿并与第一凹槽连通的第一通孔。活塞向前运动时，泥浆泵内的高压泥沙流体进入第一凹槽内，使皮碗唇边外径增大，则皮碗与泥浆泵缸套的内壁面接触紧密，有利于提高皮碗对泥浆泵压缩腔的密封效果；活塞向后运动时，泥浆泵的缸套内的负压将第一凹槽内的泥沙流体排出，皮碗复原，这样能够减少皮碗与泥浆泵的缸套内壁面之间产生磨损。

Description

泥浆泵用活塞

技术领域

本实用新型涉及一种泥浆泵用活塞。

背景技术

随着现代化工业的不断发展，石油在现代工业中起着非常重要的作用。在石油开采中，钻井的关键设备是泥浆泵，而活塞是泥浆泵的关键零部件。原来的活塞分为钢芯、皮碗、压板、卡簧四个部分，运行在金属缸套中，通过动力端的作用力进行往复运动，将泥浆泵的流体泥浆反复的吸入、压出，因长时间与金属缸套及流体泥浆中的泥沙颗粒磨损，导致活塞每使用一段时间后泥浆泄露必须更换新的活塞，或者，活塞因皮碗与钢芯同轴度一致性差导致偏磨，或者因活塞皮碗唇边强度过低而在泥浆磨损中使用较快，造成工作效率低、换件成本大、工时浪费等后果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于，提供一种有利于延长使用寿命的泥浆泵用活塞。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种泥浆泵用活塞，所述活塞固定在活塞杆的端部，所述活塞包括活塞主体、套装在该活塞主体上的皮碗，以及配置在该皮碗上方的压板，所述活塞主体靠近所述活塞杆的一侧具有外径小于所述活塞主体的外径的圆筒部，所述皮碗套装在该圆筒部上。

采用上述结构，由于在所述活塞主体上形成所述圆筒部，且所述皮碗套装在该圆筒部上，有利于提高所述皮碗的固定牢固性，从而提高整个泥浆泵用活塞的整体稳固性。

优选的，在所述皮碗与所述压板相对的一侧形成第一凹槽，在所述压板上形成沿其厚度方向贯穿并与所述第一凹槽连通的第一通孔。

采用上述结构，所述活塞朝向使泥浆泵的压缩腔变小的方向运动时，泥浆泵内的高压泥沙流体流经所述第一通孔进入第一凹槽内，利用第一凹槽内的泥沙流体高压对所述皮碗的唇边产生一个张力，使所述皮碗唇边外径增大，则所述皮碗与泥浆泵缸套的内壁面接触紧密，有利于提高所述皮碗对泥浆泵压缩腔的密封效果；所述活塞朝向使泥浆泵的压缩腔变大的方向运动时，泥浆泵的缸套内的负压将第一凹槽内的泥沙流体排出，所述皮碗的唇边张力变小，则所述皮碗复原，这样能够减少所述皮碗与泥浆泵的缸套内壁面之间的磨损，既能保证所述活塞的密封效果又有利于提高所述皮碗的使用寿命。

优选的，在所述压板与所述皮碗之间设有定位件，在所述压板与所述定位件相对的一侧形成定位孔，在所述定位件与所述压板相对的一侧形成能嵌入该定位孔内的第一凸起，在所述定位件与所述皮碗相对的一侧形成能嵌入所述第一凹槽内的第二凸起，在该第二凸起上形成连通所述第一通孔与所述第一凹槽的第二通孔。

采用上述结构，由于设有定位件，通过定位件的第一凸起与压板的定位孔相配合、定位件的第二凸起与所述皮碗上的第一凹槽相配合，能够对所述皮碗进行支撑定位，使所述皮碗、定位件以及压板这三者之间形成稳固地连接，有利于提高所述活塞的整体稳固性。

优选的，所述压板与所述皮碗相对的一侧的中间部分朝向远离所述皮碗侧凹进，以形成内径稍大于所述圆筒部的外径的圆环形凸起，该圆环形凸起卡接在所述圆筒部的外侧，所述第一凹槽位于所述皮碗的与所述圆环形凸起相对的部分上，所述第一通孔和定位孔均形成于所述圆环形凸起处。

优选的，在所述压板的外圆周表面上设有朝向所述活塞的径向内侧凹进的第三凹槽。

采用上述结构，通过位于所述压板外圆周表面上的第三凹槽能够收装一部分进入所述活塞与泥浆泵的缸套内壁面之间的泥沙，阻碍这部分泥沙流经所述活塞与缸套内壁面之间的间隙而与其他泥沙对流。

优选的，在所述圆筒部的顶端形成朝向远离所述压板侧凹进的第二凹槽。

采用上述结构，由于设有所述第二凹槽，该第二凹槽通常具有一腔体，能够减少制备所述活塞主体的材料用量及降低其重量，既能够降低成本还能保证泥浆泵的顺利运行。

优选的，在所述活塞主体与所述皮碗的外圆周表面上于这两者相抵接处嵌设有紧固件，在该紧固件的外圆周表面上设有朝向所述活塞的径向内侧凹进的第四凹槽。

采用上述结构，通过所述紧固件对所述皮碗进行支撑定位，并将所述皮碗与所述活塞主体紧固在一起，有利于提高两者之间的连接牢固性，从而提高所述活塞的整体稳固性。通过位于所述紧固件的外圆周表面的第四凹槽能够收装一部分进入所述活塞与泥浆泵的缸套内壁面之间的泥沙，阻碍这部分泥沙流经所述活塞与缸套内壁面之间的间隙而与其他泥沙对流。

优选的，所述紧固件呈圆筒状，并该紧固件的外径大于所述活塞主体的外径。

采用上述结构，由于所述紧固件的外径大于所述活塞主体的外径，使所述紧固件的外圆周表面相对于所述活塞主体的外圆周表面凸出，当所述活塞相对于泥浆泵的缸套在轴向上发生偏心运动时，使所述紧固件与泥浆泵的缸套内壁面接触，能够避免所述活塞主体与缸套内壁面直接接触而导致磨损，有利于提高所述活塞主体的使用寿命，进而提高所述活塞的使用寿命。

优选的，所述皮碗的唇边角度为87°。

与现有皮碗的唇边角度为65°相比，采用上述结构，由于所述皮碗的唇边角度为87°，增加了所述皮碗唇边尖角的厚度，从而有效提高了所述皮碗唇边与泥浆泵的缸套在摩擦运行中的机械强度，增强了其耐磨性并有利于提高所述皮碗的使用寿命。

优选的，所述活塞收装在泥浆泵的缸套内，所述活塞主体的外径为该缸套的公称直径减去4mm。

与现有活塞主体的外径为缸套的公称直径减去0.3mm相比，采用上述结构，由于所述活塞主体的外径为缸套的公称直径减去4mm，增加了所述活塞主体与缸套内壁面之间的间隙，能够避免运行过程中活塞主体与缸套内壁面之间产生磨损。

附图说明

图1为泥浆泵用活塞的结构示意图。

具体实施方式

下面参照图1对本实用新型所述的泥浆泵用活塞的具体实施方式进行详细的说明。在下述描述中，活塞的前（后）端对应于图1中的下（上）端。

如图1所示，泥浆泵用活塞主要包括活塞主体1、套装在该活塞主体1上的皮碗3、位于该皮碗3上的压板5、配置在活塞主体1与皮碗3上的紧固件2，以及配置在皮碗3与压板5之间且用以连接两者的定位件4。

在本实施例中，活塞主体1由铸铁、钢铁、铁合金中至少一种材料制成，该活塞主体1通常被称为活塞的钢芯，其外径为泥浆泵的缸套的公称直径减去4mm。活塞主体1靠近活塞杆的一侧居中具有外径小于活塞主体1的外径的圆柱形凸起，由此形成一台阶部。在活塞主体1上设有沿前述圆柱形凸起的轴线贯穿该圆柱形凸起和活塞主体1的安装孔1a，由设有该安装孔1a的圆柱形凸起构成本实用新型中的圆筒部11。活塞主体1一般通过螺母由前至后贯穿该安装孔1a并旋紧在活塞杆的对应安装孔上来固定在活塞杆上。在圆筒部11的顶端（对应于图1中的上端）端面上形成第二凹槽11a，由于该第二凹槽11a通常具有一腔体，能够减少活塞主体11的材料用量及降低其重量，有利于降低成本还能保证泥浆泵的顺利运行。

皮碗3为近似呈圆筒形的橡胶制件，它整体套装在前述圆筒部11上。皮碗3的前端面抵接在前述台阶部的水平面部上，在其前端面上沿其圆周方向形成第一凹槽31。在活塞主体1与皮碗3的外圆周表面上于这两者相抵接处设有朝向径向内侧凹进的凹槽。紧固件2为呈圆筒形的尼龙制件，它整体嵌在前述凹槽内，该紧固件2的外径大于活塞主体1的外径，即在由径向内侧至径向外侧的方向上，紧固件2的外圆周表面相对于活塞主体1的外圆周表面凸出。在紧固件2的外圆周表面上沿其圆周方向设有多个第四凹槽21，这多个第四凹槽21沿活塞轴向并排设置。

定位件4为由耐磨尼龙材料制成的圆环形板状部件，它位于皮碗3的上方且套装在前述圆筒部11上。在定位件4的与皮碗3相对的一侧形成能嵌入第一凹槽31内的第二凸起42，在该第二凸起42上沿定位件4的圆周方向形成与第一凹槽31连通的第二通孔43。在定位件4的与下述压板5相对的一侧对称形成一对第一凸起41，在活塞的径向方向上，该第一凸起41位于第二通孔43的径向内侧，即靠近圆筒部11的一侧。

压板5为由钢铁材料制成的圆环形板状部件，如图1所示，该压板5的外径稍小于定位件4的外径，该定位件4的外径小于皮碗3的外径，这样，能够避免压板5和/或定位件4与泥浆泵缸套内壁面直接接触而产生磨损。压板5的中间部分朝上（即远离皮碗3侧）凹进，由此形成内径稍大于圆筒部11外径的圆环形凸起53。在圆环形凸起53上沿其圆周方向等间隔设有十三个第一通孔51，该第一通孔51与第二通孔43对准并连通。在圆环形凸起53的前表面（即与皮碗3相对的一侧）上对称形成一对定位孔52，该定位孔52位于第一通孔51的径向内侧且与定位件4上的第一凸起41相配合。

在安装状态下，压板5位于圆筒部11的顶端并两者保持同轴设置，圆环形凸起53卡在圆筒部11的外圆周表面上，圆筒部11的顶端端面与压板5的位于圆环形凸起53径向内侧的平面部分接触；定位件4的第一凸起41嵌入压板5的定位孔52内，定位件4的第二凸起42嵌入皮碗3的第一凹槽31内，第一通孔51、第二通孔43及第一凹槽31依次对准并连通，由此，通过定位件4使皮碗3和压板5稳固地连接在一起。另外，如图1所示，在压板5的外圆周表面上还设有第三凹槽54。

下面结合上述结构描述，对活塞的工作原理进行简单描述。具体为：活塞相对于泥浆泵的缸套向前（使泥浆泵的压缩腔变小的方向）运动时，泥浆泵内的高压泥沙流体流经第一通孔51进入第一凹槽31内，利用第一凹槽31内的泥沙流体高压对皮碗3的唇边产生一个张力，使皮碗唇边外径增大，则皮碗3与泥浆泵缸套的内壁面接触紧密，有利于保证皮碗3对泥浆泵压缩腔的密封效果；活塞相对于泥浆泵的缸套向后（使泥浆泵的压缩腔变大的方向）运动时，泥浆泵的缸套内的负压将第一凹槽31内的泥沙流体排出，使皮碗3的唇边张力变小，则皮碗3复原，能够减少皮碗3与泥浆泵的缸套内壁面之间的磨损，由上，通过在皮碗3内设置第一凹槽31，既能保证活塞的密封效果又有利于提高皮碗的使用寿命。

通过位于压板5外圆周表面上的第三凹槽54、紧固件2的外圆周表面上的第四凹槽21，能够收装进入活塞与泥浆泵的缸套内壁面之间的泥沙，阻碍这部分泥沙流经活塞与缸套内壁面之间的间隙而与其他泥沙对流。

另外，采用上述结构，1）由于紧固件2的外径大于活塞主体1的外径，使紧固件2的外圆周表面相对于活塞主体1的外圆周表面凸出，这样，即使活塞相对于泥浆泵的缸套在轴向上发生偏心运动时，紧固件2与泥浆泵的缸套内壁面接触并磨损，能够避免活塞主体1与缸套内壁面直接接触而导致磨损，有利于提高活塞的使用寿命。另外，因为紧固件2为尼龙制件，与由钢铁材质制成的活塞主体1与缸套内壁面摩擦相比，能够降低活塞和缸套的受损程度。2）与现有皮碗3的唇边角度为65°相比，采用上述结构，由于皮碗3的唇边角度为87°，增加了皮碗唇边尖角的厚度，从而有效提高了皮碗唇边与泥浆泵的缸套在摩擦运行中的机械强度，增强了其耐磨性，从而有利于提高皮碗3的使用寿命；3）与现有活塞主体1的外径为缸套的公称直径减去0.3mm相比，由于活塞主体1的外径为缸套的公称直径减去4mm，增加了活塞主体1与缸套内壁面之间的间隙，有效避免运行过程中活塞主体1与缸套内壁面之间产生磨损。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

例如，在上述实施例中，第一凹槽31沿皮碗3的圆周方向设置，第一通孔51为十三个且它们沿圆环形凸起53的圆周方向间隔设置，第二通孔43沿定位件4的圆周方向设置。然而前述三者并非局限于此，例如，第一通孔51也可形成在圆环形凸起53的整个圆周方向上，并不局限于十三个；第一凹槽31和第二通孔43也可为围绕圆周方向间隔设置的多个，第一通孔51、第二通孔43和第一凹槽31的具体设置方式和个数不做限定，只要这三者满足由上至下依次连通的关系即可。

又例如，活塞主体1和压板5由钢铁材料制成的，皮碗3为橡胶制件，紧固件2和定位件4由耐磨尼龙材料制成，然而并非局限于此，这些部件还可采用现有技术中的其他材料来制成。

Claims (10)

1.一种泥浆泵用活塞，所述活塞固定在活塞杆的端部，所述活塞包括活塞主体（1）、套装在该活塞主体（1）上的皮碗（3），以及配置在该皮碗（3）上方的压板（5），其特征在于，所述活塞主体（1）靠近所述活塞杆的一侧具有外径小于所述活塞主体（1）的外径的圆筒部（11），所述皮碗（3）套装在该圆筒部（11）上。

2.根据权利要求1所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，在所述皮碗（3）与所述压板（5）相对的一侧形成第一凹槽（31），在所述压板（5）上形成沿其厚度方向贯穿并与所述第一凹槽（31）连通的第一通孔（51）。

3.根据权利要求2所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，在所述压板（5）与所述皮碗（3）之间设有定位件（4），在所述压板（5）与所述定位件（4）相对的一侧形成定位孔（52），在所述定位件（4）与所述压板（5）相对的一侧形成能嵌入该定位孔（52）内的第一凸起（41），

在所述定位件（4）与所述皮碗（3）相对的一侧形成能嵌入所述第一凹槽（31）内的第二凸起（42），在该第二凸起（42）上形成连通所述第一通孔（51）与所述第一凹槽（31）的第二通孔（43）。

4.根据权利要求3所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，所述压板（5）与所述皮碗（3）相对的一侧的中间部分朝向远离所述皮碗（3）侧凹进，以形成内径稍大于所述圆筒部（11）的外径的圆环形凸起（53），该圆环形凸起（53）卡接在所述圆筒部（11）的外侧，

所述第一凹槽（31）位于所述皮碗（3）的与所述圆环形凸起（53）相对的部分上，所述第一通孔（51）和定位孔（52）均形成于所述圆环形凸起（53）处。

5.根据权利要求1所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，在所述压板（5）的外圆周表面上设有朝向所述活塞的径向内侧凹进的第三凹槽（54）。

6.根据权利要求1所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，在所述圆筒部（11）的顶端形成朝向远离所述压板（5）侧凹进的第二凹槽（11a）。

7.根据权利要求1所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，在所述活塞主体（1）与所述皮碗（3）的外圆周表面上于这两者相抵接处嵌设有紧固件（2），在该紧固件（2）的外圆周表面上设有朝向所述活塞的径向内侧凹进的第四凹槽（21）。

8.根据权利要求7所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，所述紧固件（2）呈圆筒状，并该紧固件（2）的外径大于所述活塞主体（1）的外径。

9.根据权利要求1所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，所述皮碗（3）的唇边角度为87°。

10.根据权利要求1所述的泥浆泵用活塞，其特征在于，所述活塞收装在泥浆泵的缸套内，所述活塞主体（1）的外径为该缸套的公称直径减去4mm。

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