鉆井用五缸泵及其五缸泵的斜齒輪安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種五缸泵和該五缸泵的斜齒輪安裝方法，所述五缸泵包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的曲軸、電機(jī)、與電機(jī)相連接的小齒輪軸；小齒輪軸的兩端設(shè)有小齒輪；五缸泵的曲軸上設(shè)有支撐曲軸的軸承；曲軸的兩端設(shè)有兩個(gè)斜齒輪，且斜齒輪齒形的旋向相反，斜齒輪和曲軸之間采用脹緊套連接；斜齒輪的端面上設(shè)有階梯孔，階梯孔的大孔為脹緊套安裝孔，階梯孔的小孔為曲軸的安裝定位孔，階梯孔的小孔位于斜齒輪的內(nèi)端面；斜齒輪的外端面設(shè)有壓板，壓板通過螺栓與斜齒輪連接，壓板與脹緊套的外端面上的螺栓相抵；斜齒輪的端面上設(shè)有腰型孔，螺栓穿過腰型孔將斜齒輪與曲軸連接；曲軸上的斜齒輪和小齒輪相互嚙合傳動(dòng)。該五缸泵體積小、壽命長、拆卸和裝配方便。
【專利說明】鉆井用五缸泵及其五缸泵的斜齒輪安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油和天然氣鉆井設(shè)備和其設(shè)備的安裝方法，尤其涉及一種鉆井用五缸泵和該五缸泵的斜齒輪安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外油田使用的鉆井泵幾乎都是三缸鉆井泵。傳統(tǒng)三缸鉆井泵如圖1所示:通常采用人字形齒輪傳動(dòng)，該傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主要包括小齒輪軸03、小齒輪01、曲軸07和人字形齒輪05 ;小齒輪01設(shè)置在小齒輪軸03的中部，小齒輪軸03兩端設(shè)有支撐軸承02將小齒輪軸03支撐在機(jī)架04上，同時(shí)小齒輪軸03還與電機(jī)(圖中未畫出)相連接。曲軸07的兩端設(shè)有支撐軸承06將其支撐在機(jī)架04上。人字形齒輪05布置在曲軸07的中間部位，所述人字形齒輪05與小齒輪軸03上的小齒輪01嚙合，帶動(dòng)曲軸07旋轉(zhuǎn)。
[0003]此種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的鉆井泵存在以下缺陷:
(1)由于人字形齒輪05離曲軸07兩端的支撐軸承06距離遠(yuǎn)，所以工作時(shí)支撐軸承06受力大，使用壽命短；
(2)由于人字形齒輪05離曲軸07兩端的支撐軸承06距離遠(yuǎn)，曲軸07受到的剪切應(yīng)力、扭矩以及彎矩都較大，長期使用后，曲軸07容易變形造成人字形齒輪05與小齒輪軸03上的小齒輪01嚙合不好；為了增加曲軸07的剛度和強(qiáng)度，人們往往需要增大曲軸07的直徑,這就造成鉆井泵體積大、成本高；
(3 )由于人字形齒輪05布置在曲軸07的中間，人字形齒輪05占據(jù)的空間較大，整個(gè)三缸泵的缸間距無法縮小，造成傳統(tǒng)鉆井泵體積大、質(zhì)量重、成本高；
(4)三缸泵的相位差為120度，脈動(dòng)大，會(huì)給鉆井現(xiàn)場(chǎng)造成較大震動(dòng)。鉆井泥漿液的壓力波動(dòng)較大，為了平息這種波動(dòng)，就需要額外增加氮?dú)獍?br> [0004]為了克服上述第(4)點(diǎn)中的缺陷，解決傳統(tǒng)三缸泵脈動(dòng)大的問題，人們正著力于研制出五缸泵，甚至更多缸數(shù)的鉆井泵。然而由于前述(I)、(2)、(3)缺陷的存在造成三缸鉆井泵的體積和質(zhì)量非常大，在鉆井現(xiàn)場(chǎng)占用空間較大。在石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)，自然環(huán)境非常惡劣，可以有效利用的空間非常小，需要特別緊湊的空間布局。現(xiàn)有的鉆井泵結(jié)構(gòu)給石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)布局帶來了非常大的麻煩，如果人字形齒輪布置結(jié)構(gòu)還用在五缸泵上，則更加會(huì)使鉆井泵的占用空間較大。同時(shí)由于鉆井泵的體積和重量大，也不利于運(yùn)輸。
[0005]另外，現(xiàn)有技術(shù)中的鉆井泵的齒輪和曲軸之間一般采用鍵連接，用以固定齒輪和曲軸之間的徑向定位。此種齒輪與曲軸之間連接方式也存在著以下的缺點(diǎn):
1.齒輪和曲軸之間采用鍵連接，齒輪在安裝和拆卸時(shí)較困難；
2.由于是采用兩對(duì)齒輪同步驅(qū)動(dòng)曲軸，則要求兩對(duì)齒輪副同步嚙合性好，采用鍵連接不便于圓周方向調(diào)節(jié)齒輪副的間隙，很難實(shí)現(xiàn)兩對(duì)齒輪同步嚙合:
3.在齒輪安裝到曲軸上后，為保證齒輪副的同步嚙合，常常需要不斷的修磨連接鍵，以達(dá)到裝配要求，對(duì)于連接鍵的修磨不僅要求裝配工人技術(shù)高超，而且修磨過程也會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種脈沖小、運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長，同時(shí)裝配或者拆卸都很方便的石油鉆井用五缸泵。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種石油鉆井用五缸泵包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的曲軸、固定在機(jī)架上的電機(jī)、與電機(jī)相連接的小齒輪軸；所述小齒輪軸的兩端分別設(shè)有小齒輪；所述五缸泵的各個(gè)缸之間的曲軸上均設(shè)有支撐曲軸的軸承；所述曲軸的兩端設(shè)有兩個(gè)斜齒輪，且所述兩個(gè)斜齒輪齒形的旋向相反，且斜齒輪和曲軸之間采用脹緊套連接；所述斜齒輪的端面上設(shè)有階梯孔，階梯孔的大孔為脹緊套安裝孔，階梯孔的小孔為曲軸的安裝定位孔，同時(shí)階梯孔的小孔位于斜齒輪的內(nèi)端面；斜齒輪的外端面還設(shè)有壓板，壓板通過螺栓與斜齒輪連接，并且該壓板與脹緊套的外端面上的螺栓相抵；所述斜齒輪的端面上還設(shè)有腰型孔，螺栓穿過該腰型孔將斜齒輪與曲軸連接；所述曲軸上的兩個(gè)斜齒輪分別和小齒輪軸上的小齒輪相互嚙合傳動(dòng)。
[0008]采用以上結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有技術(shù)中的人字形齒輪用兩個(gè)齒形旋向相反的斜齒輪代替。即可以實(shí)現(xiàn)將齒輪安裝在曲軸的中部變成將齒輪安裝在曲軸的兩端，五缸泵的各個(gè)缸之間不再需要留人字形齒輪的安裝位置，從而大大節(jié)約了缸間距，使整個(gè)五缸泵的尺寸縮小了很多。所述五缸泵各個(gè)缸之間的曲軸上均設(shè)有支撐曲軸的軸承，使曲軸的受力更均勻，不易變形，斜齒輪和小齒輪之間的嚙合效果好。同時(shí)，也不需要因?yàn)楝F(xiàn)有設(shè)計(jì)中的曲軸結(jié)構(gòu)容易變形，而去刻意增大曲軸的直徑，避免不必要的增大五缸泵的尺寸。整套五缸泵組結(jié)構(gòu)更緊湊，該五缸泵組相對(duì)傳統(tǒng)相同功率的三缸鉆井泵組，體積減少50%，重量減輕50%，而且本發(fā)明的五缸泵脈沖小、振動(dòng)小，進(jìn)而鉆井用的泥漿液的壓力變化小，不再需要配置專門的空氣包。
[0009]另外，本發(fā)明中的斜齒輪和曲軸之間均采用脹緊套，脹緊套的連接方式定心性能好，裝拆斜齒輪或者調(diào)整曲軸與斜齒輪相對(duì)位置方便，沒有應(yīng)力集中，承載能力高，可避免零件因鍵槽等原因而削弱。
[0010]當(dāng)需要將斜齒輪從曲軸上拆卸下來時(shí)，只需將脹緊連接套內(nèi)的螺栓擰松，則脹緊連接套內(nèi)環(huán)變大、外環(huán)縮小，故齒輪可輕松從曲軸上卸下。
[0011]當(dāng)需要調(diào)節(jié)曲軸兩端的兩對(duì)斜齒輪和小齒輪副的同步嚙合時(shí)，可以方便地將斜齒輪沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，待兩對(duì)齒輪副達(dá)到同步嚙合時(shí)，再將脹緊套中的螺栓擰緊，使脹緊套脹緊即可。
[0012]優(yōu)選方案，所述斜齒輪上還設(shè)有拆卸斜齒輪用的頂絲孔。設(shè)有的拆卸斜齒輪用的頂絲孔，實(shí)現(xiàn)了:當(dāng)需要拆卸斜齒輪時(shí)，只需要用頂絲和頂絲孔配合就能輕松的拆卸下斜齒輪。
[0013]進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述斜齒輪上腰型孔的中心位于斜齒輪軸心與斜齒輪齒寬中心的連線上。當(dāng)然也可以，所述斜齒輪上腰型孔的中心位于斜齒輪軸心與斜齒輪齒槽中心的連線上。采用此兩種位置關(guān)系中的任意一種，都可以方便斜齒輪與曲軸之間的裝配，同時(shí)也方便了斜齒輪和小齒輪之間的裝配定位。有利于快捷迅速的安裝斜齒輪、小齒輪和曲軸。避免小齒輪和斜齒輪嚙合不對(duì)，或者滿足了小齒輪與斜齒輪的嚙合，又造成斜齒輪和曲軸之間裝配不到位，即滿足了小齒輪和斜齒輪的嚙合，卻造成斜齒輪上腰型孔和曲軸上對(duì)應(yīng)安裝斜齒輪的螺紋孔無法對(duì)正。
[0014]所述斜齒輪的階梯孔的大孔和小孔的同軸度小于等于Φ0.02毫米，且所述斜齒輪的階梯孔的小孔與斜齒輪的端面的垂直度小于等于Φ0.04毫米。
[0015]所述斜齒輪的階梯孔的小孔與曲軸之間為小間歇配合，其配合精度為:FG7/h6。該尺寸公差可以很好的控制斜齒輪相對(duì)曲軸徑向方向的位移。
[0016]另外，本發(fā)明的再一目的是提供一種鉆井用五缸泵斜齒輪的安裝方法，其安裝步驟如下:
一、首先將兩個(gè)斜齒輪分別安裝在曲軸的兩端，其中在安裝時(shí)均以齒寬中心(或者齒槽中心)與齒輪軸心連線上的腰型孔為基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)對(duì)正，用螺栓將斜齒輪鎖在曲軸上，但此時(shí)固定斜齒輪的螺栓并不擰緊；
二、將斜齒輪和與之嚙合的小齒輪工作齒面貼緊，同時(shí)在齒輪副的非工作齒面用墊片塞緊，然后擰緊第一步中用來固定斜齒輪的螺栓；先加了墊片在非工作齒面，再擰緊螺栓固定斜齒輪，保證了斜齒輪與小齒輪工作面的安裝精度；
三、將脹緊套裝入斜齒輪的階梯孔的大孔和曲軸之間，并擰緊脹緊套上的螺栓，使脹緊套脹緊；
四、將壓板安裝到斜齒輪的端面上，使壓板壓緊脹緊套上的螺栓；該壓板可以防止脹緊套上的螺栓松動(dòng)；
五、取下斜齒輪和小齒輪非工作齒面處的墊片，即完成五缸泵的斜齒輪安裝。
[0017]上述鉆井泵斜齒輪安裝方法，使斜齒輪的安裝更加方便快捷，而且方便調(diào)節(jié)兩對(duì)齒輪副的同步嚙合，斜齒輪的安裝精度高。
[0018]綜上所述，本發(fā)明鉆井用五缸泵，不但機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕，而且曲軸的使用壽命長，拆卸和裝配都方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明:
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的鉆井用三缸泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明鉆井用五缸泵的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2中Z部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明鉆井用五缸泵的斜齒輪的端面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為圖4中A-A向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明鉆井用五缸泵的斜齒輪與小齒輪非工作面還沒加墊片時(shí)的安裝過程結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明鉆井用五缸泵的斜齒輪與小齒輪非工作面加了墊片時(shí)的安裝過程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖2之圖7之一所不,本發(fā)明一種石油鉆井用五缸泵包括機(jī)架8、設(shè)置在機(jī)架8上的曲軸4、固定在機(jī)架8上的電機(jī)1、與電機(jī)I相連接的小齒輪軸9 ;所述小齒輪軸9的兩端分別設(shè)有小齒輪2、5 ;所述五缸泵的各個(gè)缸之間的曲軸4上均設(shè)有支撐曲軸4的軸承7 ；所述曲軸4的兩端設(shè)有兩個(gè)斜齒輪3、6，且所述兩個(gè)斜齒輪3、6齒形的旋向相反，且斜齒輪3、6和曲軸4之間采用脹緊套11連接；所述斜齒輪3、6的端面上設(shè)有階梯孔12，階梯孔12的大孔13為脹緊套11安裝孔，階梯孔12的小孔14為曲軸4的安裝定位孔，同時(shí)階梯孔12的小孔14位于斜齒輪3、6的內(nèi)端面；斜齒輪3、6的外端面還設(shè)有壓板15，壓板15通過螺栓與斜齒輪3、6連接，并且該壓板15與脹緊套11的外端面上的螺栓相抵；所述斜齒輪3、6的端面上還設(shè)有腰型孔16，螺栓穿過該腰型孔16將斜齒輪3、6與曲軸4連接；所述曲軸4上的兩個(gè)斜齒輪3、6分別和小齒輪軸9上的小齒輪2、5相互嚙合傳動(dòng)。
[0021]所述斜齒輪3、6上還設(shè)有拆卸斜齒輪3、6用的頂絲孔17。
[0022]所述斜齒輪上腰型孔16的中心位于斜齒輪軸心與斜齒輪齒寬中心的連線上。當(dāng)然也可以，所述斜齒輪上腰型孔16的中心位于斜齒輪軸心與斜齒輪齒槽中心的連線上。
[0023]所述斜齒輪3、6的階梯孔12的大孔13和小孔14的同軸度小于等于Φ0.02毫米，且所述斜齒輪3、6的階梯孔12的小孔14與斜齒輪3、6的端面的垂直度小于等于Φ0.04毫米。
[0024]所述斜齒輪3、6的階梯孔12的小孔14與曲軸4之間為小間歇配合，其配合精度為:FG7/h6。該尺寸公差可以很好的控制斜齒輪相對(duì)曲軸徑向方向的位移。
[0025]該鉆井用五缸泵斜齒輪3或6的安裝方法如下:在安裝之前，先把小齒輪2和5安裝固定好，然后以小齒輪2和5為安裝基準(zhǔn)，
一、首先將兩個(gè)斜齒輪3或6分別安裝在曲軸4的兩端，其中在安裝時(shí)均以齒寬中心(或者齒槽中心)與齒輪軸心連線上的腰型孔16為基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)對(duì)正，用螺栓10將斜齒輪3或6鎖在曲軸4上，但此時(shí)固定斜齒輪3或6的螺栓10并不擰緊；
二、將斜齒輪3或6和與之嚙合的小齒輪2或5工作齒面貼緊，同時(shí)在齒輪副的非工作齒面用墊片18塞緊，然后擰緊第一步中用來固定斜齒輪的螺栓10 ；
三、將脹緊套11裝入斜齒輪3或6的階梯孔12的大孔13和曲軸4之間，并擰緊脹緊套4上的螺栓，使脹緊套脹緊；
四、將壓板15安裝到斜齒輪3或6的端面上，使壓板15壓緊脹緊套11上的螺栓；
五、取下斜齒輪3或6和小齒輪2或5非工作齒面處的墊片18,即完成五缸泵的斜齒輪3或6的安裝。
【權(quán)利要求】
1.一種石油鉆井用五缸泵，包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的曲軸、固定在機(jī)架上的電機(jī)、與電機(jī)相連接的小齒輪軸；其特征在于:所述小齒輪軸的兩端分別設(shè)有小齒輪；所述五缸泵的各個(gè)缸之間的曲軸上均設(shè)有支撐曲軸的軸承；所述曲軸的兩端設(shè)有兩個(gè)斜齒輪，且所述兩個(gè)斜齒輪齒形的旋向相反，斜齒輪和曲軸之間采用脹緊套連接；所述斜齒輪的端面上設(shè)有階梯孔，階梯孔的大孔為脹緊套安裝孔，階梯孔的小孔為曲軸的安裝定位孔，同時(shí)階梯孔的小孔位于斜齒輪的內(nèi)端面；斜齒輪的外端面還設(shè)有壓板，壓板通過螺栓與斜齒輪連接，并且該壓板與脹緊套的外端面上的螺栓相抵；所述斜齒輪的端面上還設(shè)有腰型孔，螺栓穿過該腰型孔將斜齒輪與曲軸連接；所述曲軸上的兩個(gè)斜齒輪分別和小齒輪軸上的小齒輪相互哨合傳動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種石油鉆井用五缸泵，其特征在于:所述斜齒輪上還設(shè)有拆卸斜齒輪用的頂絲孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種石油鉆井用五缸泵，其特征在于:所述斜齒輪上腰型孔的中心位于斜齒輪軸心與斜齒輪齒寬中心的連線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種石油鉆井用五缸泵，其特征在于:所述斜齒輪上腰型孔的中心位于斜齒輪軸心與斜齒輪齒槽中心的連線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種石油鉆井用五缸泵，其特征在于:所述斜齒輪的階梯孔的大孔和小孔的同軸度小于等于Φ0.02毫米，且所述斜齒輪的階梯孔的小孔與斜齒輪的端面的垂直度小于等于Φ0.04毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種石油鉆井用五缸泵，其特征在于:所述斜齒輪的階梯孔的大孔和小孔的同軸度小于等于Φ0.02毫米，且所述斜齒輪的階梯孔的小孔與斜齒輪的端面的垂直度小于等于Φ0.04毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種石油鉆井用五缸泵，其特征在于:所述斜齒輪的階梯孔的小孔與曲軸之間為小間歇配合，其配合精度為FG7/h6。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種石油鉆井用五缸泵，其特征在于:所述斜齒輪的階梯孔的小孔與曲軸之間為小間歇配合，其配合精度為FG7/h6。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種石油鉆井用五缸泵的斜齒輪的安裝方法，其安裝步驟如下: 步驟一、首先將兩個(gè)斜齒輪分別安裝在曲軸的兩端，其中在安裝時(shí)均以齒寬中心與齒輪軸心連線上的腰型孔為基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)對(duì)正，用螺栓將斜齒輪鎖在曲軸上，但此時(shí)固定斜齒輪的螺栓并不擰緊； 步驟二、將斜齒輪和與之嚙合的小齒輪工作齒面貼緊，同時(shí)在齒輪副的非工作齒面用墊片塞緊，然后擰緊第一步中用來固定斜齒輪的螺栓； 步驟三、將脹緊套裝入斜齒輪的階梯孔的大孔和曲軸之間，并擰緊脹緊套上的螺栓，使脹緊套脹緊； 步驟四、將壓板安裝到斜齒輪的端面上，使壓板壓緊脹緊套上的螺栓； 步驟五、取下斜齒輪和小齒輪非工作齒面處的墊片，完成五缸泵的斜齒輪安裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種石油鉆井用五缸泵的斜齒輪的安裝方法，其安裝步驟如下: 步驟一、首先將兩個(gè)斜齒輪分別安裝在曲軸的兩端，其中在安裝時(shí)均以齒槽中心與齒輪軸心連線上的腰型孔為基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)對(duì)正，用螺栓將斜齒輪鎖在曲軸上，但此時(shí)固定斜齒輪的螺栓并不擰緊； 步驟二、將斜齒輪和與之嚙合的小齒輪工作齒面貼緊，同時(shí)在齒輪副的非工作齒面用墊片塞緊，然后擰緊第一步中用來固定斜齒輪的螺栓； 步驟三、將脹緊套裝入斜齒輪的階梯孔的大孔和曲軸之間，并擰緊脹緊套上的螺栓，使脹緊套脹緊； 步驟四、將壓板安裝到斜齒輪的端面上，使壓板壓緊脹緊套上的螺栓； 步驟五、取下斜齒輪和 小齒輪非工作齒面處的墊片，完成五缸泵的斜齒輪安裝。
【文檔編號(hào)】F04B53/22GK103541880SQ201310499672
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】周恕毅, 黃順俊, 張芳芳, 陳宗強(qiáng), 唐林, 弋大浪, 程建 申請(qǐng)人:四川宏華石油設(shè)備有限公司