專利名稱：無肘節(jié)銷的連接桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體上涉及在往復泵(reciprocating pump)的曲軸中使用的連接桿 (connecting rod)，并且尤其地，涉及一種不需要肘節(jié)銷(wrist pin)來將其連接到十字頭上的連接桿。
背景技術(shù)：
連接桿被用于油田操作中使用的各種各樣的泵中。例如在往復泵中可以使用連接桿。往復泵可被用于將諸如化學制品、水泥或其它媒介的流體泵送井中。往復泵一般通過使活塞在汽缸內(nèi)縱向地往復運動來增加該汽缸內(nèi)的壓力。連接桿一般具有本體和兩個端部。十字頭端具有能夠使該端部被連接到十字頭上的孔，該十字頭被連接到小桿(pony rod)上，該小桿接著被連接到活塞。另一個端部緊固到轉(zhuǎn)動的曲軸上。十字頭在十字頭殼體中往復運動，并且具有收納連接桿的曲軸端的凹腔(concave cavity)。為了將連接桿的端部緊固到十字頭上，肘節(jié)銷被插入通過在連接桿的十字頭端形成的孔。然后該肘節(jié)銷以樞軸的方式將連接桿的端部緊固到十字頭上，并且能夠使曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成十字頭的線性運動，并由此轉(zhuǎn)換成活塞的線性運動。該肘節(jié)銷是在泵的使用期間可能需要被更換的附加部分。另外，該肘節(jié)銷向泵的總體重量添加了重量，這會造成往復泵的運輸更加困難而昂貴。另外，將連接桿從十字頭上分離需要拆除肘節(jié)銷。因此，可期望提供一種連接桿，用于在往復泵中使用，其不需要肘節(jié)銷將該連接桿的端部緊固到十字頭上。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一種實施例中，往復泵組件具有位于殼體內(nèi)部的泵。該泵具有轉(zhuǎn)動的曲軸以及經(jīng)由小桿與活塞連接的十字頭。當活塞在汽缸內(nèi)縱向移動時，活塞通過汽缸在泵中泵送流體。連接桿具有本體，并且在一個端部件處連接到曲軸，而在另一個端部件 (endpiece)處連接到十字頭，從而將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為十字頭的線性運動，并且由此向活塞供給能量。在此實施例中，連接到十字頭的端部件通過位于十字頭中的襯套(bushing)被緊固到十字頭上。該襯套圍繞著連接桿的端部件以大于180度延伸。該十字頭襯套使連接桿的端部件能夠在泵工作期間在襯套之內(nèi)進行樞軸轉(zhuǎn)動。為了將連接桿的端部件保持在襯套內(nèi)，可以使用鎖板(lock plate)、支撐塊和固位器。這消除了對于肘節(jié)銷的需求，導致減少了一個要保養(yǎng)和維修的部分。另外，可使該連接桿的本體和端部件裝配有中空部，以減輕連接桿的重量，并從而減輕泵組件的重量。


圖1是對依據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的往復泵的說明圖；圖2是在往復泵曲軸殼體內(nèi)連接桿位置的示意圖，并且是依據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的；圖3是經(jīng)放大的沒有肘節(jié)銷的連接桿的一種實施例的截面圖，并且是依據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的；圖4是經(jīng)放大的沒有肘節(jié)銷的連接桿的一種實施例的截面圖，并且是依據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的。
具體實施例方式參考圖1和圖2，往復泵組件或泵12包括曲軸殼體13，該曲軸殼體13包括往復泵 12的外表面的大部分。拉桿(stay rod) 15將曲軸殼體13連接到一組汽缸17上。每個汽缸17與流體入口 19和流體出口 21相連通。如圖1和圖2所示，吸入蓋板22連接到在活塞桿殼體15的對面的每個汽缸的端部。泵12可以自由地站立在地上、可以被固定到可在操作站點之間被牽引的拖車上，或者被固定到諸如用于近海作業(yè)的滑道上。參考圖2，示出了被容納在曲軸殼體13內(nèi)的往復泵12的一部分。曲軸殼體13容納有曲軸25，該曲軸25典型地被機械地連接到電機上(未顯示)。該電機使曲軸25轉(zhuǎn)動以便驅(qū)動往復泵12 (圖1)。在一個實施例中，曲軸25被凸輪驅(qū)動(cammed)，使得流體交替地從每個汽缸17被泵送。正如那些本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，從每個汽缸17泵送流體的周期交替進行有助于使與往復泵12(圖1)相關(guān)聯(lián)的主要、次要以及第三(等等)力減至最小。齒輪M被機械地連接到曲軸25上，并且由電機通過齒輪沈和M旋轉(zhuǎn)。示出的連接桿27大體為實心部件，并在一個端部通過端部件被連接到曲軸25。該連接桿27通過襯套34以樞軸轉(zhuǎn)動的方式被緊固在十字頭四內(nèi)，其相對于十字頭四縱向地保持連接桿27。 十字頭四在十字頭殼體37中往復運動。十字頭四具有平坦的并且平行的側(cè)面。備選地， 該十字頭四可以是柱形的。當曲軸25隨連接桿27的另一端部旋轉(zhuǎn)時，該連接桿27在十字頭襯套；34中樞軸轉(zhuǎn)動。小桿33從十字頭四開始在與曲軸25縱向相反的方向上延伸。 連接桿27和十字頭四將曲軸25的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成小桿33的縱向運動。活塞35被連接到小桿33上，該小桿33可被視為活塞35的延伸部，用于泵送流體通過汽缸17。汽缸17包括內(nèi)部空間或汽缸室39，在此處活塞35對流體進行加壓，通過往復泵12 (圖1)泵送流體。同樣汽缸17 —般地包括入口閥門41和出口閥門43。閥門41和 43通常是彈簧承載的閥門，并且由預定壓差促動。入口閥門41進行促動以控制流體流過流體入口 19進入汽缸室39中；而出口閥門43進行促動以控制流體從汽缸室39流過流體出 Π 21。由于曲軸25旋轉(zhuǎn)，活塞35進行往復運動，或者以接近和遠離汽缸17的方式縱向地移動。隨著活塞35縱向地遠離汽缸室39移動，室39內(nèi)部的流體壓力減小，因此在入口閥門41處產(chǎn)生了壓差，該壓差促動閥門41，并且使流體能夠從流體入口 19進入汽缸室39。 隨著活塞35繼續(xù)縱向地遠離汽缸17移動，流體被泵送汽缸室39，直到室39內(nèi)的流體與流體入口 19中的流體之間的壓力差異對于入口閥門41足夠小到促動至它的關(guān)閉位置為止。 當活塞35開始縱向地接近汽缸17移動時，在汽缸室39內(nèi)部的流體上的壓力開始上升。隨著活塞35接近汽缸17，汽缸室39內(nèi)部的流體壓力持續(xù)上升，直到在出口閥門43處的壓差足夠大到促動閥門43并且使流體能夠通過流體出口 21排出汽缸17為止。在一種實施例中，流體僅被泵送到活塞35的一側(cè)，因此往復泵12是一種單向起作用的往復泵。參考圖3，示出了連接桿27的一種實施例。該連接桿27包括由鋼或者其它適宜的金屬材料制成的本體57，其在一個端部上經(jīng)由端部件附著到曲軸25(圖幻上。最外層的半圓固位器58被放置在曲軸25上，并且通過螺栓被緊固在端部件60的最內(nèi)的半圓部分上， 該端部件60與本體57形成整體。該本體57可以選擇性地具有中空內(nèi)部，該中空內(nèi)部大致沿本體57的長度延伸。備選地，可以沿著本體57的兩側(cè)將材料移除，以在本體57內(nèi)留下一薄板材料。連接桿27的前端部是鋼制柱形端部件59，該鋼制端部件59具有可選的孔31以減輕桿27的重量。備選地，材料可從鋼制端部件59的兩側(cè)被移除，以在端部件59內(nèi)留下材料的薄壁。端部件59可以與連接桿27整體地形成，或可用螺栓62附著到連接桿27上。 端部件59具有圓筒形的外表面64，該圓筒形外表面64以樞軸方式被緊固在十字頭四中的凹形襯套；34內(nèi)。當連接桿27上下樞轉(zhuǎn)時，圓筒形外表面64相對于襯套34滑動。直徑縮小的頸部66通過端部件59的柱形部分以及與連接桿57連接的部分被定位。襯套34可包括單獨的彎曲金屬件，其以圓周狀地延伸大于180度且小于360度。 備選地，襯套；34可包含3個單獨的片段34a、34b和34c，正如將隨后描述的。襯套34的圓周狀端部68是彼此間隔開的，限定了間隙71，在圖3中，間隙71從一個圓周狀端部68延伸大約70度到達另一個端部，并且面對曲軸25(圖幻。在圖3的示例中，十字頭四具有一個部分，該部分包含大約180度的部分為柱形的用于襯套34的接納部。上部的和下部的固位塊32附著到該部分上，并且形成十字頭四的一部分。每個固位塊32將用于襯套34的部分柱形接納部另外延續(xù)陽度左右。在該示例中，襯套部分3 延伸180度，而襯套部分 34b和3 分別延伸55度。上部的和下部的鎖板觀位于固位塊32上與十字頭四相反的側(cè)面。螺栓30延伸通過鎖板28和固位塊32中的孔進入十字頭四。由于間隙71小于端部件的柱形部分，連接桿27通過鎖板觀、支撐塊32和螺栓30被保持在襯套34內(nèi)。襯套34 以大于180度圍繞連接桿27的端部件59延伸，因此當桿縮回時，襯套34具有足夠的接觸表面以緊固端部件59。間隙71可在十字頭的整個寬度上延伸，因此導致了間隙71的矩形結(jié)構(gòu)。備選地，鎖板觀可具有圍繞頸部66裝配的半圓形孔，使間隙71具有圓形結(jié)構(gòu)。不用從十字頭殼體37上移除十字頭四即可在襯套34上安裝和移除連接桿端部件59。為了從圖3中的位置上將其移除，操作員釋放緊固鎖板觀和固位塊34的螺栓，然后移除鎖板觀和固位塊34。如果襯套34是三個獨立的片段34a、34b和34c，則這種拆除僅留下襯套34中180度的部分34a。如圖所示，操作員能夠簡單地將端部件59拖拽到左側(cè)使它與十字頭四脫離。注油口(lubrication port) 36使十字頭四的外圍與十字頭四內(nèi)部連通，以在樞轉(zhuǎn)端部件59與襯套34之間提供潤滑劑。在襯套34與連接桿27的端部件59之間的這種布置將曲軸25的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞35的縱向運動。連接桿27不需要肘節(jié)銷，并且因此不像在現(xiàn)有技術(shù)中的連接桿那樣經(jīng)由肘節(jié)銷被緊固到十字頭四上。在另一個實施例(未顯示)中，注油口 36位于連接桿27的端部件59上。在圖4所示的另一個實施例中，連接桿27通過鎖板28和螺栓30被保持在襯套34內(nèi)。在圖3中使用的支撐塊32在此實施例中被省略。取而代之的，十字頭80包含整個襯套34，而不是如圖3中僅包含180度。連接桿端部件59從一側(cè)被安裝進襯套34中，而十字頭80從十字頭殼體XX上被移除。端部件59將沿著襯套34的軸向被插入襯套34中。往復泵12是大型的并且復雜的、具有許多部件的裝備件，這些部件在當它們磨損時必須更換。因此期望通過消除對將連接桿27的端部件59連接到十字頭四的肘節(jié)銷的需求而使部件的數(shù)量最小化，因為它使得泵12更加可靠和簡單。通過使用圍繞連接桿27 的柱形端部件59延伸大于180度的襯套34，消除了對肘節(jié)銷的需求。在端部件59上的可選孔31進一步提供了更輕的連接桿27的重量。本書面說明書使用了包括最佳模式的示例以揭示本發(fā)明，并且也使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，包括制造和使用任意裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任意被結(jié)合的方法。這些實施例并非旨在對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。本發(fā)明的可授權(quán)范圍是通過權(quán)利要求書定義的，并且可包括對于那些本領(lǐng)域中技術(shù)人員可想到的其它示例。如果它們具有與權(quán)利要求書中的文字語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與本權(quán)利要求書的文字語言無實質(zhì)差異的等價的結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其它示例意圖被包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種往復泵組件，包括 容納曲軸的泵殼體；用于通過汽缸泵送流體的活塞，該汽缸具有供流體出入的流體口； 十字頭，其在一端處與活塞操作性地接合；部分為圓柱形的接納部，其在與活塞相反的端部處位于所述十字頭內(nèi)，該接納部具有圓周狀端部，該圓周狀端部限定相對于內(nèi)表面的軸線延伸小于180度并面對曲軸的間隙； 以及具有本體、曲軸端部件和十字頭端部件的連接桿，該曲軸端部件可旋轉(zhuǎn)地連接到所述曲軸上，該十字頭端部件具有部分為圓柱形的部分，該部分為圓柱形的部分延伸通過所述間隙與所述十字頭的接納部形成樞轉(zhuǎn)接合。
2.如權(quán)利要求1所述的往復泵組件，進一步包括固位塊，該固位塊在所述間隙上方和下方被可釋放地緊固到所述十字頭上面對曲軸的側(cè)面。
3.如權(quán)利要求1所述的往復泵組件，其中所述接納部包括安裝在所述十字頭中的襯套。
4.如權(quán)利要求1所述的往復泵組件，其中所述十字頭包括固定到該十字頭面對曲軸的側(cè)面上的至少一個固位塊，其中部分所述接納部位于所述十字頭中，部分位于所述固位塊中。
5.如權(quán)利要求4所述的往復泵組件，進一步包括緊固到所述固位塊上的鎖板。
6.如權(quán)利要求1所述的往復泵組件，其中所述接納部被完全定位在所述十字頭的實心整體部分內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的往復泵組件，進一步包括位于所述十字頭上的注油口，該注油口使所述十字頭外圍與該十字頭內(nèi)部相連通，以在旋轉(zhuǎn)的第二端部件和所述襯套之間提供潤滑劑。
8.如權(quán)利要求1所述的往復泵組件，進一步包括上部和下部固位塊，所述上部和下部固位塊可釋放地被緊固到所述十字頭面對曲軸的側(cè)面上，并被設(shè)置成限定所述間隙，其中所述接納部的180度的部分被定位在所述十字頭內(nèi)，而該接納部的較小部分被定位在所述固位塊中。
9.如權(quán)利要求8所述的往復泵組件，進一步包括緊靠所述固位塊面對曲軸的側(cè)面安裝的上部和下部鎖板。
10.一種往復泵組件，包括 容納曲軸的泵殼體；用于通過汽缸泵送流體的活塞，該汽缸具有供流體出入的流體口 ； 十字頭，其在一端處與活塞操作性地接合；部分為圓柱形的接納部，其在與活塞相反的端部處位于所述十字頭內(nèi)，該接納部具有圓周狀端部，該圓周狀端部限定相對于內(nèi)表面的軸線延伸小于180度并面對曲軸的間隙， 其中所述接納部包括安裝在所述十字頭上的襯套；具有本體、曲軸端部件和十字頭端部件的連接桿，該曲軸端部件可旋轉(zhuǎn)地連接到所述曲軸上，該十字頭端部件具有部分為圓柱形的部分，所述部分為圓柱形的部分延伸通過所述間隙與所述十字頭的接納部形成樞轉(zhuǎn)接合；以及固位塊。
11.如權(quán)利要求10所述的往復泵組件，其中所述固位塊在所述間隙上方和下方被可釋放地緊固到所述十字頭上面對曲軸的側(cè)面。
12.如權(quán)利要求10所述的往復泵組件，其中所述十字頭包括所述固位塊，該固位塊被固定到該十字頭面對曲軸的側(cè)面上，其中部分所述接納部被定位在該十字頭中，部分被定位在所述固位塊中。
13.如權(quán)利要求12所述的往復泵組件，進一步包括被緊固到所述固位塊上的鎖板。
14.如權(quán)利要求10所述的往復泵組件，其中所述接納部被完全定位在所述十字頭的實心整體部分內(nèi)。
15.如權(quán)利要求10所述的往復泵組件，進一步包括位于所述十字頭上的注油口，該注油口使所述十字頭外圍與該十字頭內(nèi)部相連通，以在樞轉(zhuǎn)的十字頭端部件和所述襯套之間提供潤滑劑。
16.如權(quán)利要求10所述的往復泵組件，其中所述固位塊進一步包括上部和下部固位塊，所述上部和下部固位塊可釋放地被緊固到所述十字頭面對曲軸的側(cè)面上，并被設(shè)置成限定所述間隙，其中所述接納部的180度的部分被定位在所述十字頭內(nèi)，而該接納部的較小部分被定位在所述固位塊中。
17.如權(quán)利要求16所述的往復泵組件，進一步包括緊靠所述固位塊面對曲軸的側(cè)面安裝的上部和下部鎖板。
18.一種連接桿組件，包括本體；適于在一端與活塞操作性地接合的十字頭；部分為圓柱形的接納部，其在與活塞相反的端部處位于所述十字頭內(nèi)，該接納部具有圓周狀端部，該圓周狀端部限定相對于內(nèi)表面的軸線延伸小于180度并面對曲軸的間隙；適于被可旋轉(zhuǎn)地鏈接到曲軸上的曲軸端部件；以及十字頭端部件，其適于以樞轉(zhuǎn)方式緊固到十字頭上，其中所述十字頭端部件具有部分成圓柱形的部分，該部分成圓柱形的部分延伸通過所述間隙與所述十字頭的接納部形成樞轉(zhuǎn)接合。
19.如權(quán)利要求18所述的連接桿組件，進一步包括固位塊，該固位塊在所述間隙上方和下方被可釋放地緊固到所述十字頭上面對曲軸的側(cè)面。
20.如權(quán)利要求18所述的連接桿組件，其中所述十字頭包括固定到該十字頭面對曲軸的側(cè)面上的至少一個固位塊，其中部分所述接納部位于所述十字頭中，部分位于所述固位塊中。
全文摘要
一種往復泵組件，具有在殼體之內(nèi)的泵。該泵具有旋轉(zhuǎn)的曲軸以及經(jīng)由小桿與活塞連接的十字頭。該活塞通過汽缸將流體泵送泵中。連接桿在一個端部處連接到曲軸上，并且在另一個端部連接到十字頭上，以使曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成十字頭的線性運動，并從而轉(zhuǎn)化成活塞的線性運動。被連接到十字頭的端部通過位于該十字頭之內(nèi)的襯套被緊固到十字頭上，這使連接桿端部在工作期間能夠進行樞軸轉(zhuǎn)動。該襯套延伸多于180度，使連接桿與十字頭保持在一起，而不需要肘節(jié)銷。通過襯套緊固的端部可通過鎖板被保持在襯套內(nèi)，而固位器不需要肘節(jié)銷。
文檔編號F16J1/24GK102439314SQ201080008236
公開日2012年5月2日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者M.D.馬茨納, V.庫格利夫 申請人:S.P.M.流量控制股份有限公司