CN102032170A - 一种柱塞泥浆泵的隔离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柱塞泥浆泵的隔离装置，其将所述柱塞泥浆泵的柱塞制成台阶式圆柱形、从而使所述柱塞包括直径大的主柱塞和直径小的副柱塞，借助副密封函体的内孔周壁与主柱塞及副柱塞外圆周壁之间形成有第二内空刀槽作为主柱塞作往复运动的空间，主柱塞作往复运动改变了所述第二内空刀槽内的大小，借助于装在主密封函体外部的第一、第二单向阀，达到吸入和排出介质的目的，同时在主柱塞运动过程中，不断更新第一内空刀槽内的水介质，主柱塞与主密封填料处始终有水介质将液缸内泥浆隔离开来，这样，主柱塞及主密封填料的使用寿命会大大增加，运行的可靠性也得到了大大的提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种柱塞泥浆泵的隔离装置。
背景技术
柱塞泥浆泵是一种非常重要的流体机械，它广泛应用于石油、矿场、发电厂等领域。
柱塞泥浆泵是一种容积式往复泵，它是依靠在液缸内作往复运动的柱塞，周期性的改变容积大小，借助进、排液阀组，从而达到吸入和排出介质的目的。请参见附图3所示，当柱塞6’往左运动时，液缸3’内的容积31’增加，压力降低，吸入管1’内的泥浆介质在压力差作用下，克服吸入阀2’的阻力损失进入到液缸31’中。当柱塞6’往右运动时，液缸31’内的泥浆介质被挤压，压力增加，在这一压力作用下，吸入阀2’关闭，而排出阀4’被打开，液缸31’内的泥浆介质在压力差作用下被排送到排出管路5’中。目前，国内外生产的柱塞泥浆泵，主要采用填料7’密封。泵运行时，泥浆介质会从作往复运动的柱塞6’与填料7’的密封间隙处渗出；并且泥浆中的颗粒物会通过间隙，嵌入在填料7’中间，形成类似“砂布”状的表面，很快将柱塞拉毛，使其表面形成一道道沟槽。高压的泥浆介质顺着沟槽泄漏出去的同时，也将密封填料7’刺坏，至使柱塞密封失效，造成介质泄漏严重，造成了环境污染。同时，柱塞6’、密封填料7’的使用寿命大大降低，也增加了运行成本，降低了泥浆泵运行的可靠性。因此，提高柱塞泥浆泵的柱塞及密封填料的使用寿命，提高其运行的可靠性成为柱塞泥浆泵技术攻关的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种可将泥浆介质与柱塞、密封填料摩擦副隔离开来从而达到克服已有的柱塞泥浆泵柱塞及密封填料寿命低的问题的柱塞泥浆泵的隔离装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：将所述柱塞泥浆泵的柱塞制成台阶式圆柱形、从而使所述柱塞包括直径大的主柱塞和直径小的副柱塞；
所述主柱塞的外部套设有空心圆柱形状的第一导向套，并且所述主柱塞的外部还设置有主密封函体，所述柱塞泥浆泵的主密封填料设置在主密封函体内，所述第一导向套的内孔周壁与主柱塞外圆周壁之间形成有第一内空刀槽，该第一导向套的外圆与主密封函体之间形成有第一外空刀槽，第一内空刀槽与第一外空刀槽之间通过设置在第一导向套内的第一连接孔连通；
所述副柱塞的外部设置有副密封函体，并且副密封函体的一端外圆装载主密封函体内孔中，所述副密封函体的内孔周壁与主柱塞及副柱塞外圆周壁之间形成有第二内空刀槽，所述副密封函体的外圆与主密封函体内孔周壁之间形成有第二外空刀槽，第二内空刀槽与第二外空刀槽之间通过设置在副密封函体内的第二连接孔连通；
主密封函体外设置有第一单向阀和第二单向阀，其中第一单向阀的输入端通过连接管与外部水箱相连，第一单向阀的输出端与所述第二内空刀槽连通；所述第二单向阀的输入端与所述第二内空刀槽连通，所述第二单向阀的输出端通过管道与所述第一内空刀槽连通。
进一步改进，所述主柱塞与所述副柱塞的截面积差在一个柱塞泥浆泵的行程中所形成的容积大于所述第一内空刀槽、第一连接孔、第一外空刀槽的容积总和。
再改进，所述第二内空刀槽的内径尺寸大于所述主柱塞外径尺寸，所述所述第二内空刀槽的深度大于所述柱塞泥浆泵的行程。
再改进，所述主柱塞的外部套还设有空心圆柱形状的第二导向套，该第二导向套也设置在所述主密封函体内，并且所述柱塞泥浆泵的主密封填料设置在所述第一导向套与第二导向套之间。
再改进，所述主密封函体内还设置有隔环，该隔环设置在所述主密封填料的中部，并且隔环中设置有孔。
再改进，所述主密封函体上部装有针形阀，所述针形阀由针阀芯和螺塞组成，所述针阀芯下端的通孔与所述隔环中的孔相连。
再改进，所述副密封函体中部有一凸台，所述凸台装在所述主密封函体上的第一螺母内。
再改进，所述副密封函体内设置有第三导向套、第四导向套和副密封填料，副密封填料设置在第三导向套和第四导向套中间。
再改进，所述副密封函体左端外圆车有螺纹，其上装有第二螺母。
再改进，所述主密封函体右端有一较大的外圆凸台，外圆凸台用来安装螺栓，以之与所述泥浆柱塞泵的液缸相连。
与现有技术相比，本发明的优点在于：将所述柱塞泥浆泵的柱塞制成台阶式圆柱形、从而使所述柱塞包括直径大的主柱塞和直径小的副柱塞，借助副密封函体的内孔周壁与主柱塞及副柱塞外圆周壁之间形成有第二内空刀槽作为主柱塞作往复运动的空间，主柱塞作往复运动改变了所述第二内空刀槽内的大小，借助于装在主密封函体外部的第一、第二单向阀，达到吸入和排出介质的目的，当主柱塞往左运动时，液缸内的容积增加，压力降低，吸入管内的泥浆介质在压力差作用下，克服吸入阀的阻力损失进入到液缸中，与此同时，当主柱塞往左运动时，会使主柱塞作往复运动的空间即第二内空刀槽内部的空间容积减小，空间内的水介质被挤压，在这一压力作用下第一单向阀关闭，第二单向阀打开，水介质通过连通管进入到主密封函体内的第一外空刀槽、第一连接孔及第一内空刀槽中，第一内空刀槽中的水介质形成一个水环，这个水环将进入液缸内的泥浆与主柱塞、主密封填料隔离开来，由于主柱塞与副柱塞的截面积差在一个柱塞泥浆泵的行程中所形成的容积大于所述第一内空刀槽、第一连接孔、第一外空刀槽的容积总和，因此在每一次往复运动中，水环中的水介质都得到更新。当主柱塞往右运动时，液缸内的泥浆介质被挤压，压力增加，在这一压力作用下，吸入阀关闭，而排出阀被打开，液缸内的泥浆介质在压力差作用下被排送到排出管路中，由于第二单向阀的作用，液缸内的泥浆介质不能进入到水环中，与此同时，当主柱塞往右运动时，会使主柱塞作往复运动的空间增大，压力降低，第一单向阀进水端处的水箱里的水在压力差的作用下克服主密封函体上部第一单向阀的阻力，进入到主柱塞作往复运动的空间，因此，当泥浆泵不断地吸入和排出泥浆的同时，主柱塞也不断地将主柱塞作往复运动的空间中的水排出到主密封函体内的第一外空刀槽、第一连接孔及第一内空刀槽中和将水箱里的水吸入到主柱塞作往复运动的空间中。如此反复，主柱塞与主密封填料处始终有水环将液缸内泥浆隔离开来，这样，主柱塞及主密封填料的使用寿命会大大增加，运行的可靠性也得到了大大的提高。
附图说明
图1为本发明实施例中柱塞泥浆泵的隔离装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中柱塞泥浆泵的结构示意图；
图3为现有技术中柱塞泥浆泵的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
请参见图1所示的隔离装置，该装置中的柱塞6为台阶式园柱形，其直径大的一端称之为主柱塞61，直径小的一端称之为副柱塞62。主柱塞61外部为主密封函体7，主密封函体7内装有第一导向套8(也可称为主前导向套)、第二导向套11(也可称为主后导向套)、主密封填料9及隔环10。副柱塞62外部为副密封函体12，副密封函体12内装有第三导向套15、第四导向套17及副密封填料16。主、副密封函体中的第一、第二、第三、第四导向套均在柱塞作往复运动时起作导向作用，主、副密封函体中的主密封填料、副密封填料均为截面为正方形的编织填料，起密封介质的作用。
第一导向套8为一长园柱形套，该第一导向套8的内孔周壁与主柱塞61外圆周壁之间形成有第一内空刀槽83，该第一导向套7的外圆与主密封函体61之间形成有第一外空刀槽81，第一内空刀槽83与第一外空刀槽81之间通过设置在第一导向套8内的第一连接孔82连通；主柱塞61与副柱塞62的截面积差(即主柱塞61与副柱塞62形成的环形面积)在一个柱塞里将整的行程中所形成的容积大于所述第一内空刀槽83、第一连接孔82、第一外空刀槽81的容积总和。主密封填料9设置在所述第一导向套8与第二导向套11之间；隔环10设置在所述主密封填料9的中部，并且隔环10中设置有孔101。
主密封函体7上部装有两个单向阀，左边的第一单向阀21的介质流动方向为向下，右边第二单向阀22的介质流动方向为向上。左边的第一单向阀21上端通过连接管20与水箱19相连；右边的第二单向阀22上端通过连接管23与主密封函体7右端螺纹孔75相连；螺纹孔75与第一外空刀槽81连通。主密封函体7上部装有针形阀24，它由针阀芯241和螺塞242组成。针形阀24下端的通孔74与隔环10中的小孔101相连。主密封函体7左端外圆车有螺纹71，其上装有螺母14。主密封函体7右端有一较大的外园凸台76，凸台76用来安装螺栓26，以之与液缸3(图3所示)相连。
副密封函体12右端外圆装在主密封函体7内孔中，并用O形密封圈13密封。所述副密封函体12右端的内孔周壁与主柱塞61及副柱塞62外圆周壁之间形成有第二内空刀槽123，所述副密封函体12的外圆右端与主密封函体7内孔周壁之间形成有第二外空刀槽121，第二内空刀槽123与第二外空刀槽121之间通过设置在副密封函体12内的第二连接孔122连通。并且第二外空刀槽121处与主密封函体7上连接两个单向阀的螺纹孔72、73相连，从而使得第一单向阀21的输出端与所述第二内空刀槽123连通；第二单向阀22的输入端与所述第二内空刀槽123连通；第二内空刀槽123的内径尺寸大于主柱塞61外径尺寸，第二内空刀槽123的深度大于泥浆泵的行程，以便主柱塞61作往复运动时，不至于与副密封函体12相碰。副密封函体12右端第二内空刀槽123的空间即为主柱塞61作往复运动的空间。副密封函体12中部有一凸台125，凸台125装在主密封函体7上的螺母14内。调整螺母14，即可通过凸台125所传递的压紧力，达到调节主柱塞内主密封填料9松紧程度的目的。副密封函体12左端外圆车有螺纹124，其上装有螺母18。调整装在副密封函体12上的螺母18，可以达到调节副柱塞内副密封填料16松紧程度的目的。
如图1、图2所示，当主柱塞61往左运动时，液缸3内的容积31增加，压力降低，吸入管1内的泥浆介质在压力差作用下，克服吸入阀2的阻力损失进入到液缸31中。与此同时，当主柱塞61往左运动时，会使主柱塞作往复运动的空间即第二内空刀槽123的空间减小，第二内空刀槽123的空间内的水介质被挤压，在这一压力作用下主密封函体7上部左端第一单向阀21关闭，右端的第二单向阀22打开，水介质通过连通管23及主密封函体7右端螺纹孔75进入到主密封函体7内的第一外空刀槽81、第一连接孔82及第一内空刀槽83中，第一内空刀槽83中的水介质形成一个水环。这个水环将进入液缸31内的泥浆与主柱塞61、主密封填料9隔离开来。由于主柱塞61与副柱塞62的截面积差(即主柱塞61与副柱塞62形成的环形面积)在一个泵的行程中所形成的容积大于所述第一内空刀槽83、第一连接孔82、第一外空刀槽81的容积总和，因此在每一次往复运动中，水环中的水介质都得到更新。当主柱塞61往右运动时，液缸31内的泥浆介质被挤压，压力增加，在这一压力作用下，吸入阀2关闭，而排出阀4被打开，液缸31内的泥浆介质在压力差作用下被排送到排出管路5中。由于主密封函体7上部右端的第二单向阀22的作用，液缸内的泥浆介质不能进入到水环中。与此同时，当主柱塞61往右运动时，会使主柱塞作往复运动的空间即第二内空刀槽123的空间增大，压力降低，水箱19里的水在压力差的作用下克服主密封函体7上部左端的第一单向阀21的阻力，进入到主柱塞作往复运动的空间即第二内空刀槽123中。因此，当泥浆泵不断地吸入和排出泥浆的同时，主柱塞61也不断地将主柱塞作往复运动的空间即第二内空刀槽123中的水排出到主密封函体7内的前导向套8的第一外空刀槽81、第一连接孔82、第一内空刀槽83中和将水箱19里的水吸入到主柱塞作往复运动的空间第二内空刀槽123中。如此反复，主柱塞61与主密封填料9处始终有第一内空刀槽83中的水环将液缸31内泥浆隔离开来，这样，主柱塞61及主密封填料9的使用寿命会大大增加，运行的可靠性也得到了大大的提高。另外，这种装置还有以下优点：
1、柱塞泥浆泵在运动中，主柱塞61和主密封填料9的右端是第一内空刀槽83中的水环，左端是第二内空刀槽123中的水，因此，主柱塞61和主密封填料9的摩擦副润滑条件非常好，摩擦副产生的热量也很快被流动的水带走。因此，主柱塞61和主密封填料9的使用寿命不但大于常规技术的柱塞泥浆泵的柱塞和密封填料的使用寿命，也大于常规输送水介质的柱塞泵的柱塞和密封填料的使用寿命。
2、柱塞泥浆泵在排出过程中，由于第二单向阀22的作用，高压液体不能进入到第二内空刀槽123中；柱塞泥浆泵在吸入过程中，主柱塞61将第二内空刀槽123中的水排出时的压力也略大于泥浆泵的吸入压力，因此第二内空刀槽123中的水始终处在较低的压力下。这样，副柱塞62和副密封填料16的使用寿命也会大大增加，密封处的泄漏量也大大减少，即使有微量的泄漏，也不会造成环境污染。
3、装在主密封函体7上部的针形阀24可以监测密封填料运行情况：松开螺塞242、针阀芯241，如果没有水从螺塞242与针阀芯241的间隙中泄漏出来，就说明密封填料运行是正常的；如果有水从螺塞242与针阀芯241的间隙中泄漏出来，就说明密封填料运行是不正常的，因为水是从主柱塞61和密封填料9的间隙，通过隔环10中的小孔101、小孔74泄漏出来的。这时只须调整螺母14，将密封填料9压紧即可。
Claims (10)
1.一种柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：将所述柱塞泥浆泵的柱塞(6)制成台阶式圆柱形、从而使所述柱塞(6)包括直径大的主柱塞(61)和直径小的副柱塞(62)；
所述主柱塞(61)的外部套设有空心圆柱形状的第一导向套(8)，并且所述主柱塞(61)的外部还设置有主密封函体(7)，所述柱塞泥浆泵的主密封填料(9)设置在主密封函体(7)内，所述第一导向套(8)的内孔周壁与主柱塞(61)外圆周壁之间形成有第一内空刀槽(83)，该第一导向套(7)的外圆与主密封函体(61)之间形成有第一外空刀槽(81)，第一内空刀槽(83)与第一外空刀槽(81)之间通过设置在第一导向套内的第一连接孔(82)连通；
所述副柱塞(62)的外部设置有副密封函体(12)，并且副密封函体(12)的一端外圆装载主密封函体(7)内孔中，所述副密封函体(12)的内孔周壁与主柱塞(61)及副柱塞(62)外圆周壁之间形成有第二内空刀槽(123)，所述副密封函体(12)的外圆与主密封函体(7)内孔周壁之间形成有第二外空刀槽(121)，第二内空刀槽(123)与第二外空刀槽(121)之间通过设置在副密封函体(12)内的第二连接孔(122)连通；
主密封函体外设置有第一单向阀(21)和第二单向阀(22)，其中第一单向阀(21)的输入端通过连接管(20)与外部水箱(19)相连，第一单向阀(21)的输出端与所述第二内空刀槽(123)连通；所述第二单向阀(22)的输入端与所述第二内空刀槽(123)连通，所述第二单向阀(22)的输出端通过管道(23)与所述第一内空刀槽(83)连通。
2.根据权利要求1所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述主柱塞(61)与所述副柱塞(62)的截面积差在一个柱塞泥浆泵的行程中所形成的容积大于所述第一内空刀槽(83)、第一连接孔(82)、第一外空刀槽(81)的容积总和。
3.根据权利要求1所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述第二内空刀槽(123)的内径尺寸大于所述主柱塞(61)外径尺寸，所述所述第二内空刀槽(123)的深度大于所述柱塞泥浆泵的行程。
4.根据权利要求1所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述主柱塞(61)的外部套还设有空心圆柱形状的第二导向套(11)，该第二导向套(8)也设置在所述主密封函体(7)内，并且所述柱塞泥浆泵的主密封填料(9)设置在所述第一导向套(8)与第二导向套(11)之间。
5.根据权利要求4所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述主密封函体(7)内还设置有隔环(10)，该隔环(10)设置在所述主密封填料(9)的中部，并且隔环(10)中设置有孔(101)。
6.根据权利要求4所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述主密封函体(7)上部装有针形阀(24)，所述针形阀(24)由针阀芯(241)和螺塞(242)组成，所述针阀芯(24)下端的通孔(74)与所述隔环(10)中的孔(101)相连。
7.根据权利要求1所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述副密封函体(12)中部有一凸台(125)，所述凸台(125)装在所述主密封函体(7)上的第一螺母(14)内。
8.根据权利要求1所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述副密封函体(12)内设置有第三导向套(15)、第四导向套(17)和副密封填料(16)，副密封填料(16)设置在第三导向套(15)和第四导向套(17)中间。
9.根据权利要求8所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述副密封函体(12)左端外圆车有螺纹(124)，其上装有第二螺母(18)。
10.根据权利要求1所述的柱塞泥浆泵的隔离装置，其特征在于：所述主密封函体(7)右端有一较大的外圆凸台(76)，外圆凸台(76)用来安装螺栓，以之与所述泥浆柱塞泵的液缸(3)相连。
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