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专利号: 2018113062625
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 液体变容式机械;液体泵或弹性流体泵
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,双筒体的上长泵筒和下长泵筒由上而下依次同轴心布置,上塞阀器、旋齿除砂器和下塞阀器由上而下依次同轴心布置,上长泵筒、上塞阀器和涡轮扶正器沿径向由外至内依次同轴心布置,其特征在于:所述双筒双塞双动阀式塞阀一体泵采用三位一体的方式,双筒体采用上长泵筒和下长泵筒一体化的构造,上塞阀器采用上动柱塞体和动排液阀一体化的构造,下塞阀器采用动进液阀和下动柱塞体一体化的构造;该塞阀一体泵采用双筒双塞双动阀式的构造,依据变径筒接箍的连接,上长泵筒和下长泵筒组成双长泵筒,依据涡轮扶正器和旋齿除砂器的连接,上动柱塞体和下动柱塞体组成双动柱塞,且动排液阀和动进液阀组成双动液阀;

一双筒体;所述双筒体依据上长泵筒下筒腔室内流压大小的变化而实现动进液阀和动排液阀的启闭,上长泵筒采用等径粗筒体,且下长泵筒采用等径细筒体,上长泵筒的顶端部通过外管螺纹与油管柱相连,且下长泵筒的底端部通过外管螺纹与尾管相连,由此将油管柱、双筒体和尾管连成一体,上长泵筒的环腔通过上塞阀器分为上筒腔室和下筒腔室,变径筒接箍的环腔内壁中部设有柱状箍流道;

一上塞阀器;所述上塞阀器的上动柱塞体由弹性套环和上动柱塞的动柱塞组成,上动柱塞采用动柱塞和液阀座一体的构造,上动柱塞的动柱塞外环面上铣有宽环形凹沟且其宽环形凹沟内配置弹性套环,弹性套环采用整体式轴瓦,上动柱塞的液阀座环腔内壁依次设有上柱状塞流道和锥状密封面;所述上塞阀器的动排液阀由动排液阀体、动排液阀罩和上动柱塞的液阀座组成,并随涡轮扶正器的往复运动而自行启闭,动排液阀体采用厚壁筒体且其环腔内壁与涡轮杆的外环面之间采用过盈配合,从而将动排液阀体与涡轮杆连为一体,同时动排液阀体的外环面上部磨削成排液阀锥面,动排液阀体的排液阀锥面与上动柱塞的锥状密封面之间精密配合而构成排液阀密封环带,动排液阀罩采用长管体且其底端设有柱状卡箍,动排液阀罩的柱状卡箍与上动柱塞的环腔内壁之间采用过盈配合,从而将动排液阀罩与上动柱塞体连为一体,并随涡轮扶正器一起上下往复滑动,动排液阀罩的罩壁上钻有沿轴向等间距分层排列的排液孔,且各排液孔朝上倾斜布置;

一下塞阀器;所述下塞阀器的下动柱塞体由下动柱塞和减磨环组成,下动柱塞采用半封闭式长筒体且其环腔内壁依次设有下柱状塞流道和锥状塞流道,下动柱塞的外环面上铣有沿轴向等间距分层排列的窄环形凹沟且其窄环形凹沟内配置减磨环,减磨环采用剖分式轴瓦,下动柱塞的筒顶部中央钻有圆形孔眼且其圆形孔眼的四周钻有沿周向均布的塞流孔;所述下塞阀器的动进液阀由动进液阀体、动进液阀座、动进液阀罩、导流罩、导阀杆和助启弹簧组成,并通过导阀杆的牵引和助启弹簧的弹力而顺利启闭,动进液阀座采用短筒体,其环腔内壁依次设有倒锥状密封面和变截面座流道,导阀杆采用等径短杆体且其上端设有阀杆接头并与动进液阀体连为一体,导阀杆的外环面与下动柱塞的圆形孔眼之间精密配合而构成柱面移动副,助启弹簧采用拉伸弹簧并套于导阀杆外,动进液阀体由半球体和阀锥体组合而成,且其阀锥体所在的锥面与动进液阀座的倒锥状密封面之间精密配合而构成进液阀密封环带;动进液阀罩采用长筒体且其环腔内壁依次设有阀罩凹沟和柱状罩卡环,导流罩采用半封闭式盒体且其环腔内壁依次设有锥状罩流面和柱状罩流面,导流罩的盒底部中央钻有柱状导流道且其柱状导流道的下端磨削成球状止阀面,导流罩的球状止阀面采用圆球面,且导流罩的柱状导流道四周钻有沿周向均布的罩流孔;

一旋齿除砂器;所述旋齿除砂器采用旋齿轴流除砂筒体,它包括旋齿除砂体和排液筒;

旋齿除砂体采用短筒体,其外壁上铣有沿周向均布的旋齿,且旋齿法面端面的宽边朝外,排液筒由上而下依次设置排液接头、排液筒体和排液接箍,排液筒的排液筒体采用半封闭式筒体且其筒壁上钻有沿轴向等间距分层排列的筒液孔;

一涡轮扶正器;所述涡轮扶正器采用涡轮搅拌扶正体,它包括涡轮叶片、涡轮杆、扶正叶片和变径杆接箍;涡轮杆采用变径杆体,涡轮杆的上部杆体上部设有扶正叶片且其下部杆体的中下部设有涡轮叶片,涡轮杆的下部杆体顶端磨削成杆锥面;涡轮叶片和扶正叶片均沿周向均布,涡轮叶片在垂直于其叶片线的法面端面呈长条形,扶正叶片由矩形薄板和三角形薄板组合而成,变径杆接箍采用厚壁筒体。

2.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述双筒双塞双动阀式塞阀一体泵的上塞阀器置入上长泵筒同时旋齿除砂器和下塞阀器置入下长泵筒,该塞阀一体泵的上部经上长泵筒固定于油管柱的底端,且其下部由下长泵筒固定于尾管的顶端,同时上塞阀器和下塞阀器通过涡轮扶正器与抽油杆柱相连。

3.根据权利要求1或2所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述双筒体通过变径筒接箍实现涡轮扶正器的下限位,上长泵筒的轴向长度大于涡轮扶正器的轴向长度、塞阀一体泵的冲程长度及其防冲距之和,下长泵筒的轴向长度大于旋齿除砂器的轴向长度、下塞阀器的轴向长度、塞阀一体泵的冲程长度及其防冲距之和;上长泵筒的上筒腔室与抽油杆柱和油管柱间的环形空间相连通,且上长泵筒的下筒腔室与下长泵筒的环腔相连通;

所述变径筒接箍的柱状箍流道采用柱面并实现上长泵筒和下长泵筒环腔的变径,由此上长泵筒和下长泵筒组成的双长泵筒分别与上动柱塞体和下动柱塞体组成的双动柱塞相配合;稠油井由采油作业转为注热作业时,只需通过抽油杆柱上提上塞阀器和下塞阀器,并使下动柱塞体进入上长泵筒的环腔同时上动柱塞体进入油管柱的管腔;而稠油井由注热作业转为采油作业时,只需通过抽油杆柱下放上塞阀器和下塞阀器,并使下动柱塞体重新进入下长泵筒的环腔同时上动柱塞体重新进入上长泵筒的环腔,从而实施稠油井的注采一体作业。

4.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述上动柱塞中动柱塞的轴向长度小于动排液阀罩的轴向长度,上动柱塞的上柱状塞流道采用柱面且其上柱状塞流道的直径等于动排液阀罩的内径,同时上动柱塞的锥状密封面采用圆锥面;

所述双筒双塞双动阀式塞阀一体泵的上冲程中,上动柱塞体随涡轮扶正器朝上滑动,且动排液阀关闭,上动柱塞受上长泵筒的上筒腔室内液柱压力作用而受压,并压缩弹性套环而产生弹性径向变形,以此实时减小上动柱塞体和上长泵筒的环空间隙。

5.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述排液阀密封环带的宽度大于动排液阀体高度的二分之一;

所述动排液阀中动排液阀罩的外环面与上动柱塞的环腔内壁之间构成环形空间,且动排液阀罩上的各层排液孔沿周向均布,各排液孔采用圆形孔眼,产液经由排液孔射入动排液阀罩与上动柱塞的环形空间再排入上长泵筒的上筒腔室。

6.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述下动柱塞体的外环面与下长泵筒的环腔内壁间精密配合,同时上动柱塞体的外环面与上长泵筒的环腔内壁间精密配合而构成双重柱面移动副,实现塞阀一体泵中双动柱塞和双长泵筒的自行扶正;

所述下动柱塞的下柱状塞流道采用柱面且其锥状塞流道采用圆锥面,下动柱塞的塞流孔采用柱面,产液依次经下动柱塞的锥状塞流道和下柱状塞流道并由各塞流孔送入动进液阀;

所述下动柱塞体的减磨环与下动柱塞的窄环形凹沟之间采用镶嵌的方式进行配合,减磨环的外径大于下动柱塞的外环面直径。

7.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述动进液阀中动进液阀座的倒锥状密封面采用倒圆锥面,且动进液阀座的变截面座流道采用阶梯回转面;助启弹簧的弹力等于动进液阀体重力和导阀杆重力的合力,助启弹簧的上端和下端分别通过动进液阀体的阀锥体下端面和下动柱塞的筒顶端面进行定位;

所述动进液阀体的阀锥体所在锥面的大端圆面直径等于其半球体的球径,且进液阀密封环带的宽度大于动进液阀体的阀锥体锥高的三分之一。

8.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述动进液阀罩的外环面与下长泵筒的环腔内壁之间采用间隙配合,动进液阀罩的柱状罩卡环内配置动进液阀座,动进液阀罩的阀罩凹沟由两个圆锥面和一个柱面组合而成,动进液阀罩中阀罩凹沟的两个圆锥面的小端圆面直径均大于动进液阀体半球体的球径;

所述导流罩的锥状罩流面采用圆锥面且其锥状罩流面所在圆锥面的大端圆面直径等于柱状罩流面所在柱面的直径,导流罩的球状止阀面所在圆球面的球径等于动进液阀体半球体的球径,并实现动进液阀体的上限位;导流罩的罩流孔采用柱面,产液依次经动进液阀座的变截面座流道和倒锥状密封面、动进液阀罩的阀罩凹沟和动进液阀体间的变截面流道以及导流罩的柱状导流道和各罩流孔并由导流罩的柱状罩流面和锥状罩流面流入排液筒。

9.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述旋齿除砂器依据旋齿除砂体及时刮除并排出上长泵筒内沉积的砂粒,旋齿除砂体上的旋齿的齿线为沿旋齿除砂体外环面展开的螺旋线,旋齿在垂直于其齿线的法面端面呈等腰梯形,旋齿除砂体的筒体以及旋齿的上下两端均磨削成锥度相等的圆锥面,同时旋齿的齿顶面位于同一柱面,且旋齿齿顶面所在的柱面与下长泵筒的环腔内壁之间采用间隙配合,由此旋齿除砂体的旋齿可以及时刮除上长泵筒下筒腔室内沉积的砂粒;

所述排液筒的排液接头将旋齿除砂器和涡轮扶正器连成一体,排液筒的排液接箍外环面直径小于下长泵筒的内径,并实现旋齿除砂体的下限位;排液筒中排液筒体的环腔内壁直径等于导流罩的锥状罩流面所在圆锥面的小端圆面直径,同时排液筒体的外环面与旋齿除砂体的环腔内壁之间精密配合而构成柱面移动副;排液筒体上的各层筒液孔沿周向均布,各筒液孔采用圆形孔眼,由此产液经排液筒的环腔并由各筒液孔排入上长泵筒的下筒腔室。

10.根据权利要求1所述的双筒双塞双动阀式塞阀一体泵,其特征在于:所述涡轮扶正器依据涡轮叶片的涡流导砂作用顺利排出双筒体内的砂粒,涡轮杆的下部杆体杆径大于其上部杆体的杆径,且涡轮杆的杆锥面所在的锥面与动排液阀体的排液阀锥面所在锥面位于同一圆锥面上,以便于将经由动排液阀体的产液顺利导入动排液阀罩内;

所述涡轮叶片的叶片线为沿涡轮杆下部杆体外环面展开的螺旋线,涡轮叶片的叶片顶面位于同一柱面,且涡轮叶片的叶片顶面所在柱面的直径小于上长泵筒的内径同时大于旋齿除砂体的环腔内壁直径,实现旋齿除砂体的上限位,由此涡轮叶片搅拌上长泵筒下筒腔室内的产液并形成涡流,而后依据涡流导砂作用产液携砂粒顺利排出;

所述扶正叶片中矩形薄板的叶片顶面位于同一柱面,且扶正叶片的叶片顶面所在的柱面与动排液阀罩的环腔内壁之间精密配合而构成移动副,由此实现涡轮扶正器和上塞阀器的自行扶正;扶正叶片中三角形薄板的叶片侧面位于同一倒圆锥面,且扶正叶片的叶片侧面所在倒圆锥面的锥度等于动排液阀罩排液孔的倾斜角。