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专利号: 2020102948748
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其导杆动锥阀和动定双对中器沿轴向自上而下布置于外定泵筒的筒腔内,且导杆动锥阀、动定双对中器和中动泵筒随杆柱作上下往复移动,弹动定锥阀和定柱塞体沿轴向自上而下布置于中动泵筒的筒腔内,且弹动定锥阀、定柱塞体、外定泵筒和内定泵筒固定于油管柱的底端,其特征在于:一动定三筒体;所述动定三筒体采用两定一动组合式三泵筒并由一个动泵筒和两个固定泵筒组合而成,它依据内定泵筒将弹动定锥阀和定柱塞体连成一体,通过中动泵筒将导杆动锥阀和动定双对中器连成一体;外定泵筒、中动泵筒和内定泵筒分别采用长粗筒体、长细筒体和短细筒体并沿径向由外至内同轴心布置,中动泵筒的下筒限位环实现定对中接箍的轴向定位,上筒限位环实现上动螺旋体的下限位,变径动筒接头的外壁通过螺纹分别与动锥阀罩和动对中限位环相连,泵筒接箍的盒底部沿径向由内而外依次设有接箍导流圆孔和沉砂环沟;

一弹动定锥阀;所述弹动定锥阀和定柱塞体采用定锥阀和柱塞一体式构造,弹动定锥阀采用弹动式固定锥阀,并通过定锥阀导杆和定锥阀弹簧辅助定锥阀体顺利启闭;定锥阀体的外环面依次设有下弹簧卡槽和定阀体密封面,定锥阀座的环腔内壁沿轴向依次设有定阀座密封面和定阀孔,定阀座密封面与定阀体密封面之间构成定锥阀密封环带;定锥阀罩的盒底部设有上弹簧卡槽且其盒底部中央部位钻有圆孔,上弹簧卡槽和下弹簧卡槽实现定锥阀弹簧的上下双向限位,定锥阀座置入定锥阀罩的定阀座腔并通过内定泵筒实现轴向固定,定锥阀罩的定阀导流腔与定阀罩孔之间保持联通,各定阀罩孔倾斜布置;定锥阀导杆的定杆接头通过螺纹将定锥阀导杆和定锥阀体连为一体,定杆身同时与定锥阀罩和导流对中板之间构成双阀柱面移动副,定杆盖与定杆身截面变化处形成轴肩;导流对中板与中动泵筒之间构成单板柱面移动副,导流对中板的中央部位钻有圆孔且其四周设有沿周向均布的拱形导流孔;

一定柱塞体;所述定柱塞体采用固定式短柱塞,它包括定柱塞和减磨环;定柱塞的外环面沿轴向依次设有柱塞捕捉锥面和减磨沟槽,定柱塞与中动泵筒之间存在环空间隙并配合成分层柱面移动副,定柱塞的减磨沟槽内镶嵌减磨环,减磨环采用剖分式轴瓦;

一导杆动锥阀;所述导杆动锥阀采用导杆式游动锥阀并依据动锥阀导杆的导引作用而顺利启闭,它包括动锥阀体、动锥阀座、动锥阀罩和动锥阀导杆;动锥阀体的外环面设有动阀体密封面,动锥阀座的环腔内壁沿轴向依次设有动阀座密封面和动阀孔,动阀座密封面与动阀体密封面间构成动锥阀密封环带;动锥阀座置入动锥阀罩的动阀座腔并通过变径动筒接头实现轴向固定,动锥阀罩的变径螺纹接头将杆柱和动锥阀导杆连为一体,动锥阀罩的动阀导流腔与动阀罩孔之间保持联通,各动阀罩孔沿径向外粗内细且倾斜布置,动锥阀导杆的动杆接头通过螺纹与动锥阀罩相连,动锥阀导杆的动杆体与动锥阀体间构成单阀柱面移动副;

一动定双对中器;所述动定双对中器采用动定组合式双螺旋对中构造,依据上动螺旋体的动压液膜实现中动泵筒的随动对中,并结合下定螺旋体的稳定液膜实现中动泵筒的螺旋对中,它包括上动螺旋体、下定螺旋体、动对中限位环和定对中接箍;上动螺旋体采用转动式螺旋齿叶轮并由上螺旋齿体和上对中基管组成,下定螺旋体采用固定式螺旋齿叶轮并由下螺旋齿体和下对中基管组成,上螺旋齿体的每个螺旋齿齿距沿齿线自下而上逐渐减小,上螺旋齿体将上螺旋齿隙内携带砂粒的液流及时引流至中动泵筒上方的筒腔,下螺旋齿体每个螺旋齿间的下螺旋齿隙截面积沿齿线自下而上逐渐减小,液流在下螺旋齿体的齿顶面与外定泵筒的筒壁间形成稳定液膜;下定螺旋体的对中捕捉锥面与定柱塞的柱塞捕捉锥面相配合并实现动定双对中器与定柱塞体间的井下快速对接,下螺旋齿体的螺旋齿齿顶面设有防碰锥面,动对中限位环实现上动螺旋体的上限位,定对中接箍将下定螺旋体和中动泵筒连为一体。

2.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵整体采用轴对称筒体,该塞阀一体锥阀泵经动定三筒体与油管柱相连并由导杆动锥阀与杆柱相连;

所述动定三筒体的泵筒接箍采用开口朝上的圆盒体,泵筒接箍的沉砂环沟两侧沟壁采用圆柱面并与泵筒接箍的接箍导流圆孔孔壁同轴心布置,沉砂环沟的沟底面采用平面并与外定泵筒的中心线垂直相交布置,接箍导流圆孔的孔径等于内定泵筒的内径。

3.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述动定三筒体避免砂粒落入中动泵筒与定柱塞的环空间隙,动定三筒体的外定泵筒、中动泵筒和内定泵筒的两端均车制密封性管螺纹,外定泵筒和内定泵筒通过泵筒接箍而固定于油管柱的底端,中动泵筒通过导杆动锥阀接于杆柱的底端;中动泵筒沿轴向依次设有变径动筒接头、上筒限位环和下筒限位环,变径动筒接头的环腔内壁由两个圆柱面和一个圆锥面组合而成,变径动筒接头的环腔内壁上部所在柱面的直径等于动锥阀座动阀孔的孔径且变径动筒接头的环腔内壁下部所在柱面与中动泵筒的环腔内壁位于同一柱面上;中动泵筒依据定柱塞的分层柱面移动副和导流对中板的单板柱面移动副,并结合上动螺旋体的动压液膜和下定螺旋体的稳定液膜而沿外定泵筒的筒腔精准往复滑移。

4.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述定锥阀弹簧采用压缩弹簧,且其最大弹力等于定锥阀体和定锥阀导杆的重力之和;

所述定锥阀体的定阀体密封面和定阀座密封面采用相同锥度的倒锥面,定阀体密封面所在锥面的大端圆面直径小于定阀导流腔的腔壁所在柱面直径且其小端圆面直径小于定锥阀座定阀孔的孔径,定锥阀体的环腔内壁采用变径回转面并与定锥阀导杆的定杆接头相配合;

所述定锥阀座采用圆环体,定锥阀座的定阀座密封面与定阀体密封面之间精密配合,定锥阀密封环带的宽度大于定阀体密封面所在锥面锥高的三分之一。

5.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述定锥阀罩采用开口朝下的圆盒体,定锥阀罩的上弹簧卡槽和定锥阀体的下弹簧卡槽同时与定锥阀弹簧相配合;定锥阀罩的环腔内壁沿轴向依次设有定阀座腔、定阀导流腔和定阀罩孔,定阀导流腔的腔壁采用圆柱面,定阀罩孔采用圆形孔道并沿周向均布,内定泵筒中的液流依次流经定阀孔和定阀导流腔,并由定阀罩孔和拱形导流孔引流至中动泵筒的筒腔;

所述定锥阀导杆沿轴向依次设有定杆盖、定杆身和定杆接头,定杆身的外环面同时与定锥阀罩盒底部的圆孔孔壁和导流对中板的圆孔孔壁之间精密配合,定锥阀导杆依据双阀柱面移动副实现精准往复滑移,定杆盖与定杆身的轴肩与导流对中板的上端面之间保持间隙;

所述导流对中板采用圆形铜板,导流对中板的外环面与中动泵筒的环腔内壁之间精密配合,每个拱形导流孔沿轴向的截面由半圆形和矩形组合而成,导流对中板各拱形导流孔的截面积之和、定锥阀座的定阀孔截面积以及定锥阀罩各定阀罩孔的截面积之和均相等。

6.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述定柱塞体结合中动泵筒而避免砂粒在定柱塞上方发生沉积,定柱塞体依据分层减磨环减小定柱塞与中动泵筒之间的摩擦损失;

所述定柱塞的环腔内壁车制螺纹并接于内定泵筒的上部,定柱塞的减磨沟槽的剖面呈矩形,且各减磨沟槽等间距分层排列,各层减磨沟槽之间的定柱塞外环壁面与中动泵筒的环腔内壁间相配合;减磨环的材质选用减摩合金,减磨环的外环面所在柱面直径与中动泵筒与定柱塞之间的环空间隙尺寸保持一致,减磨环的外环面与中动泵筒的环腔内壁间紧密贴合。

7.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述动锥阀体的动阀体密封面和动阀座密封面采用相同锥度的倒锥面,动阀体密封面所在锥面的大端圆面直径小于动锥阀罩动阀导流腔的腔壁所在柱面直径且其小端圆面直径小于动锥阀座动阀孔的孔径;动锥阀座采用圆环体,动锥阀座的动阀座密封面与动阀体密封面之间精密配合,动锥阀座的动阀孔截面积等于动锥阀罩的各动阀罩孔的截面积之和。

8.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述动锥阀罩采用厚壁筒体,动锥阀罩的环腔内壁沿轴向依次设有动阀座腔、动阀导流腔、动阀罩孔和变径螺纹接头,变径螺纹接头的两端车制不同公称直径的螺纹,动阀导流腔的腔壁采用圆柱面,动阀罩孔采用锥形孔道并沿周向均布,中动泵筒内的液流依次流经动阀孔和动阀导流腔,而后由动阀罩孔减压增速后射入外定泵筒的筒腔并避免砂粒发生沉积;

所述动锥阀导杆沿轴向依次设有动杆体和动杆接头,动杆体的外环面与动锥阀体的环腔内壁之间精密配合,动锥阀导杆依据单阀柱面移动副实现导引作用。

9.根据权利要求1所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述动定双对中器的下定螺旋体通过螺旋搅拌及时将外定泵筒底部的砂粒引流至沉砂环沟,上动螺旋体的上螺旋齿体沿周向均布于上对中基管的外环面,下定螺旋体的下螺旋齿体沿周向均布于下对中基管的外环面,下定螺旋体的下对中基管内径等于中动泵筒的内径,上螺旋齿体的每个螺旋齿齿线为沿上对中基管外环面展开的螺旋线,下螺旋齿体的每个螺旋齿齿线为沿下对中基管外环面展开的螺旋线;

所述下定螺旋体的下对中基管的环腔内壁下部铣有对中捕捉锥面,下定螺旋体的对中捕捉锥面与定柱塞的柱塞捕捉锥面采用相同锥度的圆锥面,下螺旋齿体的防碰锥面采用倒锥面并避免动定双对中器与油管柱的管壁和外定泵筒的筒壁之间发生碰撞;

所述动对中限位环采用双环体,定对中接箍的环腔内壁车制密封性管螺纹,定对中接箍的外环面直径等于上筒限位环的外环面直径和动对中限位环的外环面直径。

10.根据权利要求1或9所述的动定组合式三筒双螺旋对中塞阀一体锥阀泵,其特征在于:所述上螺旋齿体的每个螺旋齿在垂直于其齿线的法面端面呈梯形,同时上螺旋齿体的每个螺旋齿齿顶面与外定泵筒的筒壁以及上对中基管的环腔内壁与中动泵筒的筒壁之间均采用间隙配合,上螺旋齿体用于减少外定泵筒和中动泵筒之间环腔的砂粒沉积量,同时液流在上动螺旋体与外定泵筒之间形成动压液膜;

所述下螺旋齿体的每个螺旋齿在垂直于其齿线的法面端面呈矩形且其法面端面的横截面积沿齿线自下而上逐渐增大,下螺旋齿体及时螺旋搅拌外定泵筒和内定泵筒之间环腔底部的液流,同时下螺旋齿体的每个螺旋齿齿顶面与外定泵筒的筒壁之间采用间隙配合。