專利名稱：一種新型鉆井泵活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油勘探、鉆探開發(fā)工程使用的一種新型鉆井泵活塞，尤 其適用于三缸單作用鉆井泵。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)、外鉆井生產(chǎn)所使用的鉆井泵，如三缸單作用鉆井泵的活塞主要 是由活塞鐵芯、橡膠皮碗、橡膠密封圈、壓板及卡簧組成。組裝后的活塞通過 緊固螺母固定在活塞桿上跟隨活塞桿做往復運動?；钊倾@井泵的易損件，目
前國外活塞的壽命一般為250 350h，而我國的活塞壽命一般為140 160h。
根據(jù)試驗，目前使用的鉆井泵活塞的失效往往是從活塞橡膠皮碗的根部出 現(xiàn)彗星狀的缺陷開始的。其主要的原因有(1)活塞在運動過程中，橡膠皮碗 在高壓泥漿的作用下，產(chǎn)生軸向變形，在橡膠皮碗與活塞鐵芯之間形成了環(huán)形 空間。活塞在吸入過程中，有一部分泥漿在泥漿壓力作用下會通過橡膠皮碗的 內(nèi)孔進入到環(huán)形空間，而在排出過程中，橡膠皮碗受到排出壓力的作用，使得 環(huán)形空間內(nèi)的泥漿沖蝕和磨損橡膠皮碗的根部，導致皮碗根部出現(xiàn)彗星狀的缺 陷，隨著活塞的往復運動，這部分泥漿在吸入和排出壓力的作用下，反復的使 缺陷不斷擴大，直至橡膠皮碗失效。(2)活塞與缸套存在間隙。當冷卻水噴射 到活塞后端面時， 一部分冷卻水、空氣及冷卻水中含有的泥沙會通過活塞與缸 套間的間隙，經(jīng)橡膠皮碗與活塞鐵芯形成的環(huán)形空間進入到皮碗的根部，最后 到達缸套的吸入室內(nèi)。空氣進入吸入室后，會造成泥漿吸入不足，產(chǎn)生水擊現(xiàn) 象，降低泵的使用壽命。冷卻水進入到吸入室后，除了產(chǎn)生水擊現(xiàn)象外，也會 造成泥漿的濃度降低，容易造成井塌、井噴等嚴重的事故。此外，冷卻水中泥 沙有一部分會停留在缸套內(nèi)壁上，隨著往復運動的進行，容易造成活塞皮碗及 缸套的磨損失效。

實用新型內(nèi)容
為了克服目前鉆井泵活塞存在的密封性能差、易磨損、壽命低的不足，本 實用新型提供了一種新型鉆井泵活塞，以提高鉆井泵活塞及缸套的使用壽命。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種新型鉆井泵活塞 由活塞鐵芯、橡膠皮碗、橡膠封堵環(huán)、密封圈、壓板、卡簧及緊固螺母組成。 橡膠皮碗通過壓板和卡簧固定在活塞鐵芯上，空氣封堵環(huán)通過硫化安裝在活塞 鐵芯的后端，活塞通過緊固螺母固定在活塞桿上。所述橡膠皮碗內(nèi)緣與活塞鐵 芯外緣采用圓錐形配合方式，橡膠皮碗的內(nèi)緣錐度和活塞鐵芯的外緣錐度采用
1:5 1:10;所述橡膠皮碗的外緣設(shè)計為一定的錐度，其外緣錐度為1:15，其橡 膠皮碗的唇角a采用15° 20°;所述橡膠封堵環(huán)的唇角e采用8° 10°。
通過改善橡膠皮碗與鐵芯間的配合形式可以有效的防止在運動過程中，橡
膠皮碗與鐵芯之間形成環(huán)形空間；通過改進橡膠皮碗的形狀，消除尺寸突變和 減小唇角，有效的增加了皮碗的磨損區(qū)域，提高了其耐磨性；通過在活塞后端 加裝橡膠封堵環(huán)，有效的防止了冷卻水及空氣的進入，提高了活塞和缸套的使 用壽命。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)的活塞比較，其優(yōu)點是
1. 提高了活塞及缸套的使用壽命。試驗證明，在同等條件下，使用本新型
結(jié)構(gòu)的活塞，橡膠皮碗的壽命是傳統(tǒng)皮碗的2 5倍。
2. 采用橡膠封堵環(huán)，有效的防止空氣進入吸入室內(nèi)，消除了水擊現(xiàn)象，提 高了泵的效率。
3. 采用橡膠封堵環(huán)，有效的防止了冷卻水進入吸入室內(nèi)，保證了泥漿的濃 度，故可以防止由于泥漿濃度稀釋造成的井塌、井噴事故的發(fā)生。
4. 結(jié)構(gòu)簡單，易加工，便于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是本實用新型活塞的裝配示意圖。
圖2是本實用新型活塞鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型活塞的橡膠皮碗的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型活塞的橡膠封堵環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.橡膠封堵環(huán)，2.橡膠皮碗，3.活塞鐵芯，4.壓板，5.卡簧，6.緊固 螺母，7.密封圈，8.缸套，9.活塞桿，IO.冷卻管，ll.外緣錐度，12.外緣錐度，13.內(nèi)緣錐度。
具體實施方式
如圖l、圖2、圖3、圖4所示， 一種新型鉆井泵活塞主要包括橡膠封堵環(huán) 1、橡膠皮碗2、活塞鐵芯3、壓板4、卡簧5、緊固螺母6及密封圈7組成。橡 膠皮碗2通過壓板4和卡簧5固定在活塞鐵芯3上，橡膠封堵環(huán)1通過硫化安 裝在活塞鐵芯3的后端，活塞通過緊固螺母6固定在活塞桿9上。所述橡膠皮 碗2內(nèi)緣與活塞鐵芯3外緣采用圓錐形配合方式，橡膠皮碗2的內(nèi)緣錐度13和 活塞鐵芯3的外緣錐度11采用1:5 1:10;所述橡膠皮碗2的外緣設(shè)計帶有錐 度，其外緣錐度12為1:15，其橡膠皮碗2的唇角a采用15° 20°;所述橡膠封 堵環(huán)1的唇角e采用8° 10°。
橡膠皮碗2內(nèi)緣與活塞鐵芯3外緣采用的圓錐形配合方式，可以有效的防 止在運動過程中，橡膠皮碗2與活塞鐵芯3之間形成環(huán)形空間；將橡膠皮碗2 的外緣設(shè)計成外緣錐度12形狀同時，減小唇角a ，使唇角a在15° 20°內(nèi)變化， 不僅消除了橡膠皮碗2的尺寸突變，而且有效的提高了橡膠皮碗2與缸套8之 間的密封性能，同時也增大了橡膠皮碗2的磨損區(qū)域，提高了其耐磨性；通過 在活塞后端加裝橡膠封堵環(huán)1，有效的防止了冷卻管11中的冷卻水及空氣的進 入，提高了活塞和缸套的使用壽命。
本實用新型所述的活塞可制造成各種尺寸規(guī)格，以滿足不同鉆井工況的要求。
權(quán)利要求1.一種新型鉆井泵活塞，由活塞鐵芯(3)、橡膠皮碗(2)、橡膠封堵環(huán)(1)、密封圈(7)、壓板(4)、卡簧(5)及緊固螺母(6)組成，其特征在于所述橡膠皮碗(2)內(nèi)緣與活塞鐵芯(3)外緣采用圓錐形配合方式，橡膠皮碗(2)的內(nèi)緣錐度(13)和活塞鐵芯的外緣錐度(11)采用1∶5～1∶10；所述橡膠皮碗(2)的外緣設(shè)計帶有錐度，其外緣錐度(12)為1∶15。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型鉆井泵活塞，其特征在于所述橡膠皮碗 (2)的唇角a采用15° 20°;所述橡膠封堵環(huán)(1)的唇角e采用8。 10。。
專利摘要本實用新型是用于石油天然氣勘探鉆井工程的一種新型鉆井泵活塞，它由活塞鐵芯、橡膠皮碗、橡膠封堵環(huán)、密封圈、壓板、卡簧及緊固螺母組成，其特征在于，所述橡膠皮碗內(nèi)緣與活塞鐵芯外緣采用圓錐形配合方式，橡膠皮碗的內(nèi)緣錐度和活塞鐵芯的外緣錐度采用1∶5～1∶10；所述橡膠皮碗的外緣設(shè)計為一定的錐度，其外緣錐度為1∶15，其橡膠皮碗的唇角α采用15°～20°；所述橡膠封堵環(huán)的唇角θ采用8°～10°。通過改善橡膠皮碗與鐵芯間的配合形式可防止在運動過程中，橡膠皮碗與鐵芯之間形成環(huán)形空間；通過改進橡膠皮碗的形狀，以提高其耐磨性；通過在活塞后端加裝橡膠封堵環(huán)，防止冷卻水及空氣的進入，以提高活塞和缸套的使用壽命。
文檔編號F04B53/00GK201358912SQ20092007957
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者呂治中, 龐學東, 張?zhí)旖? 然 羅, 鐘功祥, 玲 陽 申請人:西南石油大學