模块化的泵设计
阅读：551发布：2021-04-10
专利汇可以提供模块化的泵设计专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且模 块 化的 泵 ，包括通用变速箱和 曲柄 单元，以及相关方法。在一个 实施例 中，本 发明 提供了一种包括通用变速箱和曲柄单元的模块化的泵，其中曲柄单元连接到通用变速箱。在另一个实施例中，本发明提供了一种用于往复泵中的通用变速箱。，下面是模块化的泵设计专利的具体信息内容。
1.一种模块化的泵，包括通用变速箱和第一曲柄单元，其中第一曲柄单元连接到通用变速箱。
2.权利要求1的模块化的泵，其中通用变速箱包括蜗杆驱动变速箱。
3.权利要求1的模块化的泵，其中通用变速箱包括齿轮驱动变速箱。
4.权利要求1的模块化的泵，其中模块化的泵包括第二曲柄单元，其中第二曲柄单元连接到通用变速箱。
5.权利要求1的模块化的泵，其中第一曲柄单元为二联曲柄单元。
6.权利要求1的模块化的泵，其中第一曲柄单元为三联曲柄单元。
7.权利要求1的模块化的泵，其中第一曲柄单元为两联曲柄单元，且第二曲柄单元为三联曲柄单元。
8.权利要求1的模块化的泵，其中模块化的泵是三级泵。
9.权利要求1的模块化的泵，其中模块化的泵为四级泵。
10.权利要求1的模块化的泵，其中模块化的泵是五级泵。
11.一种用于往复泵中的通用变速箱。
12.权利要求11的通用变速箱，其中通用变速箱是蜗杆驱动变速箱。
13.权利要求12的通用变速箱，其中通用变速箱包括壳体、蜗轮、以及通用适配毂。
14.权利要求12的通用变速箱，其中曲柄单元可连接到通用变速箱的左侧及右侧。
15.权利要求11的通用变速箱，其中通用变速箱为齿轮驱动变速箱。
16.权利要求15的通用变速箱，其中通用变速箱包括壳体、相对的斜齿轮以及通用适配毂。
17.权利要求15的通用变速箱，其中曲柄单元可连接到通用变速箱的左侧和右侧。
18.一种组装往复泵的方法，包括：提供通用变速箱；提供一个或多个曲柄单元；以及将一个或多个曲柄单元连接到通用变速箱。
19.权利要求18的方法，其中通用变速箱包括通用适配毂。
20.权利要求19的方法，其中往复泵的组装在工作地点进行。
模块化的泵设计
[0001] 相关文献的交叉引用
[0002] 本申请要求2011年4月28日申请的美国在先申请61／480242以及2012年1月3日申请的美国在先申请13／342657的优先权，本文以参考方式全文引入两篇文献。
背景技术
[0005] 往复泵通常为订制，结果，需花费几个月来制造和运输。往复泵通常构造为带有左边或者右边驱动结构，其壳体需对应于每一种应用。这会对可用于该泵的传动或驱动的类型造成影响。比如，蜗杆传动泵的动力传动系统与轴向曲柄的取向成90度，而齿轮传动泵和星形齿轮组的动力传动系统则平行于轴向曲柄的取向。结果，泵通常构造为特殊结构，针对应用而特殊化，使得构建过程严重地受到构造需求的限制。
[0006] 需要改良制造往复泵的过程。发明内容
[0007] 本发明涉及模块化的泵设计。更特别地，本发明涉及的模块化的泵设计包括通用的部件以及相关的方法。
[0008] 在一个实施方式中，本发明提供的模块化的泵包括通用的变速箱和曲柄单元，其中曲柄单元连接到通用变速箱。
[0009] 在另一实施方式中，本发明提供了用于往复泵中的通用变速箱。
[0010] 在另一个实施方式中，本发明提供了组装往复泵的方法，包括：提供通用的变速箱；提供一个或多个曲柄单元；以及将一个或多个曲柄单元连接到通用变速箱。
[0012] 本发明实施方式及其优势更为完整和透彻的理解可通过参考下方结合附图进行的说明而获得。
[0013] 图1和图2示出根据本发明某些实施方式的通用变速箱。
[0014] 图3和4示出根据本发明某些实施方式的曲柄单元。
[0015] 图5和6示出根据本发明某些实施方式的往复泵如何组装的展示。
[0016] 图7-14示出根据本发明某些实施方式的往复泵。
[0017] 详细说明
[0018] 本发明涉及模块化的泵设计。更特别地，本发明涉及一种模块化的泵设计，其包括通用部件和相关方法。
[0019] 模块化的泵和方法的一些潜在优势在本文中公开。本文公开的模块化的泵和方法的很多潜在优势之一在于，它们可以允许进行流线型的泵的构建过程。本文公开的模块化的泵和方法的另一潜在优势在于它们可以提供适应用户需求且不需要进行重大定制化改变的模块化的泵设计。本文公开的模块化的泵和方法的另一潜在优势在于，它们可以提供多种最终的泵结构，这些结构可以用更少部件和组件且不需要依赖特定的部件来制造。本文公开的模块化的泵和方法的另一潜在优势在于，所提供的泵设计易于维护。本文公开的模块化的泵的通用部件被送到工作地点替换受损单元，比如，曲柄单元可以在工作地点由合规的人员将其完全替换成新单元。
[0020] 通过将泵的主要元件拆分成独立的组件，比如变速箱和曲柄单元，能够使得构建过程格式化。通过提供“通用的”变速箱和曲柄单元，构建成泵组件的过程可得以改良。如本文所用，术语“通用的”被用于指不特指左边或右边构造的部件，但是可以用作左边和右边，且不特定具有某边的构造。通过利用本文公开的方法，可以为通用泵部件建立库存，继而可简单地组装起来，以满足客户的构建要求，将运输所需的几个月时间减少为可能的数天时间。这个方案的主要考虑之处在于，要理解变速箱和曲柄单元是如何组装起来的，以形成特定的泵构造。下面的信息为获得流线型抽油泵(streamlined pump)构造过程的理念。
[0021] 在某些实施方式中，本发明提供的模块化的泵包括变速箱和曲柄单元。本文公开的模块化的泵可以具有任意范围内的马力。在某些实施方式中，本文公开的泵可以是500、1000、1500、2000或2500马力的泵。
[0022] 在某些实施方式中，变速箱可以是通用变速箱。变速箱的示例包括蜗杆／蜗轮驱动、齿轮驱动、行星驱动齿轮系统。齿轮传动变速箱的示例在图1中示出。蜗杆蜗轮变速箱的示例在图2中示出。
[0023] 现在参考图1，图1显示了齿轮驱动变速箱100。在某些实施方式中，齿轮驱动变速箱100可包括壳体110、相对的斜齿轮120、通用毂适配器130、以及一个或多个安装表面140。齿轮驱动变速器100的每一部件可以由任意适宜的材料制成，能抵抗高达20000psi的压力以及高达400°F的高温。在一些实施方式中，齿轮驱动变速箱100的部件可由AISI4140钢、AISI4330钢或它们的衍生物制成。
[0024] 在某些实施方式中，相对的斜齿轮120可以是人字齿轮。在某些实施方式中，通用毂适配器130包括内部花键。在某些实施方式中，通用毂适配器130可适于齿轮和蜗杆驱动这两者。在某些实施方式中，相对的斜齿轮120可机械地连接到通用毂适配器130，这样当有旋转能量施加到斜齿轮120之时，旋转能量被传递到通用毂适配器130，继而该毂适配器在齿轮驱动变速箱100中旋转。一旦旋转，通用毂适配器130可因比通过内部花键为一个或多个曲柄单元提供驱动。
[0025] 现在参考图2，图2示出了蜗杆驱动变速箱200。在某些实施方式中，蜗杆驱动变速箱200可包括壳体210、蜗(式齿)轮220、通用毂适配器230、以及一个或多个安装表面240。蜗杆驱动变速箱200的每一部件可由任意适宜的材料制成，以抵抗高达20000psi的压力和高达400°F的温度。在一些实施方式中，蜗杆驱动变速箱200的部件可由AISI4140钢，AISI4330钢或它们的衍生物制成。
[0026] 在某些实施方式中，通用毂适配器230包括内部花键。在某些实施方式中，通用毂适配器230可适于齿轮和蜗杆驱动这两者。在某些实施方式中，蜗轮220可机械地连接到通用毂适配器230，这样当有旋转能量施加到蜗轮220之时，旋转能量被传递到通用毂适配器230，继而该毂适配器在蜗杆驱动变速箱200中旋转。一旦旋转，通用毂适配器230可因此通过内部花键为一个或多个曲柄单元提供驱动。
[0027] 本发明中讨论的变速箱可以在一个或多个曲柄单元中通用，不需要对变速箱进行任何修正便可以将曲柄单元连接到变速箱的任一侧。在其他实施方式中，一个曲柄单元可以连接到变速箱一侧，而一个盖子可连接到变速箱的另一侧。本申请已经考虑了将曲柄单元连接到变速箱的方法。在某些实施方式中，该连接可以通过中央花键毂单元进行，从而驱动曲柄，而构建有壳体的主曲柄直接连接到变速箱壳体。通过保持蜗杆驱动和齿轮驱动之间相同的宽度，能够对各曲柄单元上应用相同的组装方法。
[0028] 曲柄单元可包括任意数量的曲拐(throw)。在某些实施方式中，曲柄单元可以为三联(three throw)曲柄(三级)或者五联曲柄(five throw)(五级)。在五级的情况下，该设置可以是两联(two throw)曲柄加三联曲柄的设置，每一曲柄位于变速箱的某一侧。两联曲柄单元的示例在图3中示出。三联曲柄单元的示例在图4中示出。
[0029] 现在参考图3，图3显示了两联曲柄单元300。两联曲柄单元300可包括壳主体310、液力端320、以及中央花键毂单元330。现在参考图4，图4示出了三联曲柄单元400。
三联曲柄单元400可包括壳主体410、液力端420、以及中央花键毂单元430。两联曲柄单元
300和三联曲柄单元400的每一部件可由任意材料制成，以抵抗高达20000psi的压力和高达400°F的温度。在一些实施方式中，两联曲柄单元300和三联曲柄单元400的部件可由AISI4140钢，AISI4330钢或它们的衍生物制成。
三联曲柄单元400可包括壳主体410、液力端420、以及中央花键毂单元430。两联曲柄单元
300和三联曲柄单元400的每一部件可由任意材料制成，以抵抗高达20000psi的压力和高达400°F的温度。在一些实施方式中，两联曲柄单元300和三联曲柄单元400的部件可由AISI4140钢，AISI4330钢或它们的衍生物制成。
[0030] 无论有几个曲拐，每一曲柄单元均由一壳体和若干止推轴承(未示出)组成，且它们组装成曲柄单元。曲柄自身可具有不同的曲拐距离。在一些实施方式中，曲拐距离的范围从6英寸到12英寸。每一曲柄曲拐可连接到连接杆／活塞布置，杆或活塞最终通过液力端单元用于泵抽过程。
[0031] 在某些实施方式中，比如在三级结构中，径向的曲拐分离可以是120度。在其他实施方式中，比如在五级结构中，径向的曲拐分离可以为72度。然而，在任一情况下，曲柄制造的实质是一样的。通过制造2种(72或120度)曲柄单元，能够利用相同的壳体支承结构元件。形成容纳通用布置可在通用泵中发生(虽然泵可以配置为左边或者右边驱动)。
[0032] 在三级泵的情况下，曲柄单元可以简单地螺栓连接到变速箱的左侧或者右侧上。类似地，五级泵可配置为左边或右边结构，2联曲柄安装到相反于3联曲柄的一侧上。曲柄的内部特征保证了绝对的曲柄正时。
[0033] 将定制化纳入到构造中，也为定制的精细化提供了更多的机会。比如，四级泵可使用2联+2联的曲柄单元构建(曲柄制造为90度分离)。可能的更为极致的情况可以为六级泵，利用3+3的结构，以条件、流率和压力需求为准。
[0034] 变速箱的分离也可以使得驱动系统适于包括行星齿轮单元(限于三级结构)，或者其他推进装置，如液压马达。结果，结构的定制化不限于三级或者五级结构，但使用设计原理的多种结构在利用一些关键元件的情况下是可能实现的。
[0035] 在某些实施方式中，本发明提供的组装往复泵的方法包括：提供通用变速箱；提供一个或多个曲柄单元；以及将一个或多个曲柄单元连接到通用变速箱。在某些实施方式中，一个或多个曲柄单元可连接到通用变速箱的任一侧或者两侧。
[0036] 图5和6示出了在某些实施方式中如何组装本发明公开的往复泵。
[0037] 如图5所示，可以将两联曲柄单元510以这样一种方式滑入到蜗杆驱动变速箱500中，即，使得两联曲柄单元510的中央花键毂单元515靠在蜗杆驱动变速箱500的通用适配毂505的内侧。类似地，在图5中也示出了三联曲柄单元520以这样一种方式滑入到蜗杆驱动变速箱500中，即，使得三联曲柄单元520的中央花键毂单元525靠在蜗杆驱动变速箱500的通用适配毂505的内侧。一旦以这样的方式组装好，两联曲柄单元510和三联曲柄单元520可继而被螺栓连接到蜗杆驱动变速箱500上。
[0038] 如图6所示，可以将两联曲柄单元610以这样一种方式滑入到齿轮驱动变速箱600中，即，使得两联曲柄单元610的中央花键毂单元615靠在齿轮驱动变速箱600的通用适配毂605的内侧。类似地，在图6中也示出了，三联曲柄单元620以这样一种方式滑入到齿轮驱动变速箱600中，即，使得三联曲柄单元620的中央花键毂单元625靠在齿轮驱动变速箱600的通用适配毂605的内侧。一旦以这样的方式组装好，两联曲柄单元610和三联曲柄单元620可继而被落霜连接到齿轮驱动变速箱800上。
[0039] 图7-14示出了根据本发明实施方式的变速箱和曲柄单元其多种可能的结构。图7和8显示了根据本发明某些实施方式中的具有蜗杆驱动的五级泵设计。图9和10示出了根据本发明某些实施方式的具有齿轮驱动的五级泵设计。图11和12显示了根据本发明某些实施方式的具有齿轮驱动的三级泵设计。图13和14示出了根据本发明某些实施方式的具有蜗杆驱动的三级泵设计。
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