專利名稱：用于往復泵的浮動小齒輪軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及往復泵，具體而言，涉及一種用于往復泵的浮動小齒輪軸承。
背景技術：
在油田操作中，往復泵通常用于各種目的。 一些往復泵，通常稱為"輔助泵"，通常 用于一些操作，例如固井、酸化或者壓裂井。通常，這些輔助泵運行相對短的時間周期，但是 它們操作頻繁。通常，它們安裝到卡車或者滑車上，用于輸送到各個井位置。泵可以一周操 作多次。在許多應用中，輔助泵并聯到單個流線上。 參照圖l，往復泵組件或者泵11包括曲軸箱或者電源機架殼體13，曲軸箱或者電 源機架殼體13包含往復泵12的大部分外表面。柱塞或者柱塞桿殼體15連接到電源機架殼 體13的端部，并且延伸到一組氣缸17。圖中示出了容納在電源機架殼體13中的往復泵的 一部分。電源機架殼體13容納曲軸25，該曲軸25通常機械連接到馬達上(未示出)。馬達 使曲軸旋轉，以便驅動往復泵12。在一種實施方式中，曲軸25通過凸輪傳動，使得從每個氣 缸17以交替的時間泵送流體。本領域技術人員容易理解，使從每個汽缸泵送流體的周期交 替有助于最小化與往復泵12有關的一次、二次和三次(等)力。在一種實施方式中，大的 主傳動齒輪或者主齒輪24機械連接到曲軸25的每個端部上。小的齒輪或者小齒輪26與 每個主齒輪24機械接合。馬達(沒有示出)與小齒輪軸27(圖2)的有花鍵的端部29聯 接。每個端部上的小齒輪上的齒輪齒是螺旋的或者相對于小齒輪軸27的軸線傾斜。在一 個小齒輪26上的齒的傾斜度與另一個小齒輪上的齒的傾斜度相反。經由馬達通過主齒輪 24與小齒輪26的機械接合使主齒輪24旋轉。 如圖1到3所示，往復泵組件11在每側上具有大齒輪或者主齒輪24，并且具有與 其相互機械接合的更小的齒輪或者小齒輪26。每個主齒輪24與曲軸25機械連接。小齒 輪26的齒輪部分位于小齒輪軸27的相對端部，其中有花鍵的端部29從軸27的一端伸出。 軸27穿過往復泵11的電源機架殼體13。 在軸27的每個端部附近，小齒輪軸承組件31包括內座圈33、外座圈35和球面軸 承37，該小齒輪組件31圍繞小齒輪軸27的所需部分收縮配合。盡管提到"球面"，但是軸 承37基本上是圓柱形的，在兩端之間具有向外彎曲的側面。軸承座39圍繞軸承組件31的 外座圈35裝配。軸承座39包含圍繞其外表面的唇緣，其用于在一旦軸承座39牢固緊固到 電源機架殼體13上時捕獲軸承組件31。軸承座39通過螺栓42連接到機架殼體40上。機 架殼體40焊接到電源機架殼體13上。外殼環(huán)繞齒輪24、26并且充有潤滑流體。
小齒輪26的組裝和安裝，特別是將軸承座39安裝到電源機架13上，需要將軸承 座39敲入電源機架13中。盡管這樣做，軸承座39可能與軸承37錯位。安裝過程耗時并 且效率低。因此，需要一種改進的設計，便于往復泵組件的各個部件之間的接合。

發(fā)明內容
用于往復泵組件的浮動小齒輪的一種實施方式包括電源機架，其容納曲軸。該曲軸的每個端部機械連接到大齒輪或者主齒輪上，所述主齒輪與小的齒輪或者小齒輪機械接
合。軸承座一體地形成為電源機架的部件，并且具有增加的寬度和恒定的內徑。小齒輪軸
承組件包括內座圈、外座圈和球面軸承，該小齒輪軸承組件圍繞小齒輪的軸放置。具有凸緣
區(qū)域的套筒圍繞軸放置并且放置成在臨時固定到軸上之前與軸承組件的內座圈和外座圈
齊平地接觸。小齒輪安裝在往復泵組件中，使得軸承組件靠在軸承座上，該軸承座一體地形
成為電源機架的一部分。然后從軸移除套筒。軸承組件能夠在軸承座上自由浮動并且在往
復泵組件的操作過程中提供軸和軸承組件的一定程度的橫向運動。相對端上的主齒輪具有
彼此相對對準的螺旋齒。所述齒在小齒輪齒上產生合力，以保持其對中。 通過閱讀本發(fā)明下述具體說明并且接合所附的權利要求書，參照附圖，本領域技
術人員將清楚本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點。


為了獲得本發(fā)明的特征和優(yōu)點以及將變得清楚的其他特性，并且更詳細地理解本
發(fā)明，需要參照具體實施方式
來對上面簡述的本發(fā)明進行更具體的描述，該實施方式示出
在附圖中，這些附圖形成說明書的一部分。但是應當注意，附圖僅示出了本發(fā)明的一種實施
方式，因此不應理解為限制本發(fā)明的范圍，因為本發(fā)明可以采納其他等同實施方式，其中 圖1是現有技術的往復泵組件的正視圖； 圖2是沿著圖1的線2-2獲取的往復泵組件的截面圖； 圖3是圖2所示的泵組件的局部放大圖； 圖4是根據本發(fā)明構造的往復泵組件的截面圖，其示出了在將小齒輪軸承組件安 裝到電源機架殼體中之前的狀態(tài)；以及 圖5是根據本發(fā)明構造的往復泵組件的截面圖，其中小齒輪軸承組件安裝在電源 機架殼體中。
具體實施例方式
本發(fā)明的泵12具有與針對圖l-3描述的泵相同的基本部件，包括電源機架殼體 13、曲軸25、主齒輪24和在小齒輪軸27的每個端部上的小齒輪26。小齒輪軸承組件31也 是相同的，其具有內座圈33、外座圈35以及球面軸承37。盡管提到"球面"，但是軸承37基 本上是圓柱形的，在兩端之間具有向外彎曲的側面。參照圖4，軸承座41優(yōu)選形成為與機架 殼體13分立并且通過焊接牢固地緊固到機架殼體13上。軸承座41是圓柱形套筒，其寬度 大約小齒輪軸承組件31的外座圈35的寬度。在該例子中，軸承座41的寬度也大于電源機 架殼體13的壁厚。內座圈33收縮配合到小齒輪軸27上。 安裝工具或者套筒45用來安裝小齒輪26和小齒輪軸承組件31。套筒45包括多 個定位螺釘47，這些螺釘47延伸穿過套筒并且與小齒輪26上的齒接合，以便圍繞小齒輪 26固定套筒45的位置。套筒45在其端部之一具有凸緣區(qū)域49。凸緣區(qū)域49的外徑優(yōu)選 等于或者大于外座圈35的外徑。 參照圖4和5，在將小齒輪26和小齒輪軸承組件31安裝到電源機架殼體13的過 程中，小齒輪軸承組件31的內座圈33被加熱，然后圍繞小齒輪軸27的每個端部上的小齒 輪軸27的所需部分放置。內座圈33由此固定到小齒輪軸27并且接合小齒輪軸27的每個端部上的肩部51。套筒45圍繞小齒輪軸27的每個端部放置，并且定位成使得凸緣49與內座圈33和外座圈35齊平地接觸。定位螺釘47相對小齒輪26擰緊，以保持套筒45的位置。套筒45確保內座圈33和外座圈35在整個安裝過程中恰當地對準。在每個軸承座41上放置油脂。小齒輪26和軸27插入通過電源機架殼體13。套筒45的外徑，包括定位螺釘47，小于軸承座41的內徑，使得套筒45中的一個穿過兩個軸承座41。小齒輪26插入到電源機架殼體13中，直到每個小齒輪軸承組件31位于軸承座41中?？赡苄枰獙π↓X輪軸27進行一些輕敲。 一旦小齒輪軸承組件31處于軸承座41中合適的位置，定位螺釘47被松開，并且每個套筒45從小齒輪26移除。主齒輪24然后安裝成與小齒輪26機械接合。外殼環(huán)繞齒輪24、26，并且充有潤滑流體。 在操作往復泵組件12期間，主齒輪24不會橫向移動，但是小齒輪軸27能夠自由浮動或者橫向移動。軸承組件31固定到小齒輪軸27上，并且隨其一起浮動。小齒輪軸承組件31能夠在軸承座41上自由軸向或者橫向浮動。在操作期間，軸承組件31因此與小齒輪26和軸27 —致地橫向運動。主齒輪24和小齒輪26的接合防止小齒輪軸承組件31離開軸承座41，因為在一種實施方式中所允許的最大軸向運動是0. 250英寸，但是該最大值可以改變。 本發(fā)明具有一些優(yōu)點。通過消除外部軸承殼體，減少了小齒輪和小齒輪軸承組件的安裝時間。此外，將軸承座結合為電源機架殼體的一體部分有助于將載荷從小齒輪傳遞到電源機架，因為軸承和電源機架的整個寬度始終接觸。 盡管僅在本發(fā)明的一些形式中描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員應當理解，本發(fā)明不限于這些描述，而是可以進行各種變化，而不背離本發(fā)明的范圍。
權利要求
一種往復泵組件，包括電源機架殼體，其用于容納曲軸；小齒輪軸，其具有延伸穿過所述電源機架殼體的相對兩側中的開孔的相對兩端部；主齒輪，其與所述曲軸的每個端部機械連接；小齒輪，其位于所述小齒輪軸的每個端部上，并且與所述主齒輪中的一個機械接合；以及軸承組件，其圍繞所述小齒輪軸的一部分放置，并且與每個所述開孔接觸，所述軸承組件中的每個以及所述小齒輪軸能夠沿著所述小齒輪軸的軸線相互一致地相對于所述主齒輪自由軸向運動受限制的量。
2. 根據權利要求1所述的往復泵組件，其中，所述軸承組件包括內座圈、外座圈和位于 所述內座圈和所述外座圈之間的滾柱軸承。
3. 根據權利要求1所述的往復泵組件，其中，所述開孔的寬度大于或者等于所述軸承 組件的寬度。
4. 根據權利要求1所述的往復泵組件，其中，所述開孔的每個包括 軸承座，其焊接到所述電源機架殼體上，并且每個所述軸承組件包括與所述軸承座的內徑表面接合的外座圈。
5. 根據權利要求1所述的往復泵組件，其中，所述開孔的每個包括 軸承座，其固定安裝到所述電源機架殼體上，并且每個所述軸承組件包括與所述軸承座的內徑表面接合的外座圈，其中所述外座圈 能夠相對于所述軸承座滑動。
6. 根據權利要求1所述的往復泵組件，其中，所述小齒輪的每個具有相對于一軸線傾 斜的齒，所述小齒輪中的一個的傾斜方向與另一個的傾斜方向相反，以便平衡所述小齒輪 軸上的軸向力。
7. 根據權利要求1所述的往復泵組件，還包括軸承座，所述軸承座從一側到另一側具 有恒定圓柱內徑，從而不具有任何唇緣。
8. —種往復泵組件，包括 電源機架殼體，其用于容納曲軸； 軸承座，其固定安裝到所述電源機架殼體上；小齒輪軸，其具有延伸穿過所述電源機架殼體的相對兩側中的軸承座的相對兩端部； 主齒輪，其與所述曲軸的每個端部機械連接；小齒輪，其位于所述小齒輪軸的每個端部上，并且與所述主齒輪中的一個機械接合，每 個所述小齒輪具有相對于一軸線傾斜的齒，所述小齒輪中的一個的傾斜方向與另一個的傾 斜方向相反，以便平衡所述小齒輪軸上的軸向力；以及軸承組件，其圍繞所述小齒輪軸的一部分放置，并且與所述軸承座接觸，所述小齒輪軸 能夠沿著所述小齒輪軸的軸線與所述軸承組件相互一致地相對于所述主齒輪自由軸向運 動受限制的量，其中，每個所述軸承組件包括與所述軸承座的內徑表面接合的外座圈，所述 外座圈能夠相對于所述軸承座滑動。
9. 根據權利要求8所述的往復泵組件，其中，所述軸承座的寬度大于或者等于所述軸 承組件的寬度，所述軸承座焊接到所述電源機架殼體上。
10. —種將小齒輪軸承組件安裝到往復泵組件中的方法，所述往復泵組件在電源機架 殼體的相對兩側上具有對準的第一和第二開孔，所述方法包括(a) 將第一和第二小齒輪軸承組件圍繞小齒輪軸的第一和第二端部固定；(b) 將第一和第二套筒圍繞小齒輪軸的第一和第二端部放置，并且使得所述第一和第 二套筒與第一和第二軸承組件接觸，并且固定所述第一和第二套筒的位置；(c) 將第二套筒和小齒輪軸的第二端部插入到所述電源機架殼體的第一開孔中；(d) 將小齒輪軸延伸穿過所述殼體的第二開孔，直到第一軸承組件安座于第一開孔中， 并且第二軸承安座于第二開孔中；以及(e) 從小齒輪軸移除所述兩個套筒。
11. 根據權利要求IO所述的方法，其中，步驟(a)包括在將小齒輪軸承組件圍繞軸放置 之前將小齒輪軸承組件的內座圈加熱。
12. 根據權利要求10所述的方法，其中，步驟(b)還包括擰緊延伸穿過套筒的多個定位 螺釘，使得所述定位螺釘與軸上的齒輪齒接合。
13. 根據權利要求IO所述的方法，其中，每個開孔包含與電源機架殼體剛性連接的軸 承座，并且軸承組件的外座圈可滑動地與軸承座接合。
14. 根據權利要求IO所述的方法，還包括將軸承座焊接到每個開孔上。
全文摘要
用于往復泵的浮動小齒輪軸承。該往復泵組件包括電源機架，其用于容納曲軸。該曲軸的每個端部與大齒輪或者主齒輪機械連接，所述主齒輪與小的齒輪或者小齒輪軸承接合。軸承座一體地形成為電源機架的一部分，具有增加的寬度和恒定的內徑。小齒輪軸承組件包括內座圈、外座圈和球面軸承，該齒輪軸承組件圍繞小齒輪軸承的軸放置。小齒輪安裝在往復泵組件中，使得軸承組件靠在軸承座上，該軸承座一體地形成為電源機架的一部分。軸承組件能夠在軸承座中自由浮動并且在往復泵組件的操作過程中提供軸和軸承組件的一定程度的橫向運動。
文檔編號F04B53/00GK101782067SQ20091022658
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權日2008年11月25日
發(fā)明者M·D·馬茨納, P·H·帕特爾 申請人:韋爾Spm公司