專利名稱：一種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種潛油電泵。
背景技術(shù)：
潛油電泵的作用是將井下的液體抽送到地面。泵的轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要由泵軸、花鍵套、鍵、葉輪、止推墊片、軸套、隔套和軸用彈性擋圈等組成；固定部分主要由導(dǎo)殼、泵殼、接頭、O形密封圈、壓緊管和頂部軸承體等組成。在潛油電泵機(jī)組系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)和失效分析中發(fā)現(xiàn)，潛油電泵發(fā)生故障率最高的是泵軸和葉輪。泵軸的失效模式主要是磨損和斷裂失效，發(fā)生的部位主要在泵軸連接花鍵外端部和鍵槽處。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所提到的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵，該種潛油電泵對(duì)泵軸和花鍵套進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的方案可降低泵軸花鍵根部的應(yīng)力集中以及花鍵套對(duì)泵軸的剪切變形，從而避免泵軸斷裂失效。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:該種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵，包括由泵軸、花鍵套、葉輪、止推墊片、軸套、隔套以及軸用彈性擋圈組成的轉(zhuǎn)動(dòng)單元和由導(dǎo)殼、泵殼、接頭、壓緊管以及頂部軸承體組成的固定單元。其獨(dú)特之處在于:所述泵軸上花鍵根部的截面為曲面結(jié)構(gòu)，所述曲面結(jié)構(gòu)由采用內(nèi)圓弧的內(nèi)凹導(dǎo)圓和采用外圓弧的外凸導(dǎo)圓圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述花鍵套內(nèi)鍵槽根部的截面形狀亦為曲面結(jié)構(gòu)，由采用外圓弧的槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓和采用內(nèi)圓弧的槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述內(nèi)凹導(dǎo)圓與槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓相吻合，夕卜凸導(dǎo)圓與槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓相吻合。本實(shí)用新型具有如下有益效果:該種改進(jìn)后的潛油電泵，將泵軸花鍵根部的單一外圓弧改為由采用外圓弧 的槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓和采用內(nèi)圓弧的槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓圓滑過渡連接后構(gòu)成的曲面結(jié)構(gòu)，一方面降低了泵軸花鍵根部的應(yīng)力集中，在提高泵軸傳遞扭矩能力的同時(shí)可以花鍵套對(duì)泵軸的剪切變形，從而避免泵軸斷裂失效。另外花鍵套的齒槽內(nèi)配合的曲線結(jié)構(gòu)，有利于降低花鍵套的初始裂紋形成，使得抗剪切能力增加。


:圖1是本實(shí)用新型所述泵軸的主視剖面圖。圖2是本實(shí)用新型所述泵軸的側(cè)視圖。圖3是本實(shí)用新型所述花鍵套的主視圖。圖4是本實(shí)用新型所述花鍵套的側(cè)視剖面圖。圖中1-泵軸，2-外凸導(dǎo)圓，3-內(nèi)凹導(dǎo)圓，4-花鍵套，5-倒角，6-槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓，
7-槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:如圖1至圖4所示，該種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵，包括由泵軸1、花鍵套4、葉輪、止推墊片、軸套、隔套以及軸用彈性擋圈組成的轉(zhuǎn)動(dòng)單元和由導(dǎo)殼、泵殼、接頭、壓緊管以及頂部軸承體組成的固定單元。其獨(dú)特之處在于:所述泵軸I上花鍵根部的截面為曲面結(jié)構(gòu)，所述曲面結(jié)構(gòu)由采用內(nèi)圓弧的內(nèi)凹導(dǎo)圓3和采用外圓弧的外凸導(dǎo)圓2圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述花鍵套4內(nèi)鍵槽根部的截面形狀亦為曲面結(jié)構(gòu)，由采用外圓弧的槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓6和采用內(nèi)圓弧的槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓7圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述內(nèi)凹導(dǎo)圓3與槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓6相吻合,夕卜凸導(dǎo)圓2與槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓7相吻合。本方案進(jìn)行如上改進(jìn)的原因在于:分析泵軸斷裂失效的主要原因就在泵軸與花鍵套的連接處。這是由于泵軸的扭轉(zhuǎn)變形遠(yuǎn)大于花鍵套的扭轉(zhuǎn)變形，這就使得位于花鍵套外端的泵軸花鍵發(fā)生較大彈性變形后，而花鍵套內(nèi)的泵軸花鍵幾乎沒有彈性變形，從而使得花鍵套的花鍵端部像剪刀一樣，在扭矩作用下剪切泵軸花鍵，在花鍵側(cè)面極易形成初始裂紋，導(dǎo)致泵軸發(fā)生塑性斷裂失效。其次，泵軸與花鍵套是間隙配合，在傳遞動(dòng)扭矩過程中，由于泵軸的彈性變形能的存儲(chǔ)和釋放，使得泵軸與花鍵套連接處頻繁發(fā)生沖擊和摩擦，泵軸花鍵承受的瞬時(shí)應(yīng)力會(huì)很大，特別是泵軸花鍵根部會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，極易形成初始裂紋，導(dǎo)致泵軸花鍵連接處失效。這種失效方式隨著花鍵配合間隙的增大和傳遞扭矩的頻繁波動(dòng)，失效件概率會(huì)越來越大。因此，本方案將泵軸花鍵根部的單一外圓弧改為由采用外圓弧的槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓和采用內(nèi)圓弧的槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓圓滑過渡連接后構(gòu)成的曲面結(jié)構(gòu)。這樣一方面降低了泵軸花鍵根部的應(yīng)力集中，在提高泵軸傳遞扭矩能力的同時(shí)可以花鍵套對(duì)泵軸的剪切變形，另外花鍵套的齒槽內(nèi)配合的曲線結(jié)構(gòu)，有利于降低花鍵套的初始裂紋形成，使得抗剪切能力增加。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，考慮到井下的特殊環(huán)境，限定所述內(nèi)凹導(dǎo)圓半徑是0.2毫米，外凸導(dǎo)圓的半徑是0.5毫米。此外，在 花鍵套4的花鍵槽兩端齒頂采用0.3毫米、45度的倒角5。棱角倒鈍，去除毛刺。
權(quán)利要求1.一種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵，包括由泵軸(I)、花鍵套(4)、葉輪、止推墊片、軸套、隔套以及軸用彈性擋圈組成的轉(zhuǎn)動(dòng)單元和由導(dǎo)殼、泵殼、接頭、壓緊管以及頂部軸承體組成的固定單元，其特征在于:所述泵軸(I)上花鍵根部的截面為曲面結(jié)構(gòu)，所述曲面結(jié)構(gòu)由采用內(nèi)圓弧的內(nèi)凹導(dǎo)圓(3)和采用外圓弧的外凸導(dǎo)圓(2)圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述花鍵套(4)內(nèi)鍵槽根部的截面形狀亦為曲面結(jié)構(gòu)，由采用外圓弧的槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓(6)和采用內(nèi)圓弧的槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓(7)圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述內(nèi)凹導(dǎo)圓(3)與槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓(6)相吻合,外凸導(dǎo)圓(2)與槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓(7)相吻合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵，其特征在于:所述內(nèi)凹導(dǎo)圓(3)半徑是0.2毫米，外凸導(dǎo)圓(2)的半徑是0.5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵，其特征在于:在花鍵套(4)的花鍵槽兩端齒頂采用倒角(5)。
專利摘要一種可避免泵軸斷裂失效的潛油電泵，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中的潛油電泵容易發(fā)生泵軸斷裂失效的問題。其特征在于所述泵軸(1)上花鍵根部的截面為曲面結(jié)構(gòu)，所述曲面結(jié)構(gòu)由采用內(nèi)圓弧的內(nèi)凹導(dǎo)圓(3)和采用外圓弧的外凸導(dǎo)圓(2)圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述花鍵套(4)內(nèi)鍵槽根部的截面形狀亦為曲面結(jié)構(gòu)，由采用外圓弧的槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓(6)和采用內(nèi)圓弧的槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓(7)圓滑過渡連接后構(gòu)成；所述內(nèi)凹導(dǎo)圓(3)與槽內(nèi)外凸導(dǎo)圓(6)相吻合，外凸導(dǎo)圓(2)與槽內(nèi)內(nèi)凹導(dǎo)圓(7)相吻合。本種潛油電泵對(duì)泵軸和花鍵套進(jìn)行改進(jìn)，可降低泵軸花鍵根部的應(yīng)力集中以及花鍵套對(duì)泵軸的剪切變形，從而避免泵軸斷裂失效。
文檔編號(hào)F04D29/043GK203114703SQ201320162298
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者王力霞, 孫飛飛, 萬家瑰, 畢鳳琴, 王權(quán)鑫, 劉斌 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)