CN102168672A - 具有可更换的抽吸组件的y型流体端 - Google Patents

Abstract

一种流体端装置的抽吸部分和组成部分，所述抽吸部分可包括：穿过所述抽吸部分的第一表面的流体进口；与所述流体进口流体连通的抽吸口；与所述抽吸口流体连通的抽吸通道；与所述抽吸口和所述抽吸通道流体连通的抽吸阀室；第二表面，所述抽吸通道在抽吸通道开口穿过所述第二表面，所述第一表面和所述第二表面位于不同的平面；以及沿着流体路径的抽吸平台，所述流体路径位于所述流体进口和所述抽吸通道开口之间。

Description

具有可更换的抽吸组件的Y型流体端

本申请为2007年12月19日提交的、名称为“具有可更换的抽吸组件的Y型流体端”的、中国申请号为200710161020.7的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及一种正排量高压泵，尤其涉及一种在流体端具有驱动往复式柱塞的电力端的泵。

背景技术

石油、天然气以及其它碳氢化合物是这样获得的：在大地上钻井，并将这些物质推向表面从而进行收集。要以经济的方式从低渗透率的储集岩生产碳氢化合物常常是困难的。采用水力压裂常常能提高生产率。水力压裂是这样一种技术：开出通道，碳氢化合物可通过该通道流入回收井，从而提高矿石的渗透率。在水力压裂过程中，流体在高压下被注入地下，进入储集岩，并使储集岩破裂或破碎。支撑剂由注入断口的流体悬浮地携带。当压力消除后，断口部分地接近支撑剂，留下供油和气流动的通道。专用泵用于产生完成“破裂工作”的水力压裂程序所必须的压力。

专用泵也用于其它钻机泵的应用中。例如，在往地下钻井眼的过程中，专用泵用于冲洗井眼。清洗对消除岩屑(例如在钻进过程钻头碾出的岩石碎片)是非常重要的。

这些专用泵通常具有这样的流体端：具有使流体承受压力的往复式柱塞或活塞，以及控制流体流向柱塞以及由柱塞流出的阀门。流体端的主体可以是具有Y型结构的由金属铸造的钢铁。

人们已致力于改进Y型流体端，以减小流体端失效的机率。众所周知，Y型流体端通过将主体内孔相互的相交角增加至90度以上，120度左右，而减小流体端主体内集中的压力。

Y型流体端由于放置于其端部部分(例如抽吸平台)的负载而需要定期更换。阀门也需要频繁地更换。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种具有Y型结构的流体端装置，其具有容易拆卸的抽吸阀和排放阀，且无需拆卸连接于泵的导管即可更换抽吸阀和排放阀。

本发明的另一方面提供了一种具有可拆卸且可更换的抽吸组件的流体端装置。抽吸组件可拆卸地附接于流体端的第一部分。抽吸组件附接的第一部分具有排放通道、增压室、柱塞孔和所述抽吸通道的一部分。

本发明的再一方面提供了这样一种流体端装置，其抽吸阀和排放阀具有尺寸相同的阀座和活塞，因而它们可以互换。

简言之，本发明公开的流体端装置从流体供应歧管接收流体，并将流体供应至出口歧管。该装置具有第一部分。柱塞孔延伸至第一部分内。柱塞孔配置为容纳往复式柱塞。

位于第一部分的排放通道与柱塞孔相交。在第一部分，抽吸通道与柱塞孔相交。抽吸通道、排放通道和柱塞孔相交以形成“Y”形结构。

抽吸组件构成该装置的第二部分。抽吸组件具有通向抽吸口的进口。该进口与抽吸组件内的抽吸通道的一部分相交。抽吸组件可拆卸地附接于该装置的第一部分。

本发明的另一个方面提供了一种流体端装置的抽吸部分，包括：

穿过所述抽吸部分的第一表面的流体进口；

与所述流体进口流体连通的抽吸口；

与所述抽吸口流体连通的抽吸通道；

与所述抽吸口和所述抽吸通道流体连通的抽吸阀室；

第二表面，所述抽吸通道在抽吸通道开口穿过所述第二表面，所述第一表面和所述第二表面位于不同的平面；以及

沿着流体路径的抽吸平台，所述流体路径位于所述流体进口和所述抽吸通道开口之间。

本发明的另一个方面还提供了这样一种流体端装置的抽吸部分，其可包括：

穿过所述抽吸部分的第一表面的流体进口；

与所述流体进口流体连通的抽吸阀室；以及

第二表面，所述第二表面具有由其穿过的开口，所述开口与所述抽吸阀室流体连通，所述第一表和所述第二表面位于不同的平面；其中所述抽吸部分配置为不具有排放阀室。

本发明的另一个方面提供了这样的流体端装置的组成部分，其包括：

穿过所述组成部分的第一表面的排放出口；

与所述出口流体连通的排放口；

与所述排放口流体连通的排放通道；

与所述排放口和所述排放通道流体连通的排放阀室；

第二表面，抽吸通道的一部分在抽吸通道的开口处穿过所述第二表面；以及

位于所述组成部分内、沿位于所述流体出口和抽吸通道开口之间的流体路径的排放平台。

本发明的另一个方面提供了这样一种流体端装置的组成部分，其包括：

穿过所述组成部分的第一表面的流体出口；

与所述流体出口流体连通的排放阀室；以及

第二表面，所述第二表面具有由其穿过的开口，所述开口与所述排放阀室流体连通；

所述组成部分配置为不具有抽吸阀室。

在进一步阅读了下面结合附图的实施方案的详细描述后，本发明的前述和其它特征和优点将更清楚呈现。

附图说明

图1是不包括内部阀元件的流体端装置的拆开剖视图，该装置包括可拆卸的抽吸组件；

图2是图1示出的流体端装置的包括内部阀元件的拆开剖视图；

图3是图2的流体部件侧面立体图，其示出抽吸组件与该部件的第一部分对准，但不结合；

图4是图3示出的部件的剖视图，其示出了抽吸组件与第一部分通过螺栓结合；

图5是类似于图3示出的部件的剖视图，作为对螺栓的一种替代，其示出了抽吸组件与第一部分通过双头螺柱和螺母结合在一起；

图6是图3示出的部件的剖视图，其示出了将抽吸组件密封至第一部分的密封圈；

图7a-7b是图3示出的部件的剖视图，作为对密封圈的替代，其采用面密封件。

具体实施方式

参见图1和2，根据本发明的流体端装置由10表示。流体端装置10具有壳体、由部分32、40、38a、38b形成的主体或部件。部分32、40和38a形成主体的整体第一部分12。第一部分可由锻造的钢铁制成。部分38b形成可拆卸地附接于第一部分的第二部分。

壳体的部分32形成柱塞部分32。柱塞部分32具有孔14，柱塞(未示出)在孔14内往复移动。柱塞孔14位于泵壳体部分32内。柱塞孔14的一端终止于增压室18。

壳体部分40形成排放部分40，在排放部分40内形成排放通道22。排放通道22与柱塞孔14相交。

壳体部分38a形成抽吸部分的部分38a，抽吸部分包括部分38a、38b。部分38a具有抽吸通道的部分20a。

壳体部分38b形成抽吸部分的部分38b。抽吸部分38b可被认为是抽吸组件。部分38b具有抽吸通道20a、20b的部分20b。抽吸通道20a、20b与柱塞孔14相交。

在使用过程中，由柱塞孔14与抽吸通道20a、20b及排放通道22的相交提供的Y型结构，减小了泵壳12、38b内的压力，并使流体端装置随着时间的流逝而失效的可能性减到最小。

排放通道22部分地由具有较小直径的沉孔22a形成。沉孔22a从所述柱塞腔18延伸至排放平台52。排放平台52倾斜大约30度。排放部分40的排放口30与排放通道22及流体排放歧管284流体连通。流体排放歧管284可与一个或多个导管(未示出)连接，以从排放口30输送压力流体执行工作。

柱塞部分32具有较小的长度。在排放侧的长度是长度32a。在抽吸侧的长度是长度32b。柱塞部分32适于由多根杆36附接于高压泵的电力端34。

抽吸组件38b包含与抽吸通道20b流体连通的抽吸口208。抽吸口208和抽吸通道20b相交，形成抽吸阀室20b′。进口290形成进入抽吸口208的开口。沉孔290a形成具有较小的直径的抽吸口208的一部分。沉孔290a从所述进口290延伸至抽吸平台48。抽吸平台48形成90度的壁架。90度的壁架允许与其它许多现有阀座互换。尽管未示出，但抽吸平台也可配置为以约30度的角向外倾斜。流体供应歧管28位于进口290处。如图5所示，紧固件204(螺母)与具有螺纹的杆或柱头螺栓206配合，以将抽吸组件38b附接于抽吸部分38a。显然，其它紧固件(如图4示出的螺栓207)也可将泵壳分部38a与抽吸组件38b连接，而不会脱离本发明的精神。如果采用螺栓，抽吸部分38a内的孔213将具有螺纹，以接收螺栓207的螺纹端。

紧固件204、206或207将组件38b的端面301与抽吸部分38a的端面302结合。结合的端面301、302使抽吸通道20b与抽吸通道20a对准。为使端面301、302和抽吸通道部分20a、20b相互密封，可采用多种类型的密封。在图6中，采用密封圈400。密封圈400防止在端面和通道之间产生泄露。

图7a和图7b中示出了面密封件，如O形密封件。在图7a中，面密封件450设于槽451内。槽以抽吸通道部分20b的开口452为边界。密封件设置于槽内。图7b示出了一种替换的面密封结构。在图7b中，密封件460设置于相互配合的槽461、462内。槽461、462各容纳密封件460的一部分。密封件460和槽部分461、462形成开口452的边界，从而防止水泄漏。

抽吸阀24位于抽吸组件38b内，并连接流体供应歧管28和抽吸通道20a、20b。阀24包括阀座50和配置成与阀座50相配合的活塞56。活塞56具有用于与阀座50相接合的头部66和从头部66延伸出的活塞杆68。阀导杆70具有可滑动地容纳活塞杆68的套筒286。至少一个孔288横贯抽吸阀导杆70并贯穿套筒286，以减小套筒286的压力。阀导杆70与抽吸阀头部66之间设有压缩弹簧78，压缩弹簧78在二者之间施加反作用力，从而使头部66与阀座50齐平地接合，从而关闭抽吸阀24。通过采用倾斜30度的抽吸平台48，使得由阀座50向抽吸组件38b施加的力更均匀地分布。这将会减小在抽吸组件38b内由于疲劳而形成裂缝的可能性。阀导杆70具有由抽吸阀导杆70的环形凸缘一体地形成的抽吸阀盖部分70′。阀盖部分70′有助于将阀导杆70保持于组件38b内。阀导杆70由螺母和螺栓209、阀环210和盖锁211保持于组件38b内。通过拆除抽吸阀锁211，可将抽吸阀24拆除。一旦锁211被去除，抽吸阀24可被从抽吸组件38b上推开。这种结构允许通过单个开口203从腔室20b′拆除抽吸阀24，而不用拆除抽吸组件38b或流体供应歧管28。

设置于排放部分40内的排放阀26包括阀座54和用于与阀座54配合的活塞80。活塞80具有活塞杆82，活塞杆82从头部84向远离阀座54的方向延伸，并伸入排放阀导杆88的套筒86内。至少一个孔92横贯导杆88，并贯穿套管86，以减小阀导杆88的压力。阀导杆88和头部84之间设有压缩弹簧94，从而通常地使头部84与阀座54的顶面齐平地接合，并保持排放阀26关闭。阀座54座靠于排放平台52上。排放平台52形成90度的壁架，以允许与现有的各种阀座互换。也可将平台配置为倾斜大约30°。该斜坡允许平台52将阀54产生的冲击力均匀地传递至排放部分40，从而减小在壳体12内由于疲劳而形成裂缝的可能性。阀导杆88具有由阀导杆88的环形凸缘88′一体地形成的阀盖或封闭部分。盖部分88′支撑导杆88，并填充和密封通向空腔30a的开口300，排放阀26设置在空腔30a内。盖部分88′由螺母和螺栓214、阀环215和盖锁216保持于部分40内。通过拆除盖锁216，可将排放阀26拆除。一旦盖锁216被去除，排放阀26可通过开口300被从腔室30a推开。这种结构允许通过单个开口拆除排放阀26。

在任何时候，如果阀24、26需要维修，其易于使用普通工具修理或者更换，而无需拆卸流体端装置10。位于抽吸和排放侧的活塞和阀座尺寸相同，因而可以互换。

阀24、26准许由柱塞(未示出)加压的流体仅以从歧管28至出口通道30的一个方向流动。流体借助柱塞在柱塞孔14内的往复运动而流动，在柱塞的抽吸冲程，流体被从抽吸通道20a、20b吸入柱塞腔18。在柱塞的压缩冲程，流体被通过排放通道22和排放口30从柱塞腔18推出。

尽管非常具体地描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，也可对本发明进行改造。因此，应当理解，本发明并不限于上述实施方案，而是包括权利要求范围内的所有任何实施方案。

Claims (8)

1.一种流体端装置的抽吸部分，包括：

穿过所述抽吸部分的第一表面的流体进口；

与所述流体进口流体连通的抽吸口；

与所述抽吸口流体连通的抽吸通道；

与所述抽吸口和所述抽吸通道流体连通的抽吸阀室；

第二表面，所述抽吸通道在抽吸通道开口穿过所述第二表面，所述第一表面和所述第二表面位于不同的平面；以及

沿着流体路径的抽吸平台，所述流体路径位于所述流体进口和所述抽吸通道开口之间。

2.根据权利要求1所述的抽吸部分，进一步包括：

第三表面；

穿过所述第三表面的通道，所述通道的尺寸被设计为能够实现阀的拆除，其中所述阀的尺寸被设计为与所述抽吸平台相配合；

其中所述通道具有连接部。

3.根据权利要求1所述的抽吸部分，进一步包括：

连接器的一部分，所述一部分由凹陷、槽、通道、杆、凸起、钩或销组成，所述连接器的所述部分形成连接器的一部分，所述连接器用于将所述抽吸部分可拆卸地附接至所述流体端装置的其他部分，其中所述其它部分包括至少一个排放阀室。

4.一种流体端装置的抽吸部分，包括：

穿过所述抽吸部分的第一表面的流体进口；

与所述流体进口流体连通的抽吸阀室；以及

第二表面，所述第二表面具有由其穿过的开口，所述开口与所述抽吸阀室流体连通，所述第一表和所述第二表面位于不同的平面；其中所述抽吸部分配置为不具有排放阀室。

5.流体端装置的组成部分，包括：

穿过所述组成部分的第一表面的排放出口；

与所述出口流体连通的排放口；

与所述排放口流体连通的排放通道；

与所述排放口和所述排放通道流体连通的排放阀室；

第二表面，抽吸通道的一部分在抽吸通道的开口处穿过所述第二表面；以及

位于所述组成部分内、沿位于所述流体出口和抽吸通道开口之间的流体路径的排放平台。

6.根据权利要求5所述的组成部分，进一步包括：

第三表面；

具有穿过所述第三表面的开口的通道，所述通道的尺寸被设计为能够实现阀的拆除，其中所述阀的尺寸被设计为与所述排放平台相配合，

其中穿过所述第三表面的所述通道的开口具有连接部，所述连接部选自由螺纹、槽、通道和孔构成的组。

7.根据权利要求5所述的组成部分，包括：

连接器的一部分，所述一部分选自由凹陷、槽、通道、杆、凸起、钩或销构成的组，所述连接器的所述部分形成连接器的一部分，所述连接器用于将所述组成部分可拆卸地附接至所述流体端装置的其它部分，其中所述其它部分包括至少一个排放阀室。

8.流体端装置的组成部分，包括：

穿过所述组成部分的第一表面的流体出口；

与所述流体出口流体连通的排放阀室；以及

第二表面，所述第二表面具有由其穿过的开口，所述开口与所述排放阀室流体连通；

所述组成部分配置为不具有抽吸阀室。

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