CN103348139A - 往复式泵中的偏移阀孔 - Google Patents

Abstract

一种用于多往复式泵组件（12）的流体端（15），包括至少三个活塞孔（61）或（91），各用于接收往复式活塞（35），各活塞孔具有活塞孔轴线（65）或（95）。活塞孔被配置成横过流体端以限定中间活塞孔和位于该中间活塞孔的每一侧上的侧部活塞孔。流体端（15）包括吸入阀孔（59）或（89），各吸入阀孔接收吸入阀（41）且具有吸入阀孔轴线（63）或（93）。排出阀孔（57）或（87），各排出阀孔接收排出阀（43）且具有排出阀孔轴线（63）或（93）。在流体端中的至少一个吸入和排出阀孔的轴线从其相应的活塞孔轴线向内偏移。

Description

往复式泵中的偏移阀孔

技术领域

公开了一种配置，其中往复式泵的流体端中的阀孔从活塞孔偏移以减小应力。

背景技术

在油田操作中，往复式泵用于多种目的。往复式泵用于地下井的诸如水泥结合、酸化处理或破裂等操作。该往复式泵运行较短的时间，但其以频繁的基础运行且通常在极高的压力下。往复式泵被安装至卡车或者滑道以运输至不同的井位置，且必须是符合道路和高速公路规章的合适的尺寸和重量。

用于油田操作的往复式泵或正排量泵以最大为20,000psi压力将流体或浆液输送至井眼，该浆液可载有固体颗粒（例如，沙支撑剂）。用于油田操作的已知的泵包括在相应的流体端或泵腔室中往复地驱动多于一个活塞的功率端。该流体端可包括被配置成横向地在所述流体端上的三个或五个活塞孔，且每个活塞孔可与吸入和排出阀孔相交。在已知的往复式泵中，各活塞孔的轴线与吸入和排出阀孔的共同轴线垂直地相交。

在高流体压力（例如，大约或大于20,000psi）下操作已知的三活塞孔往复式泵的模式下，当活塞在流体端中朝向上死点（top dead center）（TDC）纵向地移动，压缩其中的流体时，在给定的泵腔室中可产生最大的压力且因此最大的应力。其它腔室中的一个将排出状态且因此处于非常低的压力，并且另一泵腔室将开始压缩其中的流体。

已经发现，在给定的泵腔室中，档活塞移动至TDC时，最高应力的区域处于各活塞孔与其吸入和排出阀孔的交叉处。在这些区域的高应力的产生可缩短流体端的寿命。

JP2000-170643涉及小尺寸的多往复式泵。该泵具有三个活塞孔，活塞在其中往复移动，因此可提供紧凑的泵配置，各吸入阀孔的轴线被配置成与其相应的排出阀孔垂直（即，因此具有从所述流体端横向定向的排出）。

JP2000-170643还公开了小往复式泵可泵送的流体的体积的限制是吸入和排出阀孔的尺寸。与这里所公开的实施方式相反，JP2000-170643的公开不涉及减小活塞、吸入和排出阀孔的交叉处的增大的应力。相反地，JP2000-170643公开了将各外侧吸入和排出阀孔的轴线相对于其活塞孔轴线向外移动，以使各吸入和排出阀孔的容积增大。因此，随着泵速度增大，可通过仍具有相似的整体尺寸形状的泵实现增大容积的流动。此外，JP2000-170643公开了阀孔向外移动而不增加吸入和排出阀孔之间的材料的量。这是由于JP2000-170643中的泵的重新配置不涉及减小使用中的泵中的应力。

发明内容

在第一方面，公开了用于多往复式泵组件的流体端。该多往复式泵组件可包括，例如三个或五个活塞孔，且可应用于油田工作和/或可在高压下操作流体（例如，如20,000psi或更高）。

当流体端包括至少三个活塞孔（例如，三个或五个活塞孔）时，每一个可接收一往复式活塞，且各自可具有活塞孔轴线。该活塞孔可被配置成横过流体压头（fluid head），以限定中间活塞孔和设置在该中间活塞孔的每一侧的侧部活塞孔（例如，定位在中间活塞孔的每一侧上的一个或两个侧部活塞孔，以分别限定分别具有三个或五个活塞孔的流体端）。

可提供至少三个相应的吸入阀孔（例如，三个或五个吸入阀孔），其用于活塞孔且与活塞孔的流体连通。各吸入阀孔可接收吸入阀且具有吸入阀孔轴线。

可提供至少三个相应的排出阀孔（例如，三个或五个排出阀孔），其用于活塞孔且与活塞孔流体连通。各排出阀孔可接收排出阀且具有排出阀孔轴线。

根据第一方面，在流体端中用于至少一个侧部活塞孔的吸入和排出阀孔的轴线中的至少一个从其相应的活塞孔轴线向内偏移。

已惊奇地发现该向内偏移可减小否则在活塞向TDC移动时发生在各活塞孔与其吸入或排出阀孔相交处的应力。该应力的减小可延长该流体端的有效工作寿命。

在一些实施方式中，用于各侧部活塞孔的吸入和排出阀孔中至少一个的至少一个轴线可向内偏移。例如，对于侧部活塞孔，至少一个偏移轴线可与其它至少一个偏移轴线向内偏移相同的程度。

在一些实施方式中，用于至少一个侧部活塞孔的吸入和排出阀孔两者的轴线可向内偏移。例如，吸入和排出阀孔两者的轴线向内偏移相同的程度。

在一些实施方式中，对于各活塞孔，该吸入阀孔可与排出阀孔相对。与例如各吸入阀孔的轴线与排出阀孔垂直的配置相比，该配置易于制造，维护和保养。此外，与垂直的孔配置相比，该相对的孔配置可使用中在流体端中产生更小的应力。

一些实施方式中，对于各活塞孔，吸入和排出阀孔的轴线可对齐，为了更易于制造、维护和保养。在一些实施方式中，至少一个轴线向内偏移量范围为所述活塞孔的直径的约10%到约60%。在其它实施方式中，偏移轴线向内偏移量范围为所述活塞孔的直径的约20%到约50%，或从约30%到约40%。

在其它实施方式中，该至少一个轴线向内偏移量范围为从约0.5至约2.5英寸。在一些其它实施方式中，偏移轴线偏移量范围为从约1.5至约2.5英寸。这些尺寸可表示用于油田和相关应用中的压裂泵（fracking pump）中的流体端配置的很多孔直径的可选范围。

当参考作为本公开的一部分且以示意的方式示出了这里公开的流体端的原理的附图以及根据以下具体说明，其它方面、特征和优点将更加明显。

附图说明

尽管任何其它形式可落入发明内容中的流体端的范围中，然而将参考附图仅以示例的方式对流体端和往复式泵的具体实施方式进行说明。

在附图的说明中和在具体实施方式的具体说明中，包括三个活塞，吸入和排出阀孔的泵在下文中被称作“三缸”，且包括五个活塞，吸入和排出阀孔的泵在下文中被称作“五缸”，作为“五缸体”的简称。

在附图中：

图1A和1B示出了往复式泵的实施方式的剖面和透视图。图1A可示出三缸或者五缸，而图1B具体地示出了三缸。

图2示意地示出三缸的第一实施方式，其作为沿着图1A的线2-2截取的剖视图，以示出侧部（或外侧）阀孔对从其相应的活塞孔向内偏移。

图3是图2的剖视图的底视图，以示出在缸体的流体端上的螺栓布置。

图4是与图2相似的三缸的视图，但仅示出一个侧部（或外侧）阀孔对从其相应的活塞孔向外偏移。

图5示意地示出三缸的另一个实施方式，但使用与图2相似的局部剖视图以示出一个侧部阀孔朝向其相应活塞孔向内偏移，以及中间阀孔朝向其相应的活塞孔以相似的方向偏移。

图6是图5剖视图的底示意图，以示出缸体的流体端上的螺栓布置。

图7通过与图2相似的局部剖视图示意地示出三缸的另一个实施方式，且其中仅侧部排出阀孔从其相应的活塞孔向内偏移，而吸入阀孔没有偏移。

图8通过与图2相似的局部剖视图示意地示出三缸的另一个实施方式，且其中仅侧部吸入阀孔从其相应的活塞孔向内偏移，而排出阀孔没有偏移。

图9示意地示出五缸的第一实施方式，其为沿着图1A的线2-2的局部剖视图，以示出在中间阀孔对的每一侧上的两个侧部阀孔对从其相应的活塞孔向内偏移。

图10是图9的剖视图的底示意图，示出了缸体的流体端上的螺栓布置。

图11是与图9的五缸相似的视图，但示出了最外侧部阀孔对从其相应的活塞孔向内偏移。

图12是与图11的五缸相似的视图，但仅示出了最外侧部阀孔对中一个从其相应的活塞孔向内偏移。

图13是与图9的五缸相似的视图，但仅示出了最内侧部阀孔对从其相应的活塞孔向内偏移。

图14是与图13的五缸相似的视图，但仅示出了最内侧部阀孔对中一个从其相应的活塞孔向内偏移。

图15和16示意地示出从相反侧获取的通过三缸流体端的由有限元分析（FEA）产生的侧剖视图，以示出如FEA指示的由活塞孔与吸入和排出阀孔相交处产生的最大应力的位置；其中图15示出了没有偏移而图16示出向内偏移2英寸。

图17是绘出了相对于用于单个（单）流体端的阀孔偏移（为英寸）的量和三缸流体端的阀孔向内偏移的冯迈斯（Von Mises）屈服准则（即，对于最大应力，单位psi，如FEA所确定的）的数据点图。

图18是绘出了相对于用于单个（单）流体端和三缸流体端的阀孔偏移（为英寸）的不同量的冯迈斯（Von Mises）屈服准则（即，对于最大应力，单位psi，如FEA所确定的）的柱状图。

具体实施方式

参考图1A和1B，示出了容纳在曲轴箱13中的往复式泵12的实施方式。该曲轴箱13可包括该往复式泵12的外表面的大部分。锁定杆（stay rod）14将曲轴箱13（所谓的“动力端”）连接至流体端（fluid end）15。当泵用于高压时（例如，20,000psi左右或更大），可将最多四个锁定杆用于多往复式泵的各活塞。该锁定杆可选地被包围在壳体中。

泵12是具有一组三个缸体16的三缸（triplex），各缸体16具有各自的活塞孔17。该三个（或，在五缸一组的情况下，五个）缸体/活塞孔可被配置成横向地设置在流体端15上。活塞35在各活塞孔17中往复运动，且在图1A中，示出了活塞35完全地延伸至其上死点位置。在所示的实施方式中，仅在活塞35的一侧51b泵送流体，因此往复运动泵12是单作用往复运动泵。

各活塞孔17与流体入口或者吸入歧管19连通，并且流体出口侧20与泵出口21连通（图1B）。将用于各缸体16和活塞孔17的吸入盖板22在与活塞孔17相对的位置处安装至流体端15。泵12可独立地立在地面上，可安装至在工作场所之间拖牵的拖车上，或者安装在滑道上例如用于海上工作。

曲轴箱13包围曲轴25，其可机械地连接至马达（未示出）。马达旋转曲轴25以驱动往复移动的泵12。在一个实施方式中，曲轴25形成有凸轮（cammed）从而交替地从各缸体16泵送流体。如本领域技术人员已知的，从各缸体16泵送流体的循环的交替有助于减少与泵送动作相关的主、第二和第三（以及其它的）力。

齿轮24机械地连接至曲轴25，其中通过马达（未示出）经由齿轮26和24旋转曲轴25。曲柄销28连接至主轴23，其如图所示基本与曲轴25的轴线Ax平行。连接杆27在一端连接至曲轴25。连接杆27的另一端通过套筒固定至十字头或耳轴销（gudgeon pin）31，其随着曲轴25在连接杆27的一端旋转而在壳体30中的十字头29中枢转。该销31还用于相对于十字头29纵向地保持连接杆27。辅助杆（pony rod）33从十字头29以与曲轴25纵向相反的方向延伸。连接杆27和十字头29将曲轴25的旋转移动转换为辅助杆33的纵向移动。

活塞35连接至辅助杆33以将流体泵送通过各缸体16。各缸体16包括内部或缸体腔室39，其中活塞35对通过往复式泵12泵送的流体进行压缩。缸体16还包括入口（或吸入）阀41和出口（或排出）阀43。通常入口和出口阀41、43被配置成在缸体16中成相对的关系，且可例如，位于共同轴线上。

阀41和43通常是弹簧加载的且通过预定的压差致动。入口（吸入）阀41致动以控制流体从流体入口19流入缸体腔室39，且出口（排出）阀43致动以控制流体从缸体腔室39流至出口侧20且从而至泵出口21。取决于泵12的尺寸，活塞35可以是多个活塞中的一个，例如，可使用三个或五个活塞。

活塞35在曲轴25旋转时朝向和远离腔室39往复移动，或者纵向地移动。在活塞35从缸体腔室39纵向移动远离时，腔室39内的流体的压力减小，在进入阀41上形成压差，其致动阀41并允许流体从流体入口19进入缸体腔室39。随着活塞35从缸体17继续纵向移动离开，该流体继续进入缸体腔室39，直到腔室39中的流体与流体入口19中的流体的压力差足够小以让入口阀41致动至其闭合位置。

随着活塞35开始纵向地移动进入缸体16，缸体腔室39的内侧的流体的压力开始增大。随着活塞35接近腔室39，缸体腔室39内侧的流体压力继续增大，直到出口阀43上的压差足够大以致动阀43并允许流体经由流体出口21而排出腔室39。

入口阀41被定位在吸入阀孔59中，且出口阀43被定位在排出阀孔57中。在所示的实施方式中，两个阀孔57、59均与活塞孔17连通并与活塞孔17垂直地延伸。所示的阀孔57、59也是共轴的（即，位于共同轴线上，或者具有平行轴线），但其可相对于彼此偏移，如下文所述。

应该注意，与例如阀孔成垂直配置相比（即，其中孔的轴线是垂直的），图1中所示的阀孔57、59的相对配置更易于制造（例如，通过铸造或者机加工），且更易于维护及更易于保养。在相对孔的配置中，从流体端的下方和上方可容易地进入、包装、打开和保养孔，而不用妨碍入口和出口歧管。

此外，应该理解，其中在流体端中应力减小是有利的，与垂直的或其它角度的孔配置相比，阀孔57、59的相对配置可在流体端中产生较小的应力，特别是在20,000psi或更大的高操作压力下。

现参考图2，示意地示出了沿着图1A的线2-2截取的泵12的流体端15的局部剖视图。在图2和3的该实施方式中，泵12是具有与三个缸体孔对应的三个活塞孔17的三缸。然而，如参考图9至14在下文中说明的，泵可具有不同数量的缸体和活塞孔，例如五个。对于对称的三缸流体端，三个活塞孔的中间孔位于流体端的中间轴线上，而另外两个活塞孔被均匀地设置在中间活塞孔的任一侧。该向内偏移可相对于流体端的中间轴线。

在图2和3的实施方式中，三个活塞孔17的每一个以附图标记61（即，61a、61b和61c）示意地示出；三个吸入阀孔的每一个以附图标记59（即，59a、59b和59c）示意地示出；且三个排出阀孔的每一个以附图标记57（即，57a、57b和57c）示意地示出。类似地，各活塞孔61的轴线以附图标记65（即，65a、65b和65c）示意地示出。此外，阀孔59，57的每一个的共同轴线以附图标记63（即，63a、63b和63c）示意地示出。在下文中还将参考这里说明的图2至8的不同的三缸流体端实施方式中的每一个而使用该命名法（nomenclature）。

已发现在泵12中的应力集中的最高点发生在活塞孔与吸入（或入口）和排出（或出口）阀孔的相交处。当活塞（例如，侧部活塞）接近上死点（TDC）时在流体端中产生最大应力，另一个在接近下死点（BDC），且第三个刚开始从BDC移动至TDC。

还发现，为了减小流体端应力，在吸入和排出侧的一些或所有侧部（外侧）阀孔57a、57c、59a、59c可向内偏移，从而至少一些活塞孔（即，侧部活塞孔轴线65a、65c）的轴线65并不会与共同阀孔轴线63相交，使得侧部阀孔轴线63a或63c中的至少一个从其各自侧部活塞孔轴线65a或65c向内偏移。已观察到该向内横向偏移显著地减小了流体端15中的应力，该应力由于流入其中的流体而产生，特别是在用于油田操作（例如，油井压裂（fracking）流体）中的高压下。

在图2和3的三个气缸的三缸泵实施方式中，该侧部（或外侧）吸入和排出阀孔59a、57a和59c、57c被各自示为从相关侧部（或外侧）活塞孔61a和61c向内偏移且至相同程度。中间吸入和排出阀孔59b、57b没有从其各自活塞孔61b偏移。因此，术语“向内偏移且至相同程度”可被考虑为表示为相对于或参考中间活塞孔61b和中间阀孔57b、59b向内偏移。此外，已示出，阀孔59a、57a的共同轴线63a从活塞孔61a的轴线65a向内偏移。另外，已示出，阀孔59a、57c的共同轴线63c从活塞孔61c的轴线65c向内偏移且至相同的程度。

此外，尽管在该实施方式中，从侧部活塞孔和轴线朝中间活塞孔和轴线向内偏移的量是相同的，然而偏移量可以是不同的。例如，在一侧的吸入和排出阀孔可或多或少地横向偏移向流体端的另一侧的吸入和排出阀孔。此外，在一侧的吸入和排出阀孔的任一个或两个可向在流体端的另一侧的吸入和排出阀孔的每一个横向偏移不同的程度，或者一个可根本没有偏移，另一侧的吸入和排出阀孔的每一个也可彼此不同地偏移。

在任何情况下，已经惊奇地观察到，如示例1中的说明，侧部吸入和排出阀孔59a、57a和59c、57c均向内偏移相同的量并且偏移至相同程度，将在高流体操作压力下流体端中的应力减小程度最大化。

如上所示，在图2和3的三缸体三缸泵实施方式中，中间吸入和排出阀孔59b、57b的共同轴线63b与中间活塞孔61b的轴线65b交叉。已观察到在流体端具有三个或更多个缸体，其中在中间活塞孔61b与中间阀孔57b、59b的交叉处的应力集中与在侧部孔与其相应活塞的交叉处的应力相比更小，且因此可不需要中间阀孔57b、59b的偏移。然而，图5和6的实施方式提供了中间阀孔59b、57b和轴线也可偏移（例如，可至比侧部孔更小的程度）以减小其上的应力集中。

在图2和3的实施方式中，尽管侧部轴线63a和63c没有交叉，阀孔57和59的各共同轴线63与活塞孔轴线65垂直地延伸。

阀孔59、57和活塞孔61的向内偏移的量可以是很大的。例如，对于4.5英寸的直径的孔，阀孔59、57可从各自活塞孔61向内偏移2英寸。可从轴线至轴线测量向内偏移的量。例如，可通过参考阀孔57a或57c以及59a或59c的共同轴线63a或63c从其各自活塞孔轴线65a或65c偏移的距离，或者从中间活塞孔轴线65b（或者在从阀孔57b和59b的中间共同轴线63b的偏移，在中间阀孔没有偏移的情况下）偏移的距离而设置距离。

无论如何，然而偏移的量可以为活塞孔的直径的约40%，尽管偏移的量可以为活塞孔的直径的例如从约10%至约60%。在侧部阀孔59a、59c和57a、57c的每一个的向内偏移是2英寸的情况下，阀孔59a、57c的轴线63a至阀孔59c、57c的轴线63c的距离为比类似尺寸的已知流体端更近4英寸。

在其它实施方式中，各侧部阀孔的向内偏移的范围从约0.25英寸至约2.5英寸；从约0.5英寸至约2.0英寸；从约0.75英寸至约2.0英寸；从约1英寸至约2英寸；从约0.25英寸至约1.25英寸；从约1.5英寸至约2.5英寸；从约1.5英寸至约2.0英寸；或从约1.5英寸至约1.75英寸。

侧部阀孔的向内移动可表示流体端的整体尺寸和重量的显著减小。然而，侧部（或外侧）阀孔朝向中间阀孔的向内偏移的量的限制可以是阀孔之间的支撑金属的量。

当侧部（或外侧）吸入阀孔59如参考图2所说明的向内偏移时，对吸入歧管19（图1A和1B）的修改可允许其容易地连接至新的流体端15。可将类似的修改用于排出歧管。

常规的吸入歧管与常规的螺栓布置（bolt pattern）对应，该螺栓布置可位于比图2中所示的阀孔59a、57a至阀孔59c、57c的距离更大的距离处。在图3中示出了新的螺栓布置71，其示意地示出了流体端15的下侧。因此，阀孔59a的轴线63a至阀孔59c的轴线63c的距离74比活塞孔61a的轴线65a与活塞孔61c的轴线65c的距离72更短，后者与常规螺栓布置对应。可容易地修改和使用具有新的螺栓布置的歧管。

现参考图4，提供了与图2的三缸相似的视图，且相似的附图标记表示相似的部件。然而在该三缸的实施方式中，仅有一个侧部（或外侧）阀孔从其相应的活塞孔向内偏移，而另一个没有偏移。

在图4中，示出的侧部阀孔57a和59a从其相应的活塞孔61a、65a向内偏移（即，朝向中间活塞孔轴线65b偏移）。在图4中，相反的侧部阀孔57c和59c不从其相应的活塞孔61c偏移。

在图5和6中所示的另一个实施方式中，与活塞孔61b、61c相应的吸入阀孔59b、59c和排出阀孔57b、57c向左偏移且偏移相同程度。与活塞孔65a相应的吸入和排出阀孔59a、57a不偏移。

可选地，与活塞孔61a、61b相应的吸入阀孔59a、59b和排出阀孔57a、57b可向右偏移且偏移相同程度（未示出）。在该可选实施例中，与活塞孔61a相应的吸入和排出阀孔59c、57c不偏移。

在图5和6的实施方式中，各阀孔59b、59c和57b、57c的轴线63b、63c朝向相应的活塞孔61b、61c的轴线65b、65c的左侧偏移。由于阀孔59b、59c、57b、57c与各活塞孔61b、61c相关的一致偏移，可使用现有歧管螺栓布置部件。然而，对于非偏移阀孔59a、57a，实际上，要求新的（偏移的）螺栓布置。

在图7中所示的另一个实施方式中，示出的侧部排出阀孔57a和57c向内偏移且至相同程度，而中间排出阀孔57b和吸入阀孔59a、59b、59c都保持与其相应的活塞孔61a、61b和61c对齐。因此，两个侧部排出阀孔57a和57c的每一个的轴线63a’和63c’从其相应的活塞孔轴线65a和65c偏移，而侧部吸入阀孔59a和59c的共同轴线63b和轴线63a”及63c”与相应活塞孔61a-c的轴线65a-c相交。在该实施方式中，排出阀孔57a和57c的偏移也在流体端中在这些交叉阀孔交叉处提供应力的减小。

由于排出阀孔的非一致偏移，不使用常规的排出歧管，而是修改的排出歧管被螺栓连接至本实施方式的排出流体端15。然而，可使用常规的吸入歧管。

在图8中所示的另外的实施方式中，示出的吸入阀孔59a和59c向内偏移且至相同程度，而中间吸入阀孔59b和排出阀孔57a、57b、57c均保持与其相应的活塞孔61a、61b和61c对齐。因此，两个侧部吸入阀孔59a和59c的每一个的轴线63a”和63c”从其相应的活塞孔轴线65a和65c偏移，其中侧部吸入阀孔57a和57c的共同轴线63b和轴线63a’及63c’与相应活塞孔61a-c的轴线65a-c相交。在该实施方式中，吸入阀孔59a和59c的偏移再次在流体端中在交叉阀孔交叉处提供应力的减小。

由于吸入阀孔的非一致偏移，不使用常规的吸入歧管，而是使用修改的吸入歧管来螺栓连接至本实施方式的吸入流体端15。然而，可使用常规的排出歧管。

应该理解，仅侧部吸入阀孔的偏移，或者仅侧部排出阀孔的偏移，还可用于五缸（quint）的流体端设置中，尽管为了避免重复而未示出。

现参考图9和10，示出了五缸的流体端（即，五缸流体端具有五个活塞、五个吸入阀和五个排出阀孔）的第一实施方式。图9是图1A的沿着线2-2截取的剖视图（注意图1A也可关于五缸）。图10是图9的剖视图的底示意图，示出了在缸体的流体端上的螺栓布置。对于对称的五缸流体端，五个活塞孔的中间孔位于流体端的中间轴线上，其中两个活塞孔被均匀地设置在中间活塞孔的任一侧。此外，向内偏移可相对于流体端的中间轴线。

在图9和10的实施方式中，以附图标记91（即，91a、91b、91c、91d、和91e）示意地指示五个活塞孔71的每一个；以附图标记89（即，89a、89b、89c、89d、和89e）示意地指示三个吸入阀孔的每一个；且以附图标记87（即，87a、87b、87c、87d、和87e）示意地指示三个排出阀孔的每一个。类似地，以附图标记95（即，95a、95b、95c、95d、和95e）示意地指示各活塞孔91的轴线。此外，以附图标记93（即，93a、93b、93c、93d、和93e）示意地指示各阀孔89、87的共同轴线。下文中关于这里说明的不同的五缸流体端实施方式，也将使用该命名法。

在图9和10中的五缸流体端实施方式中，示出了在中间阀孔89c和87c的各侧上的两个侧部阀孔89a和87a；89b和87b；89d和87d；89e和87e从其相应的活塞孔91a、91b、91d和91e向内偏移。

在图9和10的实施方式中，在中间阀孔的任一侧的两个侧部阀孔中的每一个向内偏移相同的量以及至相同的程度。然而，五缸流体端，与三缸流体端相比可具有更多的变化和偏移组合。例如，可仅两个侧部吸入阀孔89a和89b（而不是其相应的排出阀孔87a和87b）向内偏移，且该两个吸入阀孔89a和89b可各自偏移相同或不同的量。该向内偏移可用于或可不用于相反的两个侧部吸入阀孔87d和87e。该向内偏移可用于相反的两个侧部排出阀孔87a和87b，其中后面两者还可各自偏移相同或不同的量，等等。

参考图10的新的螺栓布置，吸入歧管的修改可允许其容易地连接至新的五缸流体端。如上所述，常规的吸入歧管与常规的螺栓布置对应，其被设置与在图10中所示的阀孔89a、87a与阀孔89e、87e之间的距离相比更大的距离处。在图10中示出了新的螺栓布置101，其示意地示出了流体端15的底侧。因此，阀孔89a的轴线93a至阀孔89e的轴线93e的距离104比活塞孔91a的轴线95a至活塞孔91e的轴线95e之间的距离102更短，后者与常规的螺栓布置对应。再次地，可容易地修改和使用具有新的螺栓布置的歧管。

现参考图11，示出了五缸流体端的另一个实施方式。图11示出了图9的五缸的类似视图，但是在该实施方式中示出了中间阀孔89c和87c的每一侧上的仅最外侧部阀孔89a和87a和89e和87e的从其相应活塞孔91a和91e的向内偏移。其他侧部阀孔89c和87c和89d和87d没有偏移。

现参考图12，示出了五缸流体端的另一个实施方式。图12示出了与图11的五缸相似的视图，但是在该实施方式中示出了仅一个最外侧部阀孔89a、87a从其相应的活塞孔91a向内偏移。其它侧部阀孔89b和87b，89d和87d，以及89e和87e不偏移。

现参考图13，示出了五缸流体端的另一个实施方式。图13示出了与图9的五缸相似的视图，但是在该实施方式中示出了在中间阀孔89a和87c的各侧的仅最内侧部阀孔89b和87b，以及89d和87d从其相应活塞孔91a和91e向内偏移。最外侧部阀孔89a和87a，以及89e和87e没有偏移。

现参考图14，示出了五缸流体端的另一个实施方式。图14示出了与图13的五缸相似的视图，但是在该实施方式中示出了仅一个最内侧部阀孔89b和87b从其相应活塞孔91a向内偏移。其它侧部阀孔89a和87a，89d和87d，以及89e和87e没有偏移。

示例

提供了非限制性示例以示出由有限元分析（FEA）预测的侧部阀孔的向内偏移怎样减小运行中的流体端中的整体应力的量。在随后的示例中，为三缸流体端进行有限元分析（FEA）测试，还注意到发现也适用于五缸流体端。

进行该FEA实验，以将具有三个缸体的多个新流体端配置中产生的应力与已知（现有的且未修改的）的三个缸体流体端配置相比。在已知的流体端配置中，各活塞孔的轴线与吸入和排出阀孔的共同轴线垂直地相交。

在这些FEA应力测试中，各流体端承受压力为15,000psi的工作流体，与通常应用中所承受的相当。FEA观察到在侧部排出孔中的流体压力为16,800psi。

图15和16示出了在这些模型流体压力下通过FEA生成的在三缸流体端中的两个示意图。图15中的视图是自流体端的一侧，且示出的没有排出和吸入阀孔59和57偏移。所示出的箭头的头部指示最大应力发生在活塞孔61与吸入阀孔57相交处（即，吸入阀孔57与终止于吸入盖板22的活塞孔61的延伸相交处）的位置。

图16中的视图自流体端的相反侧，且示出了排出和吸入阀孔59和57向内偏移2英寸。箭头A的头部示出在活塞孔61与吸入阀孔57交叉处发生的最大应力（即，其中活塞孔61首先与吸入阀孔57相交处）。这表示，在运行中，流体端中的应力可减小，例如，通过向内偏移仅一个吸入阀孔59。然而，可通过相反的横向吸入和排出阀孔59和57的向内偏移而实现更大程度的应力减小。

示例1

在FEA应力测试中，分别建模单个（或单）缸流体端和三缸流体端。如图17中所示，该三缸流体端配置建模包括一个侧部吸入阀孔59和一个排出阀孔57，其各自向内偏移1.5英寸和2英寸。由FEA预测的各应力结果与冯迈斯（Von Mises）屈服准则（单位psi）相关，且被绘制的结果针对于零偏移（即，现有流体端），以及1.5英寸和2英寸偏移（即，新的流体端）。对于单缸流体端，吸入和排出阀孔从活塞孔偏移。

由FEA预测的应力结果与冯迈斯（Von Mises）屈服准则（为psi）相关，且被绘制的结果针对于零偏移（即，现有流体端），以及1.5英寸和2英寸偏移（即，新的流体端）。在图17（其示出了用于1.5英寸和2英寸偏移的数据点结果）和图18（其表示柱形图中的1.5英寸和2英寸向内偏移的结果）的视图中示出了该结果。

如所示，FEA预测最大的应力减小量发生在三缸中的阀孔向内偏移2英寸的配置中。对于单缸流体端，偏移的模型没有产生多少应力的减少。

应注意到在向内偏移2英寸的三缸流体端中的整体应力减小为约30%（即，如图17和18中所示，从约97,000psi至少于69,000psi）。应该注意，该应力减小将趋于显著地延长流体端的有效工作寿命。

在前面对一些实施方式的说明中，为了清楚的目的而采用特定的术语。然而，本公开不旨在限于所选择的具体术语，且应理解各特定术语包括操作而以相似方式完成相似技术目的的其它技术等同。诸如“左”和“右”，“前”和“后”，“上”和“下”，“顶”和“底”等术语用作方便的词语以提供参考点且不构成限制性术语。

在该说明中，词语“包括”应理解为“开放”意义，即，为“具有”的意义，且因此不限制为“封闭”的意义，即“仅包括”的意义。相应的含义还适用于相应的词语“包括”，“包括有”存在的地方。

此外，前文仅说明了流体端和往复式泵的一些实施方式，且可进行改变、修改、增加和/或变化而不偏离所公开的实施方式的范围和实质，所述实施方式是示意性的而不是限制性的。

另外，还结合当前考虑为最实用和最优选的实施方式而说明流体端和往复式泵，应理解流体端和往复式泵不限于所公开的实施方式，相反地，而是旨在覆盖包括在本公开的实质和范围内的多种改变和等同配置。此外，上述多个实施方式可应用于与其它实施方式的结合，例如，一个实施方式的方面可与另一个实施方式的方面结合，以实现任另一个实施方式。另外，任何给定的组件的各独立特征或部件可构成另外的实施方式。

Claims (14)

1.一种用于多往复式泵组件的流体端，该流体端包括：

至少三个活塞孔，每个所述活塞孔用于接收往复式活塞，各活塞孔具有活塞孔轴线，所述活塞孔被布置成横过所述流体压头以限定中间活塞孔和位于所述中间活塞孔的每一侧的侧部活塞孔；

与所述活塞孔流体连通的至少三个相应的吸入阀孔，各所述吸入阀孔用于接收吸入阀且具有吸入阀孔轴线；

与所述活塞孔流体连通的至少三个相应的排出阀孔，各排出阀孔用于接收排出阀且具有排出阀孔轴线；

其中在所述流体端中，至少一个所述侧部活塞孔的所述吸入和排出阀孔中至少一个的至少一个轴线从其相应活塞孔轴线向内偏移。

2.如权利要求1所述的流体端，其中各所述侧部活塞孔的所述吸入和排出阀孔中至少一个的至少一个所述轴线向内偏移。

3.如权利要求2所述的流体端，其中对于所述侧部活塞孔，所述至少一个偏移轴线与其它至少一条偏移轴线向内偏移相同程度。

4.如前述权利要求中任一项所述的流体端，其中用于至少一个所述侧部活塞孔的所述吸入和排出阀孔的所述轴线均向内偏移。

5.如权利要求4所述的流体端，其中所述吸入和排出阀孔的所述轴线均向内偏移相同程度。

6.如前述权利要求中任一项所述的流体端，其中对于各所述活塞孔，所述吸入阀孔与所述排出阀孔相对。

7.如权利要求6所述的流体端，其中对于各所述活塞孔，所述吸入和排出阀孔的轴线对齐。

8.如前述权利要求中任一项所述的流体端，其中所述流体端包括三个或五个活塞孔，和三个或五个相应的吸入和排出阀孔。

9.如前述权利要求中任一项所述的流体端，其中对于所述侧部活塞孔，至少一个所述轴线的向内偏移量为所述活塞孔的直径的约10%到约60%。

10.如前述权利要求中任一项所述的流体端，其中至少一个所述轴线的偏移量范围为所述活塞孔的直径的约20%到约50%。

11.如前述权利要求中任一项所述的流体端，其中至少一个所述轴线的偏移量范围为所述活塞孔的直径的约30%到约40%。

12.如权利要求1至8中任一项所述的流体端，其中至少一个所述轴线的偏移量范围为从约0.5至约2.5英寸。

13.如权利要求1至8中任一项所述的流体端，其中至少一个所述轴线的偏移量范围为从约1.5至约2.5英寸。

14.一种往复式泵组件，包括如前述权利要求中任一项所述的流体端。

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