CN104204519B - 具有集成腹板部分的泵流体端 - Google Patents

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Abstract

一种流体端块，用于连接到高压循环泵的动力端，包括主体部分，其具有面向外的本体前表面、与本体前表面相反的面向外的本体后表面，和相反的侧表面。腹板部分从面向外的本体前表面向外伸出。腹板部分具有面向外的腹板前表面和曲线侧表面。腹板部分与所述主体部分可以是一体的。多个毂部从腹板前表面伸出并具有面向前的端部。多个毂部与主体部分和腹板部分可以是一体的。柱塞孔洞延伸穿过多个毂部中的一个，且被配置成接收往复运动的柱塞。

Description

具有集成腹板部分的泵流体端
技术领域
本发明大体上涉及油田压井泵(wellservicepump)，且具体地涉及具有整体式腹板支撑的高压循环泵。
背景技术
压井泵被用来将流体泵送到井中以便进行诸如水力压裂的处理。流速和压强通常是很高的，压强可超过10,000psi。常规的压井泵具有动力端，该动力端通过撑杆(stayrod)连接到分离的流体端块。该动力端使柱塞往复运动，该柱塞在柱塞孔洞(柱塞孔洞)内进行冲程。使用填密件涵盖(packinggland)构件来密封柱塞与流体端块之间的接合处。
填密件涵盖构件存在一系列标准尺寸，并用于相同的流体端块的不同的柱塞直径。填密件涵盖构件用螺栓连接到流体端块。然而用螺栓连接的填密件涵盖需要密封件，这可能产生问题。并且，用螺栓连接的布置可能在某些区域中产生更高的应力，导致应力性断裂。通常，填密件涵盖经由拉杆固定到动力端。这也可能在某些区域中产生更高的应力。
发明内容
在第一示例性方面，本发明涉及一种用于附接到高压循环泵的动力端的流体端块。该流体端块可以包括其中具有多个腔室的主体部分，所述主体部分具有面向外的本体前表面、与所述本体前表面相反的面向外的本体后表面、以及连接所述前表面和所述后表面的相反的侧表面；从所述面向外的本体前表面向外伸出的腹板部分，所述腹板部分具有面向外的腹板前表面和曲线侧表面，所述腹板部分与所述主体部分是一体的；从所述腹板前表面伸出并具有面向前的端部的多个毂部，所述多个毂部与所述主体部分和所述腹板部分是一体的；以及柱塞孔洞，该柱塞孔洞延伸穿过所述多个毂部中的一个，并被配置成接收往复运动的柱塞，所述柱塞孔洞从所述多个毂部中的所述一个毂部的端部延伸到所述主体部分中的所述多个腔室中的一个腔室。
在示例性实施例中，所述曲线侧表面包括与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
在示例性实施例中，所述凸出部分的半径大于所述多个毂部中的每个毂部的半径。
在示例性实施例中，所述主体部分包括设置在邻近所述腹板部分之处的拉杆孔，所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的波状部分之间。
在示例性实施例中，所述曲线侧表面包括与所述拉杆孔的直径同心的凹入部分。
在示例性实施例中，所述波状部分是所述曲线侧表面的一部分。
在示例性实施例中，所述波状部分是将所述腹板部分的所述曲线侧表面连接到所述本体前表面的带部。
在示例性实施例中，所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且其中所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
在示例性实施例中，所述腹板部分从所述相反的侧表面中的一个到另一个地完全延伸越过所述本体前表面。
在示例性实施例中，所述多个毂部排列成行，使得单个平面通过由所述多个毂部中的每个毂部形成的中心轴线。
在示例性实施例中，所述腹板部分的所述曲线侧表面垂直于所述本体前表面并且垂直于所述腹板前表面。
在示例性实施例中，其中所述多个毂部中的每个毂部包括外表面部分，该外表面部分具有与所述面向前的端部邻近的第一直径，并且具有与所述腹板部分邻近的第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。
在示例性实施例中，所述曲线侧表面是上侧表面，所述流体端块包括曲线下侧表面，其中所述曲线上侧表面是所述曲线下侧表面的镜像。
在示例性实施例中，本发明涉及一种泵组件，包括流体端块和动力端，该动力端包括延伸到所述柱塞孔洞中的往复运动的柱塞。
在示例性实施例中，泵组件包括拉杆，其从所述动力端经过所述多个毂部，经过所述腹板部分，且延伸到所述主体部分的前表面中的拉杆孔中。
在第二示例性方面，本发明涉及一种流体端块，用于附接到高压循环泵的动力端。该流体端块可以包括具有位于其中的多个腔室的主体部分，所述主体部分具有面向外的本体前表面、与所述本体前表面相反的面向外的后表面、以及连接所述本体前表面和所述后表面的相反的侧表面；由所述主体部分支撑且具有面向前的端部的多个毂部，所述多个毂部与所述主体部分是一体的并且具有在所述面向前的端部处的外径；从所述主体部分的所述面向外的本体前表面向外伸出的腹板部分，所述腹板部分具有纵向长度和横向高度，所述腹板部分将所述多个毂部中的每个毂部彼此连接，所述腹板部分的所述横向高度大于所述多个毂部的外径；以及柱塞孔洞，该柱塞孔洞延伸穿过所述多个毂部中的一个，且被配置成接收往复运动的柱塞，所述柱塞孔洞从所述多个毂部中的所述一个毂部的端部延伸到所述主体部分中的所述多个腔室中的一个腔室。
在示例性实施例中，所述腹板部分包括曲线侧表面，该曲线侧表面包括与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
在示例性实施例中，所述腹板部分的所述凸出部分的半径大于所述多个毂部中的每个毂部的半径。
在示例性实施例中，所述主体部分包括设置在邻近所述腹板部分之处的拉杆孔，所述拉杆孔设置在所述腹板部分的波状部分之间。
在示例性实施例中，所述波状部分由曲线侧部形成，包括与所述拉杆孔的直径同心的凹入部分。
在示例性实施例中，所述波状部分是曲线侧表面。
在示例性实施例中，所述波状部分是将所述腹板的曲线侧表面连接到所述本体前表面的带部。
在示例性实施例中，所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且其中所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
在示例性实施例中，所述腹板部分从所述相反的侧表面中的一个到另一个地延伸完全经过所述本体前表面。
在示例性实施例中，所述多个毂部排列成行，使得单个平面通过由所述多个毂部中的每个毂部形成的中心轴线。
在示例性实施例中，所述腹板部分包括上侧表面和下侧表面以及腹板前表面，所述上侧表面和下侧表面垂直于所述本体前表面并且垂直于所述腹板前表面。
在示例性实施例中，所述多个毂部中的每个毂部包括外表面部分，该外表面部分具有与所述面向前的端部邻近的第一直径和与所述腹板部分邻近的第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。
在示例性实施例中，所述腹板部分包括曲线的上、下侧表面和腹板前表面，其中所述曲线的上侧表面是所述曲线的下侧表面的镜像。
在示例性实施例中，泵组件包括流体端块和动力端，该动力端包括延伸到所述柱塞孔洞中的往复运动的柱塞。
在示例性实施例中，泵组件包括拉杆，其从所述动力端经过所述多个毂部，经过所述腹板部分，且延伸到所述主体部分的前表面中的拉杆孔中。
在第三示例性方面，本发明涉及一种流体端块，用于连接到高压循环泵的动力端。该流体端块可以包括主体部分，该主体部分具有面向外的本体前表面、与所述本体前表面相反的面向外的后表面、以及连接所述本体前表面和所述后表面的相反的侧表面，所述主体部分包括多个拉杆孔，该拉杆孔被配置成接收将所述流体端块连接到高压循环泵的动力端的拉杆；从所述主体部分的本体前表面向外伸出的腹板部分，所述腹板部分具有邻近所述拉杆孔的曲线部分，所述曲线部分被形成和设置成使得所述拉杆孔中的至少一个拉杆孔被设置在所述曲线部分的峰之间，所述腹板部分与所述主体部分一体地形成；在所述腹板部分上的多个毂部，所述多个毂部与所述腹板部分和所述主体部分和一体地形成；以及延伸穿过所述多个毂部中的一个的柱塞孔洞，该柱塞孔洞被配置成接收往复运动的柱塞。
在示例性实施例中，所述曲线部分包括与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
在示例性实施例中，所述凸出部分的半径大于所述多个毂部中的每个毂部的半径。
在示例性实施例中，所述曲线部分包括与所述拉杆孔的直径同心的凹入部分。
在示例性实施例中，所述曲线部分包括曲线侧表面。
在示例性实施例中，其中所述曲线部分包括将所述腹板部分的侧表面连接到所述本体前表面的带部。
在示例性实施例中，所述多个毂部中的每个毂部具有端部，并且所述腹板部分具有前表面，所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
在示例性实施例中，所述腹板部分从所述相反的侧表面中的一个到另一个地延伸完全经过所述本体前表面。
在示例性实施例中，所述多个毂部排列成行，使得单个平面通过由所述多个毂部中的每个毂部形成的中心轴线。
在示例性实施例中，所述曲线部分包括所述腹板部分的侧表面，该腹板部分的侧表面垂直于所述本体前表面。
在示例性实施例中，所述多个毂部中的每个毂部包括外表面部分，该外表面部分具有与所述面向前的端部邻近的第一直径和与所述腹板部分邻近的第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。
在示例性实施例中，所述曲线部分包括曲线上侧表面和曲线下侧表面，其中所述曲线上侧表面是所述曲线下侧表面的镜像。
在示例性实施例中，所述腹板部分没有拉杆接收孔。
在示例性实施例中，一种流体泵包括流体端块和拉杆，该拉杆延伸至所述主体使得所述毂部没有承受拉力。
在第四示例性方面，本发明涉及一种制造用于泵的流体端的方法，包括由整体材料形成主体部分，该主体部分具有面向外的本体前表面、与所述本体前表面相反的面向外的本体后表面、以及连接所述前表面和所述后表面的相反的侧表面；由所述整体材料形成腹板部分，该腹板部分从所述面向外的本体前表面向外伸出，所述腹板部分具有面向外的腹板前表面和曲线侧表面；由所述整体材料形成多个毂部，该多个毂部从所述腹板前表面伸出并且具有面向前的端部；和形成柱塞孔洞，该柱塞孔洞延伸穿过所述多个毂部中的一个，且被配置成接收往复运动的柱塞。
在示例性实施例中，形成所述腹板部分包括将所述曲线侧表面成形为具有与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
在示例性实施例中，在邻近所述腹板部分的位置形成拉杆孔，使得所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的波状部分之间。
在第五示例性方面，本发明涉及用于连接到高压循环泵的动力端的一种流体端块。该流体端块可以包括主体部分，其具有位于其中的多个腔室，所述主体部分具有面向外的本体前表面、与所述本体前表面相反的面向外的后表面、以及连接所述本体前表面和所述后表面的相反的侧表面，所述主体部分包括多个拉杆孔，该拉杆孔被配置成接收将所述流体端块连接到高压循环泵的动力端的拉杆；从所述面向外的本体前表面向外伸出的腹板部分，所述腹板部分具有面向外的腹板前表面、上曲线侧表面和下曲线侧表面，该下曲线侧表面是所述上曲线侧表面的镜像，所述上和下曲线侧表面具有凸出的和凹入的部分，所述腹板部分从所述主体部分的相反的侧表面中的一个连续延伸到另一个，并且与所述主体部分一体地形成；多个毂部，其从所述腹板前表面伸出并具有面向前的端部，所述多个毂部中的每个毂部具有端部、与所述端部邻近的具有第一直径的第一区域、以及与所述腹板部分邻近的具有第二直径的第二区域，所述第二直径大于所述第一直径，所述多个毂部与所述主体部分和所述腹板部分是一体的，并且其中所述上、下曲线侧表面的所述凸出部分与所述多个毂部中的每个毂部的第二区域同心，并且其中所述上、下曲线侧表面的凹入部分容纳所述拉杆孔使得所述拉杆孔设置在所述腹板部分的多个部分之间；以及柱塞孔洞，该柱塞孔洞延伸穿过所述多个毂部中的一个，且被配置成接收往复运动的柱塞，所述柱塞孔洞从所述多个毂部中的所述一个毂部的端部延伸到所述主体部分中的所述多个腔室中的一个腔室。
在示例性实施例中，所述拉杆孔被设置在将所述腹板部分的曲线侧表面连接到所述本体前表面的带部的多个部分之间。
在示例性实施例中，所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的所述曲线上侧表面的多个部分之间。
在示例性实施例中，所述曲线的上、下侧表面的凹入部分与所述拉杆孔的直径同心。
在示例性实施例中，所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且其中所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
在示例性实施例中，所述腹板部分的所述曲线侧表面垂直于所述本体前表面并且垂直于所述腹板前表面。
在示例性实施例中，一种泵组件包括流体端块和包括延伸到所述柱塞孔洞中的往复运动的柱塞的动力端。
在示例性实施例中，泵组件包括拉杆，其从所述动力端延伸经过所述多个毂部，经过所述腹板部分，且延伸到所述主体部分的前表面中的拉杆孔中。
在第六示例性方面，本发明涉及一种泵子组件，其包括具有前侧和后侧的流体端块；从所述前侧以向前的方向伸出的多个毂部，所述流体端块和所述毂部是单件钢合金构件；从每个所述毂部延伸到所述流体端块中用于接收往复运动的柱塞的柱塞孔洞，每个所述柱塞孔洞中具有前端，该前端带有一组内螺纹；以及从所述前侧伸出并将所述毂部中的相邻毂部连接到彼此的多个腹板。
在示例性实施例中，所述腹板与所述毂部和所述流体端块一起是所述单件钢合金构件的整体部分；并且其中所述腹板中的每个腹板具有上侧和下侧以及在所述上、下侧之间的尺寸，该尺寸不大于所述毂部中的每个毂部的外径。
在示例性实施例中，水平线与每个所述腹板交叉，还与每个所述柱塞孔洞的轴线相交。
在示例性实施例中，泵子组件包括将每个毂部的基底与所述流体端块的前侧连接的带部；其中每个基底的从该基底到扩孔的壁厚度相对于每个所述带部的半径在从大约1.0至约2.25的范围内。
在示例性实施例中，泵子组件包括：将每个所述腹板的上侧与所述流体端块的所述前侧连接的腹板上侧带部；将每个所述腹板的下侧与所述流体端块的所述前侧连接的腹板下侧带部；部分围绕每个所述毂部延伸并且将每个所述毂部的上圆周部分与所述流体端块的前侧连接的毂部上侧带部，每个所述毂部上侧带部的端部连接所述腹板上侧带部中的一个的端部，使得所述腹板上侧带部和所述毂部上侧带部限定延伸经过所述毂部的连续上侧带部；以及毂部下侧带部，其部分围绕每个所述毂部延伸并且将每个所述毂部的下圆周部分与所述流体端块的前侧连接，每个所述毂部下侧带部的端部连接所述腹板下侧带部中的一个的端部，使得所述腹板下侧带部和所述毂部下侧带部限定延伸越过所述毂部的连续下侧带部。
在示例性实施例中，每个所述腹板的前侧与所述流体端块的前侧相距的距离小于从每个所述毂部的前端到所述流体端块的前侧的距离。
在示例性实施例中，每个所述毂部具有从圆柱形基底延伸出的圆柱形前端部分，该圆柱形基底的直径大于所述前端部分的直径；并且从每个所述毂部的前端到所述流体端块的前侧的距离相对于所述基底的宽度在从大约1.750至大约1.944的范围中。
在示例性实施例中，所述毂部包括邻近于所述流体端块的每个外侧的外毂部和位于所述外毂部之间的至少一个中间毂部；并且所述流体端块进一步包括：一对外腹板，每个外腹板从所述流体端的所述外毂部中的一个延伸到所述外侧中的一个；并且每个所述外腹板具有上侧和下侧以及在该上侧与下侧之间的尺寸，该尺寸不大于各所述外毂部的外径。
在示例性实施例中，泵子组件包括从所述前侧延伸到所述流体端块中的多个撑杆螺纹孔；并且其中每个所述毂部的前端被设置在每个所述撑杆螺纹孔的入口的前面。
在第六示例性方面，本发明涉及一种泵子组件，其包括：具有前侧和后侧、两个外侧、底部和顶部的流体端块；从所述前侧以向前的方向伸出的多个毂部，所述毂部包括邻近每个所述外侧的外毂部，和位于所述外毂部之间的至少一个中间毂部；从每个所述毂部延伸到所述流体端块中并用于接收往复运动的柱塞的柱塞孔洞，每个所述柱塞孔洞具有带内螺纹的前端；从所述流体端块的前侧延伸出的腹板，所述腹板具有从每个所述外侧延伸到每个所述外毂部的外侧部分，所述腹板具有在所述毂部中的相邻毂部之间延伸的中间部分；所述腹板具有上侧和下侧，在所述上侧与所述下侧之间的尺寸小于任意一个所述毂部的外径；并且其中所述流体端块、所述毂部和所述腹板一体地连接到彼此，并且包括由钢合金形成的单件式构件。
在示例性实施例中，所述腹板具有前表面，该前表面位于从所述流体端块的前侧向前一距离处，该距离小于从每个所述毂部的前端到所述流体端块的所述前侧的距离。
在示例性实施例中，该子组件包括：不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个的连续的上侧带部，所述上侧带部将所述腹板的上侧连接到所述流体端块的前侧并且将所述毂部的上圆周部分连接到所述前侧；以及不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个的连续的下侧带部，所述下侧带部将所述腹板的下侧连接到所述流体端块的前侧并且将所述毂部的下圆周部分连接到所述前侧。
在示例性实施例中，每个所述柱塞孔洞具有用于接收填密件的扩孔；每个所述毂部具有从所述毂部的基底到所述扩孔测得的壁厚度；并且所述壁厚度相对于每个所述带部的半径的比率在从约1.0到约2.25的范围内。
在第七示例性方面，本发明涉及一种压井泵，其包括：具有曲轴和多个连接杆的动力端；具有前侧和后侧、两个外侧、底部和顶部的流体端块；从所述流体端块的前侧以向前的方向伸出的多个毂部，所述毂部包括邻近每个所述外侧的外毂部，和位于所述外毂部之间的至少一个中间毂部；从所述流体端块的前侧延伸出的腹板，所述腹板具有从每个所述外侧延伸到每个所述外毂部的外侧部分，所述腹板具有在所述毂部中的相邻毂部之间延伸的中间部分；从每个所述毂部延伸到所述流体端块中的柱塞孔洞，每个所述柱塞孔洞具有带内螺纹的前端；多个柱塞，每个所述柱塞可操作地连接到所述连接杆中的一个，用于在所述柱塞孔洞中的一个进行冲程移动；在每个所述柱塞孔洞内围绕每个所述柱塞的填密件；带外螺纹的止动螺母，其接合每个所述柱塞孔洞的内螺纹，以激励各所述填密件；从所述动力端延伸到在所述流体端块的前侧中形成的螺纹孔的多个撑杆，所述螺纹孔的入口从所述毂部的前端向后间隔一距离；并且其中所述流体端块和所述毂部一体地连接到彼此，并且包括由钢合金形成的单件式构件。
在示例性实施例中，所述腹板具有上侧和下侧，在所述上侧与所述下侧之间的尺寸小于所述毂部中任意一个的外径；并且其中所述腹板一体地连接到所述流体端块和所述毂部，并且形成由钢合金形成的单件式构件的一部分。
在示例性实施例中，该泵包括：不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个的连续的上侧带部，所述上侧带部将所述腹板的上侧连接到所述流体端块的前侧并且将所述毂部的上圆周部分连接到所述流体端块的所述前侧；以及不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个的连续的下侧带部，所述下侧带部将所述腹板的下侧连接到所述前侧并且将所述毂部的下圆周部分连接到所述流体端块的所述前侧。
在第七示例性方面，本发明涉及一种制造循环压井泵的流体端组件的方法。该方法可以包括：(a)提供钢合金的单件式锻件，该钢合金的单件式锻件具有从其前侧伸出的多个毂部，以及提供在所述单件式锻件中的腹板，该腹板在所述毂部中的相邻毂部之间延伸以及从所述毂部的外侧毂部到所述单件式锻件的外侧延伸，和(b)将所述单件式锻件机械加工成在每个所述毂部中具有柱塞孔洞的流体端块的配置，所述柱塞孔洞带有内螺纹。
在示例性实施例中，每个所述腹板具有上侧和下侧，该上侧和下侧之间的距离小于每个所述毂部的外径。
在示例性实施例中，步骤(a)进一步包括：为所述单件式锻件提供连续的上侧带部，该连续的上侧带部不间断地从所述单件式锻件的所述外侧中的一个延伸到另一个，所述上侧带部将所述腹板的上侧连接到所述单件式锻件的前侧并且将所述毂部的上圆周部分连接到所述单件式锻件的所述前侧；以及为所述单件式锻件提供连续的下侧带部，该连续的下侧带部不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个，所述下侧带部将所述腹板的下侧连接到所述单件式锻件的所述前侧并且将所述毂部的下圆周部分连接到所述单件式锻件的所述前侧。
通过结合附图考虑以下详细描述，其他方面、特征和优点将变得显而易见，该附图是本公开的一部分并且通过示例示出了所公开的发明的原理。
附图说明
附图有助于不同实施例的理解。
图1是根据示例性实施例的往复压井泵组件的立面图，该泵组件包括流体端块。
图2是根据示例性实施例的图1中的压井泵的流体端块的透视图。
图3是根据示例性实施例的图1中的压井泵的流体端块的前视图。
图4是根据示例性实施例的图1中的压井泵的流体端块的侧视图。
图5是根据示例性实施例的图1中的压井泵的流体端块的俯视图。
图6是根据示例性实施例的图1中的压井泵的流体端的一部分的放大剖面图。
图7是根据示例性实施例的能在图1中的压井泵上使用的流体端块的另一个实施例的透视图。
图8是根据示例性实施例的图7中的压井泵的流体端块的前视图。
图9是根据示例性实施例的图7中的压井泵的流体端的一部分的剖面图。
图10是根据示例性实施例的能在图1中的压井泵上使用的流体端块的另一个实施例的透视图。
图11是根据示例性实施例的图10中的压井泵的流体端块的前视图。
具体实施方式
图1示出了根据与这里所公开的原理一致的示例性实施例的高压循环泵100的局部剖视图。高压循环泵100可以是用于执行高压压裂(fracing)操作的适当的泵，并且可用于获得15000psi或更高的压强。高压循环泵100包括动力端102和具有流体端块104的流体端103。撑杆(stayrod)106将动力端102连接到流体端块104的面向前方侧。流体端块104中形成有多个腔室，包括多个汽缸腔室(cylinderchamber)108(图1中仅示出一个)。每一个汽缸腔室108与吸入歧管110和排出端口112相连通。吸入盖板114在流体端104上的与撑杆106相反的后侧处连接到各汽缸腔室108的端部。在吸入冲程过程中，吸入阀116使汽缸腔室108向吸入歧管110打开。在排出冲程期间，排出阀118打开汽缸腔室108的排出端口112。
泵100可以独立地放在地面上，可以安装到可在工作场所之间被牵引的拖车上，或者安装到诸如用于海上作业的滑道(skid)上。动力端102包括曲轴122，其由大齿轮124转动。小齿轮126啮合大齿轮124。诸如发动机(未示出)等的动力源连接到小齿轮126，以使得大齿轮124转动。连接杆128可转动地连接到曲轴122。连接杆128具有与轴承端相反的曲柄销端(wristpinend)130，该轴承端连接到曲轴122。曲柄销端130枢转地连接到十字头132。由于十字头132被安装在静止十字头外壳134内，所以该十字头132被约束为线性移动。因此曲轴122的转动导致十字头132往复运动。辅助杆(ponyrod)136连接到十字头132。辅助杆136的相反的端连接到柱塞138。在一些实例中，柱塞138将直接连接到十字头132，从而取消了辅助杆136。
柱塞138延伸通过流体端块104中的柱塞孔洞150，该柱塞孔洞150通向汽缸腔室108。流体端块104中的吸入和排出阀116和118通常被预定的压力差致动。吸入阀116作为输入阀操作以控制经由吸入歧管110进入汽缸腔室108的流体流，并且排出阀118作为输出阀操作以控制经由排出端口112从汽缸腔室108流出的流体流。柱塞138可以是多个柱塞中的一个。根据实施例，可根据泵100的尺寸使用三个或五个柱塞138。其他实施例具有不同数目的柱塞孔洞150和相应数目的柱塞138。填密件(packing)152被安装在柱塞孔洞150内，以密封贴靠柱塞138的外径。在所公开的示例性实施例中，填密件152被带螺纹的止动螺母154保持在适当位置。
图2至图5示出了形成图1的流体端103一部分的流体端块104的示例性实施例。在该实施例中，流体端块104具有三个孔洞，且可被称为三重流体端(triplexfluidend)。在可选的实施例中，流体端块可具有五个孔洞，且称为“五重”或五倍的流体端。其它流体端块具有其它数目的孔洞。
参考图2，比图1中的示意性表示更详细地示出了流体端块104。流体端块104具有主体部分156，该主体部分156具有前表面或前侧160、后侧162、外侧164、底部166和顶部168。在所示的示例性实施例中，前侧160大体上是平坦的，且可选地在其上部分可具有至少两个阶形凹入部分160a和160b。阶形上部160a和160b也可以是平坦的。第一阶形上部160a位于一平面中，该平面与包含前侧160的平面平行且在该包含前侧160的平面后方。第二阶形上部160b从第一阶形上部160a向上延伸且位于一平面中，该平面与包含第一阶形上部160a的平面平行且在该包含第一阶形上部160a的平面后方。前侧160还可具有阶形下部160c，该阶形下部在与前侧160平行且从该前侧160凹入的平面中。流体端块104还具有面向与前侧160相反的方向的后侧162。流体端块104的两个外侧164与前侧160垂直，且面向相反的方向。底部166和顶部168连接(join)前、后侧160、162。进出端口170被提供以用于安装和拆卸阀116、118(图1)，且进出端口170延伸穿过顶部168。排出端口112位于所述外侧164中的一个上。用于固定撑杆106(图1)的带螺纹撑杆孔172位于前侧160上。
毂部176与流体端块104一体形成，且从前侧160伸出。毂部176包括接近各外侧164的外毂部176a，和位于该两个外毂部176a之间的至少一个中间毂部176b。在该示例中，仅存在一个中间毂部176b。在其他实施例中，存在多于一个的中间毂部，例如但不限于两个、三个、四个或更多个中间毂部。每个毂部176是大体上圆柱形的构件，其具有在流体端前侧160的前面的前端178。各毂部176具有一个柱塞孔洞150，该柱塞孔洞150从前端178延伸到流体端块104中。一组螺纹180，优选为内螺纹，在前端178处形成在每个柱塞孔洞150中。可选地，每个毂部176可具有圆柱形基底部分182，该基底部分182的外径大于圆柱形前部184。
还参考图3，腹板190一体地形成在流体端前侧160上，且与毂部176连接。该腹板190是从一个外侧164延伸到另一个外侧(除了与毂部176的相交处以外)的条带，且该腹板190从流体端块前侧160突出。腹板190包括两个外侧部分190a，每个外侧部分190a从外毂部176a中的一个延伸到外侧164中的一个。腹板190还具有两个中间部分190b，每个中间部分190b从中间毂部176b延伸到外毂部176a中的一个。腹板190具有上侧192和下侧194，该上侧192和下侧194具有直的部分以及曲线部分。图3中示出了平面196。平面196穿过腹板190从一个外侧164延伸到另一个外侧，并且与上侧192和下侧194等距离地位于它们之间，且还经过了每个柱塞孔洞150的每条轴线198。腹板190具有前向表面200，在此实施例中该前向表面200是平坦的，并且与毂部前端178和流体端块前侧160平行。
上侧192和下侧194分别在拉杆孔172与毂部176之间形成波浪形的曲线表面。因此，腹板190没有拉杆(tierod)孔。腹板190的这些上侧和下侧192、194形成为与前侧160的表面基本垂直。上侧192包括两个外侧部分192a，其分别具有与外侧164中的一个连接的端部，上侧192还包括部分围绕每个毂部176的上部而凸起延伸(extendingconvexly)的圆周部分192b，以及上侧192还包括分别在上圆周部分192b之间凹入延伸(extendingconcavely)的中间部分192c。在所示实施例中，凸起部分形成峰而凹入部分形成谷。在所示实施例中，下侧194是上侧的镜像并且包括两个外侧部分194a，该外侧部分194a分别具有与外侧164中的一个连接的端部，且该下侧194还包括部分围绕每个毂部176的上部而凸起延伸的圆周部分194b，并且该下侧194还包括分别在下圆周部分194b之间凹入延伸的中间部分194c。
在一些实施例中，上和下圆周部分192b、194b是与毂部176的直径同心的凸起弯曲的表面。在本文中公开的实施例中，中间部分192c、194c是与拉杆孔172的直径不同心的凹入弯曲表面，但圆滑地连接圆周部分192b、194b的凹入弯曲表面。在其他实施例中，根据毂部176和拉杆孔172的尺寸和位置，上和下侧192、194的轮廓可改变成比这里所描述的更大或更小。此外，在一些实施例中，上和下侧192、194可不是彼此的镜像。
上侧带部(fillet)204将腹板上侧192连接到流体端前侧160。上侧带部204是从一个外侧164连续延伸到另一个外侧的弯曲表面。上侧带部204具有两个外侧部分204a，各外侧部分204a具有与外侧164中的一个连接的端部。每个带部外侧部分204a将腹板外侧部分190a的上侧192连接到流体端块前侧160，流体端块前侧160所在的表面相对于包含腹板外侧部分190a的上侧192的平面成90度。上侧带部圆周部分204b部分地围绕各毂部176的上部延伸。上侧带部圆周部分204b是将每个毂部176的外径的上部连接到流体端块前侧160的弯曲表面。在此示例中，上侧带部圆周部分204b关于柱塞轴线198延伸大约115度，但是该程度是可以改变的。在此示例性实施例，存在两个上侧中间带部部分204c，其分别从上侧圆周带部部分204b的端部延伸到相邻的上侧圆周带部部分的端部。上侧中间带部部分204c是大体上U形的，其中该“U”形的腿向上延伸。上侧中间带部部分204c是将中间腹板部分190b连接到流体端块的前侧160的弯曲表面。因此，在所示实施例中，上侧圆周部分形成峰，而中间带部部分形成谷。外侧部分204a、圆周部分204b和中间部分204c形成从一个流体端外侧164延伸到另一个流体端外侧的连续上侧带部204。
下侧带部210是上侧带部204的倒像，且将腹板190的下侧194连接到流体端块104的前侧160。下侧带部210是从一个外侧164连续延伸到另一个外侧164的弯曲表面。下侧带部210具有两个外侧部分210a，其分别具有与外侧164中的一个连接的端部。每个带部外侧部分210a将外侧腹板部分190a的下侧194连接到流体端块前侧160，流体端块前侧160所在的表面相对于包含外侧部分190a的下侧194的平面成90度。下侧带部圆周部分210b部分地围绕每个毂部176的下部而延伸。下侧带部圆周部分210b是将每个毂部176的外径的下部连接到流体端块的前侧160的弯曲表面。在此示例中，下侧带部圆周部分210b关于柱塞轴线198延伸大约115度，但是该程度是可以改变的。存在两个下侧中间带部部分210c，分别从下侧圆周带部部分210b的端部延伸到相邻的下侧圆周带部部分的端部。
下侧中间带部部分210c是基本上U形的，其中该“U”形的腿向下延伸。下侧中间带部部分210c是将中间腹板部分190b连接到流体端块的前侧160的弯曲表面。外侧部分210a、圆周部分210b和中间部分210c形成从一个流体端块外侧164延伸到另一个流体端块外侧的连续下侧带部210。上侧带部和下侧带部彼此不接触。
参考图4，每个毂部176的前端178位于与流体端块104的前侧160相距距离L处。该距离L可以不同，但是通常地大于每个毂部176的前部184的外径D的一半。在此示例中，距离L约为外径D的80％。在一些实施例中，距离L可以是在约5英寸至15英寸的范围内的距离，但在另外的实施例中，距离L可以是在约6英寸至8英寸的范围内的距离。在一个实施例中，尺寸L为大约7英寸。可以设想到有其他距离。距离L还与柱塞138(图1)的冲程的长度成比例。柱塞138的长冲程将导致更大的距离L。腹板190的前表面200位于与流体端块104的前侧160相距距离W处。该距离W小于距离L，而在另一个实施例中距离W小于距离L的一半。在此示例中，距离W约为距离L的35％，但是其可以改变。距离W可以是腹板190的宽度，优选地在腹板外侧部分190a和中间部分190b是相同的。在一些实施例中，距离W可以是在约1英寸至6英寸的范围内的距离，而在另外的实施例中，距离W可以是在约1.5英寸至3英寸的范围内的距离。在一个实施例中，距离W大约为2.25英寸。其他距离是可以设想到的。距离H是从腹板上侧192到腹板下侧194的距离，并且小于在腹板190上的中间部分190b与外侧部分190a之间测量时的毂部外径D。优选地，距离H小于毂部外径D的一半。在此实施例中，距离H大约是距离D的40％，但也可以改变。距离H可被看作腹板190的前表面200的竖直尺寸，并且在腹板外侧部分190a和中间部分190b可以是相同的。图5示出了腹板部分190a和190b的恒定不变的宽度。
仍参考图4，圆柱形基底部分182的宽度P可以与每个毂部178的从流体端块前表面160到毂部前端178突起的长度L相比。在所示的示例性实施例中，L/P的比率约为1.867。在其他实施例中，L/P的比率为从约1.750至约1.944的范围内。在一些实施例中，宽度P可以是在约0.5英寸至4英寸的范围内的宽度，而在其他实施例中，宽度P可以是在约1英寸至2英寸的范围内的宽度。在一个实施例中，宽度P约为1.5英寸因此。其他宽度是可以设想到的。
在此实施例中，上侧带部204和下侧带部210具有从一个外侧164到另一个外侧的恒定不变的半径R。优选地，半径R的尺寸是大于从流体端块前侧160到腹板前表面200的距离W的一半。在示例性实施例中，半径R为距离W的约60％，但是该半径可以改变。在一些实施例中，半径R可以是在约0英寸至3英寸的范围内的半径，而在其他实施例中，半径R可以是在约0英寸至1.38英寸的范围内的半径。在一个实施例中，半径R约为0.38英寸。其他半径是可以设想到的。
参考图6，每个毂部176具有壁厚度T，该壁厚度T是从接收填密件152的扩孔(counterbore)212测量到基底部分182而测得的。在所示实施例中，厚度T比半径R约等于1.5。在另一个实施例中，比率T/R在从约1.0至约2.25的范围内。
参考图6，每个柱塞孔洞150在其中形成有扩孔212，用于接收填密件152。扩孔212导致了前向肩部214，该前向肩部214与填密件152的后端邻靠。在此实施例中，前向肩部214被设置在毂部176内，并且在流体端块104的前侧160的平面中。填密件152可以是多种类型的，并且可包含多个不同的环。仅作为示例，填密件152可以具有在其与肩部214邻靠的后端处的除杂环(trashring)216。除杂环216并不密封住压力；而是用于将大颗粒的碎屑从填密件152的剩余部分排除。激励环(energizingring)218可与除杂环214的前侧邻靠。激励环218也不密封到柱塞138；而是将主密封环220激励成或变形成与扩孔212的侧壁和柱塞138的外径密封接合。主密封件220通常地由比激励环218更软的橡胶类型的材料形成，并且可具有凹入的后侧和突出的前侧。硬塑料环222被设置在主密封环220的前侧上。通常地由黄铜形成的套环(lanternring)224，具有从其外径延伸到其内径用于将润滑剂分配到柱塞138的润滑剂端口(未示出)。润滑剂从延伸穿过毂部176的润滑剂通道(未示出)供应。一个或多个前向环226可被设置在套环224的前侧，用于在安装止动螺母154时适应该止动螺母的旋转以及用于阻止润滑剂从扩孔212前端漏出。
止动螺母154具有接合柱塞孔洞螺纹180的外螺纹230。止动螺母154具有与前向环226邻靠的后端232。拧紧止动螺母154向填密件152施加轴向压缩力，这导致主密封件220密封地接合柱塞138的外径。因为提供了间隙，所以柱塞138的外径不会贴靠着止动螺母154的孔洞或柱塞孔洞150而滑动。
图7至图9示出了符合本发明原理的本文中用数字300参考的另一个示例性流体端块。图7是透视图，图8是前立面图，而图9是沿图8中的线9-9截取的截剖视图。参考所有这三幅图，如以上讨论的流体端块104一样，流体端块300可形成图1中的循环泵100的流体端103的一部分。流体端块300具有与以上讨论的流体端块104相似的多个特征，以上讨论的许多内容均适用于流体端块300。为了避免重复，将不再重新描述所有特征。在该示例性实施例中，流体端块300包括主体部分302、多个毂部304和腹板部分306。
该主体部分302具有前表面或前侧310、后侧312、外侧214、底部316和顶部318。前侧310形成相对平坦的平面表面，并且如上所述，前侧310还包括沿着上部的两个平面的阶形凹入部分310a、310b，且包括曲线的阶形凹入部分310c，以及包括沿底部的平面的阶形凹入部分310d。在此实施例中，阶形凹入部分310a、310b、310d是大体上平坦的，并且可形成与前侧310形成的平面平行的平面。曲线的阶形凹入部分310c具有波状轮廓320，该波状轮廓320具有外侧部分320a、圆周部分320b和中间部分320c。
仍参考图7，如所示，后侧312还包括曲线部分312a，其与曲线的阶形凹入部分310c成镜像关系。因此，其包括波状轮廓322，该波状轮廓322具有外侧部分322a、圆周部分322b和中间部分322c。因此，在前曲线部分310a与后曲线部分312a之间的顶部表面318的宽度沿着顶部表面318的长度增大和减小。
在所示的示例性实施例中，顶部318中形成有多个进出端口326，该进出端口326提供了至内部汽缸腔室的通路(如下文中将说明的)。进出端口326使得能够与高压管连通，该高压管从泵延伸到用于进给至井眼的管会车(manifoldtruck)。
在此实施例中，曲线部分310c、312a部分与进出端口326同心。更具体地，在公开的实施例中，圆周部分320b、322b与进出端口324的内径同心，且中间部分320c、322c连接各个圆周部分。波状轮廓320、322被圆滑地弯曲以限制应力集中的同时仍为操作提供适当的强度。它们还可减少流体端块的总重量，并且通过除去了不必要的或过多加固的材料而降低了材料成本。
如上所述，前侧310包括形成在其中用于接收拉杆(图1中示出)的多个拉杆孔328，该拉杆用于将流体端块连接到循环泵的动力端102。在此实施例中，拉杆孔328是带螺纹的并且被配置成将主体部分302连接到动力端102。因此，当拉杆被紧固到适当位置时，主体部分302被朝向循环泵的动力端拉动。因为施加的载荷在主体部分上而不是毂部或腹板上，所以该毂部和腹板与多个毂部在其连接到拉杆的末端处具有法兰的情况相比，可受到较少的应力。
毂部304和腹板部分306以前文所述方式从前侧310伸出。与上述的毂部176一样，图7至图9中的毂部304与主体部分302一体地形成，并且包括两个外毂部和位于两个外毂部之间的至少一个中间毂部。每个毂部304的形状大体上是圆柱形的，并且包括在主体前侧310的前面的前端332。每个毂部304具有从前端332延伸到主体部分302中的柱塞孔洞334。在此实施例中，每个毂部304包括可选的圆柱形基底部分336，该基底部分336的外径大于圆柱形前部338。
参考图7-9，腹板部分306一体地形成在流体端前侧310上，并且与毂部304连接。如本文中描述的腹板190一样，腹板306是从一个外侧314延伸到另一个外侧的条带，且该腹板从流体端块前侧310突出。腹板306包括两个外侧部分306a，每个外侧部分306a从外毂部中的一个延伸到外侧314中的一个。腹板306还具有两个中间部分306b，每个中间部分306b在中间毂部与外毂部之间延伸。腹板306具有上侧350和下侧352，该上侧350和下侧352具有直的部分以及曲线部分。腹板306具有前向表面354，在此实施例中该前向表面354是平坦的，并且与毂部前端332和流体端块前侧310平行。
上侧350和下侧352分别在拉杆孔328与毂部304之间成波浪形的曲线表面。腹板306的这些上侧和下侧350、352形成为基本上与前侧310的表面垂直。上侧350包括两个外侧部分350a，该外侧部分350a分别具有连接外侧314中的一个的端部，上侧350还包括部分围绕每个毂部304的上部的凸出延伸的圆周部分350b，并且上侧350还包括分别在上圆周部分350b之间凹入延伸的中间部分350c。在所示实施例中，下侧352是上侧的镜像，并且包括两个外侧部分352a，该外侧部分352a分别具有与外侧314中的一个连接的端部，且下侧352还包括部分围绕每个毂部304的上部凸出地延伸的圆周部分352b，并且下侧352还包括分别在上圆周部分350b之间凹入地延伸的中间部分352c。
在一些实施例中，上和下圆周部分350b、352b是与毂部304的直径同心的凸出的弯曲表面。在一些实施例中，中间部分350c、352c是与拉杆孔328的直径同心的凹入弯曲表面。在此示例中，中间部分350b、352b围绕柱塞轴线360延伸约90度，而圆周部分350c、352c围绕拉杆轴线362延伸约90度。在其他实施例中，根据毂部304和拉杆孔328的尺寸和位置，上和下侧350、352的轮廓可改变成比这里描述的更大或更小。此外，在一些实施例中，上和下侧350、352可不是彼此的镜像。在图7至图9中所示的实施例中，存在两个上侧中间部分350c，其分别从上侧圆周部分350b的一端部延伸到相邻的上侧圆周部分350b的一端部。
通过与以上关于流体端块104描述的类似的方式，流体端块300包括将腹板上侧350连接到流体端前侧310的上侧带部356。上侧带部356是从一个外侧314连续延伸到另一个外侧的弯曲表面。上侧带部356具有两个外侧部分356a、两个圆周部分356b和两个中间部分356c，以上述方式形成。同样地，流体端块300包括将腹板下侧352连接到流体端前侧310的下侧带部358。如上所述，下侧带部358包括外侧部分358a、圆周部分358b和中间部分358c。
在所示示例中，腹板部分306的波状设计为毂部304提供了应力消除以及支撑，同时使拉杆孔328能够被设置在毂部304附近，并且使拉杆孔328仍能形成在主体的前表面中，而不是与主体部分304前表面310偏离开的表面的面中。将拉杆附接到主体部分304的主前表面310可降低在其他情况下会施加于毂部上的应力，因为毂部304不再是将泵的流体端连接到动力端的附接元件。
流体端块300的尺寸可以与流体端块104不同，但是也包括在每个毂部304前侧332与前表面310之间的距离L，包括每个毂部304前部338的外径D、在腹板306的前表面354与主体部分302的前表面310之间的腹板距离W、从腹板上侧350到腹板下侧352的距离H，且在所示的实施例中，在腹板306的中间部分306b和在腹板306的外侧部分306a处该距离H小于毂部外径D。此外，流体端块300包括代表圆柱形基底部分336的长度的长度P。带部356、358的半径可具有恒定的半径R，并且毂部304具有壁厚度T。以上关于流体端块104讨论了变量的尺寸。
图9中的横截面视图是沿图8中的线9-9截取的，更加详细地示出了流体端块300的室以及进入和排出端口。例如，图9示出了汽缸腔室366、柱塞孔洞334、吸入阀端口368、作为排出端口的进出端口326，和第二进出端口370。在使用中，吸入阀端口368与歧管连通，且进出端口326与高压流体管线连通。第二进出端口370接收如图1中所示的吸入盖板。
图10和图11示出了根据本发明原理的用数字400指示的另一种示例性流体端块。与以上讨论的流体端块104和300相似，流体端块400可形成图1的循环泵100的流体端103的一部分。流体端块400具有与上述的流体端块104和300相似的许多特征，并且以上描述的大部分均适用于流体端块400。同样，为了避免重复，将不再重新描述所有特征。流体端块400与流体端块300之间的主要差异是流体端块300具有三重流体端，因为其具有三个毂部和三个孔洞，而流体端块400具有五重或五倍的流体端，因为其具有五个毂部和五个孔洞。
如所示，流体端块400包括主体部分402、多个毂部404和腹板部分406。在除了毂部的数目和该数目对流体块不同特征的尺寸造成的影响以外的所有方面，以上的说明在所有方面均适用于流体端块400。
在本文中讨论的每一个实施例中，流体端块主体部分、毂部和腹板与彼此一体地形成。即，不存在用于将毂部和腹板的部分固定到流体端块和彼此固定的焊接或紧固件。因此，它们由整块材料形成。流体端块，毂部，和腹板的各部分由单件钢合金锻件形成，其在机械加工后保持成为单件构件。优选地，单件钢合金锻件被制成具有与流体端块(包括主体、毂部和腹板)近似的尺寸。该单件锻件还具有腔室，该腔室的尺寸与柱塞孔洞的尺寸近似。可选地，这些特征中一些特征可以由单件锻件整体机械加工成。接着制造商将单件锻件机械加工成形状如本文的图中所示的单件构件。机械加工操作通常提供毂部、柱塞孔洞、腹板和带部的最终尺寸。也将形成柱塞孔洞螺纹。然后填密件和柱塞被插入到每个柱塞孔洞中，并且分开地机械加工的止动螺母被固定至该螺纹。
通过现将流体端块的尺寸和形状适当调整成用于安装到循环泵上，则流体端可被传递到循环泵的动力端。本文描述的流体端块可用于构建新的泵或者可用于整修或修理用过的循环泵。通过将柱塞插入到泵的柱塞孔洞中使得柱塞穿过止动螺母和填密件，则流体端块可连接到动力端。在柱塞处于适当位置时，拉杆可用于连接到流体端块的前侧中的拉杆孔。为了实现其，拉杆可放置成延伸经过毂部且经过在流体面上的毂部，以被接收在主体中形成的拉杆孔中。它们可以对齐成在峰之间通过或在腹板上的带部之间通过，并且进入前侧的拉杆孔中，延伸超过腹板和毂部，其中腹板上可完全没有拉杆孔。在拉杆连接到流体端块时，拉杆可被拉紧以将流体端块相对于动力端固定在适当位置。由于拉杆绕开了毂部并且绕开了腹板，所以拉杆不会将直接的拉伸负荷施加到腹板或毂部上，减小了毂部上的总应力并且潜在地延长了流体端块的使用寿命。同时，由于拉杆在腹板的各部分之间延伸，在上和下表面的峰之间或者在腹板上的带部之间延伸，所以拉杆可被设置在腹板和毂部附近，以在柱塞泵送流体时提供稳定的支撑，以提供能将流体端块保持在适当位置的充分的保持力。由于现将流体端块固定到循环泵的动力端，所以吸入歧管可被连接到流体端块，并且泵可以连接到用于在泵送应用中使用的歧管或附加管道。
以下参考图1对操作进行描述。然而，应理解该讨论适用于本文描述的所有流体端块。在操作期间，随着曲轴122转动，柱塞138往复运动，或者朝向以及远离汽缸腔室108纵向移动。随着柱塞138远离汽缸腔室108地纵向移动，腔室108内的流体的压力降低，在输入阀116上产生压差，这将阀116致动，且使流体能从吸入歧管110进入汽缸腔室108。随着柱塞138继续远离汽缸腔室108地纵向移动，泵送的流体进入腔室108，直至汽缸腔室108内部的流体与吸入歧管110中的流体之间的压差小到足以使输入阀116被驱动到其关闭位置。随着柱塞138开始朝向汽缸腔室108纵向移动，汽缸腔室108内的流体的压力开始增大。随着柱塞138接近汽缸腔室108，腔室108内的流体压力继续增大，直至输出阀118上的压差大到足以驱动阀118和使流体能通过排出端口112从汽缸腔室108排出。在一个实施例中，流体仅仅被泵送通过柱塞138的一侧，因此循环泵100是单动式循环泵。由于流体端块主体、毂部和腹板与彼此一体地形成，因此与需要密封件和填密涵盖的传统两部分设计相比，故障率降低并且在操作中流体端上的总应力减小。此外，与传统两部分设计相比，使用一体形成的流体端块主体、毂部和腹板减少了柱塞孔洞中的磨损。
在一些示例性实施例中，可以对流体端块做出改变。在几个示例性实施例中，替代用在高压循环泵中或是除了用在高压循环泵中之外，流体端块或其部件还可用在其他泵和流体系统中。
在某些实施例的以上描述中，为了简明起见将具体技术分类。然而，本发明并不旨在受限于这样选择的具体术语，并且应理解每个具体术语包括以类似方式操作从而达到类似技术目的的其他技术等同物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”这样的术语以及类似术语是用作方便提供参考点的词语，而并不构成限制性术语。
在此说明书中，词语“包括”应被理解为其“开放性的”意思，即，为“包含性”的意思，而不是限制到其“封闭性的”意思，“封闭性的”意思为“仅由……组成”的意思。相应意思同样适用于其出现的不同形式“包括”、“被包括”。
此外，以上仅描述了本发明的一些实施例，可以对其作出替换、修正、附加和/或改变，而不会脱离公开的实施例的精神和范围，该实施例为说明性的而不是限制性的。
此外，本发明是结合当前认为是最实用的和最优选的实施例进行描述的，应理解本发明并不受限于公开的实施例，而是相反的，本发明旨在覆盖包含在本发明的精神和范围内的不同修正和等同布置。并且，以上描述的不同实施例可以结合其他实施例，例如一个实施例的不同方面一起实施，来实现又另一个实施例。进一步的，任意给定组件的每个独立的特征或部件可构成附加实施例。

Claims (74)

1.一种流体端块，用于连接到高压循环泵的动力端，包括：
主体部分，其具有位于其中的多个腔室，所述主体部分具有面向外的本体前表面、与所述本体前表面相反的面向外的本体后表面，和连接所述本体前表面和所述本体后表面的相反的侧表面；
腹板部分，其从所述面向外的本体前表面向外伸出，所述腹板部分具有面向外的腹板前表面和曲线侧表面，所述腹板部分与所述主体部分是一体的；
多个毂部，其从所述腹板前表面伸出并具有面向前的端部，所述多个毂部与所述主体部分和所述腹板部分是一体的；以及
延伸穿过所述多个毂部中的一个毂部的柱塞孔洞，其配置成接收往复运动的柱塞，所述柱塞孔洞从所述多个毂部中的所述一个毂部的端部延伸到所述主体部分中的所述多个腔室中的一个腔室。
2.如权利要求1所述的流体端块，其中所述曲线侧表面包括与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
3.如权利要求2所述的流体端块，其中所述凸出部分的半径大于所述多个毂部中各毂部的半径。
4.如权利要求1所述的流体端块，其中所述主体部分包括与所述腹板部分邻近地设置的拉杆孔，所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的波状部分之间。
5.如权利要求4所述的流体端块，其中所述曲线侧表面包括与所述拉杆孔的直径同心的凹入部分。
6.如权利要求4所述的流体端块，其中所述波状部分是所述曲线侧表面的一部分。
7.如权利要求4所述的流体端块，其中所述波状部分是将所述腹板部分的所述曲线侧表面连接到所述本体前表面的带部的一部分。
8.如权利要求1所述的流体端块，其中所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且其中所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
9.如权利要求1所述的流体端块，其中所述腹板部分从所述相反的侧表面中的一个到另一个地延伸过所述本体前表面。
10.如权利要求1所述的流体端块，其中所述多个毂部被排列成行，使得单个平面通过由所述多个毂部中的每个毂部形成的中心轴线。
11.如权利要求1所述的流体端块，其中所述腹板部分的所述曲线侧表面垂直于所述本体前表面并且垂直于所述腹板前表面。
12.如权利要求1所述的流体端块，其中所述多个毂部中的每个毂部包括外表面部分，该外表面部分具有与所述面向前的端部邻近的第一直径，并且具有与所述腹板部分邻近的第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。
13.如权利要求1所述的流体端块，其中所述曲线侧表面是上曲线侧表面，所述流体端块包括下曲线侧表面，其中所述上曲线侧表面是所述下曲线侧表面的镜像。
14.一种泵组件，包括：
如权利要求1所述的流体端块；和
动力端，其包括延伸到所述柱塞孔洞中的往复运动的柱塞。
15.如权利要求14所述的泵组件，包括拉杆，其从所述动力端经过所述多个毂部，经过所述腹板部分，且延伸到所述主体部分的本体前表面中的拉杆孔中。
16.一种流体端块，用于附接到高压循环泵的动力端，包括：
主体部分，其具有位于其中的多个腔室，所述主体部分具有面向外的本体前表面，与所述本体前表面相反的面向外的后表面，以及连接所述本体前表面和所述后表面的相反的侧表面；
多个毂部，由所述主体部分支撑且具有面向前的端部，所述多个毂部与所述主体部分是一体的并且具有在所述面向前的端部处的外径；
从所述主体部分的所述面向外的本体前表面向外伸出的腹板部分，所述腹板部分具有纵向长度和横向高度，所述腹板部分将所述多个毂部中的每个毂部连接到彼此，所述腹板部分的所述横向高度大于所述多个毂部的外径；以及
延伸穿过所述多个毂部中的一个毂部的柱塞孔洞，其被配置成接收往复运动的柱塞，所述柱塞孔洞从所述多个毂部中的所述一个毂部的端部延伸到所述主体部分中的所述多个腔室中的一个腔室。
17.如权利要求16所述的流体端块，其中所述腹板部分包括曲线侧表面，该曲线侧表面包括与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
18.如权利要求17所述的流体端块，其中所述腹板部分的所述凸出部分的半径大于所述多个毂部中的每个毂部的半径。
19.如权利要求16所述的流体端块，其中所述主体部分包括设置在邻近所述腹板部分处的拉杆孔，所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的波状部分之间。
20.如权利要求19所述的流体端块，其中所述波状部分由曲线侧部形成，该曲线侧部包括与所述拉杆孔的直径同心的凹入部分。
21.如权利要求19所述的流体端块，其中所述波状部分是曲线侧表面。
22.如权利要求19所述的流体端块，其中所述波状部分是将所述腹板部分的曲线侧表面连接到所述本体前表面的带部的一部分。
23.如权利要求16所述的流体端块，其中所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板部分的腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且其中所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板部分的腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
24.如权利要求16所述的流体端块，其中所述腹板部分从所述相反的侧表面中的一个到另一个地完全经过所述本体前表面而延伸。
25.如权利要求16所述的流体端块，其中所述多个毂部排列成行，使得单个平面通过由所述多个毂部中的每个毂部形成的中心轴线。
26.如权利要求16所述的流体端块，其中所述腹板部分包括上侧表面和下侧表面以及腹板前表面，所述上侧表面和下侧表面垂直于所述本体前表面并且垂直于所述腹板前表面。
27.如权利要求16所述的流体端块，其中所述多个毂部中的每个毂部包括外表面部分，该外表面部分具有与所述面向前的端部邻近的第一直径和与所述腹板部分邻近的第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。
28.如权利要求16所述的流体端块，其中所述腹板部分包括上曲线侧表面和下曲线侧表面以及腹板前表面，其中所述上曲线侧表面是所述下曲线侧表面的镜像。
29.一种泵组件，包括：
如权利要求16所述的流体端块；和
动力端，其包括延伸到所述柱塞孔洞中的往复运动的柱塞。
30.如权利要求29所述的泵组件，包括拉杆，其从所述动力端经过所述多个毂部，经过所述腹板部分，且延伸到所述主体部分的本体前表面中的拉杆孔中。
31.一种用于连接到高压循环泵的动力端的流体端块，包括：
主体部分，其具有面向外的本体前表面，与所述本体前表面相反的面向外的后表面，以及连接所述本体前表面和所述后表面的相反的侧表面，所述主体部分包括多个拉杆孔，该拉杆孔被配置成接收将所述流体端块连接到高压循环泵的动力端的拉杆；
腹板部分，其从所述主体部分的本体前表面向外伸出，所述腹板部分具有邻近所述拉杆孔的曲线部分，所述曲线部分被形成和设置成使得所述拉杆孔中的至少一个拉杆孔被设置在所述曲线部分的峰之间，所述腹板部分与所述主体部分一体地形成；
在所述腹板部分上的多个毂部，所述多个毂部与所述腹板部分和所述主体部分一体地形成；以及
延伸穿过所述多个毂部中的一个毂部的柱塞孔洞，其被配置成接收往复运动的柱塞。
32.如权利要求31所述的流体端块，其中所述曲线部分包括与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
33.如权利要求32所述的流体端块，其中所述凸出部分的半径大于所述多个毂部中的每个毂部的半径。
34.如权利要求31所述的流体端块，其中所述曲线部分包括与所述拉杆孔的直径同心的凹入部分。
35.如权利要求31所述的流体端块，其中所述曲线部分包括曲线侧表面。
36.如权利要求31所述的流体端块，其中所述曲线部分包括将所述腹板部分的侧表面连接到所述本体前表面的带部。
37.如权利要求31所述的流体端块，其中所述多个毂部中的每个毂部具有端部，并且所述腹板部分具有腹板前表面，所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
38.如权利要求31所述的流体端块，其中所述腹板部分从所述相反的侧表面中的一个到另一个地完全经过所述本体前表面而延伸。
39.如权利要求31所述的流体端块，其中所述多个毂部排列成行，使得单个平面通过由所述多个毂部中的每个毂部形成的中心轴线。
40.如权利要求31所述的流体端块，其中所述曲线部分包括所述腹板部分的侧表面，该腹板部分的侧表面垂直于所述本体前表面。
41.如权利要求31所述的流体端块，其中所述多个毂部中的每个毂部包括外表面部分，该外表面部分具有与所述面向前的端部邻近的第一直径和与所述腹板部分邻近的第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。
42.如权利要求31所述的流体端块，其中所述曲线部分包括上曲线侧表面和下曲线侧表面，其中所述上曲线侧表面是所述下曲线侧表面的镜像。
43.如权利要求31所述的流体端块，其中所述腹板部分没有拉杆接收孔。
44.一种流体泵，包括：
如权利要求31所述的流体端块；和
拉杆，其延伸到所述主体部分使得所述毂部没有承受拉力。
45.一种制造用于泵的流体端块的方法，包括：
由整体材料形成主体部分，该主体部分具有面向外的本体前表面，与所述本体前表面相反的面向外的本体后表面，以及连接所述本体前表面和所述本体后表面的相反的侧表面；
由所述整体材料形成腹板部分，该腹板部分从所述面向外的本体前表面向外伸出，所述腹板部分具有面向外的腹板前表面和曲线侧表面；
由所述整体材料形成多个毂部，该多个毂部从所述腹板前表面伸出并且具有面向前的端部；和
形成延伸穿过所述多个毂部中的一个毂部的柱塞孔洞，其被配置成接收往复运动的柱塞。
46.如权利要求45所述的方法，其中形成所述腹板部分包括将所述曲线侧表面成形为具有与所述多个毂部中的每个毂部同心的凸出部分。
47.如权利要求45所述的方法，包括在邻近所述腹板部分的位置处形成拉杆孔，使得所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的波状部分之间。
48.一种用于连接到高压循环泵的动力端的流体端块，包括：
主体部分，其具有位于其中的多个腔室，所述主体部分具有面向外的本体前表面，与所述本体前表面相反的面向外的后表面，以及连接所述本体前表面和所述后表面的相反的侧表面，所述主体部分包括多个拉杆孔，该拉杆孔被配置成接收将所述流体端块连接到高压循环泵的动力端的拉杆；
腹板部分，其从所述面向外的本体前表面向外伸出，所述腹板部分具有面向外的腹板前表面、上曲线侧表面和下曲线侧表面，该下曲线侧表面是所述上曲线侧表面的镜像，所述上曲线侧表面和所述下曲线侧表面具有凸出的和凹入的部分，所述腹板部分从所述主体部分的所述相反的侧表面中的一个连续延伸到另一个，并且与所述主体部分一体地形成；
多个毂部，其从所述腹板前表面伸出并具有面向前的端部，所述多个毂部中的每个毂部具有端部，与所述端部邻近的具有第一直径的第一区域，以及与所述腹板部分邻近的具有第二直径的第二区域，所述第二直径大于所述第一直径，所述多个毂部与所述主体部分和所述腹板部分是一体的，并且其中所述上曲线侧表面和所述下曲线侧表面的所述凸出部分与所述多个毂部中的每个毂部的第二区域同心，并且其中所述上曲线侧表面和所述下曲线侧表面的凹入部分容纳所述拉杆孔使得所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的多个部分之间；以及
延伸穿过所述多个毂部中的一个的柱塞孔洞，其被配置成接收往复运动的柱塞，所述柱塞孔洞从所述多个毂部中的所述一个毂部的端部延伸到所述主体部分中的所述多个腔室中的一个腔室。
49.如权利要求48所述的流体端块，其中所述拉杆孔被设置在将所述腹板部分的所述上曲线侧表面和所述下曲线侧表面连接到所述本体前表面的带部的多个部分之间。
50.如权利要求49所述的流体端块，其中所述拉杆孔被设置在所述腹板部分的所述上曲线侧表面的多个部分之间。
51.如权利要求48所述的流体端块，其中所述上曲线侧表面和所述下曲线侧表面的凹入部分与所述拉杆孔的直径同心。
52.如权利要求48所述的流体端块，其中所述多个毂部中的每个毂部具有从所述腹板前表面到所述毂部的端部测得的第一长度，并且其中所述腹板部分具有从所述本体前表面到所述腹板前表面测得的第二长度，所述第一长度大于所述第二长度。
53.如权利要求48所述的流体端块，其中所述腹板部分的所述上曲线侧表面和所述下曲线侧表面垂直于所述本体前表面并且垂直于所述腹板前表面。
54.一种泵组件，包括：
如权利要求45所述的流体端块；和
动力端，其包括延伸到所述柱塞孔洞中的往复运动的柱塞。
55.如权利要求54所述的泵组件，包括拉杆，其从所述动力端经过所述多个毂部，经过所述腹板部分，且延伸到所述主体部分的前表面中的拉杆孔中。
56.一种泵子组件，包括：
流体端块，其具有前侧和后侧；
多个毂部，其以从所述前侧以向前的方向伸出，所述流体端块和所述毂部是单件钢合金构件；
柱塞孔洞，从各所述毂部延伸到所述流体端块中，用于接收往复运动的柱塞，各所述柱塞孔洞具有前端，该前端具有一组内螺纹；以及
多个腹板，其从所述前侧伸出并将所述毂部中的相邻毂部连接到彼此。
57.如权利要求56所述的泵子组件，其中所述腹板与所述毂部和所述流体端块是所述单件钢合金构件的一体的部分；并且其中各所述腹板中具有上侧和下侧以及在所述上侧和所述下侧之间的尺寸，该尺寸不大于各所述毂部中的外径。
58.如权利要求57所述的泵子组件，其中水平线与各所述腹板交叉，还与各所述柱塞孔洞的轴线相交。
59.如权利要求56所述的泵子组件，进一步包括：
带部，其将各所述毂部的基底与所述流体端块的前侧连接；
其中各所述基底的从该基底到扩孔的壁厚度相对于各所述带部的半径在从1.0至2.25的范围内。
60.如权利要求57所述的泵子组件，进一步包括：
腹板上侧带部，其将各所述腹板的上侧与所述流体端块的所述前侧连接；
腹板下侧带部，其将各所述腹板的下侧与所述流体端块的所述前侧连接；
毂部上侧带部，其部分地围绕各所述毂部延伸并且将各所述毂部的上圆周部分与所述流体端块的前侧连接，各所述毂部上侧带部的端部连接所述腹板上侧带部中的一个的端部，使得所述腹板上侧带部和所述毂部上侧带部限定延伸经过所述毂部的连续上侧带部；以及
毂部下侧带部，其部分地围绕每个所述毂部延伸并且将每个所述毂部的下圆周部分与所述流体端块的前侧连接，各所述毂部下侧带部的端部连接所述腹板下侧带部中的一个的端部，使得所述腹板下侧带部和所述毂部下侧带部限定延伸经过所述毂部的连续下侧带部。
61.如权利要求57所述的泵子组件，其中每个所述腹板的前侧与所述流体端块的前侧相距的距离小于从每个所述毂部的前端到所述流体端块的前侧的距离。
62.如权利要求57所述的泵子组件，其中：
每个所述毂部具有从圆柱形基底延伸出的圆柱形前端部分，该圆柱形基底的直径大于所述前端部分的直径；并且
从每个所述毂部的前端到所述流体端块的前侧的距离相对于所述基底的宽度在从1.750至1.944的范围中。
63.如权利要求56所述的泵子组件，其中：
所述毂部包括邻近于所述流体端块的各外侧的外毂部和位于所述外毂部之间的至少一个中间毂部；并且所述流体端块进一步包括：
一对外腹板，每个外腹板从所述外毂部中的一个延伸到所述流体端块的所述外侧中的一个外侧；并且
每个所述外腹板具有上侧和下侧以及在该上侧与下侧之间的尺寸，该尺寸不大于每个所述外毂部的外径。
64.如权利要求56所述的泵子组件，进一步包括：
多个撑杆螺纹孔，其从所述前侧延伸到所述流体端块中；并且其中
每个所述毂部的前端被定位在每个所述撑杆螺纹孔的入口的前面。
65.一种泵子组件，包括：
流体端块，其具有前侧和后侧、两个外侧、底部和顶部；
多个毂部，其从所述前侧以向前的方向伸出，所述毂部包括邻近每个所述外侧的外毂部，和位于所述外毂部之间的至少一个中间毂部；
柱塞孔洞，其从每个所述毂部延伸到所述流体端块中，用于接收往复运动的柱塞，每个所述柱塞孔洞具有带内螺纹的前端；
腹板，其从所述流体端块的前侧延伸出，所述腹板具有从每个所述外侧延伸到每个所述外毂部的外侧部分，所述腹板具有在所述毂部中的相邻毂部之间延伸的中间部分；
所述腹板具有上侧和下侧，在所述上侧与所述下侧之间的尺寸小于任意一个所述毂部的外径；并且其中
所述流体端块、所述毂部和所述腹板彼此一体地结合，并且包括由钢合金形成的单件式构件。
66.如权利要求65所述的子组件，其中：
所述腹板具有前表面，该前表面位于从所述流体端块的前侧向前一距离处，该距离小于从每个所述毂部的前端到所述流体端块的所述前侧的距离。
67.如权利要求65所述的子组件，进一步包括：
连续的上侧带部，其不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个，所述上侧带部将所述腹板的上侧连接到所述流体端块的前侧并且将所述毂部的上圆周部分连接到所述前侧；以及
连续的下侧带部，其不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个，所述下侧带部将所述腹板的下侧连接到所述流体端块的前侧并且将所述毂部的下圆周部分连接到所述前侧。
68.如权利要求67所述的子组件，其中：
每个所述柱塞孔洞具有用于接收填密件的扩孔；
每个所述毂部具有从所述毂部的基底到所述扩孔测得的壁厚度；并且
所述壁厚度相对于各所述上侧带部和所述下侧带部的半径的比率在从1.0到2.25的范围内。
69.一种压井泵，包括：
动力端，其具有曲轴和多个连接杆；
流体端块，其具有前侧和后侧、两个外侧、底部和顶部；
多个毂部，其从所述流体端块的前侧以向前的方向伸出，所述毂部包括邻近每个所述外侧的外毂部，和位于所述外毂部之间的至少一个中间毂部；
腹板，其从所述流体端块的前侧延伸出，所述腹板具有从每个所述外侧延伸到每个所述外毂部的外侧部分，所述腹板具有在所述毂部中的相邻毂部之间延伸的中间部分；
柱塞孔洞，其从每个所述毂部延伸到所述流体端块中，每个所述柱塞孔洞具有带内螺纹的前端；
多个柱塞，每个所述柱塞可操作地连接到所述连接杆中的一个，用于在所述柱塞孔洞的一个中进行冲程移动；
填密件，其在每个所述柱塞孔洞内围绕每个所述柱塞；
带外螺纹的止动螺母，其与每个所述柱塞孔洞的内螺纹接合，以激励每个所述填密件；
多个撑杆，其从所述动力端延伸到在所述流体端块的前侧中形成的螺纹孔，所述螺纹孔的入口从所述毂部的前端向后间隔一距离；并且其中
所述流体端块和所述毂部彼此一体地结合，并且包括由钢合金形成的单件式构件。
70.如权利要求69所述的泵，其中
所述腹板具有上侧和下侧，在该上侧与该下侧之间的尺寸小于任意一个所述毂部的外径；并且其中
所述腹板一体地连接到所述流体端块和所述毂部，并且形成由钢合金形成的单件式构件的一部分。
71.如权利要求69所述的泵，进一步包括：
连续的上侧带部，其不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个，所述上侧带部将所述腹板的上侧连接到所述流体端块的前侧并且将所述毂部的上圆周部分连接到所述流体端块的所述前侧；以及
连续的下侧带部，其不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个，所述下侧带部将所述腹板的下侧连接到所述前侧并且将所述毂部的下圆周部分连接到所述流体端块的所述前侧。
72.一种制造循环压井泵的流体端组件的方法，包括：
(a)提供钢合金的单件式锻件，该钢合金的单件式锻件具有从其前侧伸出的多个毂部，以及提供在所述单件式锻件中的腹板，该腹板在所述毂部中的相邻毂部之间以及从所述毂部的外侧毂部到所述单件式锻件的外侧延伸，和
(b)将所述单件式锻件机械加工成在每个所述毂部中具有柱塞孔洞的流体端块的配置，所述柱塞孔洞带有内螺纹。
73.如权利要求72所述的方法，其中每个所述腹板具有上侧和下侧，该上侧和下侧之间的距离小于每个所述毂部的外径。
74.如权利要求73所述的方法，其中步骤(a)进一步包括：
为所述单件式锻件提供连续的上侧带部，该连续的上侧带部不间断地从所述单件式锻件的所述外侧中的一个延伸到另一个，所述上侧带部将所述腹板的上侧连接到所述单件式锻件的前侧并且将所述毂部的上圆周部分连接到所述单件式锻件的所述前侧；以及
为所述单件式锻件提供连续的下侧带部，该连续的下侧带部不间断地从所述外侧中的一个延伸到另一个，所述下侧带部将所述腹板的下侧连接到所述单件式锻件的所述前侧并且将所述毂部的下圆周部分连接到所述单件式锻件的所述前侧。
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