CN114810528A - 压裂泵和具有其的压裂车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压裂泵和具有其的压裂车，所述压裂泵包括第一级传动组件和第二级传动组件，所述第一级传动组件包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件与所述第二传动件啮合，所述第一传动件的转动方向与所述第二传动件的转动方向正交，所述第二级传动组件包括相连的人字齿轮部件和曲轴，所述人字齿轮部件与所述第二传动件啮合。本发明的压裂泵的结构设计合理，便于纵向安装于压裂车上。

Description

压裂泵和具有其的压裂车
技术领域
本发明涉及泵体技术领域，具体地涉及一种压裂泵和具有其的压裂车。
背景技术
压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。压裂时采用压裂车，压裂车是用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把支撑剂挤入裂缝的专用车辆。
相关技术中，常规的压裂泵只能横置安装于压裂车，而压裂泵的冲程的大小及其结构受制于压裂车的车载底盘宽度。因此相关技术中的压裂泵的传动装置设计不够合理，导致压裂泵的外形结构和冲程设计受限，应用范围较窄，使用寿命较低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明实施例提出一种结构设计合理，便于纵向安装于压裂车的压裂泵。
本发明实施例还提出一种压裂车。
根据本发明的实施例的压裂泵包括第一级传动组件和第二级传动组件，所述第一级传动组件包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件与所述第二传动件啮合，所述第一传动件的转动方向与所述第二传动件的转动方向正交，所述第二级传动组件包括相连的人字齿轮部件和曲轴，所述人字齿轮部件与所述第二传动件啮合。
根据本发明的实施例的压裂泵，在压裂泵安装到压裂车上时，由于第一传动件的转动方向与第二传动件的转动方向正交，以使压裂泵输入轴的轴向与压裂车的长度方向平行，进而便于将压裂泵纵向安装到压裂车上，并且本发明的实施例的压裂泵采用二级传动可以提高压裂泵行程、降低压裂泵的冲次，使得压裂泵的使用寿命较长。另外，由于第一级传动组件和第二级传动组件通过人字轮齿的结构进行啮合传动，从而可以使得压裂泵传动时更加平稳，使得压裂泵的结构更加合理。
在一些实施例中，所述第一传动件包括同轴相连的第一传动轴和第一锥齿轮，所述第二传动件包括同轴相连的第二传动轴和第二锥齿轮，所述压裂泵还包括箱体，所述第一传动轴和所述第二传动轴均与所述箱体可枢转地连接，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合。
在一些实施例中，所述第二传动件还包括人字齿轮段，所述人字齿轮段与所述人字齿轮部件啮合，所述人字齿轮段与所述第二传动轴一体成型，所述第二锥齿轮与所述第二传动轴可拆卸地连接。
在一些实施例中，所述第二传动轴的一端与所述箱体之间安装有第一圆柱滚子轴承，所述第二传动轴的另一端与所述箱体之间安装有第一圆锥滚子轴承。
在一些实施例中，所述人字齿轮部件包括轮毂、人字左旋齿轮和人字右旋齿轮，所述人字左旋齿轮和所述人字右旋齿轮套设在所述轮毂上，所述轮毂套设在所述曲轴上，所述人字左旋齿轮和所述人字右旋齿轮均与所述人字齿轮段啮合。
在一些实施例中，所述人字齿轮部件还包括花键套，所述花键套的外周壁具有外花键，所述花键套的内周壁具有内花键，所述花键套的外周壁与轮毂的内周壁配合，所述花键套的内周壁与所述曲轴配合。
在一些实施例中，所述轮毂沿其轴向的两端分别安装有第二圆柱滚子轴承，所述第二圆柱滚子轴承内设置有轴向浮动间隙。
在一些实施例中，所述还包括导向组件，所述导向组件包括导向箱、十字头连杆部件和拉杆，所述十字头连杆部件与所述曲轴相连且设于所述导向箱内，所述十字头连杆部件与所述拉杆相连，以推动所述拉杆作往复运动。
根据本发明的另一实施例的压裂车，包括：车体、动力装置和压裂泵，所述动力装置设于所述车体上，所述压裂泵为本发明实施例中的任一项的压裂泵，所述第一传动件与所述动力装置相连，且所述第一传动件的轴向与所述车体的长度方向一致。
根据本发明的实施例的压裂车，在压裂泵安装到压裂车上时，由于第一传动件的转动方向与第二传动件的转动方向正交，以使压裂泵输入轴的轴向与压裂车的长度方向平行，进而便于将压裂泵纵向安装到压裂车上，并且本发明的实施例的压裂泵采用二级传动可以提高压裂泵行程、降低压裂泵的冲次，使得压裂泵的使用寿命较长。另外，由于第一级传动组件和第二级传动组件通过人字轮齿的结构进行啮合传动，从而可以使得压裂泵传动时更加平稳，使得压裂泵的结构更加合理。
在一些实施例中，所述动力装置包括发动机、变矩器和变速器，所述发动机与所述变矩器和所述变速器相连，所述变速器的输出轴的轴线与所述第一传动件的轴向平行。
附图说明
图1是本发明的实施例的压裂车的示意图。
图2是本发明的实施例的压裂泵的示意图。
图3是本发明的实施例的压裂泵的部分结构示意图。
图4是本发明的实施例的压裂泵的剖视图。
图5是本发明的实施例的压裂泵的爆炸图。
图6是本发明的另一视角的实施例的压裂泵的爆炸图。
图7是本发明的实施例的压裂泵的第一传动件的示意图。
图8是本发明的实施例的压裂泵的人字齿轮部件的示意图。
图9是本发明的实施例的压裂泵的人字齿轮部件的爆炸图。
图10是本发明的实施例的压裂泵的花键套的示意图。
附图标记：
10、压裂泵；
11、箱体；
12、第一级传动组件；121、第一传动件；1211、第一传动轴；1212、第一锥齿轮；122、第二传动件；1221、第二传动轴；1222、第二锥齿轮；1223、人字齿轮段；1224、第一圆柱滚子轴承；1225、第一圆锥滚子轴承；
13、第二级传动组件；131、人字齿轮部件；1311、轮毂；1312、人字左旋齿轮；1313、人字右旋齿轮；1314、花键套；1315、第二圆柱滚子轴承；1316、螺杆；1317、螺帽；1318、防松垫片；132、曲轴；1321、第一曲轴；1322、第二曲轴；133、导向组件；1331、导向箱；13311、第一导向箱；13312、第二导向箱；1332、十字头连杆部件；1333、拉杆；
20、车体；
30、动力装置；
31、发动机；32、变矩器；33、变速器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1至图10描述根据本发明实施例的压裂泵10和具有其的压裂车。
如图2至图6所示，本发明实施例的压裂泵10包括：第一级传动组件12和第二级传动组件13，第一级传动组件12包括第一传动件121和第二传动件122，第一传动件121与第二传动件122啮合，第一传动件121的转动方向与第二传动件122的转动方向正交，第二级传动组件13包括相连的人字齿轮部件131和曲轴132，人字齿轮部件131与第二传动件122啮合。可以理解的是，在压裂泵10工作时，第一传动件121可驱动第二传动件122转动，以使人字齿轮部件131带动曲轴132转动。
根据本发明的实施例的压裂泵10，在压裂泵10安装到压裂车上时，由于第一传动件121的转动方向与第二传动件122的转动方向正交，以使压裂泵10输入轴的轴向与压裂车的长度方向平行，进而便于将压裂泵10纵向安装到压裂车上，并且本发明的实施例的压裂泵10采用二级传动可以提高压裂泵10行程、降低压裂泵10的冲次，使得压裂泵10的使用寿命较长。另外，由于第一级传动组件12和第二级传动组件13通过人字轮齿的结构进行啮合传动，从而可以使得压裂泵10传动时更加平稳，使得压裂泵10的结构更加合理。
具体地，压裂泵10还包括箱体11，第一级传动组件12和第二级传动组件13的至少部分设于箱体11内。
在一些实施例中，如图2至图7所示，第一传动件121包括同轴相连的第一传动轴1211和第一锥齿轮1212，第二传动件122包括同轴相连的第二传动轴1221和第二锥齿轮1222，第一传动轴1211和第二传动轴1221均与箱体11可枢转地连接，第一锥齿轮1212与第二锥齿轮1222啮合。可以理解的是，第一传动件121和第二传动件122通过锥齿轮传动的方式进行传动，从而可以使得第一传动件121的传动方向与第二传动件122的传动方向正交，且提高了第一传动件121和第二传动件122之间传动的平稳性。
可选地，如图7所示，第二传动件122还包括人字齿轮段1223，人字齿轮段1223与人字齿轮部件131啮合，人字齿轮段1223与第二传动轴1221一体成型，第二锥齿轮1222与第二传动轴1221可拆卸地连接，从而便于压裂泵10的组装和加工，且制造成本较低。
可选地，如图4所示，第二传动轴1221的一端与箱体11之间安装有第一圆柱滚子轴承1224，第二传动轴1221的另一端与箱体11之间安装有第一圆锥滚子轴承1225。可以理解的是，第一圆柱滚子轴承1224可以为NU型圆柱滚子轴承，第一圆锥滚子轴承1225为面对面安装的锥轴承，从而提高了第二传动轴1221转动时的平稳性。
在一些实施例中，如图4至图9所示，人字齿轮部件131包括轮毂1311、人字左旋齿轮1312和人字右旋齿轮1313，人字左旋齿轮1312和人字右旋齿轮1313套设在轮毂1311上，轮毂1311套设在曲轴132上，人字左旋齿轮1312和人字右旋齿轮1313均与人字齿轮段1223啮合，可以理解的是，人字左旋齿轮1312和人字右旋齿轮1313与轮毂1311可拆卸地连接，例如，人字齿轮部件131还包括螺杆1316、螺帽1317和防松垫片1318。螺杆1316依次穿过人字左旋齿轮1312、轮毂1311和人字右旋齿轮1313，并通过螺帽1317连接，防松垫片1318设于螺杆1316上，以提高人字齿轮部件131组装后的可靠性。
可选地，如图4和图10所示，人字齿轮部件131还包括花键套1314，花键套1314的外周壁具有外花键，花键套1314的内周壁具有内花键，花键套1314的外周壁与轮毂1311的内周壁配合，花键套1314的内周壁与曲轴132配合。可以理解的是，轮毂1311的内圈与花键套1314的外圈配合，花键套1314的内圈与曲轴132的外周面配合，从而人字齿轮部件131转动时，可以通过花键套1314带动曲轴132转动，进而使得压裂泵10的传动平稳性较好，且便于制造和加工，使用成本较低。
具体地，如图4所示，曲轴132包括第一曲轴1321和第二曲轴1322，第一曲轴1321和第二曲轴1322分别排布于花键套1314轴向上的两侧，可以理解的是，花键套1314的一部分与第一曲轴1321的外周面配合，花键套1314的另一部分与第二曲轴1322的外周面配合，从而便于曲轴132的使用。
进一步地，如图4所示，轮毂1311沿其轴向的两端分别安装有第二圆柱滚子轴承1315，第二圆柱滚子轴承1315内设置有轴向浮动间隙。例如，第二圆柱滚子轴承1315可以为NJ型圆柱滚子轴承，由于成对使用的NJ型轴承在轴向具有一定的游动间隙，从而人字齿轮部件131在第二传动轴1221的作用下可以“自动对中”，进而使得人字齿轮部件131与人字齿轮段1223找到最佳的啮合位置。
在一些实施例中，如图5和图6所示，压裂泵10还包括导向组件133，导向组件133包括导向箱1331、十字头连杆部件1332和拉杆1333，十字头连杆部件1332与曲轴132相连且设于导向箱1331内，十字头连杆部件1332与拉杆1333相连，以推动拉杆1333作往复运动。具体地，导向箱1331包括第一导向箱13311和第二导向箱13312，其中一部分十字头连杆部件1332设有第一导向箱13311内且与第一曲轴1321相连，另一部分十字头连杆部件1332设于第二导向箱13312内且与第二曲轴1322相连。
可选地，如图5和图6所示，第一导向箱13311和第二导向箱13312可以根据实际需要进行设计，例如，第一导向箱13311和第二导向箱13312可以设计为2缸、3缸或4缸，且不同缸体数量的第一导向箱13311和第二导向箱13312可以根据实际设计需要进行组合，以满足压裂泵10的不同应用场景，从而提高了压裂泵10的使用范围，降低设计和生产成本。
如图1至图6所示，根据本发明的另一实施例的压裂车，包括：车体20、动力装置30和压裂泵10，动力装置30设于车体20上，压裂泵10为本发明实施例的压裂泵10，第一传动件121与动力装置30相连，且第一传动件121的轴向与车体20的长度方向一致。
根据本发明的实施例的压裂车，在压裂泵10安装到压裂车上时，由于第一传动件121的转动方向与第二传动件122的转动方向正交，以使压裂泵10输入轴的轴向与压裂车的长度方向平行，进而便于将压裂泵10纵向安装到压裂车上，并且本发明的实施例的压裂泵10采用二级传动可以提高压裂泵10行程、降低压裂泵10的冲次，使得压裂泵10的使用寿命较长。
另外，由于第一级传动组件12和第二级传动组件13通过人字轮齿的结构进行啮合传动，从而可以使得压裂泵10传动时更加平稳，使得压裂泵10的结构更加合理。并且本发明中的压裂泵10纵置安装于压裂车，其曲轴132轴线与车载的台上大功率柴油发动机31轴线相垂直，从而可有效降低压裂车整车的振动，使得压裂车的使用效果较好。
本发明中压裂泵10的一级传动为锥齿轮传动，这样设计的目可以改变输入轴(第一传动轴1211)与输出轴的空间方向，使人字齿轮部件131垂直于第一传动轴1211，从而使压裂泵10可纵置安装于压裂车上。由于压裂泵10纵置安装压裂车上，其冲程设计不再受限于压裂车车载底盘的宽度限制，则压裂泵10冲程可以设计的更大，本发明中的压裂泵10的冲程可远超11英寸。在同样功率的情况下，压裂泵10冲次可以设计的更低，从而延长了压裂泵10的易损件的使用寿命。另外，本发明采用二级齿轮减速设计，从而使得人字齿轮直径更小，可有效减小压裂泵10宽度和高度，使得压裂泵10在长度方向上更短、结构更紧凑。
具体地，如图1所示，动力装置30包括发动机31、变矩器32和变速器33，发动机31与变矩器32和变速器33相连，变速器33的输出轴的轴线与第一传动件121的轴向平行。可以理解的是，发动机31、变矩器32、变速器33和压裂泵10沿车体20的长度方向上依次排布，从而可以使得压裂车的结构更加合理，降低压裂车的整车振动的问题。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种压裂泵，其特征在于，包括第一级传动组件和第二级传动组件，所述第一级传动组件包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件与所述第二传动件啮合，所述第一传动件的转动方向与所述第二传动件的转动方向正交，所述第二级传动组件包括相连的人字齿轮部件和曲轴，所述人字齿轮部件与所述第二传动件啮合。
2.根据权利要求1所述的压裂泵，其特征在于，所述第一传动件包括同轴相连的第一传动轴和第一锥齿轮，所述第二传动件包括同轴相连的第二传动轴和第二锥齿轮，所述压裂泵还包括箱体，所述第一传动轴和所述第二传动轴均与所述箱体可枢转地连接，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的压裂泵，其特征在于，所述第二传动件还包括人字齿轮段，所述人字齿轮段与所述人字齿轮部件啮合，所述人字齿轮段与所述第二传动轴一体成型，所述第二锥齿轮与所述第二传动轴可拆卸地连接。
4.根据权利要求2所述的压裂泵，其特征在于，所述第二传动轴的一端与所述箱体之间安装有第一圆柱滚子轴承，所述第二传动轴的另一端与所述箱体之间安装有第一圆锥滚子轴承。
5.根据权利要求3所述的压裂泵，其特征在于，所述人字齿轮部件包括轮毂、人字左旋齿轮和人字右旋齿轮，所述人字左旋齿轮和所述人字右旋齿轮套设在所述轮毂上，所述轮毂套设在所述曲轴上，所述人字左旋齿轮和所述人字右旋齿轮均与所述人字齿轮段啮合。
6.根据权利要求5所述的压裂泵，其特征在于，所述人字齿轮部件还包括花键套，所述花键套的外周壁具有外花键，所述花键套的内周壁具有内花键，所述花键套的外周壁与轮毂的内周壁配合，所述花键套的内周壁与所述曲轴配合。
7.根据权利要求5所述的压裂泵，其特征在于，所述轮毂沿其轴向的两端分别安装有第二圆柱滚子轴承，所述第二圆柱滚子轴承内设置有轴向浮动间隙。
8.根据权利要求1所述的压裂泵，其特征在于，还包括导向组件，所述导向组件包括导向箱、十字头连杆部件和拉杆，所述十字头连杆部件与所述曲轴相连且设于所述导向箱内，所述十字头连杆部件与所述拉杆相连，以推动所述拉杆作往复运动。
9.一种压裂车，其特征在于，包括：
车体；
动力装置，所述动力装置设于所述车体上；
压裂泵，所述压裂泵为权利要求1-8中任一项所述的压裂泵，所述第一传动件与所述动力装置相连，且所述第一传动件的轴向与所述车体的长度方向一致。
10.根据权利要求9所述的压裂车，其特征在于，所述动力装置包括发动机、变矩器和变速器，所述发动机与所述变矩器和所述变速器相连，所述变速器的输出轴的轴线与所述第一传动件的轴向平行。
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