CN117231491A - 压裂泵间隔架 - Google Patents

Abstract

一种压裂泵间隔架，包括平行间隔设置液力端连接板和十字头箱连接板，所述液力端连接板和所述十字头箱连接板通过支撑套筒固定连接，所述压裂泵间隔架中还设置有贯穿所述液力端连接板、所述支撑套筒以及所述十字头箱连接板的第一螺栓孔，所述压裂泵间隔架还包括支腿，所述液力端连接板、所述十字头箱连接板、所述支撑套筒和所述支腿一体成型；所述支腿包括竖直设置的第一支腿立板和第二支腿立板以及水平设置的支腿底板，所述第一支腿立板位于所述液力端连接板下方，所述第二支腿立板位于所述十字头箱连接板下方，所述支腿底板的两侧分别连接所述第一支腿立板和第二支腿立板的下端。

Description

压裂泵间隔架

技术领域

本发明涉及一种压裂泵间隔架，属于压裂泵制造技术领域。

背景技术

压裂泵作为可以提高油气产量的重要设备在石油行业被广泛应用，其将压裂液(例如水泥、泥浆、压裂砂或其他材料)加压后泵入井筒中使生产地层破裂。

压裂泵主要由动力端、液力端、减速箱三大子系统组成。动力端结构上连接减速箱与液力端阀箱两个子系统，功能上负责将减速箱传递过来的旋转机械能转化为往复机械能，以驱动液力端的吸排液功能；液力端则将低压流体加压到高压流体，输出到高压管汇。动力端总成主要由壳体、曲柄连杆总成、十字头拉杆总成及润滑系统等组成。动力端壳体包括曲轴箱和十字头箱，曲轴箱与十字头箱的一端相连。

压裂泵间隔架用于连接和支撑十字头箱与液力端，保证两者之间固定的距离，为柱塞往复运动提供空间。

传统的间隔架通常由前后端板、中间若干支撑套筒及底部支板互相焊接而成。由于焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区熔融金属由于受到周围本体的约束和限制而不能自由伸缩，在逐渐冷却收缩过程中会受到本体材料的拉应力。虽然这种体积变化产生的内应力可以通过热处理工艺消除，但焊缝周围受热影响但未熔化的母材(热影响区)会发生金相组织和力学性能的变化，在焊接热循环作用下产生不均匀的组织分布，由于组织变化产生的内应力一旦产生不可消除，极容易成为构件的疲劳裂纹源。在压裂泵长时间高负载工作时的循环交变应力与腐蚀介质的作用下，焊接热影响区内极易产生微裂纹，进而扩展成沿伸性裂纹，难以满足长寿命(>10000h)的使用需求。

另外，在生产制造方面，焊接式间隔架的生产工序复杂，配对精度难以保证。焊接间隔架要经过下料、组对、点焊、预热、焊接、打磨、热处理、探伤、粗加工、二次热处理以及精加工等一系列工序，在这一过程中各步骤的制造精度和质量都需要严格保证，否则极易造成尺寸和形状误差的累积和放大。焊接组对过程中，各支撑套筒与两端板的配对精度直接影响各组件间的位置精度，需要特定的装夹定位工装，不仅配对难度大、夹具开发成本高，后续的粗精加工难度也更大。上述的各个工序内产生的误差都可能导致后续的配合关系异常，导致由于组件受力不均造成的局部开裂、变形振动及密封泄露等严重后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种压裂泵间隔架，通过采用一体成型的压裂泵间隔架，避免了焊接缺陷对刚度、强度以及寿命等的影响；大致为U字形的支腿可以同时在支撑液力端连接板和十字头箱连接板，增加了支撑点，减小了弯矩及引起的变形，增加了使用寿命；支撑套筒的变径部提高了支撑套筒根部的抗弯强度和支撑刚度，并且有助于铸造工艺的实现。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种压裂泵间隔架，包括平行间隔设置液力端连接板和十字头箱连接板，所述液力端连接板和所述十字头箱连接板通过支撑套筒固定连接，所述压裂泵间隔架中还设置有贯穿所述液力端连接板、所述支撑套筒以及所述十字头箱连接板的第一螺栓孔，所述压裂泵间隔架还包括支腿，所述液力端连接板、所述十字头箱连接板、所述支撑套筒和所述支腿一体成型；所述支腿包括竖直设置的第一支腿立板和第二支腿立板以及水平设置的支腿底板，所述第一支腿立板位于所述液力端连接板下方，所述第二支腿立板位于所述十字头箱连接板下方，所述支腿底板的两侧分别连接所述第一支腿立板和第二支腿立板的下端。

优选地，所述支腿底板中部设置有至少两个底板固定孔，所述底板固定孔沿平行于所述支撑套筒的轴向方向分布在所述支腿底板上，所述底板固定孔处设置有凸台。

为了保持平衡，使每个支腿均能够起到支撑的作用，所述支腿的数量至少为两个，其沿所述液力端连接板的长度方向均匀分布。

进一步地，所述第一支腿立板和所述第二支腿立板均包括第一支脚和第二支脚，所述第一支脚和所述第二支脚的下端固定连接。

为了减小纵向支反力，降低支腿处受到的压力和弯矩，所述第一支脚竖直设置，所述第二支脚倾斜设置，所述第一支脚和所述第二支脚形成夹角。

为了增强间隔架支腿与连接板连接处的结构刚度，所述第一支脚和所述第二支脚的上端分别位于不同的支撑套筒的下方。

为了减少支撑套筒的根部弯曲，增大支撑套筒的刚度，所述第一支脚和所述第二支脚内侧的中部均设置有支脚加强筋，所述支脚加强筋分别沿所述第一支脚和所述第二支脚的长度的方向设置。

进一步地，所述支脚加强筋的边缘设置有圆角。

进一步地，所述支腿底板上沿平行于所述支撑套筒的轴向的方向设置有底板加强筋，所述底板加强筋的两端分别与所述第一支腿立板和所述第二支腿立板的第一支脚上的所述支脚加强筋连接。

为了扩大底部支撑面积，防止压裂泵间隔架前后倾覆，提高稳定性，所述第一支脚和所述第二支脚外侧的边缘处设置有加宽部。

为了利于铸造工艺并且保证支撑套筒根部的抗弯强度和支撑刚度，所述支撑套筒包括圆柱部和位于所述圆柱部两端的变径部，所述变径部的直径沿远离所述支撑套筒中心的方向逐渐增加。

优选地，所述变径部与所述圆柱部、所述液力端连接板和所述十字头箱连接板的连接处设置有圆角。

优选地，所述变径部沿支撑套筒轴向方向的长度与所述变径部沿垂直于支撑套筒轴向方向的宽度的比值为2：1至4：1。

为了方便盘根润滑接头等的安装及拆卸，所述液力端连接板中部设置有液力端开孔，所述液力端开孔下侧设置有工艺孔。

为了便于液力端连接板与液力端背板的安装定位，所述液力端连接板的沿长度方向的两侧分别设置有定位销开孔，位于两侧的所述定位销开孔的高度不同。

为了进一步固定连接压裂泵间隔架，所述十字头箱连接板在其上侧的所述第一螺栓孔的正上方以及在其下侧的所述第一螺栓孔的正下方设置有第二螺栓孔；所述十字头箱连接板的沿长度方向的两侧分别设置有两个竖直排列的第三螺栓孔。

为了便于所述第一螺栓的安装，所述第二螺栓孔远离所述十字头箱的一侧的外围设置有凹台。

为了实现十字头箱的排油排气功能，所述十字头箱连接板中部设置有拉杆开孔，所述拉杆开孔靠近所述十字头箱的一侧的外围设置有避让凹槽。

为了提高密封效果，所述十字头箱连接板靠近所述十字头箱的一侧设置有密封凹槽，所述拉杆开孔位于所述密封凹槽内侧，所述第二螺栓孔、所述第三螺栓孔和所述第一螺栓孔位于所述密封凹槽外侧，且所述密封凹槽靠近所述第一螺栓孔设置。

为了允许压裂泵间隔架可以横向晃动，所述压裂泵间隔架的材质为球墨铸铁或蠕墨铸铁。

综上所述，本发明通过采用一体成型的压裂泵间隔架，避免了焊接缺陷对刚度、强度以及寿命等的影响；大致为U字形的支腿可以同时在支撑液力端连接板和十字头箱连接板，增加了支撑点，减小了弯矩及引起的变形，增加了使用寿命；支撑套筒的变径部提高了支撑套筒根部的抗弯强度和支撑刚度，并且有助于铸造工艺的实现。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明压裂泵的第一爆炸示意图；

图2为本发明压裂泵的第二爆炸示意图；

图3为本发明压裂泵间隔架的结构示意图；

图4为本发明液力端连接板的侧视图；

图5为本发明十字头箱连接板的侧视图；

图6为本发明第二螺栓孔处的局部放大图；

图7为本发明压裂泵间隔架的侧视图；

图8为本发明支腿处的局部放大图；

图9为本发明液力端连接板侧的截面图。

具体实施方式

图1为本发明压裂泵的第一爆炸示意图；图2为本发明压裂泵的第二爆炸示意图；图3为本发明压裂泵间隔架的结构示意图；图4为本发明液力端连接板的侧视图；图5为本发明十字头箱连接板的侧视图；图6为本发明第二螺栓孔处的局部放大图；图7为本发明压裂泵间隔架的侧视图；图8为本发明支腿处的局部放大图；图9为本发明液力端连接板100侧的截面图。如图1至图9所示，本发明压裂泵间隔架包括平行间隔设置液力端连接板100和十字头箱连接板200，所述液力端连接板100和十字头箱连接板200通过支撑套筒300固定连接，所述液力端连接板100和所述十字头箱连接板200下方(图4中的上下方向的下方)设置有支腿400。所述液力端连接板100、十字头箱连接板200、支撑套筒300和支腿400一体成型(包括但不限于一体铸造成型)。所述压裂泵间隔架的材质为球墨铸铁、蠕墨铸铁、灰铁或铸钢，优选地，所述压裂泵间隔架的材质为球墨铸铁或蠕墨铸铁。

传统的压裂泵间隔架采用焊接工艺拼接而成，由于固有的焊接缺陷，钢板拼焊结构在整体刚度不足的情况下，焊缝局部的变形及应力集中会加速疲劳，相较一体成型的结构在长时间抗弯扭能力上表现较差。从受力角度分析，整个压裂泵的支撑跨度较大，十字头箱及液力端的重量主要依靠间隔架来支撑，间隔架支腿处会承受较大的载荷和弯矩，成为应力集中点易导致局部变形，甚至在应力集中处的焊缝及附近的热影响区开裂。另外，由于每缸十字头交替进入十字头箱体，重心的往复移动使焊缝处所受弯矩呈周期变化，导致变形量的周期性改变，可能导致该处振动，钢板拼焊相对于整体铸铁材料缓冲吸振性能较差，在循环应力作用下会进一步加剧焊缝裂纹的扩展，最终导致支撑功能失效。

本发明通过一体成型工艺，能灵活地加强弯矩薄弱区的壁厚并任意设置加强筋板，省去了焊接及组件制造的复杂工序，极大程度地提压裂泵高间隔架的连接强度和支撑刚度。另外，铸铁材料能有效缓冲吸振，保证稳定支撑，提高压裂泵间隔架的使用寿命。

所述液力端连接板100用于与液力端组件800(如液力端背板810等)的连接。所述液力端连接板100中部设置有液力端开孔110，以方便与液力端组件(例如盘根盒压帽820等)连接。为了保证支撑强度并减少整体重量，所述液力端开孔110水平方向的两端为半圆形，中部为矩形，即所述液力端开孔110为椭圆形跑道的形状。本发明并不限制液力端开孔110的具体形状，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计选择。

为了方便液力端组件800(如盘根润滑接头等)的安装及拆卸，所述液力端开孔110下侧还设置有工艺孔111，所述工艺孔111可以设置在每组盘根组件的下方。换句话说，所述工艺孔111的设置可以为盘根组件(如盘根润滑接头等)的安装、拆卸以及检修等预留出操作空间。

为了液力端连接板100凹陷处的水、油及其混合物，避免连接板锈蚀，所述液力端开孔110上侧还设置有排污凹槽112，所述排污凹槽112可以设置在每组盘根组件的上方。

所述工艺孔111和所述排污凹槽112优选为圆弧凹槽，其形状简单便于铸造。本发明并不限制凹槽的形状，可采用其他便于安装拆卸的形状设计，如矩形、方形等。

所述液力端连接板100的沿长度方向的两侧分别设置有定位销开孔120，其与液力端组件800上的定位销830对应设置，以便于液力端连接板100与液力端背板810的安装定位。需要补充的是，位于两侧的定位销开孔120的高度不同，从而防止液力端连接板安装装反时定位销830仍可装入。

所述压裂泵间隔架中设置有贯穿所述液力端连接板100、支撑套筒300以及十字头箱连接板200的第一螺栓孔310。所述十字头箱900的长螺栓920(例如双头螺柱等)穿过所述第一螺栓孔310后，在液力端末端被拧紧，从而保证连接面之间(十字头箱连接板与十字头箱之间、液力端连接板与液力端背板之间)的可靠连接。

所述十字头箱连接板200在其上侧的第一螺栓孔310的正上方以及在其下侧的第一螺栓孔310的正下方设置有第二螺栓孔320，所述十字头箱900的第一螺栓930穿过所述第二螺栓孔320后将所述十字头箱连接板200与所述十字头箱900固定连接。

为了便于所述第一螺栓930的安装，所述第二螺栓孔320远离所述十字头箱900的一侧的外围设置有凹台321(如图6所示)。

然而，由于十字头箱900和压裂泵间隔架的连接处刚度较低、力臂长，会有一定的挠曲变形，所述十字头箱连接板200在其长度方向上可能会发生变形分离，因此，所述十字头箱连接板200的沿长度方向的两侧(图5中的左右方向的两侧)分别设置有两个竖直排列的第三螺栓孔330。所述十字头箱900的第二螺栓940穿过所述第二螺栓孔330后将所述十字头箱连接板200与所述十字头箱900固定连接。

所述十字头箱连接板200用于与十字头箱900的连接。所述十字头箱连接板200中部设置有拉杆开孔210，所述拉杆910穿过所述拉杆开孔210，在十字头的带动下，进行水平往复运动，从而把曲轴的旋转运动转换为柱塞的往复运动。

需要说明的是，由于十字头组件的运动特性，所述十字头箱900需要具备排油排气功能。现有技术中往往是通过在十字头箱900的箱体上预留排油排气孔等方式来实现排油排气，使得十字头箱900的结构复杂并降低了十字头箱900的机械强度。为了解决上述问题，所述拉杆开孔210靠近所述十字头箱900的一侧的外围设置有避让凹槽340。当十字头组件运动至最靠近所述十字头箱连接板200的位置时，由于避让凹槽340的存在，所述十字头组件不会接触所述十字头箱连接板200，而与所述十字头箱连接板200之间存在一间隙，该间隙能够保证十字头箱900所需的排油排气功能。

进一步地，为了尽量避免润滑油被十字头组件带出十字头箱900，所述拉杆开孔210远离所述十字头箱900的一侧设置有密封组件(图中为示出)以及与所述密封组件配合安装的定位凹槽(图中为示出)。

由上述可知，在本发明中，所述十字头箱900与所述压裂泵间隔架通过两道螺栓连接。第一道为穿过所述第一螺栓孔310的长螺栓920，其用于整体固定及预紧；第二道为分别穿过所述十字头箱连接板200上的第二螺栓孔320和第三螺栓孔330的第一螺栓930和第二螺栓940，其用于十字头箱900与压裂泵间隔架之间的密封和紧固。进一步地，为了更好的保证密封效果，所述十字头箱连接板200靠近所述十字头箱900的一侧还设置有用于放置密封圈、密封环或者填充密封胶的密封凹槽350。本发明并不以此为限，还可以直接使用密封胶粘接十字头箱连接板200和十字头箱900，而不设置密封凹槽350。

需要补充的是，为了提高密封可靠性，需要尽可能的增加所述密封凹槽350的长度；然而，为了使整个第一螺栓孔310气压相通，所述密封凹槽350不能完全包围第一螺栓孔310。因此，所述拉杆开孔210位于所述密封凹槽350内侧，所述第二螺栓孔320、第三螺栓孔330和第一螺栓孔310位于所述密封凹槽350外侧，且所述密封凹槽350靠近所述第一螺栓孔310设置。

本发明不限制密封凹槽350的成型方式，除机加工外，还可采用其他去除材料的方式。另外，注意，密封凹槽350的设置位置需要同事绕开曲轴箱观察窗以及十字头箱排气腔。

通过上述结构，本发明能够避免油气渗漏，防止水汽导致润滑油污染、内部金属部件腐蚀磨损等不良后果。相较于一道螺栓连接密封，两道螺栓的双重固定及连接能有效保证密封面的贴合和紧固，防止由于柱塞力和连杆侧向力导致的密封面脱开和滑移，阻挡油气油压的泄露。

所述支撑套筒300包括圆柱部301和位于所述圆柱部301两端的变径部302，即所述支撑套筒300与液力端连接板100和十字头箱连接板200的连接处设置有变径部302，所述变径部302的直径沿远离所述支撑套筒300中心的方向逐渐增加。本发明并不限制变径部302的具体形状，优选地，所述变径部302为圆台形，此时，所述变径部302的截面为梯形。或者，所述变径部302为喇叭形。

进一步地，所述变径部302与圆柱部301、液力端连接板100和十字头箱连接板200的连接处设置有圆角。

一方面，由于铁水浇注时高速流经突变的转角会产生节流和聚集，随着铁水逐渐冷却容易产生应力集中，设置变径部302能实现转角的逐渐过渡，提高铁水冲型效率，避免铸件因金属组织积聚和应力集中产生缩松和冷裂等缺陷；另外，也能防止由于铁水高速冲击突变转角产生涡流和气泡导致砂模转角的冲蚀和破坏。另一方面，传统的焊接间隔架的支撑套筒与侧板连接的焊缝处会产生弯曲应力集中和变形，极易导致该处焊缝开裂；各十字头交替进入十字头箱时重心的往复移动使焊缝处所受弯矩呈周期变化，导致变形量的周期性改变，可能会导致该处振动，在循环应力作用下进一步加剧焊缝裂纹的扩展，所述变径部302增大了支撑套筒300根部的直径，提高了支撑套筒根部的抗弯强度和支撑刚度。

为了使变径部302在提高支撑套筒300强度刚度的同时，还利于铸造工艺，所述变径部302的长宽比为2：1至4：1，即所述变径部302沿支撑套筒300轴向方向的长度与所述变径部302沿垂直于支撑套筒300轴向方向的宽度(变径部302半径与圆柱部301半径的差值)的比值为2：1至4：1。所述圆角的尺寸优选为R15至R20。

由上述可知，由于铸造对塑性的便利性，支撑套筒300的壁厚可随应力分布变化而变化，即支撑套筒300被铸造成两端粗(壁厚大)中间稍细(壁厚小)的结构，支撑套筒300内的第一螺栓孔310的直径需保持一致，其能有效提高支撑套筒300根部的抗弯强度，降低整体重量，该形状还利于铸造。

本发明并不限制支撑套筒300的设置位置以及设置数量，其可以根据所述十字头箱900的第一螺栓930的数量和位置对应设置。优选地，所述支撑套筒300被设置为分别位于所述拉杆开孔210上下两侧的水平两排。

另外，所述支撑套筒300底部可以设置用于安装整体式接油盘的接油盘螺栓孔322，还可以在支撑套筒300侧面设置用于安装压裂泵盖板的泵盖板螺栓孔323等。

压裂泵间隔架在压裂泵中用于连接和支撑十字头箱与液力端，压裂作业时，对于大功率4000hp以上的压裂泵，单侧支撑支腿的压裂泵间隔架的结构(即仅在液力端连接板100下方设置支腿或者仅在十字头箱连接板200下方设置支腿的结构)不足以支撑较大幅度的震动及重量。具体地，压裂泵间隔架放置在十字头箱与液力端之间，穿过第一螺栓孔310的长螺栓将十字头箱与液力端紧密连接起来，二者与压裂泵间隔架的重量、运动过程的振动等均依靠间隔架支撑及承受，间隔架的连接部分承受了巨大的剪力与弯矩，长时间工作下极易造成结构失效。

在本发明中，压裂泵间隔架采用双侧支腿的方式，即在液力端连接板100和十字头箱连接板200下方均设置支腿400。经试验和实践证明，支腿400可以达到较好的支撑减震效果，改善连接处的受载情况，延长压裂泵间隔架的使用寿命。

具体来说，支腿400大致为U字形，包括竖直设置的第一支腿立板410和第二支腿立板430以及水平设置的支腿底板420，所述第一支腿立板410和第二支腿立板430的下端分别连接支腿底板420的两侧，所述第一支腿立板410位于所述液力端连接板100下方，所述第二支腿立板430位于所述十字头箱连接板200下方。所述支腿400的数量至少为两个，其沿所述液力端连接板100的长度方向均匀分布，在本实施例中，所述支腿400的数量为两个，其分别位于所述液力端连接板100的沿长度方向的两端。

实际情况下，十字头箱900与曲轴箱连接的一侧(十字头箱900远离压裂泵间隔架的一侧)通过多道螺栓连接，将十字头箱900与曲轴箱连接的一侧看做固定支撑端，在传统压裂泵间隔架采用单侧支撑的情况下，十字头箱900、压裂泵间隔架及液力端的重量只依靠上述固定支撑端和压裂泵间隔架的单侧支腿进行支撑，压裂泵间隔架支撑处受力较大。十字头组件在往复运动时，十字头组件重心所在处产生的弯矩最大，当十字头组件的重心移动到最靠近压裂泵间隔架的位置时，此时十字头箱和压裂泵间隔架之间的连接处受到的弯矩达到最大，连接面处受到两侧向外脱离连接面的拉力也最大，易产生连接面脱离、连接螺栓变形失效和连接面向下滑移的风险，进而可能导致油气泄漏。在压裂泵间隔架另一侧，由于液力端本身重量较大，也会产生弯矩及剪力，加上相关组件运动过程中产生和受到一些振动，多重载荷耦合并加载于间隔架单侧支撑处，长时间运转下连接处容易产生变形导致疲劳失效。

本发明中压裂泵间隔架采用双侧支撑设计，第一支腿立板410和第二支腿立板430的设置使得压裂泵间隔架支撑处增多。在十字头组件运动至最靠近压裂泵间隔架的位置时，由于增加了一组支撑结构(第二支腿立板430)，十字头箱两侧支撑点间距离变小，十字头箱和压裂泵间隔架连接处受到的弯矩也变小，连接面所受两侧向外的拉力减小，改善了十字头箱和压裂泵间隔架连接面的受载状态。对于液力端的支撑连接，由于压裂泵间隔架双侧支撑，分担了原单侧支腿的受力，减小了弯矩及引起的变形，增加了使用寿命。

支腿底板420将第一支腿立板410和第二支腿立板430连接起来，用于横向(水平方向，拉杆910水平运动的方向)支撑和连接第一支腿立板410和第二支腿立板430，防止第一支腿立板410和第二支腿立板430发生变形和倾斜，同时增加了压裂泵间隔架底部与地面或底橇等的连接面积，提高了支撑刚度和稳定性。

所述压裂泵间隔架的材质优选为球墨铸铁或蠕墨铸铁。由于铸铁的弹性模量与铸钢相比弹性模量较低，铸铁材质的压裂泵间隔架使得压裂泵间隔架可以允许横向(拉杆910水平运动的方向)晃动，从而避免压裂泵间隔架受到横向力时应力集中于支腿与底部连接处，减小固定压裂泵间隔架的底部螺栓所需摩擦力需求。若压裂泵间隔架支腿的刚度较大，不允许晃动，在受到横向力时保持不动的支腿连接处会产生应力集中，并且底部螺栓需要更大的摩擦力以防止间隔架晃动)。

所述支腿底板420中部设置有至少两个底板固定孔422，其沿平行于所述支撑套筒300的轴向方向分布在所述支腿底板420上，所述压裂泵间隔架可以通过底板固定孔422被固定在预定位置(如底橇等底部固定支撑结构)。优选地，所述底板固定孔422的数量为两个。

为了增加底板固定孔422处的连接刚度，防止此处的连接变形，保证压裂泵间隔架与底橇等之间的稳固连接，所述底板固定孔422处设置有凸台423，即所述底板固定孔422周围的厚度大于支腿底板420其他位置的厚度。

为了支腿400根部的抗弯强度，由于斜向的支撑能将垂直向下的压力分解出水平推力，进而减小纵向支反力，降低支腿处受到的压力和弯矩。故本发明中的第一支腿立板410和第二支腿立板430均包括第一支脚440和第二支脚450，所述第一支脚440和第二支脚450的下端固定连接，所述第二支脚450与所述第一支脚440的上端分别与所述液力端连接板100和十字头箱连接板200连接。为了减小纵向支反力，降低支腿处受到的压力和弯矩，所述第一支脚440竖直设置，所述第二支脚450倾斜设置，所述第一支脚440和所述第二支脚450形成夹角。

具体来说，第一支腿立板410的第一支脚440和第二支脚450的上端与液力端连接板100连接，第二支腿立板430的第一支脚440和第二支脚450的上端与十字头箱连接板200连接。第一支脚440和第二支脚450组成上宽下窄(三角形)的第一支腿立板410和第二支腿立板430。

注意，本发明并不限制支腿和支脚的数量以及连接方式，例如，支腿400的数量为三个和更多个，其可以均匀分布在液力端连接板100和十字头箱连接板200下方。可选择地，支脚立板之间也可以不固定连接，例如，当支腿400的数量为三个时，位于中间的支腿400可以仅包括竖直设置的第一支腿立板410和第二支腿立板430，而不包括水平设置的支腿底板420。进一步地，根据实际情况，也可以使用底板将不同支腿400的支腿固定连接。

为了增强间隔架支腿与连接板连接处的结构刚度，所述第一支脚440和第二支脚450的上端分别位于不同的支撑套筒300的下方，优选地，所述第一支脚440和第二支脚450的上端分别位于水平相邻的支撑套筒300的下方。

考虑到支腿400上方的支撑套筒300的根部弯曲会受到第一支腿立板410和第二支腿立板430的阻碍，内部组织相互挤压造成应力集中，因此所述第一支脚440和第二支脚450内侧(靠近压裂泵间隔架中心的一侧)中部均设置有支脚加强筋460，所述支脚加强筋460分别沿第一支脚440和第二支脚450的长度的方向设置。支脚加强筋460可以减少支撑套筒300的根部弯曲，增大支撑套筒300的刚度。

更优选地，所述支脚加强筋460的上端与支撑套筒300的变径部302连接，从而保证整体支撑刚度。采用三角形支撑设计的第一支脚440和第二支脚450可保证压力泵间隔架不会发生纵向摇晃。根据情况，两个水平相邻的支撑套筒之间也可增加水平设置的加强筋(图中未示出)。

为了保证支脚加强筋460具有足够的弯曲刚度，可以抑制支腿400的位移和形变，所述支脚加强筋460的横截面大致为矩形，因为对比相同面积的实心规则截面(如圆形、正方形等)，矩形的长轴截面惯性矩更大。，当然本发明并不以此为限，所述支脚加强筋460的横截面也可根据需求替代为任意满足支撑需求和铸造工艺的截面形状。

为了减少应力集中并且利于铸造，所述支脚加强筋460的边缘设置有圆角。

由于所述第一支脚440和第二支脚450倾斜设置，所述第一支腿立板410和第二支腿立板430中部均设置有通孔470。所述通孔470能够防止支脚加强筋460附近的内部组织相互挤压造成的应力集中，同时起到内部应力释放和结构减重作用。

进一步地，所述支腿底板420上沿平行于支撑套筒300的轴向的方向设置有底板加强筋480，所述底板加强筋480的两端分别与第一支腿立板410和第二支腿立板430的第一支脚440上的支脚加强筋460连接，从而增加支撑强度，避免压裂泵间隔架受到横向力时支腿400与底部连接处被拉断。

另外，为了扩大底部支撑面积，防止压裂泵间隔架前后倾覆，提高稳定性，所述第一支脚440和第二支脚450外侧(远离压裂泵间隔架中心的一侧)的边缘处设置有加宽部490，所述加宽部490的厚度大于第一支脚440和第二支脚450的厚度。

综上所述，本发明通过采用一体成型的压裂泵间隔架，避免了焊接缺陷对刚度、强度以及寿命等的影响；大致为U字形的支腿可以同时在支撑液力端连接板和十字头箱连接板，增加了支撑点，减小了弯矩及引起的变形，增加了使用寿命；支撑套筒的变径部提高了支撑套筒根部的抗弯强度和支撑刚度，并且有助于铸造工艺的实现。

Claims (20)

1.一种压裂泵间隔架，包括平行间隔设置液力端连接板和十字头箱连接板，所述液力端连接板和所述十字头箱连接板通过支撑套筒固定连接，所述压裂泵间隔架中还设置有贯穿所述液力端连接板、所述支撑套筒以及所述十字头箱连接板的第一螺栓孔，其特征在于，所述压裂泵间隔架还包括支腿，所述液力端连接板、所述十字头箱连接板、所述支撑套筒和所述支腿一体成型；所述支腿包括竖直设置的第一支腿立板和第二支腿立板以及水平设置的支腿底板，所述第一支腿立板位于所述液力端连接板下方，所述第二支腿立板位于所述十字头箱连接板下方，所述支腿底板的两侧分别连接所述第一支腿立板和第二支腿立板的下端。

2.如权利要求1所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述支腿底板中部设置有至少两个底板固定孔，所述底板固定孔沿平行于所述支撑套筒的轴向方向分布在所述支腿底板上，所述底板固定孔处设置有凸台。

3.如权利要求1所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述支腿的数量至少为两个，其沿所述液力端连接板的长度方向均匀分布。

4.如权利要求3所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述第一支腿立板和所述第二支腿立板均包括第一支脚和第二支脚，所述第一支脚和所述第二支脚的下端固定连接。

5.如权利要求4所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述第一支脚竖直设置，所述第二支脚倾斜设置，所述第一支脚和所述第二支脚形成夹角。

6.如权利要求5所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述第一支脚和所述第二支脚的上端分别位于不同的支撑套筒的下方。

7.如权利要求6所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述第一支脚和所述第二支脚内侧的中部均设置有支脚加强筋，所述支脚加强筋分别沿所述第一支脚和所述第二支脚的长度的方向设置。

8.如权利要求7所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述支脚加强筋的边缘设置有圆角。

9.如权利要求7所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述支腿底板上沿平行于所述支撑套筒的轴向的方向设置有底板加强筋，所述底板加强筋的两端分别与所述第一支腿立板和所述第二支腿立板的第一支脚上的所述支脚加强筋连接。

10.如权利要求9所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述第一支脚和所述第二支脚外侧的边缘处设置有加宽部。

11.如权利要求1所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述支撑套筒包括圆柱部和位于所述圆柱部两端的变径部，所述变径部的直径沿远离所述支撑套筒中心的方向逐渐增加。

12.如权利要求11所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述变径部与所述圆柱部、所述液力端连接板和所述十字头箱连接板的连接处设置有圆角。

13.如权利要求11所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述变径部沿支撑套筒轴向方向的长度与所述变径部沿垂直于支撑套筒轴向方向的宽度的比值为2：1至4：1。

14.如权利要求1所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述液力端连接板中部设置有液力端开孔，所述液力端开孔下侧设置有工艺孔。

15.如权利要求14所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述液力端连接板的沿长度方向的两侧分别设置有定位销开孔，位于两侧的所述定位销开孔的高度不同。

16.如权利要求1所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述十字头箱连接板在其上侧的所述第一螺栓孔的正上方以及在其下侧的所述第一螺栓孔的正下方设置有第二螺栓孔；所述十字头箱连接板的沿长度方向的两侧分别设置有两个竖直排列的第三螺栓孔。

17.如权利要求16所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述第二螺栓孔远离十字头箱的一侧的外围设置有凹台。

18.如权利要求17所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述十字头箱连接板中部设置有拉杆开孔，所述拉杆开孔靠近所述十字头箱的一侧的外围设置有避让凹槽。

19.如权利要求18所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述十字头箱连接板靠近所述十字头箱的一侧设置有密封凹槽，所述拉杆开孔位于所述密封凹槽内侧，所述第二螺栓孔、所述第三螺栓孔和所述第一螺栓孔位于所述密封凹槽外侧，且所述密封凹槽靠近所述第一螺栓孔设置。

20.如权利要求1至19中任一项所述的压裂泵间隔架，其特征在于，所述压裂泵间隔架的材质为球墨铸铁或蠕墨铸铁。