CN209278105U - 压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压裂泵领域，尤其涉及压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构。其技术方案：压裂泵液力端用杆爪双导向阀，包括阀体，阀体的锥形面上套设有阀体胶皮，阀体的一端分别固定有导向杆和复位弹簧，阀体的另一端固定有导向爪，导向爪包括三个分爪。压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构，包括阀箱本体，阀箱本体内设置有控制腔，控制腔内安装有保持架，保持架中心设置有安装孔，安装孔内固定有扶正衬套，控制腔内套设有杆爪双导向阀。本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种开闭运动时稳定性高、钟摆效应小、不影响阀座拉拔的压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构。

Description

压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构

技术领域

本实用新型涉及压裂泵领域，尤其涉及压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构。

背景技术

压裂泵液力端的阀总成(主要包含阀座、阀体、阀体胶皮、阀弹簧、又称为凡尔总成)是液力端的关键部件，工作时、随着柱塞的往复运动，吸入及排出阀体在液力端工作腔压力差以及复位弹簧的作用下往复开闭运动，将吸入管汇的压裂液吸入液力端工作腔，增压后排出到排出管汇并进入井下实现压裂作业。阀总成工作性能以及耐用性直接影响到压裂泵液力端总成工作的稳定性、可靠性、耐用性以及维保工作强度和维保便捷性。

当前在压裂作业中压裂泵液力端的阀总成主要采用两种结构：

一种是SPM公司研发的下方四爪导向阀：

下方四爪导向阀体在往复开闭运动时，由下方四个导向爪与阀座的通孔进行扶正导向。

四爪导向阀优点：阀体往复开闭运动时能够具有较好的稳定性(能保持不错的扶正效果)，阀总成整体具有不错的耐用性，在维护更换损坏的阀座时，拉拔工装能轻松通过通孔并实施拉拔作业，维会更换阀座便捷。

四爪导向阀的不足：存在阀体工作时的钟摆效应(即阀体在往复开闭运动时会有一定程度的倾斜摆动)，特别是当大冲次工作(冲次＞170～180r/min)时，钟摆效应会更明显。钟摆效应会让阀体胶皮不是完全均匀地撞击阀座的120°锥面配合面，导致局部冲击载荷更大，使得阀体胶皮的使用寿命降低，也加速阀座锥面配合面的损坏；此外，钟摆效应也会导致阀体导向爪撞击摩擦阀座通孔孔壁，也会增加阀体和阀座损坏的几率。

第二种是哈里伯顿公司研发的双导向杆阀：

通过上面的图片及工作示意图可见，双导向杆阀在往复开闭运动时，由阀体上方和下方的导向杆与阀保持架及导向托盘内的扶正衬套进行扶正导向。

双导向杆阀的优点：阀体在往复开闭运动时具有比四爪导向阀更良好的稳定性，从而压裂泵液力端也获得更好的工作稳定性，其钟摆效应比四爪导向阀轻微，因此阀总成具有更好的耐用性、可靠性。

双导向杆阀的不足：在维护更换损坏的阀座时，由于导向托盘的存在，使得拉拔工具的通过阀座通孔的通过性降低，拉拔工具的刚性、强度也被削弱，拉拔取出凡尔座比四爪导向阀要困难很多，甚至可能出现个别情况时无法正常用拉拔工具维护更换受损阀座的情况，增大现场维护更换工作的劳动强度以及管理风险。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种开闭运动时稳定性高、钟摆效应小、不影响阀座拉拔的压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

压裂泵液力端用杆爪双导向阀，包括阀体，阀体的锥形面上套设有阀体胶皮，阀体的一端分别固定有导向杆和复位弹簧，阀体的另一端固定有导向爪，导向爪包括三个分爪。

压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构，包括阀箱本体，阀箱本体内设置有控制腔，控制腔内安装有保持架，保持架中心设置有安装孔，安装孔内固定有扶正衬套，控制腔内套设有杆爪双导向阀；杆爪双导向阀包括阀体，阀体的锥形面上套设有阀体胶皮，阀体的一端分别固定有导向杆和复位弹簧，阀体的另一端固定有导向爪，导向爪包括三个分爪，导向杆套设于扶正衬套内，复位弹簧远离阀体的一端与保持架连接。

作为本实用新型的优选方案，所述保持架上设置有环形槽，环形槽与安装孔同心，复位弹簧远离阀体的一端套设于环形槽内。

作为本实用新型的优选方案，所述控制腔内设置有阀座台阶，阀座台阶上依次设置有阀座垫片和阀座，阀座远离阀座垫片的一端与阀体接触，导向爪套设于阀座内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、杆爪双导向阀往复开闭运动时，导向杆能对阀体的上端进行扶正导向，而导向爪通过在阀座的通孔内移动对阀体下端进行扶正导向。与四爪导向阀相比，本实用新型具有良好的稳定性，且钟摆效应减小。

与双导向杆阀相比，本实用新型的阀体上直在一边设置导向杆，则压裂泵液力端内取消传统的双导向杆阀的导向托盘，避免了导向托盘对拉拔工具的阻挡，从而解决了维护更换受损阀座时拉拔工具通过困难，难以拉拔取出阀座的瓶颈难题。

2、阀座对导向爪进行扶正导向，扶正衬套对导向杆进行扶正导向，则阀体通过两端扶正，阀体移动的稳定性提高、钟摆效应减小。取出阀体时，导向爪随阀体一同拉出，则无导向托盘留在阀座下方。使用拉拔工具拉出阀座时，拉拔工具能更容易伸入阀座位置，方便取出阀座。

3、复位弹簧远离阀体的一端套设于环形槽内，则复位弹簧的稳定性提高，复位弹簧能起到辅助导向的作用。

4、阀座台阶上依次设置有阀座垫片和阀座，阀座垫片能对阀座起到保护作用，减少阀座的损坏，延长阀座的使用寿命。

附图说明

图1是杆爪双导向阀的结构示意图；

图2是杆爪双导向阀的安装结构图；

图3是装配有双导向杆阀的压裂泵液力端的结构示意图；

图4是双导向杆阀的安装结构图；

图5是装配有四爪导向阀的压裂泵液力端的结构示意图；

图6是四爪导向阀的安装结构图；

图7是安装杆爪双导向阀时过流面的空间示意图；

图8是安装杆爪双导向阀后阀座的拉拔通过空间示意图；

图9是安装双导向杆阀后阀座的拉拔通过空间示意图。

图中，1-阀体，2-阀体胶皮，3-导向杆，4-复位弹簧，5-导向爪，6-阀箱本体，7-保持架，8-扶正衬套，9-阀座，61-阀座垫片，71-安装孔，72-环形槽， 62-导向托盘。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

杆爪双导向阀的一些分析及试验测试数据

无冲击条件分析：根据公式V_下允是阀体下落时允许的最大接触冲击速度，对于冲程在152-280mm之间、冲次在50-280r/min的压裂泵，规定V_下允≤18(cm/s)；A为阀体(含阀体胶皮)下落接触(即关闭时)实际接触面积；m是阀体(含阀体胶皮)质量。

经过计算：当V_下允＝18(cm/s)时，β计算值为1.35(kg^0.5/cm.s)符合理想推荐值范围1.2-1.4(kg^0.5/cm.s)。

2、阀座通孔有效过流截面积对比：

按照理论实际阀座过流面积A_过流＝A_通孔-A_阻碍。

通过CAD软件的面积计算，杆爪双导向阀的实际过流面积A_过流大于传统的双导向杆阀。

3、工业试验中噪音检测数据(反应阀体往复开闭运动时的稳定性、钟摆效应)：

在现场工业试验中、利用PMU监控系统对液力端阀总成工作情况进行检测，检测的参数为阀总成工作时的噪音数据，通过对比检测、传统四爪导向阀、双导向杆阀与新型杆爪双导向阀在相同工况下，其正常工作时噪音测量值如下表。

可见，新型杆爪双导向阀的工作稳定程度比传统四爪导向阀高、达到双导向杆阀工作的稳定程度，阀体往复开闭运动具有良好的稳定性。

4、工业试验中阀总成耐用性数据统计如下表：

可见，新型杆爪双导向阀的整体耐用度高于四爪导向阀，和双导向杆阀一样具有良好的耐用度。

新型杆爪双导向阀主要技术参数：

阀体下落时允许的最大接触冲击速度V_下允≤18(cm/s)。

阀体开启时最大工作开启高度h_开启≤12mm。

上方导向杆与扶正衬套的初始配合关系

下方三爪外径与阀座通孔直径初始配合间隙Δ＝1.5±0.1mm。

实施例一

压裂泵液力端用杆爪双导向阀，包括阀体1，阀体1的锥形面上套设有阀体胶皮2，阀体1的一端分别固定有导向杆3和复位弹簧4，阀体1的另一端固定有导向爪5，导向爪5包括三个分爪。

杆爪双导向阀往复开闭运动时，导向杆3能对阀体1的上端进行扶正导向，而导向爪5通过在阀座9的通孔内移动对阀体1下端进行扶正导向。与四爪导向阀相比，本实用新型具有良好的稳定性，且钟摆效应减小。

与双导向杆阀相比，本实用新型的阀体1上直在一边设置导向杆3，则压裂泵液力端内取消传统的双导向杆阀的导向托盘62，避免了导向托盘62对拉拔工具的阻挡，从而解决了维护更换受损阀座9时拉拔工具通过困难，难以拉拔取出阀座9 的瓶颈难题。

实施例二

压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构，包括阀箱本体6，阀箱本体6内设置有控制腔，控制腔内安装有保持架7，保持架7中心设置有安装孔71，安装孔71 内固定有扶正衬套8，控制腔内套设有杆爪双导向阀；杆爪双导向阀包括阀体1，阀体1的锥形面上套设有阀体胶皮2，阀体1的一端分别固定有导向杆3和复位弹簧 4，阀体1的另一端固定有导向爪5，导向爪5包括三个分爪，导向杆3套设于扶正衬套8内，复位弹簧4远离阀体1的一端与保持架7连接。

阀座9对导向爪5进行扶正导向，扶正衬套8对导向杆3进行扶正导向，则阀体 1通过两端扶正，阀体1移动的稳定性提高、钟摆效应减小。取出阀体1时，导向爪5随阀体1一同拉出，则无导向托盘62留在阀座9下方。使用拉拔工具拉出阀座9 时，拉拔工具能更容易伸入阀座9位置，方便取出阀座9。

实施例三

在实施例二的基础上，所述保持架7上设置有环形槽72，环形槽72与安装孔 71同心，复位弹簧4远离阀体1的一端套设于环形槽72内。

复位弹簧4远离阀体1的一端套设于环形槽72内，则复位弹簧4的稳定性提高，复位弹簧4能起到辅助导向的作用。

实施例四

在上述任意一项实施例的基础上，所述控制腔内设置有阀座台阶，阀座台阶上依次设置有阀座垫片61和阀座9，阀座9远离阀座垫片61的一端与阀体1接触，导向爪5套设于阀座9内。

阀座台阶上依次设置有阀座垫片61和阀座9，阀座垫片61能对阀座9起到保护作用，减少阀座9的损坏，延长阀座9的使用寿命。

Claims (3)

1.压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构，其特征在于，包括阀箱本体(6)，阀箱本体(6)内设置有控制腔，控制腔内安装有保持架(7)，保持架(7)中心设置有安装孔(71)，安装孔(71)内固定有扶正衬套(8)，控制腔内套设有杆爪双导向阀；杆爪双导向阀包括阀体(1)，阀体(1)的锥形面上套设有阀体胶皮(2)，阀体(1)的一端分别固定有导向杆(3)和复位弹簧(4)，阀体(1)的另一端固定有导向爪(5)，导向爪(5)包括三个分爪，导向杆(3)套设于扶正衬套(8)内，复位弹簧(4)远离阀体(1)的一端与保持架(7)连接。

2.根据权利要求1所述的压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构，其特征在于，所述保持架(7)上设置有环形槽(72)，环形槽(72)与安装孔(71)同心，复位弹簧(4)远离阀体(1)的一端套设于环形槽(72)内。

3.根据权利要求1或2所述的压裂泵液力端用杆爪双导向阀的安装结构，其特征在于，所述控制腔内设置有阀座台阶，阀座台阶上依次设置有阀座垫片(61)和阀座(9)，阀座(9)远离阀座垫片(61)的一端与阀体(1)接触，导向爪(5)套设于阀座(9)内。