CN216342739U - 一种柱塞泵液力端及柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本申请涉及柱塞泵技术领域，具体公开了一种柱塞泵液力端及柱塞泵，该柱塞泵液力端包括阀箱、压盖以及密封件，阀箱上开设有安装孔，安装孔的内壁设置有环形槽，压盖设置于安装孔内，密封件设置于环形槽内，且密封件突出环形槽并与压盖抵接。通过环形槽的设置将密封件设置于阀箱上，通过将密封件与压盖抵接提升压盖设置于安装孔内后的装置整体的密封性，并且柱塞泵液力端在工作过程中密封件与阀箱之间不会发生相对运动，避免了阀箱的密封面易磨损的情况，提升阀箱的使用寿命。

Description

一种柱塞泵液力端及柱塞泵

技术领域

本申请总体来说涉及柱塞泵技术领域，具体而言，公开了一种柱塞泵液力端及柱塞泵。

背景技术

柱塞泵是安装在压裂车上用于油气田开采压裂施工核心部件，柱塞泵是利用动力带动曲轴的回转，曲轴通过十字头带动活塞、柱塞在液力端的阀箱中做往复运动，完成柱塞泵的吸入和排出的循环动作，从而实现压力及压裂液的输送；随着页岩气勘探开发力度不断加大，压裂压力不断提高，施工时间和效率不断提高，然而只有通过提高柱塞泵的使用寿命才能满足油气行业长时间压裂作业需求，柱塞泵的液力端是影响柱塞泵寿命的关键部件，所以提高液力端使用寿命才能更好的满足行业的需求。

柱塞泵的液力端是和压裂介质接触的部件，液力端由阀箱、凡尔座、凡尔体、柱塞、吸入和排出压帽、吸入和排出压盖以及密封组件组成，在作业过程中，液力端各部件承受介质交变的压力载荷。然而，密封圈在压力的交变载荷下，阀箱表面产生相对运动，阀箱的密封面容易产生磨损失效，密封面一旦失效，高压液体泄漏的风险极大提高，严重威胁人身安全以及降低现场作业效率。

实用新型内容

为了解决现有技术中阀箱的密封面的易磨损的技术问题，本申请提供一种柱塞泵液力端及柱塞泵。

为实现上述实用新型目的，本申请采用如下技术方案：

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种柱塞泵液力端，包括：

阀箱，其上开设有安装孔，所述安装孔的内壁设置有环形槽；

压盖，设置于所述安装孔内；以及

密封件，设置于所述环形槽内，且所述密封件突出所述环形槽并与所述压盖抵接。

根据本申请的一实施方式，其中所述压盖的外壁面设置有保护层。

根据本申请的一实施方式，其中所述保护层通过淬火工艺形成。

根据本申请的一实施方式，其中所述保护层通过渗碳工艺形成。

根据本申请的一实施方式，其中所述环形槽在所述安装孔径向方向的截面为矩形。

根据本申请的一实施方式，其中所述安装孔的轴向间隔设置有两个所述环形槽，各所述环形槽内均设置有所述密封件。

根据本申请的一实施方式，其中两所述密封件的形状不同。

根据本申请的一实施方式，其中所述密封件包括0型圈或D型圈。

根据本申请的一实施方式，其中密封件为弹性材质。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种柱塞泵，包括前述所述的柱塞泵液力端。

由上述技术方案可知，本申请的一种柱塞泵液力端及柱塞泵的优点和积极效果在于：本实施例提供了一种柱塞泵液力端及柱塞泵，该柱塞泵液力端包括阀箱、压盖以及密封件，其中阀箱上开设有安装孔，所述安装孔的内壁设置有环形槽，压盖设置于所述安装孔内，密封件设置于所述环形槽内，且所述密封件突出所述环形槽并与所述压盖抵接。综上所述，通过环形槽的设置将密封件设置于阀箱上，通过将密封件与压盖抵接提升压盖设置于安装孔内后的装置整体的密封性，并且柱塞泵液力端在工作过程中密封件与阀箱之间不会发生相对运动，避免了阀箱的密封面易磨损的情况，提升阀箱的使用寿命。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种柱塞泵液力端及柱塞泵的整体结构示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的一种柱塞泵液力端及柱塞泵的局部放大图，主要用于体现密封件。

图3是根据一示例性实施方式示出的一种柱塞泵液力端及柱塞泵中阀箱的结构示意图。

图4是根据一示例性实施方式示出的一种柱塞泵液力端及柱塞泵中压盖的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、阀箱；2、安装孔；3、环形槽；4、压盖；5、密封件；6、保护层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

而且，术语“包括”、“包含”和“具有”以及他们的任何变形或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参照图1-图4，本公开实施例提供了一种柱塞泵液力端，该柱塞泵液力端包括阀箱1、压盖4以及密封件5。其中，阀箱1上开设有安装孔2，所述安装孔2的内壁设置有环形槽3，压盖4设置于所述安装孔2内。密封件5设置于所述环形槽3内，且所述密封件5突出所述环形槽3并与所述压盖4抵接。

在实际使用过程中，通过环形槽3的设置将密封件5设置于阀箱1上，通过将密封件5与压盖4抵接提升压盖4设置于安装孔2内后的装置整体的密封性，并且柱塞泵液力端在工作过程中密封件5与阀箱1之间不会发生相对运动，避免了阀箱1的密封面易磨损的情况，提升阀箱1的使用寿命。

在一个具体的实施例中，所述压盖4的外壁面与所述安装孔2的内壁面贴合设置，在将压盖4安装于阀箱1的密封孔之后，通过压盖4的外外壁面与安装孔2的内壁面之间的贴合作用，可以通过压盖4对安装孔2起到密封的效果。此外，通过密封件5的设置可以进一步的提升密封效果，避免发生泄露的情况。

在一个具体的实施例中，所述密封件5为柔性材质。通过将密封件5采用柔性材质的设置，使得密封件5在突出环形槽3设置时，压盖4也可以安装于安装孔2内。可选的，所述密封件5为弹性材质。通过弹性材质的设置，密封件5在弹性压缩的情况下，具有弹性拉伸的运动趋势，从而使的密封件5可以紧密的抵紧在压盖4的外周侧。

在一个可选的实施例中，所述密封件5包括0型圈或D型圈。本实施例中的密封件5采用O型圈，O型圈的密封件5是一种截面为圆形的橡胶密封圈，且O型圈适用于多种密封形式，例如动态密封和静态密封。O型圈还可以适合多种运动方式，例如旋转运动、轴向往复运动或者组合运动，此外，O型圈还可以适合多种不同的密封介质，例如油、水、气、化学介质或者其他混合介质。并且O型圈端面结构极其简单，有自密封的作用，密封性能可靠。

在一个具体的实施例中，所述环形槽3在所述安装孔2的轴线方向的截面为矩形，通过矩形的设置形式便于将环形槽3形成于阀箱1上，并且通过矩形的结构设置，使得环形槽3可以适配多种不同形状的密封件5，提高装置的适用范围。

在一个具体的实施例中，所述压盖4的外壁面设置有保护层6。由于密封件5设置于阀箱1内，柱塞泵的液力端在工作过程中，阀箱1相对于密封件5不会产生相对运动，但是压盖4会与密封件5在安装孔2的轴线方向发生相对运动，在密封件5摩擦的作用下，压盖4的外壁面会发生磨损，降低压盖4的使用寿命。通过在压盖4的外壁面设置保护层6，通过保护层6对压盖4的外壁面进行保护，降低密封件5对压盖4的外壁面的磨损情况。

在一个可选的实施例中，所述保护层6通过淬火工艺形成。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等。故通过保护层6的设置可以提升压盖4的外壁面的耐磨性以及硬度，使得压盖4在与密封件5摩擦的过程中，可以延长压盖4的使用寿命。

作为示例，淬火工艺的步骤和方法可以为，首先将压盖4放在电阻炉内进行预热，预热温度可以为220摄氏度-250摄氏度，预热时间为6小时-12小时。具体地，技术人员可以根据压盖4的直径从而选用恰当的预热时间进行预热。随后将预热完成的压盖4放入感应电加热器中，将压帽装夹到位，使得压盖4的轴向伸出5mm-10mm，准备完成后开启感应电加热器，将压盖4快速升温到900摄氏度-960摄氏度并进行保温。最后，将加热保温完成的压盖4迅速吊装如喷淬槽内对压盖4表面进行喷淬冷却，从而完成淬火工艺。

具体地，压盖4的材质为40CrNiMo，压盖4表面淬火的规格的尺寸为

首先，制作时候压盖4尺寸的感应器，通过压盖4的规格本实施例中的感应器选用直径为140mm，高度为40mm。将压盖4放置在电阻炉内进行预热，预热的温度为230摄氏度，预设保温时间为4小时。随后将预热完成的压盖4吊入感应器中，并将压盖4装夹到位，打开电加热器，将压盖4快速升温至900摄氏度。最后，将加热到900摄氏度的压盖4迅速喷水进行快速冷却，喷淬冷却完毕后即完成压盖4表面的淬火工艺。

在一个可选的实施例中，所述保护层6通过渗碳工艺形成。渗碳是使碳原子渗入到钢表面层的过程，也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，在经过淬火和低温回火，使压盖4的表面层具有高硬度和高耐磨性，而压盖4的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑形。故通过保护层6的设置可以提升压盖4的外壁面的耐磨性以及硬度，使得压盖4在与密封件5摩擦的过程中，可以延长压盖4的使用寿命。

作为示例，渗碳工艺的步骤和方法可以为，首先将压盖4放置在气体渗碳炉中，将渗碳炉中的温度升到900摄氏度至950摄氏度后保温1小时-10小时。压盖4在保温的时间内，向气体渗碳炉中通入含碳的气体并调整碳势在0.6％-0.9％之间，随后进行渗碳处理。在渗碳工艺完成之后，对压盖4进行热处理，即高温淬火和低温回火，高温淬火采用900摄氏度-950摄氏度的温度，淬火时间为1小时-2小时；低温回火采用200摄氏度-250摄氏度的温度，回火时间为1小时-2小时。

在一个可选的实施例中，所述保护层6还可以可拆卸的设置于所述压盖4的外壁面。通过在压盖4的外壁面设置有一侧保护层6，使得保护层6直接与密封件5接触，密封件5会直接磨损保护层6而不会损伤压盖4，当保护层6损坏之后，技术人员可以直接更换保护层6，降低成本。

在一个具体的实施例中，所述安装孔2的轴向间隔设置有两个所述环形槽3，各所述环形槽3内均设置有密封件5。通过两个环形槽3的设置，并且在两个环形槽3中均设置密封件5，使得安装孔2在其轴向方向间隔设置有两个密封件5与压盖4配合，进而提升密封效果。此外，环形槽3在实际使用过程中还可以设置为三个或者多个，通过设置更多的环形槽3使得密封效果更佳，本实施例在此仅以环形槽3设置为两个为例进行列举。

在一个可选的实施例中，两所述环形槽3中的所述密封件5的形状相同，即环形槽3中的密封件5可以均采用O型圈进行密封。此外，两所述密封件5的形状还可以不同。作为示例，两密封件5可以采用O型圈加挡圈的形式，或者为D型圈加挡圈的形式，或者为D型圈加L型圈的形式等。此外，本申请还可以采用现有技术中还有其他的密封件5配合方式，本实施例在此不一一列举。

在一个具体的实施例中，所述柱塞泵液力端还包括压帽，所述压帽用于将压盖4固定连接与所述阀箱1上。具体地，所述压帽上设置有第一螺纹孔，所述阀箱1上与所述第一螺纹孔对应的位置上设置有第二螺纹孔，所述压盖4安装于阀箱1上之后，所述压帽扣合在所述压盖4的外侧，并可以在第一螺纹孔处通过螺栓或者螺钉等将螺钉或者螺栓与第二螺纹孔配合，进而实现了压盖4的安装与固定。

综上所述，本实施例的工作原理为：在阀箱1的安装孔2内开设有环形槽3，在环形槽3内设置密封件5，随后将压盖4通过安装孔2设置于阀箱1内。柱塞泵液力端在工作过程中，阀箱1内的高压液体冲击的作用下会使得压盖4在安装孔2的轴线方向进行运动，由于密封件5设置于环形槽3内，因此阀箱1的密封面与密封件5之间不会发生相对运动，进而保证了阀箱1的密封面的使用寿命。由于压盖4的运动过程中会与密封件5之间存在相对运动，导致密封件5会将压盖4的外壁面进行磨损，通过在压盖4的外壁面设置保护层6，提升压盖4的使用寿命。

参照图1-图4，本公开实施例还提供了一种柱塞泵，该柱塞泵包括前述所述的柱塞泵液力端。柱塞泵的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。该柱塞泵中关于柱塞泵液力端的技术特征可以参考前文描述，在此不再赘述。本申请实施例所公开的柱塞泵由于包括上述实施例提供的柱塞泵液力端，因此具有该柱塞泵液力端的柱塞泵也具有上述所有的技术效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改和变化对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种柱塞泵液力端，其特征在于，包括：

阀箱(1)，其上开设有安装孔(2)，所述安装孔(2)的内壁设置有环形槽(3)；

压盖(4)，设置于所述安装孔(2)内；以及

密封件(5)，设置于所述环形槽(3)内，且所述密封件(5)突出所述环形槽(3)并与所述压盖(4)抵接。

2.如权利要求1所述的柱塞泵液力端，其特征在于，所述压盖(4)的外壁面设置有保护层(6)。

3.如权利要求2所述的柱塞泵液力端，其特征在于，所述保护层(6)通过淬火工艺形成。

4.如权利要求2所述的柱塞泵液力端，其特征在于，所述保护层(6)通过渗碳工艺形成。

5.如权利要求1所述的柱塞泵液力端，其特征在于，所述环形槽(3)在所述安装孔(2)轴线方向的截面为矩形。

6.如权利要求1所述的柱塞泵液力端，其特征在于，所述安装孔(2)的轴向间隔设置有两个所述环形槽(3)，各所述环形槽(3)内均设置有所述密封件(5)。

7.如权利要求6所述的柱塞泵液力端，其特征在于，两所述密封件(5)的形状不同。

8.如权利要求1所述的柱塞泵液力端，其特征在于，所述密封件(5)包括0型圈或D型圈。

9.如权利要求1所述的柱塞泵液力端，其特征在于，所述密封件(5)为弹性材质。

10.一种柱塞泵，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的柱塞泵液力端。

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