CN217712918U - 压裂泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及泵设备技术领域，提供一种压裂泵，包括：泵体，泵体的内部设有腔体，泵体的外壁设有两个进口和两个出口，进口以及出口分别与腔体连通；第一阀设置于进口内；第二阀设置于出口内；转动机构设置于腔体内，转动机构将腔体分隔成三个空间，在转动机构转动时，每个空间的容积改变，以使压裂液能够经由第一阀进入泵体内，经由第二阀排出泵体外。解决了现有技术中压裂泵工作效率低的问题。本实用新型提供的压裂泵，将柱塞式压裂泵的往复运动改变为旋转运动，转动机构将泵体的腔体分隔成三个空间，在转动机构转动时，每个空间的容积发生变化，压裂液经由不同的进口进入，不同的出口排出，完成多次工作循环，进而提高了压裂泵的工作效率。

Description

压裂泵

技术领域

本实用新型涉及泵设备技术领域，尤其涉及一种压裂泵。

背景技术

传统的柱塞式压裂泵一般由动力端带动曲轴转动，曲轴通过连杆机构带动柱塞进行往复运动，同时配合单向阀的开关实现压裂液的吸入和排出。此种柱塞式压裂泵需要在动力端及液力端配置专用的润滑系统，造成了传统柱塞式压裂泵具有容积大、重量重、结构复杂、以及工作效率低的特点。

实用新型内容

本实用新型提供一种压裂泵，用以解决现有技术中压裂泵工作效率低的缺陷。

本实用新型提供一种压裂泵，包括：泵体，所述泵体的内部设有腔体，所述泵体的外壁设有两个进口和两个出口，所述进口以及所述出口分别与所述腔体连通；第一阀，设置于所述进口内；第二阀，设置于所述出口内；转动机构，设置于所述腔体内，所述转动机构将所述腔体分隔成三个空间，在所述转动机构转动时，每个所述空间的容积改变，以使压裂液能够经由所述第一阀进入所述泵体内，经由所述第二阀排出所述泵体外。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述进口以及所述出口与所述泵体的中心线倾斜设置。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述进口以及所述出口与所述泵体的中心线之间的夹角为45°。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述第一阀和所述第二阀具有第一状态和第二状态；在所述第一阀所对应的空间容积增大时，所述第一阀处于所述第一状态，在所述第二阀所对应的空间容积减小时，所述第二阀处于所述第一状态；在所述第一阀所对应的空间容积减小时，所述第一阀处于所述第二状态，在所述第二阀所对应的空间容积增大时，所述第二阀处于所述第二状态。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述第一阀包括：第一阀座；第一阀体，所述第一阀体设有第一密封件；第一弹性组件，所述第一弹性组件与所述第一阀体连接；其中，在压裂液的作用下，所述第一阀能够处于所述第一状态，在所述第一阀处于所述第一状态的情况下，所述第一阀体处于第一位置，所述第一阀体与所述第一阀座之间形成间隙，所述间隙与所述腔体连通；在所述第一弹性组件的作用下，所述第一阀能够处于所述第二状态，在所述第一阀处于所述第二状态的情况下，所述第一阀体处于第二位置，所述第一阀体与所述第一阀座通过所述第一密封件密封连接。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述第二阀包括：第二阀座；第二阀体，所述第二阀体设有第二密封件；第二弹性组件，所述第二弹性组件与所述第二阀体连接；压紧件，与所述第二弹性组件连接，所述压紧件封堵于所述出口内；其中，所述出口的侧壁设有通孔，在压裂液的作用下，所述第二阀处于所述第一状态，在所述第二阀处于所述第一状态的情况下，所述第二阀体处于第一位置，所述第二阀体与所述第二阀座之间形成间隙，所述间隙与所述通孔连通，以将压裂液排出所述泵体外；在所述第二弹性组件的作用下，所述第二阀处于所述第二状态，在所述第二阀处于所述第二状态的情况下，所述第二阀体处于第二位置，所述第二阀体与所述第二阀座通过所述第二密封件密封连接。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述转动机构包括：一对端盖，所述泵体夹设于所述一对端盖之间；传动轴，所述传动轴贯穿一个所述端盖以及所述泵体；转动件，设置于所述泵体内，所述转动件与所述传动轴连接，所述转动件的部分表面与所述泵体的内壁接触，以将所述泵体的所述腔体分隔成三个所述空间。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述转动件的外形为三角形。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述转动件与所述传动轴通过齿轮啮合传动连接。

根据本实用新型提供的一种压裂泵，所述转动机构还包括轴承，所述轴承套设在所述传动轴与所述泵体之间。

本实用新型实施例提供的压裂泵，通过设置转动机构，将柱塞式压裂泵的往复运动改变为旋转运动，转动机构将泵体的腔体分隔成三个空间，在转动机构转动时，每个空间的容积发生变化，进而实现压裂液的吸入和排出；通过设置两个进口和两个出口，在转动机构转动一圈时，能够使压裂液经由不同的进口进入，不同的出口排出，完成多次工作循环，进而提高了压裂泵的工作效率；通过在进口设置第一阀，在出口设置第二阀，第一阀在与之对应的腔体容积增大时，第一阀开启，压裂液进入泵体内，在与之对应的腔体容积缩小时，第一阀关闭，第二阀在与之对应的腔体容积缩小时，第二阀开启，在与之对应的腔体容积增大时，第二阀关闭，避免了转动机构转动过程中，压裂液溢出泵体外。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本实用新型提供的压裂泵的剖面图之一；

图2是本实用新型提供的压裂泵的剖面图之二；

图3是图1中示出的第一阀的剖面图；

图4是图1中示出的第二阀的剖面图；

附图标记：

10：泵体；11：腔体；12：进口；13：出口；20：第一阀；21：第一阀座；22：第一阀体；23：第一弹性件；24：第一弹性件底座；25：第一密封件；30：第二阀；31：第二阀座；32：第二阀体；33：第二弹性件；34：第二弹性件底座；35：第二密封件；36：压紧件；40：转动机构；41：端盖；42：传动轴；43：转动件；44：轴承；100：压裂泵；111：第一空间；112：第二空间；113：第三空间。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合图1-图4描述本实用新型的压裂泵。

如图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，压裂泵100包括泵体10、第一阀20、第二阀30和转动机构40。泵体10内部设有腔体11，泵体10的外壁设有两个进口12和两个出口13，进口12以及出口13分别与腔体11连通。第一阀20设置于进口12内，第二阀30设置于出口13内。转动机构40设置于腔体11内，转动机构40将腔体11分隔成三个空间，在转动机构40转动时，每个空间的容积发生改变，以使压裂液能够经由第一阀20进入泵体10内，经由第二阀30排出泵体10外。

具体来说，泵体10的壁面设有四个通孔，每个通孔与腔体11连通，每个通孔与进口12或出口13连通。转动机构40设置在泵体10的腔体内，转动机构40的部分表面与泵体10的内壁接触，以将泵体10的腔体11分隔成三个空间。在转动机构40转动时，每个空间的容积发生改变，在空间容积由小变大的过程中，压裂液经过第一阀20进入腔体11内；在空间容积由大变小的过程中，压裂液经过第二阀30排出泵体10的外部。在转动机构40转动一圈时，每个空间完成两次压裂液吸入和排出的循环，其工作效率较之柱塞式压裂泵提高了两倍。

进一步地，在本实施例中，第一阀20在压裂液进入时打开，第二阀30在压裂液排出时打开。

本实用新型实施例提供的压裂泵，通过设置转动机构，将柱塞式压裂泵的往复运动改变为旋转运动，转动机构将泵体的腔体分隔成3个空间，在转动机构转动时，每个空间的容积发生变化，进而实现压裂液的吸入和排出；通过设置两个进口和两个出口，在转动机构转动一圈时，能够使压裂液经由不同的进口进入，不同的出口排出，完成多次工作循环，进而提高了压裂泵的工作效率；通过在进口设置第一阀，第一阀在与之对应的腔体容积增大时，第一阀开启，压裂液进入泵体内，在与之对应的腔体容积缩小时，第一阀关闭。第二阀在与之对应的腔体容积缩小时，第二阀开启，在与之对应的腔体容积增大时，第二阀关闭，避免了转动机构转动过程中，压裂液溢出泵体外。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，进口12以及出口13与泵体10的中心线倾斜设置。

具体来说，在本实施例中，进口12与出口13均与泵体10的中心线倾斜设置，以便于转动机构40转动时，压裂液吸入或排出，进而提高压裂泵100的工作效率。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，进口12以及出口13与泵体10的中心线之间的夹角为45°。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，转动机构40包括：一对端盖41、传动轴42和转动件43。泵体10夹设于一对端盖41之间，传动轴42贯穿一个端盖41和泵体10。转动件43设置于泵体10内，转动件43与传动轴42连接，转动件43的部分表面与泵体10的内壁接触，以将泵体10的腔体11分隔成三个空间。

具体来说，一对端盖41相对设置，泵体10夹设于一对端盖41之间，传动轴42贯穿一个端盖41和泵体10，转动件43与传动轴42连接，传动轴42转动时，可以带动转动件43转动，从而使腔体11被分隔成的多个空间的容积发生变化。

具体地，如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，转动件43的形状为三角形，三角形的三个顶点分别与泵体10的内壁接触，以将腔体11分隔成第一空间111、第二空间112和第三空间113。在转动件43转动时，三个空间的容积均会发生改变。具体地，在转动件43顺时针转动时，第一空间111的容积由小变大，压裂液经由与该第一空间111相对的进口12进入第一空间111，直至第一空间111的容积最大。第二空间112的容积由大变小，压裂液经由与该第二空间112相对的出口13排出泵体10外。相应地，在转动件43顺时针转动时，第三空间113的容积也在变化。在转动件43转动一圈的过程中，第一空间111、第二空间112和第三空间113分别完成两次压裂液进入和排出的循环，当每个空间的容积与往复柱塞式压裂泵的容积相同时，压裂泵100的工作效率为往复柱塞式压裂泵的两倍。

进一步地，如图1所示，在本实用新型的实施例中，转动件43的中心设有内齿，传动轴42的外表面设有外齿，内齿和外齿啮合，在传动轴42转动时，带动转动件43绕自身中心自转，同时，也绕泵体10的中心公转。在本实施例中，传动轴42每转动三圈，转动件43转动一圈，每个空间完成两次进液排液过程，整个压裂泵100完成6次进液排液过程。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，转动机构40还包括轴承44，轴承44套设在传动轴42与泵体10之间。

在本实用新型的一个实施例中，第一阀20和第二阀30具有第一状态和第二状态，并可在第一状态和第二状态之间进行切换。在第一阀20所对应的空间容积增大时，第一阀20处于第一状态，在第二阀30所对应的空间容积减小时，第二阀30处于第一状态；在第一阀20所对应的空间容积减小时，第一阀20处于第二状态，在第二阀30所对应的空间容积增大时，第二阀30处于第二状态。

具体来说，在本实施例中，在第一阀20和第二阀30处于第一状态时，第一阀20和第二阀30打开；在第一阀20和第二阀30处于第二状态时，第一阀20和第二阀30关闭。

进一步地，如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，第一阀20包括：第一阀座21、第一阀体22、第一密封件25和第一弹性组件。第一弹性组件包括：第一弹性件23和第一弹性件底座24。在压裂液的作用下，第一阀20能够处于第一状态，在第一阀20处于第一状态的情况下，第一阀体22处于第一位置，第一阀体22与第一阀座21之间形成间隙，该间隙与腔体11连通；在第一弹性组件的作用下，第一阀20能够处于第二状态，在第一阀20处于第二状态的情况下，第一阀体22处于第二位置，第一阀体22与第一阀座21通过第一密封件25密封连接。

具体来说，第一阀座21设置于进口12内，第一阀体22、第一弹性件23和第一弹性件底座24设置于泵体10内壁与外壁之间的通孔内。第一密封件25设置于第一阀体22，第一阀体22的部分位于第一阀座21的内部，部分位于第一阀座21的外部。第一弹性件23与第一阀体22连接，第一弹性件底座24与第一弹性件23连接，第一弹性件底座24与该通孔的内壁连接，其中，第一弹性件23以及第一弹性件底座24的尺寸小于第一阀体22位于第一阀座21外部的部分的尺寸。

当与第一阀20相对的空间容积变大时，压裂液推动第一阀体22运动，第一阀体22挤压第一弹性件23，使第一弹性件23收缩，从而使第一阀体22与第一阀座21之间形成间隙，压裂液由第一阀体22、该间隙、泵体10内壁与外壁之间的通孔进入腔体11内，此时，第一阀体22与第一阀座21之间形成间隙，第一阀20处于第一状态，第一阀体22位于第一位置。

当该空间容积变小时，压裂液不再由该进口12进入，第一弹性件23利用自身弹性力推动第一阀体22复位，第一阀体22与第一阀座21抵接，且第一密封件25也与第一阀座21抵接，实现第一阀体22与第一阀座21密封连接，压裂液无法由进口12溢出泵体10外。此时，第一阀20处于第二状态，第二阀体32位于第二位置。

如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，第二阀30包括：第二阀座31、第二阀体32、第二弹性组件、第二密封件35以及压紧件36，其中，第二弹性组件包括：第二弹性件33和第二弹性件底座34。出口13的侧壁设有通孔，在压裂液的作用下，第二阀30能够处于第一状态，在第二阀30处于第一状态的情况下，第二阀体32处于第一位置，第二阀体32与第二阀座31之间形成间隙，间隙与通孔连通，以将压裂液排出泵体10外；在第二弹性组件的作用下，第二阀30处于第二状态，在第二阀30处于第二状态的情况下，第二阀体32处于第二位置，第二阀体32与第二阀座31通过第二密封件35密封连接。

具体来说，第二阀体32设置于泵体10内壁与外壁之间的通孔内，第二阀座31、第二弹性件33、第二弹性件底座34、第二密封件35以及压紧件36设置于出口13内。第二密封件35设置于第二阀体32，第二弹性件33与第二阀体32连接，第二弹性件底座34与第二弹性件33连接，压紧件36与第二弹性件底座34连接，压紧件36封堵于出口13内。

当第二阀30所对的空间容积变小时，压裂液推动第二阀体32运动，第二阀体32挤压第二弹性件33，使第二弹性件33收缩，第二阀体32与第二阀座31之间形成间隙，出口13的侧壁设有通孔，该间隙与该通孔连通，压裂液由该通孔排出泵体10的外部，此时，第二阀30处于第一状态，第二阀体32位于第一位置。进一步地，在本实施例中，第二弹性件33的尺寸小于出口13的直径，当第二阀体32与第二阀座31之间形成间隙时，压裂液可由第二弹性件33与出口13内壁之间的空隙，经由出口13侧壁上的通孔流出。

当该空间容积变大时，压裂液不再由出口13排出。第二弹性件33利用自身弹性力推动第二阀体32复位，第二阀体32与第二阀座31抵接，且第二密封件35也与第二阀座31抵接，实现第二阀体32与第二阀座31密封连接，此时，第二阀30处于第二状态，第二阀体32位于第二位置。进一步地，在本实施例中，压紧件36封堵于出口内，压紧件36与第二弹性件底座34连接，为第二弹性件33受压收缩时提供支撑力。

可选地，在以上所述的实施例中，第一弹性件23和第二弹性件33可以为弹簧。

本实用新型实施例提供的压裂泵，结构简单、容积小、重量轻、维护方便、成本低，且工作效率高，能够满足石油压裂作业中的高压力工况，可广泛应用于石油压裂作业中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压裂泵，其特征在于，包括：

泵体，所述泵体的内部设有腔体，所述泵体的外壁设有两个进口和两个出口，所述进口以及所述出口分别与所述腔体连通；

第一阀，设置于所述进口内；

第二阀，设置于所述出口内；

转动机构，设置于所述腔体内，所述转动机构将所述腔体分隔成三个空间，在所述转动机构转动时，每个所述空间的容积改变，以使压裂液能够经由所述第一阀进入所述泵体内，经由所述第二阀排出所述泵体外。

2.根据权利要求1所述的压裂泵，其特征在于，所述进口以及所述出口与所述泵体的中心线倾斜设置。

3.根据权利要求2所述的压裂泵，其特征在于，所述进口以及所述出口与所述泵体的中心线之间的夹角为45°。

4.根据权利要求1所述的压裂泵，其特征在于，所述第一阀和所述第二阀具有第一状态和第二状态；

在所述第一阀所对应的空间容积增大时，所述第一阀处于所述第一状态，在所述第二阀所对应的空间容积减小时，所述第二阀处于所述第一状态；

在所述第一阀所对应的空间容积减小时，所述第一阀处于所述第二状态，在所述第二阀所对应的空间容积增大时，所述第二阀处于所述第二状态。

5.根据权利要求4所述的压裂泵，其特征在于，所述第一阀包括：

第一阀座；

第一阀体，所述第一阀体设有第一密封件；

第一弹性组件，所述第一弹性组件与所述第一阀体连接；

其中，在压裂液的作用下，所述第一阀能够处于所述第一状态，在所述第一阀处于所述第一状态的情况下，所述第一阀体处于第一位置，所述第一阀体与所述第一阀座之间形成间隙，所述间隙与所述腔体连通；

在所述第一弹性组件的作用下，所述第一阀能够处于所述第二状态，在所述第一阀处于所述第二状态的情况下，所述第一阀体处于第二位置，所述第一阀体与所述第一阀座通过所述第一密封件密封连接。

6.根据权利要求4所述的压裂泵，其特征在于，所述第二阀包括：

第二阀座；

第二阀体，所述第二阀体设有第二密封件；

第二弹性组件，所述第二弹性组件与所述第二阀体连接；

压紧件，与所述第二弹性组件连接，所述压紧件封堵于所述出口内；

其中，所述出口的侧壁设有通孔，在压裂液的作用下，所述第二阀能够处于所述第一状态，在所述第二阀处于所述第一状态的情况下，所述第二阀体处于第一位置，所述第二阀体与所述第二阀座之间形成间隙，所述间隙与所述通孔连通，以将压裂液排出所述泵体外；

在所述第二弹性组件的作用下，所述第二阀能够处于所述第二状态，在所述第二阀处于所述第二状态的情况下，所述第二阀体处于第二位置，所述第二阀体与所述第二阀座通过所述第二密封件密封连接。

7.根据权利要求1所述的压裂泵，其特征在于，所述转动机构包括：

一对端盖，所述泵体夹设于所述一对端盖之间；

传动轴，所述传动轴贯穿一个所述端盖以及所述泵体；

转动件，设置于所述泵体内，所述转动件与所述传动轴连接，所述转动件的部分表面与所述泵体的内壁接触，以将所述泵体的所述腔体分隔成三个所述空间。

8.根据权利要求7所述的压裂泵，其特征在于，所述转动件的外形为三角形。

9.根据权利要求7所述的压裂泵，其特征在于，所述转动件与所述传动轴通过齿轮啮合传动连接。

10.根据权利要求7所述的压裂泵，其特征在于，所述转动机构还包括轴承，所述轴承套设在所述传动轴与所述泵体之间。

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