[发明专利]一种模块化柱塞泵液力端

说明书

技术领域

本发明涉及油田作业柱塞泵技术领域，尤其涉及油田作业的模块化柱塞泵液力端。

背景技术

油田作业柱塞泵是固井，压裂设备的核心设备之一，广泛用于油田固井压裂作业。目前由于超高压，超深油井日益增多，压裂设备的应用更加广泛，压裂设备对压裂泵排量和压力要求越来越高，液力端越做越大，液力端损坏造成的损失也愈加严重。目前现场使用的液力端都是十字结构，即吸入腔和排出腔轴线处于同一直线上，并且该直线垂直于柱塞轴线。直通式液力端形式各异，但失效形式基本类同。其主要失效形式为泄露和开裂。结合实际使用经验，裂纹一般发生在：吸入阀锥孔与阀腔之间拐角处产生周向裂纹；阀腔排出阀锥孔与柱塞缸腔之间拐角处（相交孔部位）产生直线裂纹并向四周扩展；阀座锥面磨损或开裂，产生穿透性裂纹。液力端内部为高压流体，一旦从裂口处泄露，将会给人身和财产造成巨大威胁。在使用时，只要液力端任何局部开裂或破坏，就会导致整个液力端报废。

传统的压裂泵中，液力端都是做成单个的整体式或者一缸一片式，缸体体积庞大，材料锻造和热处理时均匀性很难保证，即便有取样检测，但取样检测点无法从内部取样，距离裂纹处较远，质量难以保证。整体式液力端因热胀冷缩体积变化量大，在交变腔阀口锥面及其他相贯线部位更易产生间断性直线裂纹。

液力端的缸体必须采用高强度镍铬合金钢的大型锻件制造，以常规的2250马力压裂泵为例，锻件总重约2.5吨。 整体式液力端工艺复杂、加工周期长，且因高压力下作业，一般不允许补焊。任何一个工序不合格或者出现加工裂纹，都可能导致整件报废，机加工对人员熟练程度要求较高。液力端体重量大，油田现场无法进行更换，且价格昂贵一般不会作为备件，一旦破坏，必须重新订货，到专门的维修工间进行更换，若考虑停机对采油生产的影响，经济损失会更大，因此油田作业泵液力端在工作过程中要考虑其安全可靠性和尽快可能的延长其使用寿命以及易损件的快速可更换性。

传统的弹簧座都只是依靠弹簧提供的弹力使将其顶在液力端腔体内壁上，阀体在受高压液体冲击时，频繁与弹簧座碰撞，会出现将弹簧固定座打歪现象，严重时可能造成柱塞顶缸事故，造成设备和人身安全的巨大威胁。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种模块化柱塞泵液力端，克服了现有液力端体积过大、加工工艺复杂、成本高昂、液力端局部易开裂、使用寿命低的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种模块化柱塞泵液力端，包含缸体模块、排出阀体模块和吸入阀体模块，所述缸体模块包含柱塞孔、堵盖孔、与吸入阀体模块连接的吸入孔、与排出阀体模块连接的排出孔，所述排出阀体模块和吸入阀体模块独立于缸体模块之外，并通过机械连接在缸体模块上，连接处设置高压密封；缸体模块、排出阀体模块、吸入阀体模块及各自内部配件可单独更换。

而且，所述吸入阀模块中心线、柱塞孔中心线、排出阀模块中心线可以三线交于一点，或，柱塞孔中心线和排出孔中心线交于一点，柱塞孔中心线和吸入孔中心线交于另外一点。

而且，所述吸入阀模块中心线、柱塞过孔中心线、排出阀模块中心线和堵盖孔中心线依次相交形成两钝角和两锐角的树杈结构。

而且，所述吸入阀模块中心线、柱塞过孔中心线、排出阀模块中心线和堵盖孔中心线依次相交形成两两夹角呈直角的十字结构。

而且，所述柱塞孔与吸入孔、柱塞孔与排出孔相交处采用锥面过渡连接，柱塞孔、堵盖孔、吸入孔、排出孔均呈“喇叭口状”。

而且，所述吸入阀体模块包含吸入阀体、吸入阀座、吸入弹簧、吸入弹簧座、吸入阀套，吸入弹簧座为管状且安装于吸入阀套内，吸入弹簧座内设有将圆周均匀分隔成辐射形状的吸入分隔板，吸入分隔板在管的中心处突出于管的下端面，形成一个角状或者弓形或者弧形的突起，吸入弹簧座下端设一插入所述吸入弹簧内的限位凸台，吸入阀套上设有用于固定吸入弹簧座的定位结构。

而且，所述排出阀体模块包含排出阀体、排出阀座、排出弹簧、排出弹簧座、排出阀套、排出腔体。

而且，所述排出阀套的内腔与凡尔座安装孔处尖角加工成半径大于2mm的圆角，或者将尖角加工成锥面。

而且，所述排出弹簧座为回转体，内设有将回转体均匀分隔成辐射形状的排出分隔板，排出分隔板在回转体的中心处突出于回转体的两个端面，形成角状或者弓形或者弧形的突起，排出弹簧座下端设一插入排出弹簧内的限位凸台，排出腔体上设有与排出弹簧座定固定的限位结构。

本发明的有益效果为：