[实用新型]一种改进型压裂泵泵阀

说明书

技术领域

本实用新型属于石油机械领域，具体涉及一种压裂泵泵阀。

背景技术

随着油气资源的日渐减少，油气资源勘探开发难度越来越大，低渗透油气藏的日益增多，深井、超深井的不断出现，使得压裂酸化工艺在油气开发中越来越重要。压裂泵是压裂酸化设备中的核心部件，随着压裂工艺的广泛运用和发展，现场要求压裂泵承受更高的压力，更大的冲击载荷，具有更好的综合性能，其中容积效率和使用寿命是衡量压裂泵工作性能的两个重要指标。

由于压裂泵的工作条件十分恶劣，泵阀的性能极大的制约了压裂泵整体工作性能的发挥，其中阀盘的落座速度对泵阀的使用寿命影响明显，阀盘的落座速度越大，阀盘对阀座的冲击越大，随着柱塞的周期性运动，泵头体内的压力不断变化，泵阀在工作过程中不断的启闭，阀盘连续高速冲击阀座，经研究表明阀盘与阀座间的疲劳冲击破坏是泵阀失效的主要原因，因此降低泵阀的落座速度将会极大地提高压裂泵泵阀的使用寿命；经查阅相关文献资料发现，泵阀的开启滞后和关闭滞后是影响压裂泵容积效率的主要原因，因此减小压裂泵泵阀的滞后角将极大的提高压裂泵的容积效率。

通过对现有资料的研究发现，弹簧刚度对泵阀的工作性能影响显著，弹簧刚度越大，阀盘的落座速度越大；弹簧刚度越小，泵阀的滞后角越大，压裂泵的容积效率越低。因此针对上面的问题提出一种方案，即在泵阀的开启和关闭阶段弹簧的刚度较小，此时阀盘对阀座的冲击较小；在阀盘打开后随着升程的增大，弹簧的刚度逐渐增大，阀盘在关闭的过程中，即阀盘升程由最高点运动到最低点的过程中，阀盘的下降速度较快，相应的滞后角较小，同时阀盘在接近阀座时，弹簧力较小，阀盘的落座速度也较低。该方案一旦实现将极大的提高压裂泵的容积效率和使用寿命。

现有的压裂泵泵阀一般采用刚度恒定的圆柱弹簧，使得泵阀在整个工作过程中弹簧刚度恒定，不利于压裂泵整体性能的提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种改进型压裂泵泵阀，本实用新型改变了传统泵阀采用恒定刚度的圆柱弹簧的模式，提出了一种组合弹簧，该组合弹簧的刚度随着阀盘升程的变化而变化；在阀盘升程较低时，组合弹簧的刚度较低，此时的弹簧力较小，将保证阀盘的落座速度较小，进而有利于提高阀盘的使用寿命；在阀盘升程较高时，组合弹簧的刚度较高，此时的弹簧力较大，会使阀盘的加速度加大，加快阀盘的闭合，进而减小滞后角，提高压裂泵的容积效率。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种改进型压裂泵泵阀，包括排出罩、组合弹簧、阀盘、密封圈和阀座，所述的排出罩为圆柱体结构，且排出罩的下表面设置有圆柱形凸台；所述的组合弹簧至少包括三段直径不同、长度不等的圆柱弹簧，各圆柱弹簧的内径和长度由外到内依次递减，且所有圆柱弹簧的轴线分别重合；所述的阀盘上表面中心设置有导向轴，阀盘的下表面设置有导向爪；组合弹簧放置在阀盘的上表面，且组合弹簧的轴线与导向轴的轴线重合，所有圆柱弹簧的底端与阀盘的上表面接触，组合弹簧的最外层弹簧顶端与排出罩的下表面接触，且排出罩的轴线与组合弹簧的轴线重合；密封圈套接在阀盘的侧面；阀盘的导向爪放置在阀座的内部，密封圈下表面与阀座的上表面接触，且阀盘的轴线与阀座的轴线重合。

进一步优化本技术方案，一种改进型压裂泵泵阀的升降台为多级台阶结构，升降台的中部设置带有螺纹的通孔，所述阀盘的导向轴上设置有螺纹，升降台与导向轴通过螺纹配合，升降台的上表面分别设置有A弹簧槽和B弹簧槽，组合弹簧的各段内层圆柱弹簧分别放置在A弹簧槽和B弹簧槽内，升降台的下表面与所述的阀盘上表面接触。

进一步优化本技术方案，一种改进型压裂泵泵阀的阀盘上表面设置有C弹簧槽，组合弹簧的最外层圆柱弹簧底端放置在C弹簧槽内。

进一步优化本技术方案，一种改进型压裂泵泵阀的组合弹簧的各段圆柱弹簧的螺距由外到内依次递减。

进一步优化本技术方案，一种改进型压裂泵泵阀的排出罩的下表面圆柱形凸台的底端套接一个橡胶套。

进一步优化本技术方案，一种改进型压裂泵泵阀的排出罩的侧面经过抛光处理。

本实用新型有以下几个优点：