一种柱塞结构及压裂泵的制作方法

1.本实用新型涉及石油装备技术领域，具体而言，涉及一种柱塞结构及压裂泵。


背景技术：

2.在油气压裂作业中，压裂泵通常处于高压力、高强度作业工况。柱塞是压裂泵液力端的关键结构，并且容易受到损坏，在工作中，柱塞长期受到摩擦，会导致其表面产生比较高的温度，如果工作中柱塞温度过高而没有及时采取措施，将会导致压裂作业过程中安全事故的发生。
3.相关技术中，通过设置温度传感器，以与柱塞的外壁进行固定连接，从而对柱塞的外壁进行测温，但这种温度传感器的设置方式，通常会改变柱塞的外部结构，以及改变压裂泵液力端结构，以此对压裂泵的正常工作造成影响。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的问题是如何在能够检测柱塞温度的情况下，减少对压裂泵正常工作的影响。
5.为解决上述问题，本实用新型提供一种柱塞结构，包括柱塞本体和温度传感器，所述柱塞本体处设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽的槽口位于所述第二凹槽的侧壁处，所述温度传感器设置于所述第一凹槽内。
6.本技术方案中的柱塞结构，通过在柱塞本体处开设用于安装温度传感器的第一凹槽，以此相对于在柱塞本体外表面连接温度传感器以及设置固定温度传感器的固定支架等，能够减少外部结构改变对柱塞结构的运行状态造成影响，以及减少对压裂泵的工作运行造成影响。另外由于设置由相连通的第一凹槽和第二凹槽，进而将温度传感器安装于柱塞本体内部的第一凹槽处，以此能够提高温度传感器安装位置的隐蔽性，相对于在柱塞本体外表面连接温度传感器以及设置固定温度传感器的固定支架等，同时能够避免现场施工人员误操作而对温度传感器造成影响，以导致测温功能缺失。
7.进一步地，柱塞结构还包括限位结构，所述限位结构可拆卸设置于所述第一凹槽处，且所述限位结构适于与所述温度传感器抵接。
8.本技术方案中的柱塞结构包括限位结构，限位结构能够安装于第一凹槽处，从而对温度传感器的安装位置进行抵持限位，以确保温度传感器安装的稳定性。
9.进一步地，所述限位结构适于朝向靠近或远离所述第一凹槽的槽底的方向移动。
10.本技术方案的柱塞结构，限位结构在安装于第一凹槽处时，能够与第一凹槽活动连接，从而在第一凹槽处进行活动，以此调节温度传感器的探测距离进而确保温度检测时的精度，以及方便温度传感器的拆装。
11.进一步地，所述限位结构的外周设置有第一螺纹结构，所述第一凹槽的内壁设置有与所述第一螺纹结构配合的第二螺纹结构。
12.进一步地，所述第一凹槽的轴线与所述第二凹槽的轴线垂直，或所述第一凹槽的
轴线相对于所述第二凹槽的轴线倾斜，其中，所述倾斜的方向为远离于所述第二凹槽的槽口的方向。
13.本技术方案中的柱塞结构，第一凹槽的轴线与第二凹槽的轴线垂直，也即第一凹槽相对于第二凹槽垂直，以此便于限位结构在第一凹槽处的安装，另外，第一凹槽的轴线相对于所述第二凹槽的轴线倾斜，其倾斜的方向为远离于所述第二凹槽的槽口的方向，具体表现为当第二凹槽水平设置时，第一凹槽可为相对于水平左倾的形式，从而便于传感器从第二凹槽塞入第一凹槽内，进而便于传感器的安装固定。
14.进一步地，所述第一凹槽的槽底与所述柱塞本体的外壁的最小间距大于或等于4mm以及小于或等于12mm。
15.进一步地，所述第二凹槽的中心线与所述柱塞本体的中心线重合，所述柱塞结构还包括支撑结构，所述支撑结构可拆卸设置于所述第二凹槽内，且所述支撑结构适于与所述第二凹槽的内壁抵接。
16.本技术方案中的柱塞结构，第二凹槽的中心线与柱塞本体的中心线重合，由此，第二凹槽的开槽形式即为柱塞本体侧面的中部向外周进行的开槽，以此尽可能降低开设第二凹槽对柱塞本体结构强度的影响，另外，柱塞结构还包括支撑结构，以此，在安装温度传感器后，能够在第二凹槽内置入支撑结构，以此支撑结构能够对第二凹槽的内壁抵接，以此对第二凹槽进行支撑，进而对柱塞本体进行结构支撑，以此提高柱塞结构的结构强度，提升柱塞结构的使用寿命。
17.进一步地，所述支撑结构包括连接块和环绕设置于所述连接块外周的多个可伸缩支腿，所述第二凹槽的内壁处设有多个滑槽，所述滑槽包括沿所述柱塞本体长度方向延伸的第一槽道和沿所述柱塞本体周向延伸的第二槽道，所述第一槽道与所述第二槽道连通，所述可伸缩支腿适于在所述第一槽道和所述第二槽道内滑动，当所述可伸缩支腿滑动至所述第二槽道远离于所述第一槽道的一端时，所述可伸缩支腿处于收缩状态，且所述可伸缩支腿与所述第二槽道的槽底抵接。
18.本技术方案中的柱塞结构，伸缩支腿能够基于各个第一槽道向第二凹槽的槽底或槽口方向进行滑动，并在第一槽道处滑动至第二槽道与第一槽道的连通处时，能够变化至在第二槽道处滑动，由于第二槽道相对柱塞本体周向延伸，此时支撑结构即可在第二凹槽内转动，其转动至第二槽道的远离至于所述第一槽道的一端时，所述可伸缩支腿处于收缩状态，以此处于收缩状态的可伸缩支腿即与第二槽道的槽底抵接，以此对第二凹槽的内壁进行抵接支撑，进而即对柱塞本体进行开槽后的支撑，提高柱塞本体的结构强度。由于支撑结构的伸缩支腿沿第一槽道滑动至第二槽道，以此伸缩支腿在柱塞本体的长度方向能够被第二槽道的侧壁抵接，从而在柱塞结构活动时，能够避免支撑结构的脱出，以此提高柱塞结构的结构稳定性。
19.本实用新型还提出了一种压裂泵，包括如上所述的柱塞结构。
20.进一步地，压裂泵还包括信号接收装置和与所述信号接收装置通信连接的温度显示装置，所述信号接收装置与所述柱塞结构的温度传感器通信连接。
21.本技术方案中的压裂泵，其有益效果与上述柱塞结构的有益效果相近似，在此不再进行赘述。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例中的柱塞结构的径向截面示意图一；
23.图2为本实用新型实施例中的柱塞结构的径向截面示意图二；
24.图3为本实用新型实施例中的柱塞结构的径向截面示意图三；
25.图4为本实用新型实施例中的柱塞结构的侧视图；
26.图5为本实用新型实施例中的柱塞结构的横截面示意图一；
27.图6为本实用新型实施例中的柱塞结构的横截面示意图二；
28.图7为本实用新型实施例中的柱塞结构的横截面示意图三；
29.图8为本实用新型实施例中的柱塞结构的径向截面示意图四。
30.附图标记说明：
[0031]1‑
柱塞本体；2
‑
温度传感器；3
‑
中心线；4
‑
限位结构；5
‑
支撑结构；101
‑
第一凹槽；102
‑
第二凹槽；122
‑
滑槽；501
‑
连接块；502
‑
伸缩支腿；1221
‑
第一槽道；1222
‑
第二槽道。
具体实施方式
[0032]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0033]
要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述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，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0034]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0035]
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
[0036]
参照图1和2所示，本实用新型实施例的一种柱塞结构，包括柱塞本体1和温度传感器2，所述柱塞本体1处设有第一凹槽101和第二凹槽102，所述第一凹槽101的槽口位于所述第二凹槽102的侧壁处，所述温度传感器2设置于所述第一凹槽101内。
[0037]
在油气压裂作业中，压裂泵通常处于高压力、高强度作业工况。柱塞是压裂泵液力端的关键结构，并且容易受到损坏，在工作中，柱塞长期受到摩擦，会导致其表面产生比较高的温度，如果工作中柱塞温度过高而没有及时采取措施，将会导致压裂作业过程中安全事故的发生。相关技术中，通过设置温度传感器，以与柱塞的外壁进行固定连接，从而对柱塞的外壁进行测温，但这种温度传感器的设置方式，通常会改变柱塞的外部结构，以及改变压裂泵液力端结构，以此对压裂泵的正常工作造成影响。
[0038]
本实用新型实施例的柱塞结构，其可应用于压裂泵，柱塞结构包括柱塞本体1，如图1和2中大致圆柱形结构，同时还包括温度传感器2，温度传感器2用于检测柱塞本体1在工作时的温度，柱塞本体1处设置有第一凹槽101和第二凹槽102，第二凹槽102的开口位于柱塞本体1的外表面，本实施例中，第二凹槽102为在柱塞本体1的承压端芯部位置打直径30
‑
50mm、深100mm的大致圆柱型槽，另外第一凹槽101的槽口位于第二凹槽102处，以此第一凹槽101与第二凹槽102连通，其中，第一凹槽101用于安装温度传感器2，由此温度传感器2能够检测柱塞本体1的温度，在一具体实施例中，第一凹槽101的槽底靠近柱塞本体1的外壁，从而在第一凹槽101处设置温度传感器2时，即能够更直接地对受到摩擦的柱塞本体1的外表面进行测温。此时，第一凹槽101即为在第二凹槽102中朝向柱塞本体1外壁开设的凹槽，第一凹槽101的内径可与温度传感器2的外径一致，或略大于温度传感器2，以便于温度传感器2的安装，当安装温度传感器2时，通过工具将温度传感器2由第二凹槽102送至第一凹槽101处，进而进行温度传感器2的安装。
[0039]
本实施例所述的柱塞结构，通过在柱塞本体1处开设用于安装温度传感器2的第一凹槽101，以此相对于在柱塞本体1外表面连接温度传感器2以及设置固定温度传感器2的固定支架等，能够减少外部结构改变对柱塞结构的运行状态造成影响，以及减少对压裂泵的工作运行造成影响。另外可以理解，由于设置由相连通的第一凹槽101和第二凹槽102，进而将温度传感器2安装于柱塞本体1内部的第一凹槽101处，以此能够提高温度传感器2安装位置的隐蔽性，相对于在柱塞本体1外表面连接温度传感器2以及设置固定温度传感器2的固定支架等，同时能够避免现场施工人员误操作而对温度传感器2造成影响，以导致测温功能缺失。
[0040]
其中，温度传感器2可为无线感应式温度传感器，以将检测的温度通过无线信号传递至相应的信号接收装置，并能够进行温度的显示，在本实用新型的一种压裂泵或压裂泵系统中，其包括信号接收装置和与所述信号接收装置通信连接的温度显示装置，信号接收装置与温度传感器2通信连接，以用于接收温度传感器检测的温度信息，并用于温度信息的显示。
[0041]
另外，压裂泵或压裂泵系统可还包括报警装置，报警装置可与信号接收装置通信连接，从而在检测的温度大于某一预设值时，能够进行报警。
[0042]
在本实用新型的一个可选的实施例中，所述第一凹槽101的槽底与所述柱塞本体1的外壁的最小间距大于或等于4mm以及小于或等于12mm。
[0043]
参照图1所示，所述第一凹槽101的槽底与柱塞本体1的外壁的最小间距，即第一凹槽101的槽底与柱塞本体1最接近的外壁之间的间距，如图1中的间距l，该间距的值4
‑
12mm内，较佳地在5
‑
10mm内，以此形成所述第一凹槽101，在温度传感器2位于第一凹槽101内进行测温时，能够较接近柱塞本体1的外壁，以此测量的温度即对应为外壁的温度，进而便于更加直观地对外壁温度进行测量，另外该间距同样存在一定的厚度，以在形成第一凹槽的同时，保证柱塞本体1较好的结构强度，确保柱塞本体1的使用寿命。
[0044]
在本实用新型的一个可选的实施例中，所述柱塞结构还包括限位结构4，所述限位结构4可拆卸设置于所述第一凹槽101处，且所述限位结构4适于与所述温度传感器2抵接。
[0045]
参照图2和3所示，本实施例中，柱塞结构包括限位结构4，限位结构4能够安装于第一凹槽101处，从而对温度传感器2的安装位置进行抵持限位，以确保温度传感器2安装的稳
定性。
[0046]
其中限位结构4具体可为一种堵头结构，在温度传感器2设置于第一凹槽101处后，通过堵头结构将第一凹槽101的槽口封堵，以对温度传感器2进行抵持限位，从而确保温度传感器2的安装稳定性，并且进一步提高温度传感器2安装位置的隐蔽性。
[0047]
在本实用新型的一个可选的实施例中，所述限位结构4适于朝向靠近或远离所述第一凹槽101的槽底的方向移动。
[0048]
本实施例中，限位结构4在安装于第一凹槽101处时，能够在第一凹槽101处移动，参照图1
‑
3所示，其能够具体在第一凹槽101的上下方向进行移动，进而在移动过程中，由于与温度传感器2抵接，从而能够对温度传感器2在第一凹槽101内的位置进行调整，具体地，在限位结构4朝向上方进行移动，也即朝向靠近第一凹槽101的槽底方向移动时，以此推动温度传感器2朝向第一凹槽101的槽底移动，在限位结构4朝向下方进行移动时，也即朝向远离于第一凹槽101的槽底移动时，由于限位结构4与温度传感器2脱离，从而温度传感器2能够向下移动，以此调节温度传感器2的探测距离进而确保温度检测时的精度，以及方便温度传感器2的拆装。
[0049]
在本实用新型的一个可选的实施例中，所述限位结构4的外周设置有第一螺纹结构，所述第一凹槽101的内壁设置有与所述第一螺纹结构配合的第二螺纹结构。
[0050]
本实施例中，限位结构4的外周和第一凹槽101的内壁分别设置第一螺纹结构和第二螺纹结构，以此实现限位结构4与第一凹槽101的可拆卸连接及限位结构4与第一凹槽101的可配合移动调节形式，可以理解，通过转动限位结构4，能够使限位结构4朝向靠近或远离第一凹槽101的槽底方向移动，并且实现移动后的位置保持，采用螺纹连接的方式，也便于限位结构4进行移动控制和拆装。可以理解，限位结构4处可设置相应的卡槽，如内六角、外六角槽以便于相关的工装进行配合安装、拆卸和调节。
[0051]
在本实用新型的一个可选的实施例中，所述第一凹槽101的轴线与所述第二凹槽102的轴线垂直，或所述第一凹槽101的轴线相对于所述第二凹槽102的轴线倾斜，其中，所述倾斜的方向为远离于所述第二凹槽102的槽口的方向。
[0052]
本实施例中，第二凹槽102的开口方向与水平面平行，水平向右，具体地，参照图1
‑
3所示，在本实用新型的一个具体的实施例中，第二凹槽102的轴线即为其中心线3，与水平面平行，相对应地，第一凹槽101的开口方向为竖直向下，第二凹槽102的开口方向为水平向右，此时，第一凹槽101的轴线与所述第二凹槽102的轴线垂直，此时即第一凹槽101为大致竖直的凹槽结构，以此便于限位结构4的安装。在一其它实施例中，参照图8所示，第一凹槽101可为朝左偏移而处于倾斜形式的凹槽结构，具体地，即第一凹槽101的轴线相对于所述第二凹槽102的轴线倾斜，其中，所述倾斜的方向为远离于所述第二凹槽102的槽口的方向，以此通过开设倾斜形式的第一凹槽101，便于温度传感器2塞入第一凹槽101内，以此方便温度传感器2的安装。
[0053]
在本实用新型的一个可选的实施例中，所述第二凹槽102的中心线与所述柱塞本体1的中心线重合，所述柱塞结构还包括支撑结构5，所述支撑结构5可拆卸设置于所述第二凹槽102内，且所述支撑结构5适于与所述第二凹槽102的内壁抵接。
[0054]
本实施例中，第二凹槽102的横截面大致为圆形，以此第二凹槽102大致为圆柱型结构，其中柱塞本体1通常为圆柱型结构，或存在圆柱型结构部分，此时，第二凹槽102的中
心线与柱塞本体1的中心线重合，即图1中中心线3，由此，第二凹槽102的开槽形式即为柱塞本体1侧面的中部向外周进行的开槽，以此尽可能降低开设第二凹槽102对柱塞本体1结构强度的影响，另外，柱塞结构还包括支撑结构5，以此，在安装温度传感器2后，能够在第二凹槽102内置入支撑结构5，以此支撑结构5能够对第二凹槽102的内壁抵接，以此对第二凹槽102进行支撑，进而对柱塞本体1进行结构支撑，以此提高柱塞结构的结构强度，提升柱塞结构的使用寿命。
[0055]
在本实用新型的一个可选的实施例中，所述支撑结构5包括连接块501和环绕设置于所述连接块501外周的多个可伸缩支腿502，所述第二凹槽102的内壁处设有多个滑槽122，所述滑槽122包括沿所述柱塞本体1长度方向延伸的第一槽道1221和沿所述柱塞本体1周向延伸的第二槽道1222，所述第一槽道1221与所述第二槽道1222连通，所述可伸缩支腿502适于在所述第一槽道1221和所述第二槽道1222内滑动，当所述可伸缩支腿502滑动至所述第二槽道1222远离于所述第一槽道1221的一端时，所述可伸缩支腿502处于收缩状态，且所述可伸缩支腿502与所述第二槽道1222的槽底抵接。
[0056]
参照图3
‑
7所示，本实施例中，支撑结构5包括连接块501和环绕设置于连接块501外周的多个伸缩支腿502，多个伸缩支腿502用于对第二凹槽102的内壁的多个位置进行抵接支撑，其中可伸缩支腿502可包括具有弹性材料制成的结构部分，或包括弹簧的结构部分等，以此进行自适应的形变伸缩，在第二凹槽102的内壁处设有多个滑槽122，以与多个伸缩支腿502进行对应，伸缩支腿502的一端在滑槽122内进行滑动，其中滑槽122包括沿柱塞本体1长度方向延伸的第一槽道1221，由此多个伸缩支腿502能够基于各个第一槽道1221向第二凹槽102的槽底或槽口方向进行滑动，同时滑槽122包括沿柱塞本体1周向延伸的第二槽道1222，第二槽道1222与第一槽道1221连通，从而伸缩支腿502在第一槽道1221处滑动至第二槽道1222与第一槽道1221的连通处时，能够变化至在第二槽道1222处滑动，由于第二槽道1222相对柱塞本体1周向延伸，此时支撑结构5即可在第二凹槽102内转动，即沿第二槽道1222的滑动而转动，其转动至第二槽道1222的远离至于所述第一槽道1221的一端时，所述可伸缩支腿502处于收缩状态，以此处于收缩状态的可伸缩支腿502即与第二槽道1222的槽底抵接，以此对第二凹槽102的内壁进行抵接支撑，进而即对柱塞本体1进行开槽后的支撑，提高柱塞本体1的结构强度。由于支撑结构5的伸缩支腿502沿第一槽道1221滑动至第二槽道1222，以此伸缩支腿502在柱塞本体1的长度方向能够被第二槽道1222的侧壁抵接，从而在柱塞结构活动时，能够避免支撑结构5的脱出，以此提高柱塞结构的结构稳定性。
[0057]
其中，第二槽道1222可设置为其远离第一槽道1221的一端相对于靠近第一槽道1221的一端突出的结构形式，以此在伸缩支腿502沿第二槽道1222滑动时，使伸缩支腿502自适应进行收缩，以此在处于收缩状态后，对第二槽道1222的槽底进行抵接，也即对第二凹槽102的内壁进行抵接。
[0058]
本实用新型另一实施例的一种压裂泵，包括如上所述的柱塞结构。
[0059]
其中，压裂泵可还包括信号接收装置和与所述信号接收装置通信连接的温度显示装置，所述信号接收装置与所述柱塞结构的温度传感器2通信连接。
[0060]
以及，压裂泵可还包括报警装置，报警装置与信号接收装置通信连接。
[0061]
由此，本实用新型实施例所述的压裂泵，其有益效果与上述柱塞结构的有益效果相近似，并且，其能够对温度传感器2检测的温度进行接收和显示，以及根据温度情况进行
报警。
[0062]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。