带卡箍的压帽紧固机构以及柱塞泵液力端的制作方法

1.本实用新型涉及一种带卡箍的压帽紧固机构以及柱塞泵液力端。


背景技术：

2.水力压裂施工逐渐成为油田的主要增产措施，在高压力作用下将压裂液或携砂液泵送到井底，实现压裂作业，从而增加油气产量。该施工方式的关键组成部分是产生高压的柱塞泵，即通过柱塞泵加压压裂基液。柱塞泵主要包括动力端和液力端两部分。在作业过程中，动力端中的曲柄连杆机构带动液力端中的柱塞进行往复运动，盘根压帽可以将液力端中的盘根包密封组件锁紧，当柱塞不断往复运动时，可以实现柱塞处高压流体的密封。


技术实现要素：

3.本实用新型至少一实施例提供了一种带卡箍的压帽紧固机构以及包括该压帽紧固机构的柱塞泵液力端，本实用新型通过卡箍将盘根压帽锁紧在阀箱上以压紧盘根包组件，能够更快的拆装及维保，提高了井场设备的维保效率，节约了人力成本，可减少盘根包组价的磨损及杂质的产生，也能避免出现螺纹粘扣咬死的问题，保证现场作业安全，还能防止盘根压帽作业过程产生松动，避免设备损坏。
4.本实用新型至少一实施例提供了一种带卡箍的压帽紧固机构，包括盘根压帽和卡箍，所述盘根压帽包括第一部分和第二部分，所述第一部分沿第一方向伸入安装孔内；所述第二部分与所述安装孔的孔壁的一端面相抵；所述卡箍卡设在所述孔壁和所述第二部分的外侧，以将所述盘根压帽紧固在所述安装孔内。
5.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述卡箍包括第一卡箍部分和第二卡箍部分，所述第一卡箍部分和所述第二卡箍部分设置为可拆卸地连接，使得所述第一卡箍部分和所述第二卡箍部分在对接时连接形成可卡接所述孔壁和所述第二部分的环形结构。
6.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述第一卡箍部分和所述第二卡箍部分彼此相接的端部通过螺栓连接。
7.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述卡箍包括第一卡箍部分和第二卡箍部分，所述第一卡箍部分的一端和所述第二卡箍部分一端通过铰接结构连接，所述第一卡箍部分的另一端和所述第二卡箍部分的另一端设置为可拆卸地连接，使得所述第一卡箍部分和所述第二卡箍部分在对接时连接形成可卡接所述孔壁和所述第二部分的环形结构。
8.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述盘根压帽的所述第一部分为圆筒结构。
9.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述安装孔的孔壁外侧开设有第一凹槽，供所述卡箍的至少部分嵌入，使得所述卡箍卡住所述孔壁的位于所述第一凹槽和所述盘根压帽的第二部分之间的凸缘部分；所述盘根压帽的第二部分的远
离所述第一凹槽的一端包括第一斜面，所述第一凹槽的靠近所述盘根压帽的第二部分的侧壁为第二斜面。
10.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述第一斜面的倾斜方向和所述第二斜面的倾斜方向相反，所述第一斜面和所述第二斜面之间的间隔沿远离所述安装孔的中心轴线的方向逐渐减小。
11.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述卡箍包括第二凹槽，所述第二凹槽配置为容纳所述孔壁的所述凸缘部分和所述盘根压帽的所述第二部分，所述第二凹槽包括：与所述第一斜面卡接的第三斜面，与所述第二斜面卡接的第四斜面，以及分别与所述第三斜面和所述第四斜面连接的底面。
12.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述底面与所述凸缘部分和所述盘根压帽的第二部分之间设置有一空隙。
13.例如，在本实用新型至少一实施例提供的一种压帽紧固机构中，所述第二凹槽的截面形状为梯形。
14.本实用新型至少一实施例提供了一种柱塞泵液力端，包括：阀箱；以及如上文任一的所述压帽紧固机构，其中，所述阀箱的一侧包括凸出部分，所述凸出部分中设置有与所述阀箱内连通的所述安装孔。
15.例如，本实用新型至少一实施例提供的一种柱塞泵液力端还包括柱塞和盘根包组件，所述柱塞通过所述盘根包组件与所述阀箱密封连接，所述盘根压帽的所述第一部分为圆筒结构，所述圆筒结构伸入所述安装孔的内腔壁和所述柱塞之间且所述圆筒结构套设在所述柱塞的外侧，所述圆筒结构的远离所述第二部分的一端沿所述第一方向上抵压所述盘根包组件。
附图说明
16.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，下面描述中的附图仅仅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。
17.图1a-图1b为发明人发现的一些现有技术方案的柱塞泵液力端示意图；
18.图2为本实用新型一些实施例提供的一种压帽紧固机构的剖切图；
19.图3为本实用新型一些实施例提供的一种柱塞泵液力端的剖切图；
20.图4为本实用新型一些实施例提供的盘根压帽的局部示意图；
21.图5为本实用新型一些实施例提供的一种压帽紧固机构的剖切图；
22.图6为本实用新型一些实施例提供的柱塞泵液力端的外观图；以及
23.图7～图10分别为本实用新型一些实施例的柱塞泵液力端安装方法的步骤一～步骤四的状态图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
25.除非另有定义，本实用新型实施例使用的所有术语(包括技术和科学术语) 具有与本本实用新型所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本实用新型实施例明确地这样定义。
26.本实用新型实施例中使用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实施例的产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。
27.本实用新型实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。本实用新型实施例的方法前面或后面的步骤不一定按照顺序来精确的进行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步。
28.本实用新型的发明人发现在一些现有技术方案中，如图1a和图1b所示，对于柱塞泵液力端，作业过程中柱塞130会快速地进行往复运动，液力端的阀箱110腔体内产生交变载荷，盘根压帽120表面为螺纹结构，通过螺纹旋紧将盘根包组件140压紧在阀箱110腔体内，对柱塞处的高压液体进行密封，防止泄漏 。由于用于压裂作业，阀箱腔体内为携砂压裂液，盘根包组件140 使用一段时间后就会产生磨损而无法使用，所以在作业时需要经常拆装盘根压帽120来更换盘根包组件140。但是，在上述盘根压帽120拆装时会导致以下技术问题：
29.(1)盘根包组件140磨损后产生很多杂质堆积在盘根压帽120与阀箱 110之间的螺纹缝隙中，在更换盘根包组件140、拆卸盘根压帽120时，很容易出现螺纹堵塞而无法拆卸，甚至会出现盘根压帽螺纹粘扣而无法拆卸，严重影响现场作业进度。
30.(2)盘根压帽120在安装时，如果拧太紧，导致盘根包组件140与柱塞130之间的摩擦力很大，会加快盘根包组件140的磨损，导致使用寿命降低，同时也会使盘根压帽120拆卸困难。如果拧的不够紧，盘根压帽120会因为作业震动而松动，无法压紧盘根包组件140，导致高压液体泄漏 ，产生作业安全隐患。
31.本实用新型至少一实施例提供了一种带卡箍的压帽紧固机构，包括盘根压帽和卡箍。盘根压帽包括第一部分和第二部分，第一部分沿第一方向伸入安装孔内。第二部分与安装孔的孔壁的一端面相抵。卡箍卡设在孔壁和第二部分的外侧，以将盘根压帽紧固在安装孔内。
32.本实用新型至少一实施例还提供了一种柱塞泵液力端，包括阀箱以及上述实施例
的压帽紧固机构，其中，阀箱的一侧包括凸出部分，凸出部分中设置有与阀箱内连通的安装孔。
33.本实用新型上述实施例的压帽紧固机构或柱塞泵液力端中的盘根压帽未使用螺纹结构来将盘根包组件压紧在阀箱腔体内，而是通过卡箍将盘根压帽锁紧在阀箱上以压紧盘根包组件，这样能够避免上述因采用螺纹式盘根压帽而带来的一系列技术问题。
34.下面结合附图对本实用新型的实施例及其示例进行详细说明。
35.图2为本实用新型一些实施例提供的一种压帽紧固机构的剖切图。图3 为本实用新型一些实施例提供的一种柱塞泵液力端的剖切图。
36.例如，如图2所示，本公开至少一实施例提供了一种带卡箍的压帽紧固机构，该压帽紧固机构包括盘根压帽220和卡箍230。
37.例如，盘根压帽220包括第一部分221和第二部分222。第一部分221 沿第一方向伸入一安装孔2011内。第二部分222与安装孔2011的孔壁的一端面相抵。例如该孔壁包括但不限于是阀箱210的一侧的凸出部分212，该凸出部分212中设置有与阀箱内连通的该安装孔2011，具体可参照下文实施例描述。卡箍230卡设在该孔壁和盘根压帽220的第二部分222的外侧，以将盘根压帽220紧固在安装孔2011内。
38.例如，如图2和图3所示，本公开至少一实施例提供了一种柱塞泵液力端200，柱塞泵液力端200包括阀箱210和上述实施例的压帽紧固机构，阀箱210的一侧包括凸出部分212，凸出部分212中设置有与阀箱210内连通的安装孔2011。
39.例如，如图2和图3所示，阀箱210包括阀箱本体211，凸出部分212 在第一方向上从阀箱本体211向一侧突出。阀箱210的凸出部分212设置有安装孔2011，安装孔2011用于与阀箱210内腔连接。盘根压帽220的第一部分221沿第一方向(例如向右)伸入凸出部分212的安装孔2011内。盘根压帽220的第二部分222(例如第二部分222的最右端面)与凸出部分212 上远离阀箱本体211的一端面(即图2示例中的凸出部分212的最左端面) 相抵。卡箍230卡设在凸出部分212和第二部分222的外侧。
40.为了本文的清楚、简洁，下文主要是以孔壁是阀箱210的一侧的凸出部分212为例进行说明，但是本公开对此不作限制。
41.为了表述方便，本实用新型的实施例将图2中的凸出部分212从阀箱本体211延伸突出的第一方向记为左右方向，例如图2示例中的凸出部分212 朝着左侧延伸突出，本实用新型的实施例还将柱塞(参照下文的柱塞240) 的中心轴线所在方向记为左右方向，沿着柱塞的径向方向并远离柱塞的中心轴线的一侧记为外侧，靠近该中心轴线的一侧记为内侧。需要说明的是，本实用新型的实施例的上下、左右、前后、内外方位等均为相对位置，不会对本实用新型造成限制。
42.图4为本实用新型一些实施例提供的盘根压帽的局部示意图。图5为本实用新型一些实施例提供的一种压帽紧固机构的剖切图。
43.例如，如图3所示，柱塞泵液力端200还包括柱塞240和盘根包组件250，柱塞240通过盘根包组件250与阀箱210密封连接。
44.本实用新型上述实施例的盘根压帽220为卡箍式的盘根压帽，该盘根压帽220通过卡箍230被卡紧在阀箱210上，而非采用螺纹结构与阀箱210连接以将盘根包组件250压紧在阀箱腔体内。需要说明的是，本实用新型的盘根压帽220的第一部分221用于压紧盘根包组
件250，也可称之为压紧部分。
45.由上可知，相较于螺纹式的盘根压帽，本实用新型上述实施例通过卡箍将盘根压帽锁紧在阀箱上用以压紧盘根包组件，能够更快的拆装及维保，提高了井场设备的维保效率，节约了人力成本，还可保证挤压盘根包组件的松紧程度适中，使得盘根包组件与柱塞之间的摩擦力较小，减少了盘根包组价的磨损及杂质的产生，而且即使盘根压帽与阀箱之间缝隙进入杂质异物也不会卡死，也能避免出现螺纹粘扣咬死的问题，保证了现场作业安全，本实用新型上述实施例还能防止盘根压帽作业过程产生松动，避免设备损坏。
46.例如，如图2和图4所示，盘根压帽220的第一部分221为圆筒结构221，圆筒结构221伸入安装孔2011的内腔壁和柱塞240之间且圆筒结构221套设在柱塞240的外侧。圆筒结构221的远离第二部分222的一端(即圆筒结构 221的右端)在左右方向上抵压盘根包组件250。
47.例如，如图2和图4所示，凸出部分212外侧开设有第一凹槽2012，供卡箍230的至少部分嵌入，使得卡箍230卡住凸出部分212的位于第一凹槽 2012和盘根压帽220的第二部分222之间的凸缘部分2013。盘根压帽220 的第二部分222的远离第一凹槽2012的一端(即第二部分222的左端)包括第一斜面222a。第一凹槽2012的靠近盘根压帽220的第二部分222的侧壁为第二斜面2012a。
48.在一些示例中，柱塞240的中心轴线、安装孔2011的中心轴线和圆筒结构221的中心轴线同轴。
49.例如，如图2和图4所示，第二部分222的第一斜面222a的倾斜方向和第一凹槽2012的第二斜面2012a的倾斜方向相反，第一斜面222a和第二斜面2012a之间的间隔沿远离安装孔2011的中心轴线的方向逐渐减小。例如，在图2示例中，第一斜面222a越朝外的部分越朝右方，第二斜面2012a越朝外的部分越朝左方。
50.例如，如图2和图5所示，卡箍230包括第二凹槽230a，第二凹槽230a 配置为容纳凸出部分212的凸缘部分2013和盘根压帽220的第二部分222。第二凹槽230a包括第三斜面2031、第四斜面2032和底面2033，第三斜面 2031配置为与第一斜面222a卡接，第四斜面2032配置为与第二斜面2012a 卡接，底面2033分别与第三斜面2031和第四斜面2032连接。
51.例如，如图5所示，当卡箍230的第三斜面2031与第二部分222的第一斜面222a卡接且卡箍230的第四斜面2032与凸出部分212的第一凹槽2012 的第二斜面2012a卡接时，卡箍230的第二凹槽230a的底面2033与凸缘部分2013和第二部分222之间设置有一空隙，这样有利于卡箍230抱紧阀箱和盘根压帽，能够适应于调节挤压盘根包组件的松紧程度。在其他一些示例中，当卡箍230的第三斜面2031与第二部分222的第一斜面222a卡接且卡箍230 的第四斜面2032与第一凹槽2012的第二斜面2012a卡接时，卡箍230的第二凹槽230a的底面2033分别与第二部分222和凸缘部分2013卡接。
52.需要说明的是，本实用新型对卡箍230的第二凹槽230a的底面2033与凸缘部分2013和第二部分222之间是否存在空隙不作限制，只要本实用新型满足卡箍230内壁分别与第一斜面222a和第二斜面2012a卡接以使得卡箍 230能够卡紧盘根压帽220的第二部分222和阀箱210的凸出部分212实现固定即可，其可以根据实际情况进行自由调整，本实用新型在此不做赘述。
53.例如，如图5所示，卡箍230的第二凹槽230a的截面形状为梯形。例如，第二凹槽
230a的截面形状可为等腰梯形。当然，此仅仅为示例性，并不为本实用新型的限制。
54.需要说明的是，本实用新型一些实施例将阀箱210的凸出部分212配置为具有斜面的凹槽并且将盘根压帽220的第二部分222配置为具有斜面端面，用于与卡箍230配合，这样有利于盘根压帽220与阀箱210之间的紧密贴合作用，从而将盘根包组件250锁紧。但是本实用新型并不仅限于此，还可以采用其他合理的设计方式，只要能够实现利用卡箍230将盘根压帽220与阀箱210卡紧以保证正常作业即可，这里不再赘述。
55.例如，如图5所示，卡箍230包括第一卡箍部分231和第二卡箍部分232，第一卡箍部分231和第二卡箍部分232设置为可拆卸地连接，使得第一卡箍部分231和第二卡箍部分232在对接时连接形成可卡接阀箱210的凸出部分 212和盘根压帽220的第二部分222的环形结构。
56.由此，本实用新型一些实施例通过两个卡箍半体部分将盘根压帽220通过斜面锁紧在阀箱210上，可以防止盘根压帽220作业过程产生松动，避免设备损坏。本实用新型上述实施例的卡箍式的盘根压帽220没有螺纹结构，即使盘根压帽220与阀箱210之间缝隙进入杂质异物也不会卡死，从而可以避免出现螺纹粘扣咬死的问题，保证现场作业安全。
57.图6为本实用新型一些实施例提供的柱塞泵液力端的外观示意图。
58.例如，如图6所示，第一卡箍部分231和第二卡箍部分232彼此相接的端部通过螺栓260连接，例如第一卡箍部分231和第二卡箍部分232通过两个螺栓260锁紧在一起，使得将盘根压帽220卡紧在阀箱210上压紧盘根包组件250。例如，在图6示例中，第一卡箍部分231和第二卡箍部分232彼此相接的端部为各自的前后(例如前后是相对上文所述的上下方位而言)两端，也即前后两端分别通过至少一个螺栓260锁紧在一起。
59.需要说明的是，在螺栓260上紧过程中，盘根压帽220与阀箱210的贴合越来越紧，最终将盘根包组件250锁紧。本实用新型一些实施例的卡箍式的盘根压帽220可以保证盘根包组件250挤压松紧适中，盘根包组件250与柱塞240之间的摩擦力较小，减少盘根包组件的磨损及杂质的产生。
60.需要说明的是，本实用新型并不仅限于第一卡箍部分231和第二卡箍部分232彼此相接的端部的可拆卸连接方式，还可以采用其他的连接方式，本实用新型对此不做限制。例如，第一卡箍部分231的一端和第二卡箍部分232 一端通过铰接结构连接，第一卡箍部分231的另一端和第二卡箍部分232的另一端设置为可拆卸地连接(例如通过螺栓连接)，使得第一卡箍部分231 和第二卡箍部分232在对接时连接形成可卡接凸出部分212和第二部分222 的环形结构。
61.例如，在一些示例中，第一卡箍部分231(例如也可称之为下卡箍部分) 和第二卡箍部分232(例如也可称之为上卡箍部分)分别为对称的一半。此仅仅为示例性的，并不为本实用新型的限制，只要能够满足第一卡箍部分231 和第二卡箍部分232能够合拢成完整的卡箍以将阀箱210的凸出部分212和盘根压帽220的第二部分222卡紧即可，这里不再赘述。
62.例如，如图3所示，本实用新型一些实施例的柱塞泵液力端200还包括吸入压盖102和吸入压帽103，吸入压盖102与吸入压帽103连接，吸入压盖102通过吸入盘根密封总成104与阀箱结构总成密封连接，该阀箱结构总成包括上述实施例的阀箱210。例如，阀箱结构总成还包括凡尔弹簧座套105、凡尔弹簧座106、凡尔弹簧107、凡尔体总成108和凡尔座总成109。凡尔弹簧座套105、凡尔弹簧座106、凡尔弹簧107、凡尔体总成108和凡尔座总成 109依
次连接，凡尔弹簧座套105用于限位吸入盘根密封总成104。例如，阀箱结构总成还包括o型圈110、排出压盖11、排出压帽112和挡圈113。排出压盖11设置柱塞泵液力端的排出端，排出压盖11通过o型110、挡圈13 实现与阀箱210的连接，排出压帽112压紧排出压盖111。需要说明的是，本公开并不仅限于包括上述的吸入压盖102、吸入压帽103、凡尔弹簧座套 105、凡尔弹簧座106、凡尔弹簧107、凡尔体总成108和凡尔座总成109、o 型圈110、排出压盖11、排出压帽112和挡圈113等的具体示例的柱塞泵液力端。此仅仅为示例性的，并不为本实用新型的限制，例如图2示例中的吸入盘根密封总成104可以采用任意合理的形式，也可以替换为o型圈或d型圈密封等，鉴于此内容不为本实用新型所需描述的重点，这里不再赘述。
63.图7～图10分别为本实用新型一些实施例的柱塞泵液力端安装方法的步骤一～步骤四的状态图。
64.本实用新型一些实施例还提供了一种用于安装上述柱塞泵液力端200的方法，包括但不限于以下过程(或步骤)的一种或多种：
65.步骤一：如图7所示，将盘根包组件250放入阀箱210内，将盘根压帽 220装入阀箱210并压紧盘根包组件250。
66.步骤二：如图8所示，安装卡箍230(例如上卡箍部分232、下卡箍部分231对接合拢形成完整的卡箍)，使得卡箍230抱紧阀箱210的凸出部分 212和盘根压帽220的第二部分222。
67.步骤三：如图9所示，锁紧卡箍230。例如，通过螺栓260将上卡箍部分、下卡箍部分锁紧。例如，在步骤三中，由于卡箍230分别与阀箱210的凸出部分212和盘根压帽220的第二部分222的接触面为斜面，在螺栓260 上紧过程中，盘根压帽220与阀箱210的贴合越来越紧，最终将盘根包组件 250锁紧。
68.步骤四：如图10所示，将柱塞240装入，使得柱塞240往复运动时能够密封内部高压液体。
69.需要说明的是，在本实用新型的实施例中，柱塞泵液力端200安装的具体细节和技术效果可以参考上文中关于柱塞泵液力端200的描述，此处不再赘述。
70.有以下几点需要说明：
71.(1)本实用新型实施例附图只涉及到本实用新型实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
72.(2)在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
73.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。