泵流体端组件安装系统的制作方法

本公开整体上涉及往复泵，特别地，涉及用于将往复泵的流体端组件安装至泵的动力端的系统、设备和方法。

背景技术：

在许多油田泵送应用中，比如在注水和/或地层压裂操作期间，经常需要往复泵(比如柱塞泵等)输送非常高的流体排放压力。例如，在典型的地层压裂操作中的流体排放压力经常处于大约70-100MPa(10000-15000psi)或甚至更高的范围内。由于往复泵通常的操作特性，泵的流体端经受高频的周期压力负载。在一些极端服务泵(比如上述那些用于高压油田应用的泵)中，沿着流体端泵壳体的内表面频繁地产生非常高的应力强度。在高应力集中区域中尤其是这样，该高应力集中区域产生于泵壳体几何形状的结构不连续部位处或附近，该结构不连续部位包括穿过壳体的各种贯穿孔(比如柱塞孔、抽吸孔和排放孔、通路孔等等)的边缘。

在高量级的周期压力(其在极端服务往复柱塞泵的高压力脉动负载中是固有的)下，在流体端泵壳体的高应力集中区域(比如上述各种贯穿孔的边缘)中及其周围将经常产生疲劳裂纹。根据该疲劳裂纹的性质和程度，经常需要从工作中至少移除高压往复泵的流体端，以便能够修复疲劳裂纹和/或能够更换泵壳体。当然，泵在该修复和/或更换活动期间不运行，该情形增加了钻井操作的时间和总体成本。因此，在努力减少泵的停机时间的过程中，已经开发了用于将往复泵的流体端机械地连接至动力端的不同方法。因此，在流体端需要修复和/或维护时，泵壳体能够与动力端断开并且能够利用基本相同的泵壳体单元更换，从而允许重新启动泵的操作。图1-图3示出了已经用于将往复柱塞泵的流体端连接至动力端的一些现有方法。

图1是现有技术的往复泵100的部分剖开的透视图，所述往复泵具有用于产生泵送动力的动力端110和用于以期望的排放压力泵送流体的流体端120。动力端110大体置于框架或壳体111的内部。流体端120包括缸体或泵壳体121，多个不同的贯穿孔穿过所述泵壳体，比如柱塞孔137、抽吸孔(未示出)、排放孔117、和通路孔129。入口集管126在流体端120的抽吸侧连接至泵壳体121，出口喷嘴128在流体端120的排放侧连接至泵壳体121。流体端120还包括柱塞124，所述柱塞联接至动力端110的柱塞杆或短杆114并且在泵100的操作期间在柱塞孔137内部往复运动。

泵100的流体端120通过多个系杆122(例如，螺栓)连接至动力端110，每个所述系杆穿过间隔管道或间隔管112。间隔管112用于大体基于柱塞124的行程长度在流体端120和动力端110之间提供特定量的间距(standoff)。系杆122从动力端110的框架111延伸并且完全穿过泵壳体121(即，从壳体121的后侧到前侧)，在此被称为“贯穿式螺栓连接”安装构造。每个系杆122由相应的螺母123紧固，从而将流体端120固定至动力端110，其中，间隔管112定位在所述流体端和所述动力端之间。

在实践中，当采用典型的贯穿式螺栓连接安装构造时，比如对于图1中泵100所示出的那样，有时可能非常难以适当地对准流体端120以及难以适当地将流体端连接至动力端110。当泵100中的柱塞124的总数量增大时，这可能进一步成为问题，因为通常存在更多的待对准和待连接的泵元件，尤其是系杆122。因此，有时可能需要几个小时从泵的动力端110移除损坏的或有缺陷的流体端120并重新连接更换的流体端120。例如，在一些应用中，可能在任何地方都需要大约2-6小时来实施所需的流体端移除和更换活动，特别是当发生不期望的问题时。另外，在图1所示的贯穿式螺栓连接安装构造中，每个系杆122将用于抵抗在泵操作期间施加在流体端120上的流体静压端负载。因此，系杆122通常必须被施加非常高且精确的预加载水平的扭矩，以便降低与由柱塞124的往复动作所引起的泵压力负载的高周期特性相关的疲劳效应。然而，即使在使用这样的高预加载水平时，仍然可能发生系杆122的失效，比如出现裂纹或断裂，从而导致额外的泵停机时间以便能够更换失效和/或损坏的系杆122。

图2是另一现有技术的往复泵200的透视图，该往复泵采用不同的方法将泵200的流体端220安装至动力端210。在一些方面，泵200类似于泵100构造，也就是说，动力端210大体置于框架或壳体211的内部，流体端200包括缸体或泵壳体221。另外，入口集管226连接至泵壳体221的抽吸侧，出口喷嘴228在泵壳体221的排放侧连接至流体端220。流体端220还包括柱塞224，所述柱塞联接至动力端210上的短杆224并且在泵200的操作期间在柱塞孔(未示出)内部往复运动。

泵200的流体端220也通过多个系杆222连接至动力端210，每个所述系杆穿过间隔管222并且由螺母223紧固。然而，不像图1所示的泵100的系杆122，系杆222不完全延伸通过泵壳体221。而是，系杆222借助于安装在泵壳体221的后侧上的螺栓连接的凸缘连接件230将泵200的流体端220连接至动力端210(下文一般称为“凸缘螺栓连接”安装构造)。如图2所示，螺栓连接的凸缘连接件230具有大体沿着泵壳体221的整个长度延伸的上凸缘225(例如，参见下面描述的图3)和类似构造的定位在泵柱塞224的与上凸缘225相对的一侧上的下凸缘227。因此，泵200的系杆222穿过相应的上凸缘225和下凸缘227中的每个中的孔，但不穿过整个泵壳体221。

图3是另一现有技术的往复泵300的流体端320的透视图，其更加详细地示出了凸缘螺栓连接安装构造。流体端320包括泵壳体321，所述泵壳体具有流体出口328，所述流体出口与流体端320的每个排放侧孔317流体连通。螺栓连接凸缘连接件330安装在泵壳体321的后侧上，在图3所示的流体端320的情况中，所述螺栓连接凸缘连接件有时通过铸造和/或机加工形成为壳体321的一体部分。

类似于流体端220的螺栓连接凸缘连接件230，螺栓连接凸缘连接件330具有上凸缘325和下凸缘327，两者均大体沿着泵壳体321的整个长度延伸。上凸缘325具有多个螺栓孔325h；下凸缘327具有多个螺栓孔327h(在图3中示出了一个)，该螺栓孔对应于每个螺栓孔325h。另外，每个螺栓孔325h和327h接收对应的系杆(未示出；参见图2的系杆222)，所述系杆用于将泵300的流体端320连接至动力端(未示出)。然后，使用多个螺母紧固系杆，比如图2所示的螺母223。

一般来说，图2和图3所示的凸缘螺栓连接安装构造具有与对于图1所示的贯穿式螺栓连接安装构造所描述的相同的对准、组装和操作问题中的至少一些。例如，系杆(比如图2所示的系杆222)通常必须被施加非常精确的高预加载水平的扭矩，以便降低与泵压力负载的周期特性相关的疲劳效应。然而，由于在凸缘螺栓连接安装构造中使用的系杆往往比在贯穿式螺栓连接安装构造中使用的系杆更多，所以在凸缘螺栓连接安装构造中使用的系杆的直径有时更小。在此类情况中，所需的扭矩水平可以更加容易地达到，从而渐增地降低了将流体端组装至动力端所需要的时间量。

另一方面，在典型的凸缘螺栓连接安装构造中使用的上凸缘和下凸缘通常经受高程度的周期弯曲应力，这至少部分地归因于由往复运动的柱塞所引起的作用在流体端上的流体静压端负载的压力脉动以及在泵操作期间加载上凸缘和下凸缘的方式。当与上凸缘和下凸缘周围的结构不连续部位处的应力集中相耦合时，这些高周期弯曲应力能够导致产生额外的疲劳裂纹，从而潜在地加重经常与各种内部泵孔的贯穿边缘有关的疲劳相关问题和/或疲劳相关失效。因此，尽管使用凸缘螺栓连接安装构造可能在更换损坏的流体端时导致渐增的时间节省，但是必须更换此类流体端凸缘螺栓连接安装构造的频率可能由于与凸缘螺栓连接安装构造有关的周期弯曲应力和额外的应力集中区域而加剧。

本公开涉及各种新系统、设备和方法，其能够降低和/或减缓与用于将往复泵的流体端组件安装至往复泵的动力端的现有技术的方法有关的上述问题中的至少一些。

技术实现要素：

下面介绍本公开的简化概要，以便提供对本文公开的一些方面的基本理解。该概要不是本公开的详尽概述，也并非旨在确定本文公开的主题的关键或重要元件。其唯一目的是以简化的形式介绍一些构思，作为将在后面讨论的更详细描述的前序。

本公开整体上涉及用于将往复泵的流体端组件安装至往复泵的动力端的系统、设备和方法。在一个说明性实施例中，公开了一种用于将泵的流体端安装至泵的动力端的系统。所述系统尤其包括上夹持棒和夹持组件，所述夹持组件适于将流体端可移除地夹持至上夹持棒。夹持组件包括具有第一倾斜夹持面的夹具棒，所述第一倾斜夹持面适于在流体端被可移除地夹持至上夹持棒时接触上夹持棒上的对应倾斜夹持面。

在另一示例性实施例中，公开了一种泵组件，该泵组件包括适于泵送流体的流体端组件，所述流体端组件具有上夹持唇部和下夹持唇部。所公开的泵组件尤其还包括：适于产生泵送动力以便驱动流体端组件的动力端组件；联接至动力端组件的上夹持棒和下夹持轨；和夹持组件，所述夹持组件将流体端组件的上夹持唇部可移除地夹持至上夹持棒并将下夹持唇部可移除地夹持至下夹持轨。

本文还公开了一种泵流体端组件，该泵流体端组件适于被可移除地夹持至泵动力端组件。泵流体端组件尤其包括泵壳体和从泵壳体延伸的上夹持唇部，其中，上夹持唇部具有前夹持面和倾斜夹持面，所述倾斜夹持面相对于前夹持面以第一锐角定向。另外，上夹持唇部的前夹持面适于滑动地接合连接至泵动力端组件的上夹持棒的前夹持面，并且当使用包括夹具棒的夹持组件将泵流体端组件可移除地夹持至泵动力端组件时，上夹持唇部的倾斜夹持面适于滑动地接合夹具棒的对应倾斜夹持面。

本文还公开了一种用于将泵组件的流体端组件可移除地安装至泵组件的动力端组件的说明性方法。该说明性方法包括将间隔框架组件可移除地附接至动力端组件，并且在将间隔框架组件可移除地附接至动力端组件之后，将流体端组件上的多个夹持面定位成与可移除地附接的间隔框架组件上的多个对应夹持面相接触。另外，该方法还包括利用夹持组件将流体端组件可移除地夹持至间隔框架组件。

附图说明

通过参考下面结合附图的描述可以理解本公开，其中，同样的附图标记表示同样的元件，并且其中：

图1是现有技术的往复泵的部分剖开的透视图，其示出了用于将往复泵的流体端附接至动力端的贯穿式螺栓连接方法；

图2是另一现有技术的往复泵的透视图，其示出了用于将泵的流体端附接至泵的动力端的凸缘螺栓连接方法；

图3是现有技术的往复泵的流体端的透视图，其示出了凸缘螺栓连接安装构造的细节；

图4是根据本公开的示例性往复泵的分解轴测图，其示出了本公开的说明性流体端安装系统的一些方面，该流体端安装系统可以用于将泵的流体端组件连接至泵的动力端组件；

图5A-5F是图4中描绘的示例性流体端组件安装系统的轴测图，其示出了可以用于将泵的流体端组件连接至动力端组件的步骤的一个说明性顺序；

图6A-6J描绘了利用本文公开的流体端组件安装系统的一个示例性实施例的说明性往复泵的各种正视图、细节图和横截面视图；

图7A-7E示出了可以在本公开的一些实施例中使用以便将往复泵的流体端组件连接至动力端的说明性间隔框架的各种平面图、正视图和横截面视图；以及

图8A-8E示出了可以根据本文公开的一些实施例使用以便将往复泵的流体端组件连接至图7A-7E中所示的说明性间隔框架的示例性夹持组件的各种平面图、正视图、横截面视图和轴测图。

尽管本文公开的主题易受各种修改和替代形式的影响，但是其特定实施例已经以示例的方式在附图中示出并在本文详细地描述。然而，应当理解，本文对特定实施例的描述不旨在将本发明限制于公开的特定形式，而是相反地，其意图是覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同和替代。

具体实施方式

下文描述了本主题的各种说明性实施例。为了清晰起见，在本说明书中没有描述实际实施方案的全部特征。当然，将理解的是，在开发任意的此类实际实施例时，必须做出许多的专门针对实施方案的决定以实现开发者的特定目标，比如遵守系统相关和商业相关的约束，这些将随着实施方案的不同而变化。另外，将理解的是，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但是尽管如此，对那些已经受益于本公开的本领域技术人员来说将是常规任务。

现在将参照附图描述本主题。各种系统、结构和设备被示意地描绘在附图中，其仅出于解释的目的并且以便不会使带有对本领域技术人员来说广为熟知的细节的本公开难以理解。尽管如此，附图被包括以用于描述和解释本公开的说明性示例。本文使用的词和短语应当被理解和解释为具有与相关领域的技术人员对那些词和短语的理解相一致的意思。术语或短语的特定定义，即与本领域技术人员所理解的常规和通常意思不同的定义，在本文并非旨在暗示该术语或短语的一致使用。在术语或短语意图具有特定意思、即不同于本领域技术人员所理解的意思的情况下，将以直接且明确地提供针对该术语或短语的特定定义的定义方式在本说明书中清楚地阐述该特定定义。

在下面的详细描述中，可以阐述各种细节，以便提供对本文公开的各种示例性实施例的透彻理解。然而，将对本领域技术人员显而易见的是，由附带的权利要求限定的本发明的一些说明性实施例可以在缺少此类各种公开的细节中的一些或所有的情况下实施。另外，可能不完全详细地描述在本领域中广为熟知的特征和/或过程，以免不必要地使公开的主题难以理解。另外，类似或相同的附图标记可以用于表示共同或类似的元件。

图4是示例性往复泵400的分解轴测图，该往复泵利用了根据本公开的某些方面的一个说明性流体端组件安装系统。往复泵400可以包括用于以期望的排放压力泵送流体的流体端组件420和用于产生泵送动力以便驱动流体端420的动力端组件410(仅在图4-图6J中示意地绘出)。泵400还可以包括间隔框架组件440，所述间隔框架组件适于被安装在(即，连接至)动力端410上，并且在泵400被完全组装好时，所述间隔框架组件适于定位在动力端410和流体端420之间。另外，如将在下面进一步描述的那样，夹持组件460可以用于将流体端组件420夹持到间隔框架组件440。

图5A-5F是图4的说明性往复泵400以及流体端组件安装系统的轴测图，并且描绘了可以用于将泵400的流体端组件420连接至动力端410的各个步骤。特别地，图5A示出了泵组装过程中的初始步骤，并且示出了毗邻示意地描绘的动力端组件410定位的间隔框架组件440。

在至少一些实施例中，动力端组件410可以置于动力端框架或壳体411(在图5A-图6J中示意地描绘)的内部。如在图5A中所示的那样以及如在图7A-图7E所示的间隔框架440的更加详细的平面图、正视图和横截面视图中所示的那样，间隔框架440可以包括后板442，当间隔框架440安装至动力端410时，所述后板适于与动力端410、例如动力端壳体411大体直接接触。后板442可以包括多个开口或孔口442p，其适于与动力端410中的对应孔口或开口415对准。因此，对准的孔口442p和415可以允许动力端410的柱塞杆/短杆(未示出)在泵400的操作期间往复运动通过间隔框架440。在至少一些实施例中，间隔框架组件440可以由从后板442向下延伸的腿部444支撑，如图5A所示。

在某些实施例中，间隔框架组件440还可以包括适于有助于将流体端组件420(在图5A中未示出)附接至间隔框架440的上夹持棒448和下夹持轨450。通过多个间隔管412，上夹持棒448和下夹持轨450可以与后板442侧向地隔离开(即，间隔开)。在一些实施例中，多个角撑板446可以固定地附接(例如，通过焊接)在后板442与间隔管412中的一个或多个间隔管之间，以便向间隔框架组件440提供侧向刚度和强度。另外，每个间隔管412的长度可以适当地调节，以便在操作期间适应泵400的行程长度。

如图5A所示(还参见图7A-图7C和图7E)，上夹持棒448可以通过多个间隔棒449与下夹持轨450竖直地间隔开，所述间隔棒固定地附接(例如，通过焊接)至每个夹持部分448、450。上夹持棒448和下夹持轨450可以均包括多个相应的系杆孔448h和450h，所述系杆孔均与相应的间隔管以及贯穿后板442的对应系杆孔442h对准(参见图7D)。于是，每个对准的系杆孔448h/450h/442h和间隔管412可以因此适于接收对应的系杆422(在图5A中未示出；参见图5B)，所述对应的系杆则可以用于将间隔框架组件440附接至动力端410。例如，系杆422可以通过与动力端410中的对应螺纹元件(比如在图5A中示意地绘出的系杆孔413)螺纹接合。

在至少一些示例性实施例中，下夹持轨450可以包括多个卸荷槽口450r(参见图5A、图7A、图7C和图7E)，每个所述卸荷槽口可以与系杆孔450h大体对准并且适于允许将系杆螺母423安装到相应的系杆422上(在图5A中未示出；参见图5B)。这样，卸荷槽口450r可以允许接近系杆螺母423，使得在将间隔框架组件440安装至泵400的动力端410期间可以适当地紧固系杆螺母，如将在下文另外地详细描述的那样。另外，上夹持棒448可以包括多个沿着其上表面定位的螺纹孔(即，带螺纹的孔)448t，当流体端组件420(在图5A中未示出)在以后的组装步骤期间被附接至间隔框架组件440时，螺纹孔可以用于有助于紧固夹持组件460(在图5A中未示出)，如将在下文结合图5E-图5F进一步描述的那样。

图5B描绘了在间隔框架组件440已经被安装至(即，可移除地附接至)动力端组件410之后的图5A的泵400。在某些说明性方面中，系杆422(在图5B中以虚线示意地描绘)可以通过下夹持轨450中的每个系杆孔450h(参见图5A)和后板442中的对应地对准的间隔管412和孔442h(参见图7D)以及通过上夹持棒448中的每个系杆孔448h(参见图5A)和对应地对准的间隔管412和孔442h进行安装。在系杆422已经与对应的元件(例如，泵400的动力端410中的螺纹元件(在图5B中未示出))接合之后，接着可以通过以本领域中已知的任何方式(比如通过施加扭矩等等)附接系杆螺母423并紧固系杆螺母而将系杆422紧固至预定的系杆预负载。例如，在一些实施例中，系杆422可以具有大约25-50mm(1-2英寸)的标称直径，扭矩预负载可以在大约3400-6800N-m(2500-5000英尺-磅)的范围内，不过应当理解的是，根据泵400的特定设计参数和/或特定泵送应用，也可以使用其它的系杆尺寸和/或扭矩预负载值。

如图5B所示，每个系杆螺母423可以至少部分地置于下夹持轨450中的相应的卸荷槽口450r内，并且可以构造卸荷槽口450r并设计其尺寸，以便提供用于上述施加扭矩/预负载步骤的通向系杆螺母423的通路。另外，在某些说明性实施例中，可以特别地设计系杆螺母423并设计其尺寸，以便最小化卸荷槽口450r的相称(commensurate)的总体尺寸，从而提供用于紧固的适当通路。例如，在至少一些实施例中，系杆螺母423可以为大体圆柱形的槽形螺母(如图5B中描绘的那样)，并且可以使用具有最小侧向尺寸或直径的特别设计的紧固工具获得必需的系杆预负载。

尽管图5B示出了其中利用多个系杆422和系杆螺母423将间隔框架组件440可移除地安装至动力端组件410的示例性实施例，但是本领域技术人员在完整阅读本公开之后应当理解，在至少一些实施例中，也可以使用其它的间隔框架布置和/或间隔框架部件构造。例如，在某些实施例中，安装板442可以与动力端组件410(例如，与动力端壳体411)成一体，使得不需要系杆422和系杆螺母423将间隔框架组件440保持就位。在这些实施例中，间隔管412可以具有修改的构造，比如实心棒、板、结构形状等等，因为不需要管状构造使系杆422从其中穿过。另外，还可以至少从下夹持轨450省去卸荷槽口450r，因为通向系杆螺母423的通路也将不是必要的。另外，根据组合的成一体的间隔框架440和动力端410的总体设计参数和/或所需构造，支撑腿部444可以沿着间隔框架440不同地定位，甚至一起全部省去。在其它实施例中，上夹持棒448和下夹持轨450可以直接安装在动力端组件410上或者可以与动力端组件410成一体，使得各种其它间隔框架部件(例如，安装板442、间隔管412、腿部444、角撑板446等等)中的至少一些也可以被省去。在这些实施例中，应当理解的是，动力端组件410的总体尺寸和/或动力端壳体411的尺寸将以适当的方式调节，以便在操作期间适应泵400的期望行程长度。因此，尽管为了简单起见下文阐述的描述大体涉及使用可移除地附接的间隔框架组件440，但是应当理解的是，本描述同等地可适于使用与动力端组件410成一体的间隔框架440、以及使用直接安装至动力端410上或与动力端410成一体的上夹持棒448和/或下夹持轨450。

图5C示出了在另外的泵组装步骤中的泵组件400，其中，在间隔框架440已经如上文参照图5B描述的那样被安装至动力端410之后，流体端组件420毗邻间隔框架组件440(例如，在间隔框架组件440的前面)定位。流体端组件420可以包括缸体或泵壳体421，所述缸体或泵壳体具有穿过其形成的多个孔，比如图5C中示出的通路孔429和排放孔417，以及抽吸孔438和柱塞孔437(在图5C中未示出；参见图6C、图6G和图6J)。另外，泵壳体421包括流体出口孔428，所述流体出口孔可以与每个排放孔417流体连通。尽管未在图5C中示出，但是完全组装好的泵流体端420典型将包括定位在每个通路孔429中的通路封盖或通路孔塞子431以及定位在每个排放孔417(参见图6C和图6G)中的排放孔塞子432(参见图6C和图6G)。

在本文公开的一些实施例中，流体端组件420可以包括夹持凸台430，夹持凸台从泵壳体421的后侧延伸，即从泵壳体421的以下文将进一步描述的方式直接安装至间隔框架组件440的那侧延伸。夹持凸台430可以包括多个上夹持唇部425和多个下夹持唇部427，在图5C所示的泵取向中，所述上夹持唇部沿向上的方向从夹持凸台430突出，所述下夹持唇部沿向下的方向从夹持凸台430突出，使得上夹持唇部425关于相应的柱塞孔437在直径上与下夹持唇部427相对。如图5C所示，上夹持唇部425中的每个具有后侧倾斜夹持面425t，即在与间隔框架组件440相对的面上。类似地，下夹持唇部427中的每个具有后侧倾斜夹持面427t。在某些实施例中，当使用夹持组件460(未示出；参见图5E和图5F)将流体端组件420可移除地夹持至间隔框架组件440时，倾斜夹持面425t适于与夹具棒462的对应的倾斜夹持面462t(在图5C中未示出；参见图5E、图6C和图6G)滑动地接合，倾斜夹持面427t适于与下夹持轨450的对应的倾斜夹持面450t(未示出；参见图6C-图6G)滑动地接合，如将在下文进一步描述的那样。

根据流体端安装系统的具体夹持布置，上夹持唇部425和下夹持唇部427的数量与泵柱塞424(在图5C中未示出；参见图6C)的数量具有1:1的对应关系，这将因此也提供与排放孔417、通路孔429等等的数量的1:1的对应关系。另外，在这些实施例中，每个上夹持唇部425将大体直接定位在对应的柱塞424的上方，而每个下夹持唇部427将大体直接定位在对应的柱塞424的下方，即，在柱塞424的与对应的上夹持唇部425直接相对的一侧上。例如，在图5C所示的说明性实施例中，三个上夹持唇部425将对应于三个柱塞424(未示出)和三个下夹持唇部427(在图5C中仅示出了一个)。然而，本领域技术人员在完全阅读本公开之后应当理解，在至少一些实施例中，上夹持唇部425和下夹持唇部427的数量相对于柱塞424的数量可以变化，例如，每个柱塞424对应两个上夹持唇部425和两个下夹持唇部427。

在某些示例性实施例中，每个上夹持唇部425可以通过上卸荷槽或上卸荷槽口425r与毗邻的上夹持唇部425分开，每个下夹持唇部427可以通过类似的下卸荷槽口(在图5C中未示出)与毗邻的下夹持唇部427分开。可以构造并定位每个上卸荷槽口425r，使得(连同系杆422一起)用于将间隔框架组件440附接至动力端410的、在上夹持棒448上的对应的系杆螺母423能够基本无干涉地装配在毗邻的上夹持唇部425之间。类似地，可以以类似的方式构造每个下卸荷槽口，以便接收位于下夹持轨450上的对应的系杆螺母423，从而再次避免与毗邻的下夹持唇部427干涉。另外，在至少一些实施例中，上卸荷槽口425r和下卸荷槽口还可以用作对准引导件，用于将流体端组件420适当地定位于下夹持轨450上并毗邻上夹持棒448，这有助于更容易地将流体端柱塞424联接至泵400的动力端410上的短杆414(在图5C中都未示出；参见图6A和图6C)。

图5D示出了在另外的组装步骤中的图5C的泵组件400，其中，流体端组件420的夹持凸台430已经被定位成抵靠间隔框架组件440，以准备将流体端420可移除地夹持到间隔框架440。如图5D所示，上夹持棒448上的中央系杆螺母423骑跨上夹持唇部425，并且中央的两个上系杆螺母423至少部分地定位在对应的上卸荷槽口425r中。尽管在图5D中未示出，但是下夹持轨450上的系杆螺母423相对于下夹持唇部427和对应的下卸荷槽口被类似地定位在夹持凸台430上。

另外，在图5D所示的组装步骤中，夹持凸台430已经被定位成使得上夹持唇部425的大体竖直的前夹持面425v(在图5D中未示出；参见图6C和图6G)已经与上夹持棒448的对应的大体竖直的前夹持面448v(未示出；参见图6C和图6G)相接触，并且使得上夹持唇部425上的后侧倾斜夹持面425t已经与夹具棒462的对应的倾斜夹持面462t(未示出；参见图5E和图6C-图6G)相接触。类似地，下夹持唇部427的大体竖直的前夹持面427v(未示出；参见图6C-图6G)已经被使得与下夹持轨450的对应的竖直前夹持面450v(未示出；参见图6C-图6G)相接触，并且下夹持唇部427上的后侧倾斜夹持面427t已经被使得与下夹持轨450的对应的倾斜夹持面450t(未示出；参见图6C-图6G)相接触。大体竖直的前夹持面425v、448v、427v、450v和倾斜夹持面425t、462t、427t、450t的各种额外细节方面将结合图6A-图8E在下文描述。

现在转向图5E，示出了另外的安装步骤，其中，在流体端组件420已经被定位成与间隔框架组件440接触以准备可移除地夹持至所述间隔框架组件之后，夹持组件460被定位在泵400的先前组装好的部件附近和上方。如图5E所示，夹持组件460可以包括夹具棒462，所述夹具棒在其底侧或下侧上具有倾斜夹持面462t和462x。还参见图6G和图8C-图8E。如先前注意到的那样，倾斜夹持面462t适于在夹持组件460被用于将流体端420夹持到间隔框架440上时滑动地接合上夹持唇部425上的对应的后侧倾斜夹持面425t。另一方面，倾斜夹持面462x被定位成与夹具棒462上的倾斜夹持面462t大体相对，该倾斜夹持面适于滑动地接合位于上夹持棒448的后侧上的对应的倾斜夹持面448x，即与上面描述的以及图6G中示出的竖直前夹持面448v大体相对的倾斜夹持面。还参见图8C-图8E。

另外，夹持组件460还可以包括多个紧固件464，例如螺纹紧固件(诸如机械螺栓、凹头螺钉等等)，紧固件可以用于在间隔框架440处于与流体端组件420界面相接的位置时(如图5D和图5E所示)将夹具棒462螺栓连接(即，可移除地附接)至间隔框架组件440。例如，在一些实施例中，每个紧固件464可以适于螺纹地接合定位在上夹持棒448的上表面中的对应的螺纹孔448t，并且之后被紧固至预定的螺栓预负载。该预定的螺栓预负载则可以转而由于由各种倾斜夹持面425t、462t、462x、448x、427t和450t所提供的机械优势而在流体端组件420的夹持元件(即，上夹持唇部425和下夹持唇部427)与间隔框架组件440的对应的夹持元件(即，上夹持棒448和下夹持轨450)之间产生大的夹持力，如将在下文进一步详细地描述的那样。

图5F示出了在夹持组件460已经利用紧固件464可移除地附接至上夹持棒448、从而将流体端组件420可移除地夹持至间隔框架组件440之后的图5E的泵组件400。在某些实施例中，紧固件464可以具有在约25-50mm(1-2英寸)范围内的标称直径，用于紧固紧固件464以便将流体端420夹持至间隔框架440的扭矩预负载可以为大约2700-5400N-m(2000-4000英尺-磅)。在至少一些实施例中，由于由本文描述的各种倾斜夹持面所提供的机械优势，上夹持唇部425与上夹持棒448之间以及下夹持唇部427与下夹持轨450之间产生的所得到的大的夹持预负载可以因而降低交替应力的量级，该交替应力在泵操作期间产生于流体端420的泵壳体421的至少一些区域中。该降低量级的交替应力因此可以导致总体上降低有害疲劳裂纹在泵壳体421中的产生，从而导致增加流体端420的疲劳寿命并延长停机更换之间的操作时间段。

鉴于上文描述的泵组装步骤的总体顺序，由于间隔框架组件440在早期组装步骤期间被安装(即，可移除地附接)到动力端组件410，因此能够在完全独立的组装步骤期间通过简单地附接或分离夹持组件640来安装或拆卸流体端组件420。因此，由于流体端420一般能够在间隔框架440保持安装于动力端410上的适当位置时安装到泵400和/或从泵400移除，所以可以在不干扰最初的间隔框架安装的情况下大体实施流体端420在间隔框架440和动力端410上的多个流体端安装和/或移除循环(即，可移除地附接)。这样，能够基本避免经常与安装系杆422(参见上文)相关的较多成问题的对准和组装问题，从而显著降低移除和更换损坏的或有缺陷的流体端组件420所花费的停机时间量(以及与此相关的成本)。然而，应当理解，由于间隔框架组件440通过多个系杆422和系杆螺母423被可移除地附接至动力端组件410，因此间隔框架440也可以在可能需要维护动力端410以及更换或修理间隔框架440时被移除。

图6A-图6J示出了图5F中描绘的示例性往复泵组件400的各种视图和细节。特别地，图6A是在间隔框架组件440已经被安装在动力端410上之后(仅在图6A、图6C和图6G示意地示出)以及在夹持组件460已经被用于将流体端组件420夹持至间隔框架440之后的泵400的侧视图。在图6A中，说明性的泵柱塞424示出为从流体端420突出，并且被联接至从泵400的动力端410突出的对应的短杆414(在图6A中示意地示出)。

图6B是沿视图线“6B-6B”的图6A中示出的泵400的前端视图。在图6A中，通路孔塞子431示出为定位在流体端420的中央通路孔417中，而对其余的泵缸仅示出了打开的通路孔429。然而，应当理解，该构造仅为说明性的，因为在泵400的正常操作期间，通路孔塞子431典型被定位在每一个通路孔429中。

图6C是图6B的泵400沿截面线“6C-6C”的横截面视图。类似地，图6G是泵400沿图6B的截面线“6G-6G”的横截面分解视图，图6J是泵400沿截面线“6J-6J”的横截面轴测图，然而其中为了清晰起见，从图6G和图6J中已经移除一些内部泵元件。如上文关于图6B所注意到的那样，流体端组件420可以包括通路孔塞子431(在图6J中未示出)，所述通路孔塞子定位在通路孔429中，所述通路孔可以在泵停机期间用于泵的检查和/或维护活动。流体端420还可以包括定位在排放孔417中的排放孔塞子432(在图6J中也未示出)。在某些实施例中，排放孔塞子432可以适于用作排放阀止挡保持设备，以便将排放阀433保持在排放孔417内部的适当位置。

在一些实施例中，流体端420可以包括定位在柱塞孔437内部的填料箱436(在图6G或图6J中未示出)，在泵操作期间，所述填料箱适于在柱塞往复运动通过柱塞孔437时实现抵靠运动的柱塞424(在图6G或图6J中也未示出)的外表面的动密封。另外，抽吸阀434可以定位在抽吸孔438的内部，适于将抽吸阀434保持在抽吸孔438内部的适当位置中的抽吸阀止挡保持设备435可以定位在抽吸阀434上方，例如，在横孔腔439中。

现在转向图6G，从夹持凸台430突出(例如，在描绘的示例性泵取向中，从夹持凸台430沿基本向上的方向)的上夹持唇部425均具有大体竖直的前夹持面425v和后侧倾斜夹持面425t。另外，如图6G所描绘的那样，倾斜夹持面425t可以相对于前夹持面425v以锐锥角425a定向。类似地，从夹持凸台430突出(例如，在描绘的泵取向中，沿基本向下的方向)的下夹持唇部427具有大体竖直的前夹持面427v和后侧倾斜夹持面427t，所述后侧倾斜夹持面相对于前夹持面427v以锐锥角427a定向。参见下夹持唇部427在图6G的“6H”处的细节图，其示出在图6H中。另外，在某些实施例中，下夹持唇部427中的一个或多个可以包括突出元件427p，所述突出元件具有在下夹持唇部427的下端部的下方延伸的下接触面427c。在一些方面中，如将在下文进一步描述的那样，可以设计突出元件的尺寸并对其定位，以便通过充当主动止挡(positive stop)而控制或限制夹持预负载的量，所述夹持预负载在将流体端420安装至间隔框架440时由夹持组件460产生。

在一些说明性实施例中，锥角425a和427a可以是基本相同的角度，或者它们可以是随着夹持构造的必需的设计参数(比如期望的夹持预负载等)而不同的角度。例如，在其中锥角425a和427a基本相同的那些实施例中，角度425a和427a可以在大约20°-30°的范围内，在至少一个实施例中，锥角425a和427a可以为大约25°。然而，应当理解，这些角度的大小仅为示例性的，因为锥角425a和427a的大小可以大于或者小于所列出的范围。

图6I是图6G的“6I”的特写详细视图，其示出了下夹持轨450的“J形”部分的各夹持面450t、450v和450b的关系。如图6I所示，下夹持轨450可以具有大体竖直的前夹持面450v，所述前夹持面适于在流体端组件420安装在(即，附接至)间隔框架组件440上时接触下夹持唇部427的相应的竖直前夹持面427v。如图6I所示，下夹持轨450还可以具有倾斜夹持面450t以及底部夹持面450b，所述倾斜夹持面相对于前夹持面450v以锐锥角450a定向，所述底部夹持面适于在流体端420通过夹持组件460抵靠间隔框架440夹持就位时接触突出元件427p的接触面427c，如将在下文进一步描述的那样。另外，如上文所注意到的那样，当流体端420被安装在间隔框架440上并且利用夹持组件460被夹持就位时，下夹持轨450的倾斜夹持面450t适于滑动地接合下夹持唇部427的对应的后倾斜夹持面427t。因此，在本公开的各方面中，倾斜夹持面450t的锥角450a可以与倾斜夹持面427t的锥角427a基本相同，从而在流体端组件装配期间有助于上文描述的滑动接合。

现在转向图6G，上夹持棒448可以具有大体竖直的前夹持面448v，所述前夹持面适于在流体端组件420被安装在间隔框架组件440上时接触上夹持唇部425上的对应的前夹持面425v。另外，上夹持棒448还可以具有倾斜夹持面448x，所述倾斜夹持面相对于前夹持面448v以锐锥角448y定向。如先前所注意到的那样，在组装步骤期间，上夹持唇部425上的倾斜夹持面425t和上夹持棒448上的倾斜夹持面448x适于在夹持组件460被用于将流体端420夹持至间隔框架440时分别滑动地接合夹具棒462上的倾斜夹持面462t和462x。因此，在至少一些示例性实施例中，锥角425a可以与倾斜夹持面462t的锐锥角462a(在图6G中未示出；参见图8D)基本相同，锐锥角448y可以与倾斜夹持面462t的锐锥角462y(在图6G中未示出；参见图8D)基本相同，从而有助于该滑动接合。

图6D、图6E和图6F是图6C的“6D”、“6E”和“6F”的特写详细视图，其示出了当流体端组件420被如下定位时下夹持轨450的“J形”部分与下夹持唇部427的夹持表面之间的界面相接关系：1)流体端组件定位成紧密毗邻间隔框架组件440(图6D)；2)使流体端组件与间隔框架组件440的夹持面相接触(图6E)；和3)通过夹持组件460的致动而将流体端组件抵靠间隔框架组件440夹持就位(图6F)。

如图6D所示，流体端组件420最初毗邻间隔框架组件440定位，使得下夹持唇部427被基本定位在“J形”开口的内部，所述“J形”开口分别由下夹持轨450的竖直夹持面450v、底部夹持面450b和倾斜夹持面450t限定。在该位置中，下夹持唇部427的夹持面427t和427v可以被定位在下夹持轨450的相应的夹持面450t和450v附近。之后，如图6E所示，流体端组件420相对于间隔框架组件440被降低，直至倾斜夹持面427t与对应的倾斜夹持面450t相接触并且前夹持面427v与对应的前夹持面450v相接触。另外，在该位置中，上夹持唇部425上的大体竖直的前夹持面425v还可以大体与上夹持棒448上的对应的大体竖直的前夹持面448v相接触，即，以准备通过夹持组件460进行最后夹持。参见图5D和图5E。另外，下夹持唇部427上的突出元件427p的下接触面427c被定位成与下夹持轨450的底部夹持面450b相距预定的间隙距离427g。

图6F示出了在夹持组件460已经被安装在流体端组件420和间隔框架组件440上并被用于闭合间隙427g、从而使突出元件427p的接触面427c与下夹持轨450的“J形”部分的对应底部夹持面450b相接触之后下夹持轨450和下夹持唇部427之间的界面相接关系。例如，可以通过使夹具棒462的倾斜夹持面462t和462x分别与上夹持唇部425和上夹持棒448的对应的倾斜夹持面425t和448x相接触而将夹持组件460安装在流体端420和间隔框架440上。之后，紧固件464可以与上夹持棒448中的螺纹孔448t螺纹接合，并且如上文所描述的那样紧固，直至间隙427g被闭合且接触面427c与底部夹持面450b相接触。这样，适当程度的“干涉配合”可以被引入到下夹持唇部427与下夹持轨450的“J形”部分之间，这转而可以提供期望程度的夹持预负载，该夹持预负载起到降低在夹具棒462中、在将夹具棒462附接至间隔框架组件440的紧固件464中、以及在下夹持轨450的“J形”部分中产生的任何交替应力的量级的作用。另外，在一些实施例中，夹持预负载还可以起到降低在正常泵操作期间通常产生于泵壳体421中的交替应力的量级的作用，该交替应力经常导致上文描述的早期疲劳裂纹和/或泵故障。

预定间隙距离427g可以基于“干涉配合”的期望量以及随后的夹持预负载来建立，以便降低和/或最小化与高压往复泵有关的这种疲劳相关问题。例如，在一些实施例中，预定间隙距离427g可以在大约0.25-5.00mm(0.010-0.200英寸)的范围内。另外，本领域技术人员在完整阅读本公开之后应当理解，用于夹持元件的任何给定构造的间隙距离427g可以根据各锐锥角425a、427a、450a、462a、462y和/或448y的大小而变化。

现在转向图8A-图8E，将描述夹具棒462的一些另外的方面。特别地，图8A是夹具棒462的俯视(平面)图，图8B是夹具棒462沿图8A的视图线“8B-8B”的侧视图，图8C是夹具棒462沿图8B的视图线“8C-8C”的仰视图。另外，图8D是夹具棒462沿图8A的截面线“8D-8D”的横截面视图，图8E是夹具棒462从下方观察的轴测图。

在一些实施例中，夹具棒462可以包括多个螺栓孔463，即，所述螺栓孔与用于将夹具棒462在流体端组件420和间隔框架组件440上夹持到位的紧固件464的数量一一对应。另外，夹具棒462可以包括多个螺母卸荷槽口461，设计所述螺母卸荷槽的尺寸并对其进行定位，以便在不与定位在各个相邻的上夹持唇部425之间的系杆螺母423干涉的情况下允许将夹具棒462安装在流体端420的上夹持唇部425上。夹具棒462还可以包括多个间隔管卸荷槽口465，所述间隔管卸荷槽口与对应的螺母卸荷槽口461大体对准。另外，可以类似地设计间隔管卸荷槽口465的尺寸并对其进行类似定位，以便在不与在上夹持棒448与后板442之间延伸并且对应于系杆螺母423(对于所述系杆螺母，螺母卸荷槽口461可能是需要的)的间隔管412干涉的情况下允许将夹具棒462安装在间隔组件420的上夹持棒448上。

因此，本公开描述了可以用于加快并简化往复泵的流体端组件的移除和更换的各种系统、设备和方法。另外，本文公开的系统和方法还可以降低或最小化暴露于极端工作周期负载的往复泵的流体端中产生的疲劳相关的缺陷中的至少一些。

上文公开的特定实施例仅仅是说明性的，因为本发明可以以对那些从本文的教导中获益的本领域技术人员来说显而易见的不同但等效的方式进行修改和实施。例如，上文阐述的方法步骤可以以不同的顺序执行。另外，不旨在局限于本文示出的结构细节或设计细节。因此，明显的是，可以改变或修改上文公开的特定实施例，并且所有此类变化都被认为处于本发明的范围和精神内。因此，本文所寻求的保护如下文的权利要求所阐述的那样。