一种柱塞泵液力端的制作方法

本实用新型属于油田作业柱塞泵技术领域，具体为一种柱塞泵液力端。

背景技术：

水力压裂技术逐渐成为油田的主要增产措施，特别是过去的二十年期间在北美成功地得到了广泛应用。在高压作用下将压裂液泵送到井底，实现压裂地层，从而实现增加油气产量。该系统的关键组成部分是产生高压的往复式高压柱塞泵，主要由动力端和液力端两部分组成。其中液力端主要是由泵头体、阀及阀座、柱塞、密封盘根、弹簧和弹簧座等组成。泵头体是由吸入阀孔、排出阀孔、柱塞孔、堵盖孔和弹簧座安装槽等组成。在吸入冲程，柱塞沿着柱塞孔抽出，泵头体内腔的压力迅速下降，使吸入阀开启，吸入阀内外的压差导致液体迅速进入阀箱内腔；在排出冲程，吸入阀关闭，流体压力逐渐增大，直至排出阀开启，将流体泵送进高压排出管汇。

泵头体内的弹簧座安装槽用于安装弹簧座，以固定吸入阀上的弹簧。在高压循环液压载荷作用下，由高强度钢锻件组成的泵头体会在在弹簧座安装槽区域萌生疲劳裂纹。同时，在作业过程中，此安装槽还会观察到严重的磨损。裂纹的萌生和磨损会加剧泵头体的疲劳破坏，导致泵头体过早破坏失效，给油田生产带来巨大影响。

对于泵头体弹簧座安装槽开裂失效，以前都是通过增大矩形截面安装槽的根部圆角来降低应力，提高使用寿命，或者采用倒锥型的弹簧座。但这些并不能满意的解决安装槽根部开裂问题，抑或解决了一个问题，又引入了新的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种柱塞泵液力端，改变了泵头体内弹簧座安装槽和弹簧座的结构，降低了液力端在工作时的局部应力幅，从而延长液力端使用寿命。

为实现上述技术目的，本实用新型提供的方案是：一种柱塞泵液力端，具有与其内腔连通的吸入阀孔、排出阀孔、柱塞孔、堵盖孔，吸入阀孔与内腔连通处的孔壁开设与吸入阀孔中心线对称的两处圆弧状弹簧座安装槽，弹簧座安装槽深为3~20mm，弹簧座安装槽宽（即弦长）为10~45mm，弹簧座安装槽端面与内腔平滑过渡，弹簧座安装槽端面倒圆角，半径为1~10mm，弹簧座的两端面为与弹簧座安装槽相适应的安装面，分别卡在两处弹簧座安装槽内。

而且，所述弹簧座安装槽采用一段、两段或多段圆弧平滑衔接。

而且，所述弹簧座的安装面上下均设有凸缘。

而且，所述吸入阀孔的中心线为第一中心线、排出阀孔的中心线为第二中心线、柱塞孔的中心线为第三中心线、堵盖孔的中心线为第四中心线，第一中心线与第二中心线重合，第三中心线与第四中心线重合，第一中心线和第二中心线与第三中心线和第四中心线垂直且共面，所形成平面为第一平面，所述两处圆弧状弹簧座安装槽关于第一平面对称。

本实用新型的有益效果在于：仅改变现有油田使用高压柱塞泵弹簧座而不改变液力端的其它相关配件基础上，降低泵头体弹簧座安装槽区域有效循环应力水平，显著延长泵头体在油田恶劣工况下的服役寿命。

附图说明

图1是柱塞泵液力端的结构示意图。

图2是柱塞泵液力端的剖视图。

图3是泵头体沿第一平面的剖视图一。

图4是泵头体沿第一平面的剖视图二。

图5是泵头体沿垂直于第一平面的剖视图。

图6是弹簧座的结构示意图。

图7是弹簧座工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

本实施例使用五缸柱塞泵作为一个典型代表，如图1所示，柱塞泵可以包含到含有其它柱塞孔的型号，如三缸泵等。

提供一种柱塞泵液力端，如图2所示，包括泵头体、吸入阀1、排出阀2、吸入堵盖3、盘根及柱塞组件4和弹簧座5。泵头体具有与其内腔连通的吸入阀孔6、排出阀孔7、柱塞孔8、堵盖孔9，如图3~图5所示。吸入阀孔6与内腔连通处的孔壁开设与吸入阀孔中心线对称的两处圆弧状弹簧座安装槽（14、15），槽深17为3~20mm，槽宽18（即弦长）为10~45mm，弹簧座安装槽端面与内腔平滑过渡，弹簧座安装槽端面倒圆角16，半径为1~10mm，这种结构有效降低了传统矩形截面弹簧座安装槽由于结构突变所引起的根部应力集中，显著提升了泵头体的使用寿命。弹簧座5的两端面为与弹簧座安装槽相适应的安装面，分别卡在两处弹簧座安装槽内。

进一步的，所述弹簧座安装槽（14、15）采用一段、两段或多段圆弧平滑衔接。

进一步的，所述弹簧座5的安装面上下均设有凸缘。如图6所示，弹簧座5一边的安装面包括圆弧面19及凸缘21、22，另一边的安装面包括圆弧面20及凸缘23、24组成。凸缘21、22、23和24用以抑制弹簧座5绕中心线25方向上转动。

进一步的，所述吸入阀孔的中心线为第一中心线10、排出阀孔的中心线为第二中心线11、柱塞孔的中心线为第三中心线12、堵盖孔的中心线为第四中心线13，第一中心线10与第二中心线11重合，第三中心线12与第四中心线13重合，第一中心线10和第二中心线11与第三中心线12和第四中心线13垂直且共面，所形成平面为第一平面17，所述两处圆弧状弹簧座安装槽（14、15）关于第一平面17对称，弹簧座安装槽14和弹簧座安装槽15的旋转加工中心与第一中心线10和\或第二中心线11共线。

图7是弹簧座在工作中的状态图。由于液力端内部流体流量和压力的波动，弹簧座5可能会在泵头体内绕第一中心线10或第二中心线11旋转，当弹簧座5旋转到一定角度时，弹簧座5的一个端面会触碰到吸入堵盖3，这样吸入堵盖3有效的阻止了弹簧座5的旋转，保证弹簧座5在工作中的安全可靠。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本实用新型的保护范围。