凡尔弹簧座套、阀门组件和柱塞泵的制作方法

1.本公开的实施例涉及一种凡尔弹簧座套、阀门组件和柱塞泵。


背景技术：

2.在石油和天然气开采领域，压裂技术是利用高压的压裂液体，使油气层形成裂缝的一种方法。压裂技术通过使油气层产生裂缝，改善油气在地下的流动环境，从而可使油井产量增加，因此被广泛地应用在常规和非常规的油气开采、海上和陆地的油气资源的开发中。
3.柱塞泵是一种利用柱塞在缸体中往复运动来实现对液体进行增压的装置。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高等优点，因此被应用于压裂技术中。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供一种凡尔弹簧座套、阀门组件和柱塞泵。该凡尔弹簧座套的安装、拆卸过程较为方便，并且不需要在腔体内开槽，从而可减小应力集中，并提高阀箱的使用寿命；另一方面，该凡尔弹簧座套可为弹簧提供更稳定的固定效果，并且还可避免在腔体内发生转动，从而可提高阀门组件的性能。
5.本公开至少一个实施例还提供一种凡尔弹簧座套，其包括：筒状中空结构，包括位于所述筒状中空结构中的柱塞通道；第一流体孔，穿过所述筒状中空结构的侧壁，并与所述柱塞通道相连通；第一缺口，位于所述筒状中空结构上与所述第一流体孔相对的一侧；以及第二缺口，位于所述筒状中空结构上与所述第一流体孔相对的一侧，所述筒状中空结构包括第一端部、第二端部和所述第一端部和所述第二端部之间的中间部，所述第一流体孔的中心位于所述中间部，所述第一缺口位于所述第一端部，所述第二缺口位于所述第二端部，所述筒状中空结构还包括位于所述第一缺口和所述第二缺口之间的弹簧安装部。
6.例如，在本公开一实施例提供的凡尔弹簧座套中，所述第一缺口位于所述第一端部，并从所述第一端部的边缘向所述中间部凹入，所述第二缺口位于所述第二端部，并从所述第二端部的边缘向所述中间部凹入。
7.例如，在本公开一实施例提供的凡尔弹簧座套中，所述弹簧安装部包括u形凹槽，所述u形凹槽从所述第一缺口的底部向所述第二缺口凹入，所述u形凹槽被配置为安装弹簧座。
8.例如，在本公开一实施例提供的凡尔弹簧座套中，所述弹簧安装部远离所述柱塞通道的表面包括安装平面，所述弹簧安装部被所述u形凹槽所切的切面为斜面，所述斜面与所述安装平面之间的夹角小于90度。
9.例如，在本公开一实施例提供的凡尔弹簧座套中，所述斜面与所述安装平面之间的夹角小于80度。
10.例如，在本公开一实施例提供的凡尔弹簧座套中，所述第一流体孔与所述弹簧安装部相对设置。
11.例如，本公开一实施例提供的凡尔弹簧座套还包括：第一凸台，设置在所述筒状中空结构的外表面且沿所述第一端部的边缘设置；第二凸台，设置在所述筒状中空结构的外表面且沿所述第二端部的边缘设置；以及第三凸台，设置在所述筒状中空结构的外表面且位于所述第一凸台和所述第二凸台之间，且在所述第一流体孔所在的位置断开。
12.本公开至少一个实施例还提供一种阀门组件，其包括上述的凡尔弹簧座套；弹簧座，安装在所述弹簧安装部；以及弹簧，安装在所述弹簧座上。
13.例如，在本公开一实施例提供的阀门组件中，所述弹簧安装部包括u形凹槽，所述u形凹槽从所述第一缺口向所述第二缺口凹入，所述弹簧座包括：弹簧座本体；第一安装部，位于所述弹簧座本体的一侧，与所述u形凹槽可拆卸连接；以及第二安装部，位于所述弹簧座本体远离所述第一安装部的一侧，在垂直于从所述第一安装部至所述第二安装部的第一方向的第二方向上，所述第二安装部的尺寸小于所述弹簧座本体的尺寸以与所述弹簧座本体形成凸台结构，所述凸台结构被配置为与所述弹簧可拆卸连接。
14.例如，在本公开一实施例提供的阀门组件中，所述弹簧安装部远离所述柱塞通道的表面包括安装平面，所述弹簧安装部被所述u形凹槽所切的表面为斜面，所述斜面与所述安装平面之间的夹角小于90度，所述弹簧座本体与所述安装平面接触设置，所述第一安装部包括锥状结构，所述锥状结构靠近所述弹簧座本体的部分的尺寸小于所述锥状结构远离所述弹簧座本体的部分以形成锥面，所述锥面与所述斜面接触设置以将所述弹簧座本体安装在所述弹簧安装部上。
15.例如，在本公开一实施例提供的阀门组件中，所述弹簧座包括：第二流体孔，穿过所述第一安装部、所述弹簧座本体和所述第二安装部。
16.例如，本公开一实施例提供的阀门组件还包括：凡尔体，包括凡尔主体部和分设在所述凡尔主体部两侧的弹簧连接部和导向部；以及凡尔座，位于所述凡尔体远离所述凡尔弹簧座套的一侧且包括中间孔，所述弹簧连接部与所述弹簧相连，所述导向部位于所述中间孔之内，所述凡尔主体部被配置为靠近或远离所述凡尔座以将所述中间孔打开或关闭。
17.本公开至少一个实施例还提供一种柱塞泵，其包括液力端，所述液力端包括：阀箱，包括位于所述阀箱内部的柱塞腔和流体腔；以及柱塞，位于所述柱塞腔，并被配置为可沿所述柱塞腔进行往复运动；以及上述任一项所述的阀门组件，所述柱塞腔和所述流体腔相互交叉并在交叉位置处形成交变腔，所述凡尔弹簧座套设置在所述交变腔，所述柱塞通道的第一轴线与所述柱塞的第二轴线平行，所述柱塞通道在与所述第一轴线垂直的方向上的尺寸大于等于所述柱塞在于所述第二轴线垂直的方向上的尺寸，以允许所述柱塞穿过。
18.例如，在本公开一实施例提供的柱塞泵中，所述流体腔包括在所述流体腔的轴向上相对设置的第三端部和第四端部，所述弹簧和所述弹簧座位于所述凡尔弹簧座套靠近所述第三端部的一侧。
19.例如，本公开一实施例提供的柱塞泵还包括：压盖，位于所述凡尔弹簧座套的一侧；以及压帽，位于所述压盖远离所述凡尔弹簧座套的一侧，所述交变腔远离所述压盖的部分包括台面，所述凡尔弹簧座套的所述第一端部与所述台面接触设置，所述压盖与所述凡尔弹簧座套的所述第二端部接触设置，并被配置为在所述压帽的压力下将所述凡尔弹簧座套压紧。
20.例如，本公开一实施例提供的柱塞泵还包括：动力端，与所述柱塞相连，并被配置
为驱动所述柱塞进行往复运动。
附图说明
21.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
22.图1为一种凡尔弹簧座的示意图；
23.图2为一种凡尔弹簧座的装配示意图；
24.图3为本公开一实施例提供的一种凡尔弹簧座套的结构示意图；
25.图4为本公开一实施例提供的一种凡尔弹簧座套的剖视图；
26.图5为本公开一实施例提供的一种凡尔弹簧座套的侧视图；
27.图6为本公开一实施例提供的一种阀门组件的示意图；
28.图7为本公开一实施例提供的一种液力端安装有阀门组件的局部示意图；
29.图8为本公开一实施例提供的一种弹簧座的剖面示意图；以及
30.图9为本公开一实施例提供的一种柱塞泵的结构示意图。
具体实施方式
31.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
32.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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。“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。
33.在柱塞泵中，阀门组件是重要的组件之一；阀门组件通常包括凡尔弹簧座、弹簧、凡尔体、和凡尔座；凡尔弹簧座设置在腔体中，弹簧设置在凡尔弹簧座上，凡尔体的一端与弹簧接触设置，凡尔体的另一端与凡尔座接触设置。在弹簧的弹力作用下，凡尔体可将凡尔座的中间孔封住，从而实现阀门组件的关闭；当流体在从凡尔座到凡尔弹簧座的方向给凡尔体施加的力大于弹簧的弹力时，凡尔体与凡尔座脱离或者部分脱离，从而无法将凡尔座的中间孔封住，从而实现阀门的打开。另一方面，当流体在从凡尔弹簧座到凡尔座的方向给凡尔体施压力时，凡尔体仍然将凡尔座的中间孔封住。因此，该阀门组件也是一种单向阀。
34.图1为一种凡尔弹簧座的示意图；图2为一种凡尔弹簧座的装配示意图。如图1和图2所示，在凡尔弹簧座10的安装过程中，需要将凡尔弹簧座10和弹簧精确对准，导致安装不方便；其次，需要在阀箱20内部的腔体21中设置环形凹槽22对凡尔弹簧座10的位置进行固定，而环形凹槽22所在的位置容易产生较大的应力集中，容易导致阀箱20破裂，降低了阀箱20的使用寿命；另外，在凡尔弹簧座10的使用过程中，凡尔弹簧座10容易在环形凹槽22中发生转动，从而导致弹簧的固定效果差。
35.对此，本公开实施例提供一种凡尔弹簧座套、阀门组件和柱塞泵。该凡尔弹簧座套包括筒状中空结构、第一流体孔、第一缺口和第二缺口；筒状中空结构包括位于筒状中空结构中的柱塞通道；第一流体孔穿过筒状中空结构的侧壁，并与柱塞通道相连通；第一缺口位于筒状中空结构上与第一流体孔相对的一侧；第二缺口位于筒状中空结构上与第一流体孔相对的一侧，筒状中空结构包括第一端部、第二端部和第一端部和第二端部之间的中间部，第一流体孔的中心位于中间部，第一缺口位于第一端部，第二缺口位于第二端部，筒状中空结构还包括位于第一缺口和第二缺口之间的弹簧安装部。由此，一方面，该凡尔弹簧座套的安装、拆卸过程较为方便，并且不需要在腔体内开槽，从而可减小应力集中，并提高阀箱的使用寿命；另一方面，该凡尔弹簧座套可为弹簧提供更稳定的固定效果，并且还可避免在腔体内发生转动，从而可提高阀门组件的性能。
36.下面，结合附图对本公开实施例提供的凡尔弹簧座套、阀门组件和柱塞泵进行详细的说明。
37.本公开一实施例提供一种凡尔弹簧座套。图3为本公开一实施例提供的一种凡尔弹簧座套的结构示意图；图4为本公开一实施例提供的一种凡尔弹簧座套的剖视图；图5为本公开一实施例提供的一种凡尔弹簧座套的侧视图。
38.如图3和图4所示，该凡尔弹簧座套100包括筒状中空结构110、第一流体孔120、第一缺口130和第二缺口140；筒状中空结构110包括位于筒状中空结构110中的柱塞通道150，柱塞通道150被配置为允许柱塞通过，因此其径向尺寸应大于等于柱塞的径向尺寸；第一流体孔120穿过筒状中空结构110的侧壁，并与柱塞通道150相连通；第一缺口130位于筒状中空结构110上与第一流体孔120相对的一侧；第二缺口140位于筒状中空结构110上与第一流体孔120相对的一侧。由此，流体可从第一缺口130和第二缺口140进入柱塞通道150，并从第一流体孔120流出。需要说明的是，上述的“第一缺口”和“第二缺口”是指筒状中空结构缺失或者被去除掉的部分。
39.如图3和图4所示，筒状中空结构110包括第一端部111、第二端部112和第一端部111和第二端部112之间的中间部113；第一端部111、中间部113和第二端部112在筒状中空结构110的延伸方向上依次排列，第一流体孔120的中心位于中间部113，第一缺口130位于第一端部111，第二缺口140位于第二端部112，筒状中空结构110还包括位于第一缺口130和第二缺口140之间的弹簧安装部160。
40.在本公开实施例提供的凡尔弹簧座套中，弹簧安装部可用于安装和固定弹簧，流体可从弹簧安装部两侧的第一缺口和第二缺口进入柱塞通道，并从第一流体孔流出。该筒状中空结构不需要在阀箱内部腔体内开槽进行固定，从而可减小应力集中，并提高阀箱的使用寿命。另一方面，该凡尔弹簧座套不会在阀箱内部的腔体内转动，因此可为弹簧提供更稳定的固定效果，从而可提高阀门组件的性能。
41.在一些示例中，如图3和图4所示，第一缺口130位于第一端部111，并从第一端部111的边缘向中间部113凹入，第二缺口140位于第二端部112，并从第二端部112的边缘向中间部113凹入。由此，一方面，第一缺口130和第二缺口140便于加工；另一方面，第一缺口130和第二缺口140具有较大的面积，从而可提高流体经过该凡尔弹簧座套的流量。
42.当然，本公开实施例包括但不限于此，第一缺口也可第一端部的边缘靠近中间部的一侧，即第一缺口被第一端部的边缘和中间部包围，此时第一缺口可为封闭形状；同样
的，第二缺口也可第二端部的边缘靠近中间部的一侧，即第二缺口被第二端部的边缘和中间部包围，此时第二缺口可为封闭形状。
43.在一些示例中，如图3和图4所示，第一流体孔120与弹簧安装部160相对设置。由此，第一流体孔和弹簧安装部均大致位于中间部，因此可优化该凡尔弹簧座套的受力情况，从而可提高该凡尔弹簧座套的强度。
44.在一些示例中，如图3和图4所示，还包括：第一凸台171，设置在筒状中空结构110的外表面且沿第一端部111的边缘设置；第二凸台172，设置在筒状中空结构110的外表面且沿第二端部112的边缘设置；以及第三凸台173，设置在筒状中空结构110的外表面且位于第一凸台171和第二凸台172之间，且在第一流体孔120所在的位置断开。由此，第一凸台171、第二凸台172和及第三凸台173可增加筒状中空结构110的结构强度，并且不影响柱塞的通过。
45.在一些示例中，如图3和图4所示，弹簧安装部160包括u形凹槽162，u形凹槽162从第一缺口130的底部向第二缺口140凹入，u形凹槽162被配置为安装弹簧座。由此，u形凹槽162可通过卡合的方式来安装弹簧座，无需进行精确对准，从而可降低安装和拆卸的难度。例如，可将弹簧座从u形凹槽的开口端滑入u形凹槽中，从而将u形凹槽与弹簧座固定。例如，缺口的底部是指靠近筒状中空结构的中间部的部分。
46.在一些示例中，如图5所示，弹簧安装部160远离所述柱塞通道150的表面包括安装平面164，弹簧安装部160被u形凹槽162所切的切面为斜面1620，斜面1620与安装平面164之间的夹角小于90度，由此，当弹簧座包括斜面或者锥面时，可将弹簧座固定在u形凹槽之中。
47.在一些示例中，如图5所示，斜面1620与安装平面164之间的夹角小于80度。
48.本公开一实施例还提供一种阀门组件。图6为本公开一实施例提供的一种阀门组件的示意图；图7为本公开一实施例提供的一种液力端安装有阀门组件的局部示意图。如图6和图7所示，该阀门组件200包括上述任一示例提供的凡尔弹簧座套100、弹簧座210和弹簧220；弹簧座210安装在弹簧安装部160；弹簧220安装在弹簧座210上。
49.在本公开实施例提供的阀门组件中，弹簧座可将弹簧固定在弹簧安装部上，流体可从弹簧安装部两侧的第一缺口和第二缺口进入柱塞通道，并从第一流体孔流出。该筒状中空结构不需要在阀箱内部腔体内开槽进行固定，从而可减小应力集中，并提高阀箱的使用寿命。另一方面，该凡尔弹簧座套不会在阀箱内部的腔体内转动，因此可为弹簧提供更稳定的固定效果，从而可提高阀门组件的性能。
50.在一些示例中，如图7所示，阀门组件200还包括凡尔体230和凡尔座240；凡尔体230包括凡尔主体部232和分设在凡尔主体部232两侧的弹簧连接部234和导向部236；凡尔座240位于凡尔体230远离凡尔弹簧座套100的一侧且包括中间孔2402，弹簧连接部234与弹簧220相连，导向部236位于中间孔2402之内，凡尔主体部232被配置为靠近或远离凡尔座240以将中间孔2402打开或关闭，从而实现阀门组件200的打开或关闭。
51.在一些示例中，如图7所示，在弹簧220的弹力作用下，凡尔体230可将凡尔座240的中间孔2402封住，从而实现阀门组件200的关闭；当流体在从凡尔座240到凡尔弹簧座套100的方向给凡尔体230施加的力大于弹簧220的弹力时，凡尔体230与凡尔座240脱离或者部分脱离，从而无法将凡尔座240的中间孔2402封住，从而实现阀门组件200的打开。另一方面，当流体在从凡尔弹簧座套100到凡尔座240的方向给凡尔体230施压力时，凡尔体230仍然将
凡尔座240的中间孔2402封住。因此，该阀门组件200可实现一种单向阀。
52.图8为本公开一实施例提供的一种弹簧座的剖面示意图。如图6和图8所示，弹簧安装部160包括u形凹槽162，u形凹槽162从第一缺口130的底部向第二缺口140凹入，弹簧座210包括：弹簧座本体212；第一安装部214，位于弹簧座本体212的一侧，与u形凹槽162可拆卸连接；以及第二安装部216，位于弹簧座本体212远离第一安装部214的一侧，在垂直于从第一安装部214到第二安装部216的第一方向x的第二方向y上，第二安装部216的尺寸小于弹簧座本体212的尺寸以与弹簧座本体212形成凸台结构，凸台结构被配置为与弹簧可拆卸连接。由此，上述的凸台结构可方便安装弹簧。
53.在一些示例中，如图6和图8所示，弹簧安装部160远离所述柱塞通道150的表面包括安装平面164，弹簧安装部160被u形凹槽162所切的切面为斜面1620，斜面1620与安装平面164之间的夹角小于90度，弹簧座本体212与安装平面164接触设置，第一安装部214包括锥状结构2140，锥状结构2140靠近弹簧座本体212的部分的尺寸小于锥状结构2140远离弹簧座本体212的部分以形成锥面2142，锥面2142与斜面1620接触设置以将弹簧座本体212安装在弹簧安装部160上。
54.在一些示例中，如图8所示，弹簧座210包括第二流体孔218，第二流体孔218穿过第一安装部214、弹簧座本体212和第二安装部216。由此，流体也可通过第二流体孔218进入柱塞通道150，然后从第一流体孔120流出。
55.本公开一实施例还提供一种柱塞泵。图9为本公开一实施例提供的一种柱塞泵的结构示意图。如图9所述，该柱塞泵400包括液力端300，液力端300包括阀箱310、柱塞340和上述任一示例提供的阀门组件200，阀箱310包括位于阀箱310内部的柱塞腔320和流体腔330；柱塞340位于柱塞腔320，并被配置为可沿柱塞腔320进行往复运动。
56.如图9所示，柱塞腔320和流体腔330相互交叉并在交叉位置处形成交变腔335，凡尔弹簧座套100设置在交变腔335，柱塞通道150的第一轴线与柱塞340的第二轴线平行，柱塞通道150在与第一轴线垂直的方向上的尺寸大于等于柱塞340在于第二轴线垂直的方向上的尺寸，以允许柱塞340穿过。
57.在本公开实施例提供的柱塞泵中，由于凡尔弹簧座套不需要在阀箱内部腔体内开槽进行固定，从而可减小应力集中，并提高阀箱的使用寿命，进而提高柱塞泵的使用寿命和降低柱塞泵的维护成本。另一方面，该凡尔弹簧座套不会在阀箱内部的腔体内转动，因此可为弹簧提供更稳定的固定效果，从而可提高柱塞泵的性能。
58.例如，上述柱塞通道150的第一轴线与柱塞340的第二轴线平行的情况包括柱塞通道150的第一轴线与柱塞340的第二轴线重合的情况。
59.在一些示例中，如图9所示，流体腔330包括在流体腔330的轴向上相对设置的第三端部331和第四端部332，弹簧220和弹簧座210位于凡尔弹簧座套100靠近第三端部310的一侧。
60.在一些示例中，如图9所示，该柱塞泵400还包括：压盖410，位于凡尔弹簧座套100的一侧；以及压帽420，位于压盖410远离凡尔弹簧座套100的一侧，交变腔335远离压盖410的部分包括台面3350，凡尔弹簧座套100的第一端部111与台面3350接触设置，压盖410与凡尔弹簧座套100的第二端部112接触设置，并被配置为在压帽410的压力下将凡尔弹簧座套100压紧。由此，该柱塞泵通过压盖和压帽可将凡尔弹簧座套压紧并固定。
61.在一些示例中，如图9所示，该柱塞泵还包括动力端450；动力端450与柱塞340相连，并被配置为驱动柱塞340进行往复运动，从而对阀箱310中的流体进行加压。
62.例如，上述的动力端可采用曲轴连杆机构来驱动柱塞进行往复运动。当然，本公开实施例包括但不限于此，动力端也可采用其他方式来实现驱动柱塞进行往复运动。
63.有以下几点需要说明：
64.(1)本公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
65.(2)在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
66.以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。