泵系统的制作方法

泵系统的制作方法
【专利摘要】一种具有动力端和流体端组件的泵系统。该流体端组件包括配置成在柱塞孔的内部平移的柱塞。该流体端进一步包括吸入阀组件和排放阀组件。动力端配置成使用短抽油杆来引导柱塞在流体端组件的内部进行移动，以产生压差。吸入阀组件和排放阀组件响应于该压差而工作，以移动流体。直阀密封件位于吸入阀组件和/或排放阀组件的内部，以分配由阀在流体端组件内部的移动而引起的力。
【专利说明】泵系统【技术领域】
[0001]本申请总体涉及泵系统，该泵系统具有与流体端可操作连通的动力端，更具体地，涉及一种运送压裂流体的泵系统。
【背景技术】
[0002]从低渗透储集岩中经济地产生碳氢化合物是困难的。油和气的生产率通常通过水力压裂而提高，水力压裂为一种提高岩层渗透率的技术，该技术能够打开使碳氢化合物进入回收井的通道。在水力压裂过程中，流体在高压(有时高达50，000PSI)下被泵送进入地层，进入储集岩并且将其破裂或压裂。大量的支撑剂悬浮在流体中被运载进入裂缝中。当压力释放时，裂缝部分地包围支撑剂，为油和气留出流动通道。
[0003]专业的泵系统被用于以非常高的速率和压力运送压裂流体来完成水力压裂过程或“压裂作业”。用在油田井服务 设备中的容积式泵在恶劣的环境和运行条件中运行，服务和维护。导致这些泵性能减低和使用寿命减少的四个主要问题为:1)由于充注流不足和/或不一致而产生的泵空穴；2)在泵的流体端产生的由金属疲劳导致的破裂和故障，流体端已知的也被称作泵的流体或压力侧。这是由随着泵往复运动来移动处于压力下的流体而产生的每秒发生三次的不间断的高强度增压和泄压而引起的；3)不正确的维护；以及4)不正确的操作。
[0004]这些泵系统通常设置有动力端和流体端。动力端引起柱塞在容纳受压流体的流体端内部进行移动。在这些流体端内部具有多个为压裂流体加压的往复式柱塞。吸入阀和排放阀控制流体流向和流出柱塞。
[0005]具有太多内部突起的阀能够捕获或者“淘汰”足够多的支撑剂来阻碍流体流动通过泵，需要花费时间和精力来清理堵塞，这是一项高成本的工作。还有，这些突起物能够产生明显的压力损失，这需要消耗更多的对于执行水力压裂工作来说是必须的能量。通常使用的排放阀拥有多个突伸进入阀中心的引导件或“翼”，以将柱塞保持在合适的位置。这些翼已知的捕获悬浮在压裂流体中的支撑剂。当前存在对改进的，没有翼的排放阀的需求。
[0006]位于这些阀中的活塞通常按压阀座以选择性地阻止流体流动。柱塞运动产生的压力差通常能够打开和关闭这些阀。为了减少阀座周围的泄漏并且使泵送效率最大化，在吸入阀和排放阀中的活塞通常装配有密封部件。这些密封部件或填充物通常是由弹性材料形成的环。这些环固定到活塞的凹槽中，设置的这些凹槽有助于与阀座的接触。密封部件的典型设计允许它们在安装之后围绕它们的定位凹槽移动，使密封部件在由压裂流体运载的磨蚀性支撑剂和其它材料的环境中过渡磨损。因此，已知的密封部件需要频繁更换。
[0007]密封部件设置在泵的流体端的深处，泵被大量重的螺纹紧固件固定在一起。为了接近磨损的密封部件，需要多次频繁地拆卸流体端。尽管制造商提供了结实且坚固的泵，然而本领域中泵的拆卸是特别耗时且难以执行的。因此如果吸入阀和排放阀中的密封部件寿命的增加，将能够为油田经营者节省大量的成本。
[0008]柱塞在增压腔中往复运动以产生对于破裂地下储集岩来说是必须的非常高的压力。随着柱塞在增压腔中往复运动，柱塞在高压和低压之间循环并且经受高应力变化。柱塞在增压腔的末端还摩擦密封部件，并且由此被运载在泵送流体中的支撑剂和其它材料所磨损和刮擦。
[0009]这些泵通常具有将十字头接合在动力端内部并且驱动柱塞的连接杆。传统的连接管被铸造为单个个体并且由此被加工成其最终尺寸。当这种连接杆的部分被磨坏，杆必须进行更换，并且这是一个整体耗时且昂贵的任务。组合连接杆已经发展成为单件杆的替代物，以通过仅仅更换杆被磨损的部分而使杆的更换时间最小化。然而，组合连接杆还没有获得广泛的接受，因为磨损不仅仅发生在通常发生磨损的点，而且还发生在组合件的连接处。
[0010]这些泵具有位于动力端内部、将连接杆连接到曲轴的轴承。这些轴承通常包括包围曲轴并且防止或限制摩擦的青铜套筒。然而，这些套筒的不正确设计可能限制润滑剂流向接触曲轴的表面。如果流动被阻碍，套筒和泵可能受到损坏。损坏可能是由于套筒抓住曲轴使得磨损其壳体以及在由于磨损曲轴的地方发生的磨擦而造成。在每种情况中，受影响的泵必须立即被关停并且对轴承进行维修。这种情况是耗时的，并且对于执行压裂工作的油田经营者来说是代价很高的。
[0011]该泵系统具有许多可释放地彼此固定的部件，以使得它们能够容易地维修或更换。泵系统内部的这些部件和支承部件之间的连接削弱了泵系统，限制了其压力等级，并且使其易于腐蚀，泄露并且在高的循环应力下发生的破裂。因此，泵系统有时候在具有负载的情况下过早地发生故障。
[0012]为了提高压力等级并且降低故障率，泵制造商已经提出了对流体端进行改进，然而这些设计还没有被广泛使用或者获得商业成功，因为它们制造起来很困难且昂贵并且同样难以在现场使用。因此，泵系统对解决描述的缺点存在着持续的需求。
[0013]尽管泵系统已经取得了巨大的进步，仍然存在很多缺点。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]为了更完整地理解本发明，包括其特征和优点，结合附图作为参考对本发明进行详细描述，其中相同数字代表相同部件，并且其中:
[0015]图1为根据本申请的优选实施例的泵系统的截面图；
[0016]图2为根据本申请的优选实施例的安装在连接杆上并且支撑连接杆轴承的连接杆轴承壳的侧面立视图；
[0017]图3为图2的壳和杆轴承的分解截面图；
[0018]图4为图2的连接杆轴承壳的俯视图；
[0019]图5为由图3的壳体支撑的上方轴承部分的仰视图；
[0020]图6为由图3的壳体支撑的下方轴承部分的俯视图；
[0021]图7为根据本申请的优选实施例的具有一些部分被移除以展示其内部细节的连接杆的正面立视图；
[0022]图8为图7的连接杆的顶部的侧面立视图，其具有部分被移除以展示其内部细节;
[0023]图9为图7的连接杆的仰视图；
[0024]图10为图7的连接杆的俯视图；[0025]图11为显示含有图12A、12B、12C和12D的四个图纸的相对位置的示意图，每个表示流体端组件的第一实施例的相应部分；
[0026]图12A为根据本申请的优选实施例的流体端组件的第一实施例的左侧部分的横截面视图；
[0027]图12B为根据本申请的优选实施例的流体端组件的第一实施例的中心部分的横截面视图；
[0028]图12C为根据本申请的优选实施例的流体端组件的第一实施例的上方、右侧部分的横截面视图；
[0029]图12D为根据本申请的优选实施例的流体端组件的第一实施例的下方、右侧部分的横截面视图；
[0030]图13为显示包含有图14A、14B、14C和14D的四个图纸的相对位置的示意图，每个表示图11-12的流体端组件的一个可选实施例的相应部分；
[0031]图14A为图11-12的流体端组件的第二实施例的左侧部分的横截面视图；
[0032]图14B为图11-12的流体端组件的第二实施例的中心部分的横截面视图；
[0033]图14C为图11-12的流体端组件的第二实施例的上方、右侧部分的横截面视图；
[0034]图14D为图11-12的流体端组件的第二实施例的下方、右侧部分的横截面视图；
[0035]图15为显不包含有图16A、16B和16C的四个图纸的相对位置的不意图，每个表不图11-14的流体端组件的一个可选实施例的相应部分；
[0036]图16A为图15的流体端组件的顶部的放大的横截面视图；
[0037]图16B为图15的流体端组件的中间部分的放大的横截面视图；
[0038]图16C为图15的流体端组件的底部的放大的横截面视图；
[0039]图17为图11-14的柱塞组件的一个可选实施例的纵向的横截面视图；
[0040]图18为图17的柱塞组件的短抽油杆适配器的分解的侧面立视图；
[0041]图19为图18的短抽油杆适配器的仰视图；
[0042]图20为图18的短抽油杆的俯视图；
[0043]图21为图18沿着线21-21的横截面视图；
[0044]图22为图18沿着线22-22的横截面视图；
[0045]图23为图18沿着线23-23的横截面视图；
[0046]图24为图17的柱塞组件的柱塞的侧面立视图，其中部分被移除以显示其内部细节;
[0047]图25为图24的柱塞的俯视图；
[0048]图26为用在图17的柱塞组件中的另一种柱塞的横截面视图，其中部分被移除；
[0049]图27为柱塞组件的短抽油杆的外部端视图；
[0050]图28为短抽油杆的部分被移除的侧面立视图；
[0051]图29为作为图11-14和17的短抽油杆适配器的一个可选实施例的夹紧组件的透视图；
[0052]图30为用在图29的流体端中的柱塞和短抽油杆的部分截面图；
[0053]图31为图29的夹紧系统的螺柱的侧视图；
[0054]图32为图29的夹紧组件中的夹具的透视图，该夹具具有整体的偏转器；[0055]图33为图32的夹具的分解视图；
[0056]图34为用在图29的夹具组件内部的定位销的侧视图；
[0057]图35为图30的截面图，其显示了位于短抽油杆和柱塞中的图31所示的螺柱；
[0058]图36和37为使用替代的柱塞和具有凸缘部分的短抽油杆的替代夹具组件的示意性截面图；
[0059]图38为根据本申请的吸入阀的一个替代实施例的侧面立视图，其部分被移除以显示其细节；
[0060]图39为图38的吸入阀的阀座和引导组件的仰视图；
[0061]图40为图38的吸入阀的阀限位件的俯视图；
[0062]图41为根据本申请的排放阀的一个替代实施例的侧面立视图，其部分被移除以显示其细节；
[0063]图42为图41的排放阀的活塞的俯视图；
[0064]图43为根据本申请的气门镶座的一个替代实施例的透视图；
[0065]图44为图43的气门镶座在其右手部分被移除情况下的俯视图；
[0066]图45为图43的气门镶座在左手部分被移除情况下的仰视图；
[0067]图46为图43的气门镶座在其部分被移除以显示其细节的侧面立视图；
[0068]图47为重叠以形成限定图43的气门镶座的横截面的多边形的圆形和四边形的分解透视图；
[0069]图48为图47的多边形围绕垂直轴旋转以形成气门镶座；
[0070]图49为排放阀在其部分被移除以显示其细节情况下的侧面立视图，该排放阀包括图43的气门镶座；
[0071]图50为吸入阀在其部分被移除以显示其细节情况下的侧面立视图，该吸入阀包括图43的气门镶座；
[0072]图51为用在图1的泵系统中的歧管的透视图；
[0073]图52为通过连接管看到的图51的歧管的端视图；
[0074]图53为与第三支管相邻的图51的歧管的端视图；
[0075]图54为用在图51的歧管的顶部减压器管的截面图；
[0076]图55为用在图51的歧管的底部减压器管的截面图；
[0077]图56为根据本申请的图1的泵系统的碎岩筛插入件的透视图；
[0078]图57为具有图51的碎岩筛插入件的第一吸入阀的部分截面图；
[0079]图58和59为第二吸入阀的透视图，其中第二吸入阀被部分地移除以示出图1的碎岩筛插入件；
[0080]图60-67为图1的泵系统的密封螺母的替代实施例的透视和截面图；
[0081]图68-70为用在图15-16的流体端中的排放阀引导组件和吸入阀引导组件的视图；
[0082]图71为用在图11-14的流体端中的排放阀引导件的一个实施例；
[0083]图72-76为用在图11_14的流体端中的吸入阀引导组件的一个实施例的各种视图；
[0084]图77为用在图1的泵系统中的直通型密封件的透视图；[0085]图78-79为将图77的直通型密封件容置在图1的泵系统的流体端中的座台面的视图；以及
[0086]图80A和80B为具有显示用在图1的泵系统中的花生状孔的形状的截面图的垂直通道和水平通道的前方和侧面视图。
【具体实施方式】
[0087]优选实施例的示意性例子如下面所描述。为了清楚起见，不是实际执行的全部特征都在本说明书中描述。当然可以意识到在任意的这种实际实施例的发展中，必须做出多种视情况而定的决定以实现研发者的具体目标，例如与系统关联和商业关联的约束相符合，其从一种实施方式变化到另一种。此外，可以意识到这种研发计划是复杂且耗时的，但是仍然是享有本公开的利益的本领域普通技术人员的常规工作。
[0088]在本说明书中，对如附图所描绘的装置的各个部件之间的空间关系以及部件的各个方向的空间定位进行标记。然而，本领域技术人员在对本申请完全理解之后可以意识到这里描述的装置，元件，设备等等可以设置成任何方向。因此，描述各个部件之间的空间关系以及描述这些部件的方向空间定位而使用的术语应该被理解为分别描述部件之间的相对关系以及这些部件的方向的空间定位，因为这里描述的装置可以朝向任何期望的方向。
[0089]通过附图并结合所附的说明能够理解本申请的泵系统的结构和操作。在这里给出了泵系统的各个实施例及其关联的部件或零件。应该理解的是各个部件，零件以及不同实施例的特征可以结合到一起和/或彼此交换，其全部位于本申请的范围之内，即使在附图中并没有具体示出全部的变形和具体实施例。
[0090]此外，将对关联的部件和零件进行描述并且在关于泵系统的单个实施例的多组图上采用数字编号进行标记。数字编号在实施例之间可能变化。当完成时，可以理解的是虽然有变化的数字标记，这种重新编号的部件或零件在所有的附图组中维持相似的形式和功倉泛。
[0091]参照附图1，示出根据优选实施例的泵系统I。泵系统I包括动力端2和流体端
10。动力端2配置成具有连接到连接杆4和轴承5的曲轴3。该轴承具有十字头套筒6，以提高轴承寿命并且实现完全加压润滑。动力端2配置成驱动短抽油杆，该短抽油杆连接到具有位于流体端10内部的短抽油杆适配器8的柱塞7。随着柱塞3在流体端10内部往复运动，吸入阀9a和排放阀9b根据由柱塞7的往复运动产生的压差而工作。吸入阀9a接收通过吸入或供给歧管的泵送流体。所附的描述将详细说明泵系统I的各个部分。
[0092]连梓杆轴承
[0093]现在同时参照图2-6，根据本申请的连接杆轴承壳被标示为1010。壳1010包括连接到连接杆1014底部的连接部分1012。壳1010还具有紧固到连接部分1012以形成尺寸适于容纳轴承1018的环状组件的保持部分1016。轴承1018具有支撑在连接部分1012内部的上方部分1020以及支撑在保持部分1016内部的下方部分1022。在使用中，通过部分1020和1022的高压泵的曲轴1024在壳1010内部自由旋转。
[0094]当从前面看时，连接部分1012类似于反转的“U”。在这点上，连接部分1012具有顶板1026和一对向下延伸的固定到顶板1026的相对侧上的臂1028。板1026和臂1028 —起配置成限定出位于连接部分1012底部的圆柱形凹面1030，用于紧密但是可释放地容纳轴承1018的上方部分1020。圆柱形凹面30具有中心纵向轴1032。
[0095]向上延伸的定位孔1034设置在每个臂1028的底部。每个孔1034具有螺旋螺纹以接纳螺栓1038的螺纹轴1036。每个孔1034包括朝下的在其底端直径变大的埋头孔部分1040，在其内部放置有设置在螺纹轴1036上的调整垫圈1042。每个孔1034设置在臂1028中以使得埋头孔部分1040横切凹面1030的侧面。因此，当设置在埋头孔部分1040中时，具有足够高度和直径的垫圈1042从臂1028的底部向下突出并且向内进入凹面1030中。
[0096]一对向上延伸的连接孔1044设置在每个臂1028的底部。如图所示，一个孔1044设置在定位孔1034的前方并且另一个孔1044设置在定位孔1034的后方。每个孔1044具有螺旋螺纹以接纳螺栓1048的螺纹轴1046，用于将保持部分1016可释放地固定到连接部分1012，这将在后面更加完整地描述。定位孔1034的中心设置在横轴线1050前方相同的很小距离，横轴线1050与连接部分1012前方和后方中间的轴线1032垂直，可以看到每个臂1028的连接孔1044距离轴线1050等距地设置在孔1034的相对侧上。
[0097]为了将连接部分1012保持在连接杆1014的中心，对准塞1052从顶板1026的顶部向上延伸。对准塞1052与顶板1026整体地成型以增加强度。塞1052为圆柱形以紧密地固定到连接杆1014底部中圆形轮廓的紧固插座1054中。
[0098]一对向下延伸的定位孔1056设置在连接部分1012的顶部中。孔1056相对于轴1032和1050布置。如图所示，孔1056设置在垂直向上延伸穿过轴1050的平面上。当从上看时，还可以看到孔1056与轴线1032等间距分布以达到平衡。
[0099]孔1056穿过塞1052进入顶板1026。每个孔1056具有朝下的螺旋螺纹部分1058，以用于接纳螺栓1064的螺纹轴。同样，每个孔1056包括在朝上的具有增大直径的埋头孔部分1060，以用于容纳定位销1066。
[0100]一对定位销1066之中的每一个定位销均包括大小适于设置在埋头孔部分1060中的盘1068。盘1068具有大小适于螺纹轴1062从其中穿过的中心开口 1070。圆柱形侧壁1072从盘1068的外围向上延伸，当盘1068完全插入到其中时，侧壁1072具有足够的高度以从埋头孔部分1060中突出。侧壁1072的内直径足以将螺栓1064放大的头1074容纳在其中。所以，当螺栓1064被拧紧时，头1074向下按压在盘1068的顶部，将定位销1066固定到顶板1026。
[0101]顶板1026设置有多个围绕塞1052设置的向下延伸的螺旋螺纹孔1076和1078，螺栓1080穿过这些孔被向下按压，以将轴承壳1010连接到连接杆1014。如图所示，三个孔1076和1080设置在轴1032的相对侧上。中心孔1076位于延伸穿过轴1050的垂直平面的中心。侧孔1078距离轴1050等距设置。
[0102]当从前面看时，保持部分1016类似于字母“U”。保持部分1016具有固定到一起的一对臂1082，其位于作为壳1010的底部的位置上。臂1082向上并且从它们彼此接合的位置向外延伸，在采用向外延伸的凸缘1084进行增强的顶端终止。臂1082 —起限定出位于保持部分1016顶部的向上开口的圆柱形凹面1086。凹面1086和连接部分1012中的凹面1030具有相同的曲率半径并且类似地与轴1032对齐。轴承1018的下方部分1022固定到凹面1086中。
[0103]向下延伸的定位孔1088设置在每个臂1082的顶部，并且当连接部分1012和保持部分1016配合在一起时，适用于与连接部分1012中的各自一个定位孔1034对准。每个孔1088的底部1090的大小适于接纳螺栓1038的放大头部1092。此外，每个孔1088包括顶部埋头孔部分1094，通过螺栓1038被支承在连接部分1012上的调整垫圈1042的底部紧密地设置在埋头孔部分1094内部。每个孔1088位于臂1082中使得埋头孔部分1094横切凹面1086的侧面。当设置在埋头孔部分1094中时，垫圈1042的大小足够其向内突出到凹面1086 中。
[0104]一对向上延伸的连接孔1096设置在每个臂1082的顶部，以用于与连接部分1012中的孔1044对准。其中一个孔1096设置在定位孔1088的前面，另一个孔1096设置在定位孔1088的后面。每个孔1096的大小适于接纳向上穿过保持部分1016的螺栓1048的螺纹轴1046。每个臂1082中的孔1096设置在孔1088的相对侧上，与轴1050的距离相等。当螺栓1048将连接部分1012和保持部分1016紧固在一起时，螺栓1048放大的头部1098与凸缘1084的底部接合。
[0105]轴承1018由上方部分1020和下方部分1022组装而成，每个部分类似于管在长度方向上切开的一半。部分1020的每个相对的自由端部设置有与突出到凹面1030内部的垫圈1042接合的圆形切口 1100。同样，部分1022每个相对的自由端部设置有与突出到凹面1086内部的垫圈1042接合。因此，每个垫圈1042作用为止挡件，以防止上方部分1020和下方部分1022在壳内部发生旋转。
[0106]轴承1018具有分配液体润滑剂的特点。上方部分1020的每个相对的自由端设置有与切口 1100相邻的斜面区域1104。此外，下方部分1022的每个相对的自由端置有与切口 1102相邻的斜面区域1106。当并排设置时，斜面区域1104和1106形成从轴承1018的前面向后面延伸的润滑剂池。通道1108围绕下方部分1022沿圆周延伸，以将两个斜面区域1106连接到一起。通道1108提供润滑剂分配路径，并且确保由斜面区域1104和1106形成的润滑剂池中的润滑剂的量和压力保持不变。
[0107]轴承壳1010连接到连接杆1014并且采用传统工具安装在泵中。当泵运行时，轴承1018通过被轴承1018包围的曲轴1024内部的通道被供应增压润滑油。该油充注通道1108将油分配给形成在斜面区域1104和1106之间的储存池。这样，大量的油被保存在曲轴1024和轴承1018之间，能够使作用在轴承1018上的摩擦力最小化，使轴承保持低工作温度，并且延长轴承1018的工作寿命。
[0108]如果在泵的使用过程中轴承1018被认为已经磨坏，其可以容易地从壳1010中移除以对其进行检查或更换。为此，连接部分1012通过拧开螺栓1048而从保持部分1016被拆下。(向上延伸的螺旋螺纹孔1110允许用户在螺栓1048被移除的同时在保持部分1016上实现机械锁定)。接着，保持部分1016被拉动离开连接部分1012。由于下方部分1022不受曲轴1024约束，其能够通过施加一个较轻的拉力而从保持部分1016被取出。现在通过稍微旋转一下曲轴，上方部分1020可以从曲轴1024自由被拉出并且根据需要进行检查或更换。安装新轴承1018通过将执行轴承1018移除的步骤反过来进行而实现。轴承1018的检查和更换可以在最优环境下快速地完成。
[0109]虽然已经对轴承壳1010进行了非常详细的描述，了解旋转轴承的个人可以意识到可以对壳1010进行修改。可以理解的是上面的描述不是仅仅限于壳1010，而是包括位于所附权利要求的保护范围之内的任意以及全部轴承壳。
[0110]连梓杆[0111]现在参照图7-10，根据本发明的连接杆被标记为1014。连接杆1014包括轴2012，其具有固定到其底端适于可释放地连接到轴承壳1010的主法兰2014。次法兰2018被固定到轴2012的顶端，十字头连杆202可释放地连接到其上。
[0112]轴2012为具有上方圆柱区段2022和固定到圆柱形区段2022的底部的下方角撑区段2024。圆柱区段2022沿着其长度方向具有不变的外直径。然而，角撑区段2024的外直径随着与圆柱区段2022的距离的增加而逐渐增加。角撑区段2024作用于为尺寸大于次法兰2018的主法兰2014提供加强。
[0113]轴2012设置有纵向延伸通过角撑区段2024和圆柱区段2022的重量减轻的通道2026。通道2026具有被延伸通过角撑区段2024和圆柱区段2022的第一内壁2028所限定的延长部分。在延长部分下方，通道2026被放大，由内直径大于第一内壁2028的内直径的第二内壁2030所限定。然而在延长区段的上方，通道2026被限制，由内直径小于第一内壁2028的内直径的第三内壁2032所限定。在第三内壁2032的上方为内直径大于第三内壁2032的内直径的第四内壁2034。
[0114]由第二内壁2032限定的通道2026的区段形成用于紧密地容纳从轴承壳1010向上突出的定位塞1052的插座。平面肩部2038形成在位于第一内壁2028和第二内壁2030的连接处的第一内壁2028的底端。一对用于接纳从定位塞1052向上延伸的定位销1066的定位孔2040，设置在肩部2038中。孔2040的中心限定出穿过轴2012的横轴2044。
[0115]通道2026由第四内壁2034限定的区段形成用于紧密地但是可释放地接纳构成部分的连杆2020的定位销2046。肩部2048形成在位于第三内壁2032和第四内壁2034的连接处的第三内壁2032的顶端。肩部2048向下且向内倾斜。
[0116]十字头连杆202的定位销2046被肩部2048所止挡，停止向下落入轴2012中。销2046的尺寸形成为当其设置在其插座中并且抵靠肩部2048时，能够从轴2012开始向上突出。销2046采用实心圆柱形式，其直径略微小于第四内壁2034。为了完全地设置在肩部2048的中心并且安置在其上，销2046的底端为渐缩的。(销2046的顶端同样为渐缩的)。销2046确保连杆2020的中心完全地位于轴2012上，并且连杆2020不会相对于轴2012倾斜或旋转。
[0117]十字头连杆202具有环2050，环2050具有用于紧密地但可释放地接纳从轴2012开始向上延伸的销2046的纵向孔2052，以及用于接纳十字头销(未示出)的横向孔2054。为了将流动的润滑油供给到孔2054的内部，润滑剂开口 2056穿过环2050的顶部与纵向开口 2052轴向对准并且横切横向孔2054的顶部。一对螺旋螺纹孔2058设置在孔2054的每个相对侧上，以使得孔2058在环2050的底部限定出具有方形轮廓的样式。如图所示，孔2058相对于垂直方向偏离大概30"，并且具有从孔2054的中心轴开始向外并且向下呈辐射状的中心轴。
[0118]次法兰2018增强了轴2012和连杆2020之间的连接，并且与轴2012整体地形成。当从上面看时，次法兰2018被看出具有方形轮廓。然而，当从侧面看时，法兰2018被看出类似于“U”形，其具有位于中心的肩部部分60，包围和增强壁2032和2034，以及固定到肩部部分2060相对的侧面并且从其开始向外且向下辐射的一对臂部分62。部分2060和2062一起限定出位于法兰2018顶部用于紧密地但可释放地接纳环2050的柱状凹面2064。
[0119]每个臂部分2062设置有一对孔2066，其用于与环2054中的横向孔2054 —侧上的一对孔2058对准。螺栓2070的螺纹轴2068延伸通过孔2066并且拧入孔2058以可释放地将轴2012连接到连杆2020。凹槽2072设置在孔2066的底部用于部分地接纳放大的，无法设置在孔2066中的螺栓2070的多边形头部2074。当螺栓2070被牢固地拧紧时，横向孔2054的纵向轴2076与穿过定位销接纳孔2040中心的横向轴2044相垂直。
[0120]主法兰2014加强了轴2012和轴承壳1010之间的连接。主法兰2014具有一对突起2078，其从垂直于横向孔2054的纵向轴2076的角撑区段2024的相对侧面开始向外延伸。每个突起2078具有三个间隔分布的孔2080和2082，螺栓1080穿过每个孔延伸以将连接杆1014连接到轴承壳1010。中心孔2080位于横向轴2044的中心并且剩下的孔2082距离横向轴2044等距离设置。
[0121]连接杆1014在泵中的安装是简单易懂的。首先，轴2012和连杆2020与螺栓2070在一起。接着十字头销(未示出)延伸穿过环2050中的横向孔2054。然后，螺栓1080延伸通过主法兰2014并且在连接到泵的动力端之前延伸进入轴承壳1010，并且被拧紧。通过定位塞1052和销1066和2046以及螺栓2070和1080的布置而确保连接杆零件的最优布置。在紧固好泵的全部开口和辅助零件后，泵准备好驱动连接杆1014。
[0122]在泵运行较长时期以后，环2050在围绕着用作支承表面的孔2054的周围出现磨损的迹象。(由于在使用连接杆1014的过程中轴承壳1010相对于连杆2020没有发生移动，因此轴2012不太可能出现任何磨损)。通过松开螺栓2070并且操作十字头，磨损的环2050可以从轴2012被移除并且采用未磨损的连杆2020替代。重新将螺栓2070安装在新的环2050中使泵被重新供能。由于维护工作不需要将轴承壳1010从泵移除，因此可以在最短的时间内完成。此外，由于仅更换磨损的环2050，不会造成昂贵的加工零件的浪费。
[0123]尽管采用高度的特殊性对连接杆1014进行了描述，本领域技术人员可以意识到可以对其进行修改。因此，必须理解的是连接杆1014并不局限于用于描述的泵，而是包括任意的以及全部的其它用途。
[0124]图7-10中描述的连接杆1014以及图2_6中描述的连接杆轴承配置成，能够通过改进取放并且简化结构而减少和修正泵系统不正确且费力的维护。
[0125]流体端组件
[0126]现在参照图11-14，示出根据本申请的流体端组件10的第一实施例。流体组件10在柱塞16，吸入阀24以及排放阀26之间具有Y形交叉。流体端10配置成减少流体端的金属疲劳并且使维护容易。具体参照图11和12，流体端组件10包括具有柱塞孔14的泵壳体12，柱塞16在其中往复运动。在其内端，柱塞孔14在增压腔18中终止，增压腔18从上方通过泵壳体12中的吸入通道20被供给流体。被柱塞16加压的流体向下通过泵壳体12中的排放通道22离开增压腔18。吸入通道20中的吸入阀24建立使流体从供给歧管28向增压腔18的单向流动。排放通道22的排放阀26建立从增压腔18向出口通道30的单向流体流动使流体从流体端组件10释放出来。
[0127]泵壳体12为具有合适大小和形状的钢块。为了减轻其重量并且提高其强度，壳12设置有包含柱塞孔14的外端部并且适于通过多个牵拉杆36连接到高压泵34的动力端的高度较低的柱塞部分32。吸入部分38，包含吸入通道20，与柱塞部分32整体地形成并且从柱塞部分32开始向前且向上延伸。类似的，排放部分40，包含排放通道22，与柱塞部分32和吸入部分38整体地形成，并且从柱塞部分32开始向前且向下延伸。吸入和排放部分38和40通常从它们的内端开始向它们的外端逐渐收缩。
[0128]柱塞孔14沿着中心线A设置在泵壳体12内部。在其外端，柱塞孔14被加宽并且在42部分地具有螺纹，以接纳可压缩的密封单元44以及提供围绕柱塞16的流体密封的可旋转压紧螺母46。压紧螺母46中的多个径向开口 45以允许压紧螺母容易地被活动扳手(未示出)所抓紧并且拧入到柱塞孔14中。柱塞部分32中的润滑剂的端口 48允许润滑油在重力的影响下流到位于密封单元44和压紧螺母46之间的点处的柱塞16，使得柱塞16可以无约束地往复运动。
[0129]吸入通道20与增压腔18的顶部交叉并且具有中心线B。中心线B与中心线A共面，并且在增压腔18中的参照点Z处与中心线A交叉以限定第一钝角a。吸入通道20从吸入部分38的底部向顶部延伸。吸入通道20具有直径相对小的底部20a以及带有螺旋螺纹的直径较大的顶部20b，每个部分20a和20b具有吸入通道20大约一半的长度。底部20a的顶部形成台面50，吸入阀座和引导组件52作为吸入阀24的结构位于其上。台面50最里面的部分紧邻中心线B，与中心线B垂直用于将力从阀座和引导组件52最佳地传递给泵壳体12，以在该位置上减少形成在壳体12内由疲劳诱发的裂纹的可能性。
[0130]排放通道22与增压腔18的底部交叉并且具有第三中心线C。中心线C与中心线A和B共面，在参照点Z交叉，在该点上中心线A和C之间形成第二钝角λ。此外，排放通道22具有直径相对小的顶部22a和具有螺旋螺纹的直径较大的底部22b。顶部22a的底部形成台面54，排放阀座56作为排放阀26的结构位于其上。台面54的最接近于中心线C的部分与中心线C呈直角关系，以用于将力从阀座56传递给泵壳体12 ;从而减少在该位置上形成在壳体12内的由疲劳诱发的裂纹的可能性。
[0131]参照点Z位于中心线A上，便于随着柱塞16在图12D中参照点Z右边的其最里面的移动点与图12D中参照点Z左边的其最外面的移动点之间往复运动，而使流体从吸入通道20流入增压腔18并且从增压腔18流入排放通道22。(在图12D所示的其最里面的移动点，柱塞16经过点Z移动进入吸入通道20和排放通道22。吸入阀活塞58设置有凹形横截面以避免与柱塞16发生接触并且排放阀座56也是这样。)大约为120°的钝角α有时候小于钝角λ，其大约为125°，以容纳排放部分40中的出口通道30。由柱塞孔14，吸入通道20，排放通道22以及与它们相关联的中心线Α、Β和C的交叉所产生的Y形结构，在使用流体端组件10的过程中，减少了泵壳体12内部的应力，使泵壳体12随着时间变化产生裂纹的可能性最小化，并且使组件10的工作寿命最大化。
[0132]出口通道30穿过排放部分40，从排放部分的一端延伸到另一端。连接通道60与出口通道30垂直交叉，以将排放通道22设置成与出口通道30流体连通。排放部分40的一端或两端被连接到一个或多个管道(未示出)，用于将加压流体运离出口通道30和流体端组件10。加压流体被用于油田设施来压裂地下岩层。将出口通道30设置成远离排放阀26限制了流体通过排放阀26的横向或侧向流动，尤其是在采用多个平行的柱塞16和阀24和26构建的流体端组件中。因此，排放阀26运行时不会受到通过出口通道30的湍流的影响，由此形成平稳运行并且更有效的流体端组件10。
[0133]供给歧管28包括管状本体62，其相对的端部在组件10工作时连接到流体源。管状连接器64从管状本体62开始向下延伸，以与吸入阀24的阀保持件66的开放式顶部接合。连接器64的底部设置有外围狭槽68，并且阀保持件66的顶部设置有类似的外围狭槽70。狭槽68和70容纳公知结构的维特利(VICTAULIC)联结器本体72，用于快速且容易地将阀保持件66连接到歧管28。在本体72内部设置有维特利(VICTAULIC)橡胶密封件74，以防止流体从本体72泄露。
[0134]为了容易地维修吸入阀24而不需要将歧管28完全地从组件10拆开，一个或多个铰链76将歧管28连接到泵壳体12。每个铰链76具有由一个或多个螺纹紧固件(未示出)固定到泵壳体12的固定支架78。固定支架78具有容纳铰链销82的横向孔80。摆臂84枢转地被铰链销82连接到固定支架78。摇臂84的外端固定到管状主体62。当维特利联结器本体72从组件10被移除时，歧管28能够在铰链76上自由地枢转90°直至图12B中的虚线位置。
[0135]供给歧管28可以锁定在枢转位置，以容易地对吸入阀24进行维修。为此，第二横向孔86设置在固定支架78中且邻近于第一横向孔80，并且第三横向孔88设置在摇臂84中，当歧管28位于枢转位置时第三横向孔88与第二孔86对准。通过使锁定销90延伸穿过对准的孔86、88而将歧管28锁定在枢转位置。
[0136]固定支架78设置成圈或环形以用作流体端组件10的吊耳。通过采用合适的吊钩或吊链抓紧支架78，组件10可以被提起同时安装或者不安装到动力端34上。因此，组件10可以安全且容易地从一个地方移动到另一个地方。
[0137]吸入阀24包括阀座和紧密地固定到吸入通道20的底部20a中的引导组件52。活塞58在组件52内部移动以控制流体流动通过吸入通道。活塞58具有与组件52的座部分52a相接合的头部92，以及从头部92向上延伸穿过组件52的引导部分52b的杆94。阀定位件96被固定到杆94的顶部并且通过开口环98被保持在那里。被压缩的弹簧100设置在引导部分52b和定位件96之间用于使头部92与座部分52a保持正常接合，以防止流体流动通过通道20。具有外部螺旋螺纹的阀保持件66被拧入吸入通道20的顶部20b中，以保持阀24在泵壳体12内部的平衡，并且将阀24连接到歧管28。阀保持件66具有渐缩的内部通道102，其具有作用于维持通过流体端组件10的流速的小直径的孔口部分104，该流速足够防止由泵送流体携带的支撑剂从悬挂且锁定的吸入阀24中落下。当然，外直径相对大的阀保持件66允许阀座和引导组件52，活塞58，弹簧100等等能够从泵壳体12的外部接触到(一旦歧管28被枢转移开并且保持件66从壳体12被拆下)从而使吸入阀24的维修更简单。
[0138]泵壳体12基本上通过使吸入通道20的整个顶部20b具有螺旋螺纹而被强化。阀保持件66外部上同时延伸的螺纹将压力负载均匀地分配给泵壳体12，由此阻止了在泵壳体12中在与座台面50相邻的顶部20b的底部，形成由流体端组件10的周期性负载引起的裂纹。
[0139]排放阀26包括设置在排放通道22的顶部22a中的阀座56，以及用于控制流体通过通道22的流动的往复式活塞106。活塞106具有接合阀座56的头部108，以及从头部分108开始向下延伸的中空杆部分110。阀引导件112设置在通道22中的活塞106下方，并且具有向上突出进入设置在杆部分110中的纵向插口 116中，连接杆114滑动地容纳在插口116中。多个径向孔118贯穿中空杆部分110的底部，以均衡通道22和插口 116之间的压力。被压缩的弹簧120设置在阀引导件112和头部分108之间，以常态地按压头部108与座56相接合。阀保持件122被拧入通道22的底部22b中，以将阀26保持在泵壳体12内部。
[0140]柱塞组件124包括短抽油杆适配器126，柱塞16可释放地连接到短抽油杆126适配器126，并且短抽油杆128可释放地连接到短抽油杆适配器126。短抽油杆适配器126具有第一圆柱形本体130和多个贯穿第一圆柱形本体130的孔132，用于被第一活动扳手(未示出)接合。第一螺旋螺纹销134被固定到第一圆柱形本体130中并且从其一个端部突出。第二螺旋螺纹销136被固定到第一圆柱形本体130并且从其另一个端部突出。
[0141]柱塞16具有在增压腔18内部往复运动的第二圆柱形本体138。第二圆柱形本体138具有第一外端，第一外端具有用于螺纹接纳第一螺旋螺纹销134的第一螺旋螺纹孔140。第二圆柱形本体138还具有第一内端，第一内端具有用于在其制造期间支撑本体138的插口 142。多个径向孔174围绕柱塞16的外端设置用于被第二活动扳手(未示出)接合。在使用中，第一活动扳手与短抽油杆适配器126接合，第二活动扳手抓住柱塞16并且施加用于将柱塞16从短抽油杆126抒开的扭矩。
[0142]短抽油杆128具有往复运动进入并且离开动力端34的第三圆柱形本体144。第三圆柱形本体144具有第二内端，第二内端具有用于螺纹接纳第二螺旋螺纹销136的第二螺旋螺纹孔146。第三圆柱形本体144还具有第二外端。外围法兰148固定到并且从第二外端向外延伸。外围法兰148设置有多个孔150，相同数量的螺纹紧固件(未示出)延伸通过这些孔150，用于将短抽油杆128连接到动力端34的往复运动部件。
[0143]流体端组件10通过柱塞16的往复动作为加压流体。阀24和26使被柱塞16加压的流体仅仅在一个方向上从歧管28向出口通道30移动。孔14和通道20以及22的Y形结构除了为柱塞部分32，吸入部分38以及排放部分40提供厚的渐缩壁之外，还为本壳体12提供一种坚固且在柱塞16产生的周期性负载下不容易发生故障的结构。柱塞16，阀24、26，密封单元44，压紧螺柱46，或者柱塞组件124都需要维修，它们采用常规工具就可以容易地修理或更换并且不需要大范围拆卸流体端组件10。
[0144]现在参照图13和14，流体端组件的第二实施例被标示为410。流体端组件410基本上与流体端组件10相似，除了吸入阀424和排放阀426，以及阀424和426的通道420和422稍微进行了修改。这些修改被认为进一步加强了阀424和426以及流体端组件410。
[0145]流体端组件410包括具有柱塞孔414的泵壳体412，柱塞416在柱塞孔414中往复运动。在其内端，柱塞孔414终止于增压腔418，增压腔通过泵壳体412的吸入通道420被供给流体。被柱塞416加压的流体通过泵壳体412中的排放通道422离开增压腔418，排放通道422与吸入通道420相对设置。吸入通道420中的吸入阀424允许流体从供给歧管428向增压腔418单向流动。排放通道422中的排放阀426允许流体从增压腔418单向流入到用于从组件410释放出去的出口通道430。
[0146]泵壳体412为锻钢。壳体412具有柱塞部分432，其包含柱塞孔414的外端，并且适于通过多个连杆436连接到高压泵434的动力端。吸入部分438包含吸入通道420，与柱塞部分432整体地形成并且从柱塞部分432开始向前且向上延伸。类似地，包含排放通道422的排放部分440与柱塞部分432和吸入部分438整体地形成，并且从柱塞部分432开始向前且向下延伸。吸入和排放部分438和440从它们的内端开始向它们的外端渐缩。
[0147]柱塞孔414沿着第一中心线A’设置在泵壳体412内部。在其外端，柱塞孔414被加宽并且在442处具有部分螺纹，以接纳密封单元444和可旋转的压紧螺母446，一起提供围绕柱塞416的流体密封。柱塞部分432中的润滑剂的端口 448允许流体润滑剂流到在密封单元444和压紧螺母446之间的点处的柱塞416。
[0148]吸入通道420与柱塞孔414交叉并且具有与中心线A’共面并且与中心线A’在参照点Z’交叉，以限定出第一钝角α’的第二中心线B’。通道420从吸入部分438的底部延伸到顶部。通道420具有渐缩的底部420a，从底部到顶部直径逐渐增大，侧面相对于中心线A’倾斜大约15°。通道420还具有直径相对大的螺旋螺纹顶部420b。
[0149]通道420具有用作引导安装吸入阀424的座452的台面450。底部420a顶部的直径小于顶部420b底部的直径，形成壳体412中的台面450。台面450最里面的部分紧邻中心线B’设置，垂直于中心线B’。由于后面描述的阀424的任何部分都没有抵靠在台面450上，因此在台面450中或围绕台面450形成由疲劳诱发的裂纹的可能性很小。
[0150]排放通道422与柱塞孔414和吸入通道420交叉，并且具有第三中心线C’。中心线C’与中心线A’和B’共面，在参照点Z’处与它们相交叉以限定出第二钝角λ ’。此外，通道422具有渐缩的顶部422a，其直径从顶部向底部逐渐增加，侧面相对于中心线C’倾斜大约15°。通道422还具有直径稍微大于部分422a的底部的内侧部分422b。最后，通道422还具有螺旋螺纹底部422c，其直径大于部分422b的直径。
[0151]通道422具有用作引导排放阀426的座456的安装的台面454。直径小于部分422b的顶部的部分422a的底部，形成位于壳体412中的台面454。台面450的最里面部分紧邻中心线C’设置，垂直于中心线C’。由于下面描述的阀426的任何部分都没有靠在台面454上，因此在台面454中或围绕台面454形成由疲劳诱发的裂纹的可能性很小。
[0152]参照点V位于中心线A’上便于随着柱塞416在图14B和14C中点V右侧的最里面的移动点和图14B和14C中点Z’左侧的最外面移动点之间往复运动，而使流体从增压腔418流向排放通道422的位置上。(在图14B和14C所示的最里面的移动点上，柱塞416通过点Z’以流进吸入通道420和排放通道422，并且穿过吸入阀424和排放阀426。吸入阀活塞458设置有避免与柱塞416接触的凹形横截面并且排放阀座456类似地打开。)钝角α’大约为120°，稍微小于大约为125°的钝角λ’，用于容纳出口通道430。由柱塞孔414，吸入通道420，排放通道422以及它们相关联的中心线A’、Β’和C’提供形成的Y形结构，减少了使用过程中泵壳体412内部的应力。
[0153]出口通道430延伸通过部分440。连接器通道460与出口通道430成直角交叉，以将排放通道422设置成与出口通道430流体连通。排放部分440的每个端部可以连接到一个或多个管道(未示出)，以将加压流体运离出口通道430和组件410。以非传统方式将出口通道430设置成远离排放阀426，使流体越过和围绕排放阀426的流动最小化，限制了振动。
[0154]供给歧管428包括管状本体462，其相对的端部在组件410工作时连接到流体源。管状连接件464从管状本体462向下延伸，以与吸入阀424的阀保持件466的开放式顶部接合。连接器464的底部设置有外围狭槽468并且阀保持件466的顶部设置有类似的外围狭槽470。狭槽468和470容纳维特利(VICTAULIC)联结器本体472，用于将阀保持件466连接到歧管428。在本体472内部设置有维特利橡胶密封件474。
[0155]为了容易地维修吸入阀而不需要将歧管48完全地从组件410拆下来，一个或多个铰链476将歧管428连接到泵壳体412。每个铰链476具有由一个或多个螺纹紧固件(未示出)固定到泵壳体412的固定支架478。固定支架478具有容纳铰链销482的横向孔480。摇臂484的内端由铰链销482枢转地连接到固定支架478。摇臂484的外端固定到管状本体462。当维特利联结器本体472从组件410被移除时，歧管428能够在铰链476上相对于图14C中的虚线枢转90°。
[0156]供给歧管428可以固定在枢转位置，以容易地对吸入阀424进行维修。为此，第二横向孔486设置在固定支架478中且邻近于第一横向孔480,并且第三横向孔488设置在摇臂484中，当歧管428位于枢转位置时第三横向孔488与第二孔486对准。通过使锁定销490延伸穿过对准的孔486、488而将歧管428锁定在枢转位置。
[0157]固定支架478设置成圈或环形以用作流体端组件410的吊耳。通过采用合适的起重装置，组件410可以被提起同时安装或不安装到动力端434上。因此，组件410可以安全且容易地运输。
[0158]吸入阀424包括漏斗形的阀座452，其设置在吸入通道420的底部420a中。如图所示，座452具有外表面453，其相对于轴B’呈大约15°角向下且向内倾斜，并且固定成紧靠底部420a。一对O形环密封件455被插入到外表面453中，以防止流体围绕座452发生泄漏。座452还具有基本上平行于外表面453的内表面457，外表面453引导流动流体流向座452底部中预定大小的开口，该开口用作调节流体通过吸入阀424的流速的孔口。座452的底表面459向上且向内朝向轴线B’倾斜大概45° ,并且座452的顶表面461垂直于轴B’。围绕顶表面461的内部，座452设置有外围通道463。
[0159]阀引导件465设置在阀座452的顶部。阀引导件465包括通过多个径向翅片471连接到一起的外环467和内环469。外环467紧密地固定在外围通道463内部并且从这里向上延伸。环467具有从其顶部向外突出以与顶表面461接合的圆周向法兰473。一对O形环密封件475被插入到法兰473的顶部和底部，以防止流体在环周围发生泄露。环467具有按照比内表面457稍微浅的角度向下且向内倾斜的内表面477，其用于引导流体流向阀座452。
[0160]内环469设置在外环467的中心。环469具有滑动地接合活塞458的杆494的内表面479和外表面481。径向法兰483从外表面481的底部向外延伸，其作用为被压缩的弹簧500的支承座。
[0161]内环469和外环467通过多个与其整体形成的翅片471连接到一起。翅片471从法兰483按120°的间隔向外辐射并且连接到内表面481。翅片471相对的薄并且对流体通过阀424的流动产生最小的阻碍。
[0162]活塞458逆着阀座452运动以控制流体通过吸入通道420的流动。活塞458具有接合座452的头部492，以及从头部492向上延伸且穿过内环469的杆494。外围凹槽485围绕杆494的自由端设置，用于在阀424的安装过程中从流体端组件410的外部抓住活塞458。另一个外围凹槽487设置在杆494中位于凹槽485下方一个短距离位置。
[0163]阀定位件496固定在杆494顶部上方并且具有圆锥状结构。定位件496为圆锥形并且外直径从顶部向底部逐渐变小。外围缘489从定位件496顶部向外延伸，作用为弹簧500顶部的支承座。
[0164]凹槽491设置在定位件496的顶部，用于紧密地接纳固定到杆494的凹槽487内部的开口环498。为了确保开口环498不会从凹槽491中滑落，开口环498装配有插入的O形环495。O形环495作用为楔形定位件496和开口环498共同的安全特性，即使在阀424和接合柱塞416的使用过程中弹簧500发生断裂也能够减少活塞458松脱的可能性。
[0165]被压缩的弹簧500设置在法兰483和缘489之间，用于使头部492与座452保持常态接合，以防止流体流动通过通道420。然而，当柱塞416在增压腔418中产生部分真空时，弹簧500的弹性足够使活塞458从座452移开并且使流体进入增压腔418。
[0166]具有外部螺旋螺纹的阀保持件466被拧入吸入通道420的顶部420b，以维持阀424在泵壳体412中的平衡，并且为阀424和歧管428提供连接。阀保持件466具有渐缩的内部通道502，内部通道502具有作用为维持通过流体端组件510的流速的小直径的孔口部分504，该流速足以防止支撑剂从悬液中落下，并且阻止吸入阀424的正常工作。当然，夕卜直径相对大的阀保持件466使得阀座和引导组件452，活塞458，弹簧500等能够从泵壳体412的外部接触到(一旦歧管428被枢转移开并且阀保持件466从壳体412拆下)，使得吸入阀424的维修变得容易。
[0167]泵壳体412基本上通过使吸入通道420的顶部420b整体具有螺旋螺纹而被加强。阀保持件466外部上同时延伸的螺纹将压力负载均匀地分配给泵壳体412，抑制了在泵壳体412中在与座台面450相邻的顶部420b的底部形成裂纹。
[0168]排放阀426包括设置在排放通道422的顶部422a中的漏斗形阀座456。座456具有外表面501，其相对于轴C’向下向外倾斜大约15°，并且设置成紧靠顶部422a。一对O形环密封件503被插入到外表面501中，以防止流体从围绕座456发生泄露。座456还具有基本上平行于轴C’的内表面505，其引导流体流向出口通道430。座456的底表面507朝向轴C’向上且向内倾斜大约45°角，并且座456的顶表面509形成为圆形，以容纳来自增压腔418的加压流体。围绕底表面507的外部，座456设置有外围通道511。外围通道511的深度足够使外表面501的底部与座台面454平齐。
[0169]阀426具有控制流体通过通道422的流动的往复式活塞506。活塞506具有与底表面507接合的头部508，以及从头部508向下延伸的中空杆部分510。多个径向孔518穿过杆部分510的底面。
[0170]阀引导件512设置在通道422中的活塞506的下方。阀引导件512具有盘状基板513，其紧密固定到排放通道422的中间部分422b中。导杆514被固定到并且从基板513的顶部向上突出，从而进入设置在杆部分510中的纵向插口 516中，杆514被滑动地容纳在纵向插口 516中。内螺纹插口 515被固定到并且从基板513的底部向下突出。在对阀426进行维修时，插口 515设置用于抓紧阀引导件512以将其从泵壳体412移除。
[0171]基板513的顶部设置有围绕导杆514的底部延伸的凹槽517。凹槽517延伸进入基板513的一半，并且容纳被压缩的弹簧520的底部。凹槽517具有当弹簧被活塞506的移动压缩时能够防止弹簧520发生聚束的倾斜侧壁。
[0172]外围通道519设置在基板513的顶部。通道519从凹槽517开始向外间隔开,并且具有其大约一半的深度。通道519的宽度大约与其深度相同。
[0173]一对O形环521被插入到基板513的外表面523中。O形环密封件521紧密间隔，并且作用于防止从排放通道422经过阀引导件512发生泄漏。
[0174]阀保持件522使阀426保持在泵壳体412内部。阀保持件522具有拧入通道422的底部422c的外部螺旋螺纹塞525。六边形横截面的拧紧杆527被固定到并且从塞525的底部向下突出。扳手(未示出)抓紧杆527用于旋转阀保持件522。
[0175]被压缩的弹簧520设置在阀引导件512和头部508之间，以正常地按压头部508从而与座456相接合。弹簧520松弛地包围杆部分510。弹簧被安置成其顶端抵靠头部508的底部，并且其底端位于凹槽517中。
[0176]排放阀426具有衬套组件529，其设置在阀座456和阀引导件512之间，用于通过加压的、研磨性的运载有支撑剂的流体使泵壳体412的腐蚀最小。衬套组件529具有三个部分:衬套531，与阀座456接合的衬套支撑件533，以及与阀引导件512接合的衬套保持件535。衬套组件529的部分一起严密地覆盖排放通道422的中心部分422b。此外，衬套531，衬套支撑件533以及衬套保持件535具有组合的高度和刚度，使得通过将阀保持件522拧入部分422c中产生的稳固的压缩力被施加给阀座456。因此，由于其被插入到位，阀座456的部分422a不会摆动。
[0177]衬套531为具有直径不变的外表面537的环，外表面537的直径略小于部分422b的直径，并且内表面539在其顶部和底部向内呈弧形，以使衬套531在这些区域中变厚和加强。孔541设置在衬套531中用于与连接器通道460对准。孔541和连接器通道460具有相同的直径，从而不会阻碍进入出口通道430的流动。
[0178]衬套支撑533的大小适于紧密地设置在外围通道511中。衬套支撑件533具有倚靠阀座456的顶表面533和内表面545。衬套支撑件533还具有倚靠衬套531的底表面547。凸形的外表面549的曲率半径小于座台面454，以避免与座台面454发生接触，将顶表面543连接到底表面547。(通过避免与座台面454发生接触，通过为流体端组件410添加衬套组件529，因而不会有附加的应力施加给座台面454。)内侧面551将内表面连接到底表面547，并且在衬套531的底表面507和内表面539之间提供平滑的流动过渡。
[0179]衬套保持件535具有大小适于紧密地设置在外围通道519中的环部分553。外围法兰部分555固定到并且从环部分553的顶部向外突起。法兰部分555具有与衬套531的底部接合的顶表面557。环部分553具有从顶表面557向下且向内倾斜的顶表面559，用于提供在衬套531和基板513的顶部之间的平滑流动过渡。
[0180]柱塞组件524包括短抽油杆适配器526，柱塞516可释放地连接到短抽油杆适配器526，并且短抽油杆528可释放地连接到短抽油杆适配器526。短抽油杆适配器526具有第一圆柱形本体530和多个穿过第一圆柱形本体530的孔532。第一螺旋螺纹销534固定到第一圆柱形本体530并且从其一端突出。第二螺旋螺纹销536被固定到第一圆柱形本体530并且从其另一端突出。柱塞416具有用于在增压腔418内部往复运动的第二圆柱形本体538。第二圆柱形本体538具有第一外端，第一外端具有用于螺纹接纳第一螺旋螺纹销534的第一螺旋螺纹孔540。第二圆柱形本体538还具有第一内端，第一内端具有用于接纳柱塞键(未示出)的多边形插口 542。短抽油杆528具有用于往复运动进入并且离开动力端434的第三圆柱形本体544。第三圆柱形本体544具有第二内端，第二内端具有用于螺纹接纳第二螺旋螺纹销536的第二螺旋螺纹孔546。第三圆柱形本体544还具有第二外端。外围法兰548被固定并且从第二外端向外延伸。外围法兰548设置有多个孔550，同等数量的螺纹紧固件(未示出)穿过这些孔延伸用于将短抽油杆528连接到动力端434的往复运动部件。
[0181]多个径向孔574设置成围绕柱塞416的外端部用于被活动扳手所接合。扳手在孔574上抓住柱塞416并且根据需要施加扭矩和拉力以移除柱塞416。
[0182]流体端组件410通过柱塞416的往复式运动对流体加压而产生有用功。阀424和426允许被柱塞416加压的流体仅在一个方向上从歧管移动到出口通道430。孔414和通道420、422的Y形结构除了为柱塞，吸入和排放部分432、438、440提供厚的渐缩壁以外，还使泵壳体412在由柱塞416产生的重复性周期负载下具有耐久并且不易于发生故障的结构。柱塞416，阀424、426，密封单元444和压紧螺母446，或者柱塞组件524 —旦需要维修，即可很容易地通过普通工具进行维修或替换，无需对流体端组件410进行大规模的拆卸。
[0183]尽管已经对流体端组件410和10进行了高度具体化的描述，可以意识到可以对它们进行修改。例如，尽管操作组件410和10使排放阀426和26位于吸入阀424、24下方是一个好方法，尤其是在寒冷的天气里，因为这样允许组件采用很少的柱塞416、16的行程就能排放流体，一些使用者选择以相反的方式，将排放阀426和26设置在吸入阀424、24的上方来操作流体端组件410、10。因此，可以理解的使本申请不仅限制于流体端组件410和10，而是包括位于权利要求范围内的任何和全部流体端组件。例如,一个流体端直接位于另一个流体端的上方，其中吸入阀和排放阀具有共用的中心线。
[0184]现在参照图15和16，示出流体端组件的一个替代实施例。流体端组件4012配置成提供增强的强度，耐久性和抗疲劳。流体端组件4012具有设置在排放阀上方的吸入阀，以使得流动通过流体端的流体通常向下流动(阀位于阀上的结构)。流体端中被泵送的流体的水力静压头使随着柱塞往复运动而产生空穴的可能性最小化，并且使流体端组件4012在运行时减少振动。此外，将排放阀设置在下级位置允许泵采用很小的柱塞行程来对流体进行清理，并且避免泵送的流体在寒冷天气里发生冻结时流体端的主体发生破裂的风险。
[0185]流体端组件4012包括到达柱塞内端，并且在组装或维修流体端时为吸入阀座提供通道的接近端口。两部分的塞具有内部的接近销，和外部的与接近端口紧邻的保持螺母。接近销在其内端设置有，当柱塞到达其进入流体端主体的最里面的移动点时，用于将塞的内端容纳在其中的凹面。
[0186]流体端4012具有如图所示的主体4010。主体4010具有水平的柱塞通道4014，从其前方延伸到其后方。主体4010还具有水平的出口通道4016，从其一侧延伸到另一侧，并且设置在其下方且与柱塞通道4014呈垂直定向。吸入通道4018从主体4010的顶部垂直向下延伸，以与柱塞通道4014交叉并且限定位于交叉点的增压腔4020。排放通道4022从增压腔4020开始垂直向下延伸到主体4010的底部并且经过出口通道4016。水平的连接器通道4024使排放通道4022和出口通道4016彼此流体连通。
[0187]主体4010为金属加工锻造块。为了降低其重量并且提高其强度，主体4010设置有重量减轻的柱塞部分4026，其包括柱塞通道4014的外端并且适于通过多个连接杆(未示出)而连接到高压泵的动力端。吸入部分4028，包括吸入通道4018，与柱塞部分4026整体地形成并且从柱塞部分4026向前且向上延伸。类似的，排放部分4030包含排放通道4022，出口通道4016和连接器通道4024，与柱塞部分4026和吸入部分4028整体地形成，并且从柱塞部分4026开始向前且向下延伸。吸入部分4028和排放部分4030均从它们的内端开始向外端逐渐收缩。
[0188]柱塞通道4014沿着第一中心线A设置，第一中心线延伸穿过主体4010。在其后端，柱塞通道4014的直径变大并且在4032具有螺旋螺纹，以容纳可压缩的密封单元4034，并且相应的具有螺旋螺纹的压紧螺母4036，其提供围绕在柱塞通道4014中往复运动的柱塞组件4038的流体密封。在其前端，柱塞通道4014类似地增大直径，并且在4040具有螺旋螺纹，以容纳相应的螺旋螺纹塞4042。塞台面或肩部4044形成在螺纹部分4040的内端上，用作止挡以防止塞4042连续向内移动到达柱塞通道4014。
[0189]小直径的润滑剂端口 4046从主体4010的顶部开始垂直向下延伸，以与柱塞通道4014的后端交叉。更具体地，润滑剂端口 4046穿过柱塞部分4026，并且与柱塞通道4014在螺纹4032的内端连接。在使用中，端口 4046允许润滑油流到位于密封单元4034和压紧螺母4036之间的点处的柱塞组件4038。
[0190]吸入通道4018具有与中心线A共面并且与中心线A在增压腔4020中的参照点Z垂直交叉的第二中心线B。吸入通道4018从吸入部分4028的顶部向底部延伸。吸入通道4018具有变窄的、与其中点邻近的中间部分4018a，中间部分4018a将具有螺旋螺纹的顶部4018b连接到具有光滑壁的底部4018c。中间部分4018a的底部限定出吸入阀座台面4048。中间部分4018a的顶部为限定出吸入阀保持台面4050和直径稍小的吸入阀引导台面4051的阶梯形表面。台面4048和4050的最里面部分，设置成紧邻中心线B，垂直于中心线B以减少在这些位置上形成于主体4010中的由疲劳诱发的破裂的可能性。因此，座台面4048的顶表面为水平的。
[0191]排放通道4022位于中心线B的中心，吸入通道4018下方并且与柱塞通道4014垂直交叉。排放通道4022具有渐缩的、通常直径较小的顶部4022a，和直径稍微大一些的中间部分4022b，以及直径更大一些的螺纹螺旋底部4022c。顶部4022a的底部形成排放阀座台面4052。类似的，部分4022b的底部形成排放阀引导台面4054。紧邻中心线B设置的台面4052和4054的最里面部分垂直于中心线B，以减少在这些位置上形成于本体4010中的由疲劳诱发的裂纹的可能性。因此，座台面4052的顶表面为水平的。
[0192]参照点Z位于中心线A上，便于在柱塞组件4038从其穿过塞4042的最里面的移动点(其实线位置位于图16A和16B的点Z的右边)向其位于点Z的左边的最外面移动点往复运动时，使流体从吸入通道4018通过增压腔4020并且进入排放通道4022的位置。中心线A和B垂直相交，减少了在使用过程中的本体4010内部的应力，并且减少了本体4010破裂的可能性。
[0193]出口通道4016横穿于排放部分4030而延伸。连接器通道4024与出口通道4016垂直交叉，以将排放通道4022设置成与出口通道4016流体连通。排放部分4030的每个端部都可以连接到一个或多个管道(未示出)，以将加压流体从出口通道4016和流体端4012运离。该加压流体在典型的操作中，被用于压力地下岩层。将出口通道4016设置成远离排放通道4022中的排放阀4056限制了流体经过排放阀4056的横向流动，尤其是在指定的流体端具有三或五组通道，柱塞和阀的三缸泵和五缸泵。因此，排放阀4056不需要中断或受到流动通过出口通道4016的泵送流体喷射流的影响，得到平滑运行且更有效的流体端4012。
[0194]供给歧管4058将流体通过吸入通道4018送入流体端4012。歧管4058包括管状本体4060，其相对的端部在流体端4012工作时连接到流体源。管状连接器4062从管状本体4060向下延伸，以与设置在吸入通道4018中的吸入阀4066的阀保持件4064的开放式顶部接合。连接器4062的底部设置有外围狭槽4068，并且阀保持件4064的顶部设置有类似的外围狭槽4070。狭槽4048和4070容纳具有公知结构的维特利(VICTAULIC)联结器本体4072用于快速和容易地将歧管4058连接到阀保持件4064。在本体4072内部设置有维特利(VICTAULIC)橡胶密封件4074以防止流体从联结器本体4072泄露。
[0195]为了使吸入阀4066的维修更容易，一个或多个铰链4076将歧管4058接合到泵主体4010。每个铰链4076具有由一个或多个螺纹紧固件(未示出)紧固到主体4010的固定支架4078。摇臂4080的内端通过铰链销4082枢转地连接到固定支架4078。摇臂4080的外端被固定到管状本体4060。当维特利联结器本体4072从流体端被移除时，歧管4058能够在铰链4076上自由地枢转90°直至图16A所示的虚线位置。
[0196]吸入阀4066包括允许流体经过并且支持其它特征起作用的管状特征。例如，阀4066具有阀座4084，阀座4084在其安装到主体4010的过程中被移动通过增压腔4020，并且被按压进入吸入通道4018抵靠座台面4048的底部4018c中。吸入阀引导件4086设置在紧邻阀座4084的上方，并且在其安装到主体4010的过程中被向下移动通过吸入通道4018，并且与引导台面4051相接合。具有外部螺旋螺纹的吸入阀保持件4088被向下拧入吸入通道4018的螺纹顶部4018b直到与保持台面4050接合。阀保持件4088具有渐缩的内部通道4090，其具有用作维持通过流体端4012的流体流速的小直径的孔口部分4092，该流速大小能够防止支撑剂从来自泵送流体的悬液中落下从而堵塞吸入阀4066。座4084，引导件4086，阀保持件4088在流体端4012正常工作期间均不发生移动。
[0197]吸入阀4066具有与座4084，引导件4086以及阀保持件4088相互配合作用的移动特征。活塞4092在座4084内部往复运动，并且具有与座4084接合的头部4094，以用于控制流体通过吸入通道4018的流动。活塞4092还具有从头部4094开始向上延伸通过引导件4086的杆4096。阀定位件4098固定到杆4096的顶部上，并且通过开口环4100被保持在那里。被压缩的弹簧4102设置在引导件4086和定位件4098之间，以用于常态地将头部保持成与座4084接合。仅当吸入通道4018中的流体压力高于增压腔4020中的压力时，活塞4092沿与弹簧力相反的方向移动，以使流体流动通过吸入通道4018进入增压腔4020。
[0198]排放阀4056包括设置在排放通道4022的顶部4022a中的阀座4044，以及用于控制流体通过通道4022的流动的往复式活塞4106。活塞4106具有接合阀座4104的头部4108以及从头部4108向下延伸的中空，管状杆4110。排放阀引导件4112设置在活塞4106下方的通道4022中，并且具有向上突出进入到设置在杆4110的插口 4116中的导杆4114，导杆4114可滑动地容纳在插口 4116中。多个径向孔4118穿过杆4110的底部，使通道4022和插口 4116之间的压力均衡。被压缩的弹簧4120设置在阀引导件4112和头部4108之间，以将头部4108常态地按压成与座4104接合。排放阀保持件4122被拧入到通道4022的底部4022c中，以将阀4056保持在主体4010中。当柱塞组件4038往复运动以在增压腔4020中对流体加压，流体流动通过座4104，经过头部4108，并且向前通过排放通道4022。加压流体从排放通道4022开始经过连接器通道4024进入出口通道4016。
[0199]柱塞组件4038包括短抽油杆适配器4124，可释放地连接到短抽油杆4124的柱塞4126，以及可释放地连接到短抽油杆适配器4124的短抽油杆(未示出)。短抽油杆适配器4124具有第一圆柱形本体4128和多个穿过第一圆柱形本体4128的孔4130。第一螺旋螺纹销4132被固定到第一圆柱形本体4128并且从其一端突出。第二螺旋螺纹销4134被固定到第一圆柱形本体4136并且从其另一端突出。柱塞4126具有在柱塞通道4014内部往复运动的第二圆柱形本体4136。第二圆柱形本体4136具有第一外端，其具有用于螺纹接纳第一螺旋螺纹销4132的第一螺旋螺纹孔4138。第二圆柱形本体4136还具有第一内端，第一内端具有用于接纳柱塞键(未示出)多边形插口 4140，其可以用于将柱塞4126从短抽油杆适配器4124拧开或转动柱塞4126以帮助其从柱塞通道4014的外端被移除。
[0200]柱塞通道4014的前端设置有位于主体4010中用于实现接近增压腔4020的端口。这种接近对于在柱塞4126需要维修或更换的情况下，将细长的键(未示出)插入柱塞4126的插口 4140中用于旋转并且推动柱塞4126来说是必要的。这种接近对于安装或移除吸入阀座4084和活塞4092来说也是必要的，因此，柱塞通道4014的前端大小设计成允许阀座4084和活塞4092从其中移动通过。
[0201]两部分塞4042常态关闭柱塞通道4014的前端。塞4042包括入口销4142和固定螺母4144。入口销4142具有大小适于紧密地滑动通过塞台面4044和外围法兰部分4148的杆部分4146，外围法兰部分4148设置在配置成与塞台面4044相邻接的杆部分4146的前端。杆部分4146具有三个外围通道4150，其用于容纳O形环密封件4152，从而能够防止加压流体从杆部分4146的周围泄露。杆部分4146的前端还设置有用于减轻其重量的凹面4154。螺旋螺纹孔4156设置在杆部分4146中位于凹面4154的中心，用于容纳从通道4014中抓紧和拉出销4142的螺纹工具(未不出)。杆部分4146的后端设置有另一个凹面4158,其在柱塞4126往复运动时移动到其位于柱塞通道4014的最深点时，容纳柱塞4126的凸状内端。
[0202]当拧入螺纹外部分4040时，螺母4144按压销4142，并且因此杆部分4146，向内使法兰4148紧密地接合塞台面4044。螺母4144具有拧入螺纹部分4040的外螺旋螺纹主体4160，和从螺纹部分4160向外突出的通过扳手使螺母4144被转动的六边形杆4162。凹面4164设置在螺纹主体4160的后端用于减轻主体4160的重量。
[0203]事实上对于具有高压泵基础知识的人来说，制造和使用流体端4012没有任何问题。流体端4012通过柱塞组件4038的往复运动对流体加压，将流体从吸入歧管4058中抽出，通过阀4066进入增压腔4020。从增压腔4020开始，柱塞组件4038的连续往复运动驱使流体进入排放通道4022，通过排放阀4056并且最终通过通道4024和4016。阀4066和4056使流体借助重力保持沿向下方向移动通过流体端4012，冲刷支撑剂并且使出现空穴现象的可能性最小。在油田环境里，可以使用通过出口通道4016离开流体端4012的流体来压裂地下岩层。
[0204]流体端4012的维护是容易的。通过使塞4042从柱塞通道4014移除，并且移动动力端，以使柱塞4126从增压腔4020被取出来实现接近阀4066以用于维修。类似地，通过将保持件4122从排放通道4022拧出，并且拉动其剩余部分可以实现接近排放阀4056。由于主体4010的结构抑制了内部的应力裂缝的发展，因此很少需要更换主体4010。因此，本申请中的流体端4012的使用寿命被认为大于当前使用的流体端的使用寿命。
[0205]尽管已经对流体端4012进行了高度特殊性描述，可以意识到可以对其进行某些修改。例如，通道4014、4016、4018、4022和4024的数量和位置还有与其相关的特征都可以改变。因此，可以理解的是，本实施例中的特征不仅仅限于流体端4010，而是适用于任何和全部的其它流体端。
[0206]参照图11-16描述的流体端组件配置成减少并且修正，由于在泵系统中随着泵往复运动移动处于压力下的流体而发生的连续加压和减压而导致的金属疲劳所引起的破裂和故障。
[0207]柱寒和短抽油杆组件
[0208]现在参照图17-28，柱塞组件得以示出。该柱塞组件为图11-14中描述的柱塞，短抽油杆，以及短抽油杆适配器的一个替代实施例。柱塞3010和短抽油杆适配器3012被示出设置在流体端3016的增压腔3014内部。流体通过吸入阀3020被抽入到低压的腔3014中，并且通过排放阀3018在高压下被推出腔3014。流体在腔3014内部的加压通过柱塞3010移动进入并且离开腔3014的开口端3022而实现，柱塞3010被从泵的动力端3026突出的短抽油杆3024引导，流体端3016构成该泵的一部分。短抽油杆3024通过适配器3012连接到柱塞3010，并且通过位于动力端3026内部的驱动机构驱动而往复运动。
[0209]柱塞3010移动进入腔3014，使得腔3014内部的压力升高。在预定的点，流体压力足够打开排放阀3018，使流体从腔3014中释放并且进入排放通道3028，从这里开始来自流体端3016处于高压下的流体开始做功。打开排放阀3018所需要的压力大小通过使排放阀3018始终保持关闭直到腔3014中的压力达到阀值的弹簧确定。
[0210]柱塞3010在腔3014中产生低压条件。当柱塞3010从其在腔3014中最前面的位置撤回时，其中的流体压力降低。随着腔3014内部压力的降低，排放阀3018关闭，密封腔3014。接着，随着腔3010继续移动出腔3014，其中的流体压力继续下降到一个足以打开吸入阀3020的点。吸入阀3020的开度允许流体流进腔3014。打开吸入阀3020所需的压力可以通过使吸入阀3020保持持续关闭，直到腔3014达到需要的低压的弹簧实现。
[0211]柱塞3010包括适于在腔3014内部往复运动的细长的圆柱形体3030。放大的孔3032设置在本体3030的外端。孔3032具有用于与适配器3012接合的螺旋螺纹外部3034，和用于减少柱塞3010的往复重量的没有螺纹的内部3036。插口 3038设置在本体3030凸状的内端，并且与本体3030中心的孔3032同轴布置。插口 3038具有用于引导柱塞键(类似于放大的内六角扳手(Allen key))进入方形轮廓相应形状的中间部分3042的渐缩的外部3040。中间部分3042开口形成用于将柱塞键的锥形尖端对准到插口 3038中的圆锥形内部 3044。
[0212]尽管插口 3038的中间部分3042被示出具有方形轮廓，其可以具有任何期望的轮廓。然而，该轮廓必须在形状和大小上与柱塞键相对应，以使得当适配器3012如下所述被转动用于组装或拆卸时柱塞3010不会发生旋转。
[0213]短抽油杆适配器3012包括在其相对的端部分别具有用于与柱塞3010和短抽油杆3024紧密接合的平坦的邻接表面3048和3050。在表面3048和3050之间，本体3046被围绕其周边分布的多个孔3052、3054和3056穿过，类似于表盘上的小时显示盘，用于选择性地容纳在柱塞组件的安装过程中转动适配器3012的杆(未示出)。螺纹销3058从本体3046的内端的邻接表面3048的中心突出，用于可释放地将适配器3012紧固到柱塞3010。另一个螺纹销3060从本体3046的外端的邻接表面3050的中心突出，用于可释放地将适配器3012紧固到短抽油杆3024。
[0214]本体3046具有三个部分3062、3064和3066，其中中间部分3062将内部分3064结合到外部3066。如图所示，中间部分3062具有沿其长度不变的外直径。然而，内部3064的直径从其与短抽油杆3024相邻的外端到其与中间部分3062接合的内端均匀变大。类似地，外部3066的直径从其与中间部分3062接合的外端到其与柱塞3020相靠近的内端均匀变大。本体3046因此以阶梯方式从其内端向其外端逐渐收缩，以在柱塞3010和具有相对较小直径的短抽油杆3024之间均匀地分配负载。
[0215]孔3052设置在本体3046的外部3066中。孔3052成相对的对设置在倾斜轴Al上，它们在本体3046的中心交叉。轴Al相对于通过本体3046的中心的垂直线Vl倾斜角度 A(A = 30。)。
[0216]孔3056延伸通过本体3046的中间部分3062和内侧部分3064。孔3056成相对的对设置在与本体3046的中心彼此交叉的轴线A2和A3上。轴A2和A3彼此垂直，轴A2对应于图21的垂直线VI。轴A3上的其中一个孔3056具有小直径的内部3068，其延伸到本体3052的中心，在那里与从适配器3012的内端延伸到外端的纵向孔3070交叉，完全穿过本体3046和销3058和3060。内部分3068和相关联的孔3056作用于当适配器3012被连接到柱塞3010和短抽油杆3024时，释放集聚的空气压力。
[0217]孔3054设置在孔3053和孔3056中间，以使本体3046的强度最大。孔3054延伸通过本体3046的外侧部分3066和中间部分3062。孔3054成相对的对设置在倾斜轴A4上，其在本体3046的中心彼此交叉。轴A4相对于通过本体3046的中心的垂直线V2倾斜角度 B(B = 60° )。
[0218]螺纹孔3058和3060具有可以分别螺旋拧入与柱塞3010的螺纹孔3034紧密接合的螺旋螺纹，并且螺纹孔3072设置在短抽油杆3024的内端中。销3058和3060上的螺旋螺纹大小相同，但是它们的结构是镜像的。因此，销3058具有右旋的螺纹并且销3060具有左旋螺纹，这样可以使适配器3012同步地被接合到或从柱塞3010和短抽油杆3024拆卸。这种双重作用特征使其在使用过程中发生磨损时容易地更换柱塞3010。
[0219]本体3046设置有穿过邻接表面3050的三个孔3074。孔3074围绕螺纹销3060以120°的间隔彼此均匀分布。此外，孔3074的深度基本上与它们的直径相等。
[0220]本体3046设置有穿过邻接表面3048的三个孔3076。孔3076围绕螺纹销3058以120°的间隔彼此均匀分布。(这些间隔与那些与孔3074相关联的间隔具有60°的相位差)此外，孔3076的深度基本上与它们的直径相等。
[0221]多个锁定销3078中的一个紧密地固定到每个孔3074和3076中。每个锁定销3078由尼龙形成并且当其如图18所示初始地从与其相关联的孔3074或3076中时稍微地突出。当适配器3012完全旋转与柱塞3010和短抽油杆3024螺纹接合时，销3078的向外突出被压碎，变平并且被压缩到与邻接表面3048和3050平齐的位置。在被压缩状态，销3078在柱塞3010的外端和短抽油杆3024的内端施加向外的压力，由此防止它们发生不期望的旋转，将适配器锁定到柱塞3010和短抽油杆3024。
[0222]短抽油杆3024包括适于在往复运动进入并且离开动力端3026的细长圆柱形本体3080。螺旋螺纹孔3072设置在本体3080的内端，用于与适配器3012螺纹接合。放大的孔3082设置在本体3080的外端，用于减少短抽油杆3024的往复重量。外围法兰3084从本体3080的外端向外延伸，并且与本体3080整体地形成。法兰3084设置有多个孔3086，螺纹紧固件(未示出)穿过这些孔延伸，将短抽油杆3024连接到动力端3026内部的驱动机构。
[0223]如上记载，柱塞3010在增压腔3014中的往复运动控制其内部的压力。吸入阀3020和排放阀3018相应地进行响应以分配腔3014中的加压流体，并且最终在高压下流出流体端3016。被排放的流体接着被来自吸入阀3020的流体代替。柱塞3010重复运动按压密封腔3014的开口端3022的密封元件3088通常会使柱塞3010达到由于磨损必须进行更换的地步。
[0224]为了更换柱塞3010，用户必须执行几个简单的步骤。首先，泵的动力端3026被断电，并且通过驱动机构的适当运动，适配器3012被放置在连接动力端3026和流体端3016的连接杆3090之间。由于适配器3012优选地尽可能设置成接近动力端3026(需要适配器3012从其在图17所示的起始位置向左移动)，杆被插入到孔3052、3054或3056中合适的一个之中。现在，入口塞3092，提供进入腔3014的通道并且与插口 3038同轴布置，从流体端3016拧下，并且端部为方形的柱塞键被插入通过入口通道进入柱塞3010的插口 3038中。接着，在柱塞键尽可能保持不动的同时，采用杆旋转适配器3012用于同步地将适配器3012从柱塞3010和短抽油杆3024拧下。接着，通过适当的操作，适配器3012和柱塞3010从流体端3016被移除。通过采用新柱塞3010替换旧的柱塞，并且将上面记载的处理步骤反过来，新的柱塞3010做好了在流体端3016中工作的准备。整个过程只需要几分钟就能完成。
[0225]应该注意到，尽管图中示出一个柱塞3010，在流体端3016具有三缸结构的实施例中，相关联的泵具有三个结构相同或相似的柱塞3010。类似地，采用五缸结构，具有四个柱塞3010。因此，泵中采用的柱塞3010的数量是可变的，由此更换泵被磨损的柱塞3010所需的时间也是不同的。无论如何，所需的时间远小于任何已知的柱塞设计。
[0226]尽管已经对组成柱塞组件的柱塞3010，短抽油杆适配器3012，以及短抽油杆3024进行了非常详细的描述，了解柱塞类型泵的人可以意识到可以对柱塞3010，适配器3012，以及短抽油杆3024进行修改。例如，图26示出一种替代的柱塞3094。柱塞3094具有适于在腔3014中往复运动的细长圆柱形本体3096。细长孔3098设置在本体3096的外端中。孔3098具有用于与适配器3012螺纹接合的螺旋螺纹外部3100，以及用于减轻本体3096的往复重量的内部3102。柱塞3094像3088所示的那样没有插口，但是在外部分3100周围具有十二个穿过本体3096的径向孔3104。在安装或移除柱塞3094的过程中，孔3104使柱塞3094可以通过在如3090所示的连接杆之间被活动扳手(未示出)抓紧。因此，必须理解的是，这些实施例不仅限于柱塞3010和适配器3012，而是包括位于本说明书范围内的任何和全部柱塞和短抽油杆适配器。
[0227]现在参照图29-37，示出图11_14和17的柱塞组件的一个替代实施例。这部分中引用的数字标记将适用于图29-37和图11-14。柱塞组件包括与短抽油杆和柱塞工作的鸠尾夹组件201。具体地，夹组件201为短抽油杆适配器126、526的替代实施形式。夹组件201能够与组件410和10以及前面描述的任意其它流体端组件工作。夹组件201配置成与短抽油杆适配器126、526相似地工作，其中夹组件201将柱塞16和短抽油杆128连接到一起，以使动力端34驱动柱塞16在泵壳体12内部移动。柱塞16和短抽油杆128以及组件10和410的其它部分，与前面描述的形式和功能保持一致。夹组件201包括具有两个对称半部分的夹具203、215，以及夹适配螺柱205。图29示出连接到柱塞16和短抽油杆128的夹组件201的一个实施例的透视图。夹组件201在图29中被示出没有使用在图32中看到的偏转器204。夹组件201中的偏转器204的目的和作用将在下面描述。
[0228]泵壳体12为适于通过多个连杆36连接到高压泵34的动力端的钢块。连接杆36维持泵34和壳体12之间的相对距离。传统的流体端典型地在泵壳体中设置有孔，其与动力端相对，使柱塞16通过穿过流体端而从组件中被移除,远离动力端。对于流体端10和410，吸入阀和排放阀布置成相对准，以使得孔不可用。因此，在本申请中柱塞16的移除通过使柱塞16向泵34平移而发生。泵34和流体端10、410之间的空间是固定的。可以理解的是，柱塞16在长度和直径上可以改变以适应从流体端移除。
[0229]具体参照图30，示出柱塞16和短抽油杆128的部分截面图。夹组件201配置成与传统的各种流体端组件的柱塞和短抽油杆工作。如前面记载，短抽油杆128包括位于第二内端上的螺旋螺纹孔146。类似的，柱塞16包括位于第一端上的螺旋螺纹孔140。短抽油杆适配器126，526通过相应的螺旋螺纹孔140、146螺纹连接到每个部分。
[0230]短抽油杆128具有相对地垂直于中心线A，位于第二内端上的邻接表面208。类似地,柱塞16具有位于第一外端上的相对地垂直于中心线A的邻接表面210。
[0231]具体参照图31，夹组件201进一步包括配置成螺纹接合各个螺旋螺纹孔140、146并代替短抽油杆适配器126的销134、136的夹适配器螺柱205。螺柱205包括螺纹部分207a，座部分207b，以及法兰部分207c。螺柱205的大小和螺纹适于接合各种尺寸的孔140，146。这样做时，夹组件201配置成用作对现有的传统流体端系统的改进。可以理解的是，夹组件201的全部部件可以具有不同大小，以容纳一定范围内的流体端组件和动力端。
[0232]螺纹部分207a包括用于接合孔140，146的螺纹。当与孔140、146螺纹接合时，螺柱205具有与中心线A同轴的中心轴206。座部分207b与螺纹部分207a相邻。座部分207b的外表面相对光滑，用于与柱塞16或短抽油杆128配合。当螺柱205通过螺纹部分207a的过盈配合被固定时，座部分207b在柱塞16或短抽油杆128的内部凹陷。法兰部分207c与座部分207b相邻。法兰部分207c包括法兰211和凹槽213。随着法兰211在外部延伸离开座部分207b，离开中心轴206，法兰表面的轮廓形成凹槽213。法兰211围绕座部分207b径向地延伸，以形成相对的球茎状的法兰形状。当螺柱205与孔140、146接合时，螺柱205配置成延伸离开邻接表面208和/或210。在该实施例中，法兰211在邻接表面208和/或210上方延伸以形成凹槽213。夹具203配置成采用螺柱205以非螺纹关系与法兰211和邻接表面208和/或210之间的凹槽表面接触。如后面讨论的，通过与凹槽表面接合，夹具203将柱塞16和短抽油杆128连接到一起，而不用担心螺纹被碎片填充以及需要时常收紧连接。
[0233]尽管已经描述的法兰211具有径向延伸的球茎形状，可以理解的是，其它形状也是可能的。此外，其它实施例可以具有一个或多个法兰或肋表面，允许夹具203接合。本申请设想使用一个或多个法兰211或从邻接表面208/210突出的肋，以使得夹具203夹在周围。
[0234]安装孔214形成在相对地垂直于法兰表面216的法兰部分207c的内部。孔214设置在法兰211内部一个设定距离。安装孔214具有轴218。轴218与中心轴206偏移并且相互平行。安装孔214配置成允许螺柱205在孔140、146内部被拧紧和松开。尽管描述的在法兰部分207c内部延伸，可以理解的是，孔214可以在螺柱205内部延伸任意距离。
[0235]螺柱205还包括螺柱孔237。螺柱孔237为形成在螺柱205内部与孔214类似的孔。孔237在螺柱205内部从法兰面216开始向内延伸。孔237与中心轴206同轴地布置。为了将螺柱205螺纹接合在孔140，146内部，安装工具(未示出)被插入螺柱孔237和安装孔214中，并且进行旋转，用以沿着顺时针或逆时针方向围绕中心轴206施加扭矩。螺柱205的旋转接合或从孔140、146释放螺纹部分207a.[0236]现在还是参照图32和33，示出夹具215。夹具215为夹具203的另一种实施形式。夹具203和215以相似的形式和功能工作，除了夹具215被示出具有集成在每个部分内部的偏转器204。夹具215的功能和形式描述同样适用于夹具203，除了涉及到的偏转器.[0237]夹具215具有第一部分215a和第二部分215b。中心轴217沿着夹具215的中心与中心孔219同轴地延伸。中心轴217配置成，当夹具215围绕螺柱205被固定时与中心线A同轴布置。夹具215包括柱塞端226和短抽油杆端228。腔224形成在夹具215的每个端部226、228中。腔224内在地形成在夹具215内部并且包括腔表面230。腔224配置成接纳螺柱205的法兰部分207c。当组装时，夹具215包围法兰部分207c，由此将柱塞16和短抽油杆128连接到一起。此外，当夹具215被组装时，夹具215工作用于遮住夹组件201的内部部件，也就是螺柱205和定位销231 (参见图34)。夹具215通过使用一个或多个穿过紧固件孔225的紧固件(未示出)被紧固到一起。
[0238]可以理解的是每个部分215a和216b包括夹具215作为整体的某些相同特征。当描述关于每个部分215a和215b的夹具215的特征时，各种参考字母“a”和“b”可以被用于指代分别在每个部分215a和215b上看到的特征。
[0239]每个部分215a和215b具有配合表面227a，227b，其限定了平行于中心线A和/或轴217的平面。第一部分215a和第二部分215b沿着每个配合表面227a，227b彼此接触。夹具215关于由配合表面限定的平面对称。因为第一部分215a和第二部分215b关于配合表面227对称，给出的关于第一部分215a的特征和功能的论述，可以被理解为第二部分215b也具有相同的特征和功能。还可以理解的是，夹具215的特征和功能同样适用于夹具203。
[0240]每个部分215a，215b在端部226、228包括一半的腔224，边缘223和凹槽221。腔224a从配合表面227a延伸，从轴217径向向外。短抽油杆端部228具有内表面229和具有外表面222的柱塞端226。外表面229a、229b包围腔224a并且在其上方弯折，以在每个端部226、228上形成边缘223a。腔224a被限定为由腔表面230a和由外表面限定的平面所界定。凹槽221a形成在腔224a内部，由边缘223a和腔表面230a之间的区域限定。
[0241]在操作中，柱塞16和短抽油杆128被间隔分开指定距离。该距离被测定为在柱塞16和短抽油杆128内部、螺柱205的法兰211之间的距离，与每个夹具部分215a、215b相对的端部上的凹槽221之间的距离一致。每个夹具部分215a、215b的配合表面227a、227b彼此接触。当接触时，法兰211接合在凹槽221中，并且凹槽213接纳边缘223，用于使螺柱205与柱塞16和短抽油杆128相关联(非螺纹关系)。紧固件被插入孔225中，以将夹具部分215a和215b连接到一起。优选地，使用螺纹紧固件，但是其它类型的紧固件也是可以的。尽管上面描述了部分215a，由于夹具215的对称性，同样的形式和特征也与部分215b相关。
[0242]夹具215围绕螺柱205安装时，外表面229、222分别与邻接表面208、210相邻。外表面229、222配置成在其与每个邻接表面208、210之间具有小间隙。这避免了粘合问题，并且有助于更加容易地移除夹具215、203。
[0243]现在还要参照图34，示出定位销231。在夹具215、203的安装过程中，每个夹具部分215a、215b关于中心线A布置。夹具组件201可以包括定位销231。定位销231配置成用作帮助每个夹具部分215a、215b关于每个螺柱205定位的可选工具。定位销231具有圆柱形的中心部分233和整体地连接到中心部分233相对的端部235a和235b。端部分235a被插入到分别位于用于短抽油杆128和柱塞16的螺柱205内部的螺柱孔237中。中心孔219配置成与中心部分233的外表面接触。中心部分233和每个端部分与中心线A同轴地布置。可以理解的是，定位销231可选地用于夹具组件201。
[0244]现在还要参照图35，示出设置在柱塞16和短抽油杆128内部的螺柱205的横截面图。螺柱205位于夹具组件201内部，以允许对具有螺纹孔140，146的柱塞和短抽油杆进
行更换。
[0245]现在还要参照图36和37，示出夹具组件201的一个替代实施例。夹具组件240为夹具组件201的替代实施形式，并且包括除了这里描述的和组件201类似的形式和功能。夹具组件240包括柱塞241，短抽油杆243，以及夹具203、215。组件240继续包括使用夹具203或215。然而，在组件240中，螺柱205被移除，并且法兰部分245整体地形成到柱塞16和短抽油杆128的邻接表面中，由此形成柱塞245和短抽油杆243。柱塞241和短抽油杆243的形式和功能与前面关于组件201的描述相类似。
[0246]法兰部分245从柱塞241的邻接表面246a和短抽油杆243的邻接表面246b延伸。每个法兰部分245包括各自的法兰和凹槽，其形式和功能与螺柱205的类似。在这种实施例中，由于法兰部分245的整体性而不需要安装孔214。螺柱孔247设置在柱塞241和短抽油杆243的内部，其形式和功能与螺柱孔237的类似。螺柱孔247配置成在使用时可选地使用定位销231。
[0247]夹具组件201在图29中被描绘，其未使用偏转器204。在图32中，夹具部分215a和215b被示为具有整体形成的偏转器204。夹具组件201可选地包括偏转器204。偏转器204可以与夹具组件201整体地形成，如图所示具有夹具215，或者为夹具组件201的单独部件，如图所示具有夹具203。偏转器204通常设置在邻近于夹具215、203和短抽油杆128、243的交叉点I处。为了帮助移除柱塞16、241，柱塞16、241的长度通常尽可能最小化，并最终从流体端和动力端之间被移除。为此，夹具组件201和/或短抽油杆适配器126、526配置成随着短抽油杆128在延伸和收缩位置之间循环，而在流体端组件10内部平移。为了避免偏转器204和泵壳体12接触，偏转器204设置成更朝向短抽油杆128、243。可以根据偏转器204是否与夹具215、203整体形成或作为单独部件而使用其它位置。
[0248]围绕可旋转压紧螺母46的密封件容易随着时间的推移而失效。当密封件失效时，加压流体流可以从增压腔18中泄露出去，并且使泵34或其它部件损坏。偏转器204配置成包括呈角度的表面247，其用于使任何泄露的流体发生偏转。偏转器204由此被用作保护部件，适用于接收与泵34相反的流体流。偏转器204更容易更换并且与泵34相比具有显著减少的成本。偏转器204的的另一个特征在于，使加压流体流以相同的角度偏转离开中心线A，由此使得操作者更容易探测到这些液体流。一旦这些液体流被探测到，可以在任何重大损坏发生之前，对压紧螺母46进行维修。
[0249]参照图17-37，其描述的柱塞组件配置成通过改进方法并且简化结构来减少并且修正泵系统的不正确且费力的维护。此外，图17-37的柱塞组件配置成减少并且修正泵系统的不正确操作。[0250]阀和密封插入件
[0251]现在参照图38-40，示出吸入阀的一个替代实施例。吸入阀5010在形式和功能上与图12C和13C分别描述的吸入阀20和420相类似。吸入阀5010配置成使支撑剂从悬液中脱离出来的可能性最小化。吸入阀5010允许泵送浓度比普通悬浮支撑剂浓度高的压裂流体，这对用户来说显著地节约了成本。吸入阀5010可以设置在流体端的浅层吸入通道中，由此导致在制造时从流体端的本体移除较少的金属。此外，吸入阀5010配置成具有轻质结构，制造成本低，并且使用可靠。
[0252]吸入阀5010包括阀座和引导组件5012，用于设置在流体端5016的吸入通道5014中，并且活塞5018在组件5012内部移动，以控制流体通过通道5014的流动。活塞5018具有接合组件5012的座部分5022的头部5020，以及从头部5020向下延伸穿过组件5012的引导部分5026的杆5024。阀定位件5028固定在杆5024的底部上，并且被开口环5030保持在那里。被压缩的弹簧5032设置在引导部分5026和定位件5028之间，用于将头部5020常态地保持成与座部分5022接合，以防止流体流动通过通道5014。阀保持件5034被螺旋拧入吸入通道5014，以保持阀5010在流体端5016内部的平衡，并且将阀5010连接到吸入歧管(未不出)。
[0253]座部分5022包括紧密地固定在通道5014变窄的非螺纹上部分5014u中的外环5036。外环5036的高度足够将其顶表面5038的顶部放置成，与流体端5016的增压腔5040的侧面相平齐。座部分5022还包括外围法兰5042，该外围法兰5042与外环5036整体地形成、并且从外环5036的底部向外突出以抵靠在通道5014宽的具有内螺纹的下部分5141与上部分5014u相交接的肩部或座台面5044上。
[0254]外环5036具有向上并且向内倾斜一个浅角的外表面5046，浅角与通道5014的上部分5014u的倾斜地相对应。多个外围通道5048、5050，和5052以一定间隔距离围绕外表面5046设置。在通道5048、5050和5052的内部分别设置有O形环密封件5054、5056和5059。如所描述的组件收缩的外表面5046延长了密封件5054和5056的寿命，同时减少了形成在流体端5016中的疲劳破裂，在“老式”的流体端中存在这种问题，即在为柱塞行程加压的过程中阀座被向外按压在增压腔的侧面上。
[0255]外环5036具有内表面5058，其形状适于减少流体移动通过阀5010的湍流。内表面5058具有形成为斜面使其向下且向内朝向座部分5022的中心沿大约36°角倾斜的顶部5058t，倾斜的角度可以作为设计内容选择而增加，以使阀5010的动作最优化。内表面5058还具有以陡坡向上且向内倾斜的底部5058b，陡坡角度为74°。将底部5058b和顶部5058a连接到一起，内表面5058具有以比底部5058b小约10°的斜坡向上且向内倾斜的内侧部分5058m。因此，内表面5058为“阶梯状”，以形成漏斗形使流体通过位于顶部5058t和内侧部分5058m的交接处的座部分5022变窄的颈部5060，产生最小的压力损失。
[0256]外围法兰5042从外环5036的底部开始沿直角向外延伸。法兰5042的顶部紧密地接合座台面5044，由此确保为组件5012形成坚固的平台。为了确保流体围绕座台面5044不发生泄露，法兰5042的底部设置有容纳用于接合阀保持件5034的O形环密封件5064的外围凹槽5062。
[0257]引导部分5026包括滑动地容纳活塞5018的杆5024的内环5066。内环5066具有接合杆5024的内壁5068，和与其相对的外壁5070。外壁5070具有上部分5070u和高度基本上相同的小直径下部分50701。肩部5072设置在上部分5070u和下部分50701的交接处，该交接处作用为与弹簧5032的顶部邻接。上部分5070u设置在与法兰5042相邻的座部分5022的内部，并且向上和向内收缩，以用于减少流体通过引导部分5026的湍流。下部分50701从座部分5022的底部向外突出。
[0258]内环5066和外环5036通过三个垂直指向的翅片5074被连接到一起。翅片5074从内环5066的外壁5070的上部分5070u以120°的间隔向外辐射以与外环5036的底部5058b相接。翅片5074的高度比宽度大以最好地承受轴向负载。同样，翅片5074水平定向用于使重量最小化并且强度最大化。环5066和5036和翅片5074对流体通过组件5012产生的阻力最小化，并且使阀5010能够处理支撑剂浓度高于通常浓度的流体。
[0259]头部5020的顶部设置有浅槽5076使得其形成碗形。凹槽5076减少了活塞5018的质量，由此使活塞5018能以更快的速度往复运动，并且使流体通过阀5010发生的泄露最小化。此外，凹槽5070作用于接纳流体端5016内部的往复运动柱塞(未示出)的自由端部，以使增压腔5040的长度和容积最小化。
[0260]头部5020具有倾斜的适于紧密地接合座部分5022的顶部5058t的外围边缘5078。由耐用材料形成的插入件5080围绕边缘5078延伸，其用作阀5010的密封元件。插入件5080具有横截面为圆形的后边缘5082以“扣合”到围绕头部5020的具有相应形状的凹槽5084中。在制造时后边缘5082容易按压进头部5020并且在使用中不容易松弛。
[0261]杆5024具有位于其底端的球形旋钮5086。如图所示，旋钮5086的直径小于杆5024的直径，以容易地穿过内环5066固定。旋钮5086被应用于在阀维修操作期间抓紧活塞 5018。
[0262]在旋钮5086上方，杆5024设置有外围凹槽5088。凹槽5088具有顶表面5088t，底表面5088b，以及将顶表面5088t和底表面5088b连接到一起的内侧面5088m。顶表面5088t向外且向下倾斜5°角，以主动地抓紧具有相应形状的开口环5030，并且使开口环5030在阀5010的使用过程中保持弹性向外。底表面5088b水平定向并且内侧面5088m垂直定向，以使开口环5030的安装容易。
[0263]阀定位件5028固定在杆5024的底部上方并且具有圆锥形结构。定位件5028的外直径从其顶部向其底部逐渐变大，在顶部其直径和内环5066的外壁50711相同。外围边缘5090从定位件5028的底部向外延伸，用作与弹簧5032的底部的邻接。
[0264]凹槽5092设置在定位件5028的底部，用于紧密容纳固定到杆5024的凹槽5088中的开口环5030。为了确保开口环5030不会在凹槽5092中滑动，开口环5030设置有位于其中间点的外围凹槽5094，O形环5096固定到其中。O形环5096用作安全特征以将阀定位件5028和开口环5030楔牢到一起，即使弹簧5032由此发生断裂也能够减少在使用阀5010期间活塞5018完全松弛。
[0265]阀定位件5034为分区段的中空的并且呈圆柱形的。保持件5034的上部分5034u设置有紧密地螺旋拧入相应的围绕通道5014的下部分5141加工成形的外部螺旋螺纹5098中。
[0266]阀保持件5034具有整体地形成在上部分5034u的底部的中间部分5034m。如图所示，中间部分5034m具有多边形截面，该截面具有被六个呈多边形布置的次要外表面5102分隔开的六个主要的外表面5100。表面5100可以采用扳手抓紧用于旋转阀保持件5034，以在阀5010的安装和维护过程中将螺纹5098从那些通道5014中拧开。
[0267]阀保持件5034具有整体地形成在内侧部分5034m的底部上的底部5034b。底部5034b具有圆形截面并且具有围绕其中间的外围狭槽5104。狭槽5104容纳维特利联结器(未示出)，以用于快速且容易地将阀保持件5034连接到将流体送入阀5010的吸入歧管。
[0268]阀保持件5034具有运送流体通过部分5034u、5034m和5034b进入组件5012的分段通道5106。通道5106最上面的部分从上部分5034u的顶部向下延伸并且作用于紧密接纳组件5012的法兰5042的凹槽。通道5106最上面的部分由从侧壁5108向内突出，以接合法兰5042的底部的圆形侧壁5108限定。通道5106的中间部分提供位于最上部分下方围绕阀定位件5028的环形流动空间。中间部分由此围绕定位件5028凸出，具有级联的五个壁5112-5120。第一壁5112从顶壁5110的内边缘向下垂直延伸。第二壁5114从第一壁5112的底部向下且向外倾斜。第三壁5116从第二壁5114的底部向下垂直延伸。第四壁5118从第三壁5116的底部向下且向内倾斜。第五壁5120从第四壁5118的底部向下垂直延伸。(第五壁5120的直径较小并且邻近阀5010的流体入口，为限制进入阀5010的流体量并且提高流体速度的变窄的颈部。通过正确地确定壁5120的直径，阀5010的使用者能够为通过阀5010的流体建立射流作用，这样能够驱动聚集在或围绕定位件5028的支撑剂进入流体流并且离开阀5010。)通道5106的最下面部分被从底部5034b的底部向上且向内倾斜并且在其顶部与第五壁5120的底部连接的渐缩的底壁5122限定。
[0269]阀5010的组装，安装以及使用很简单。为了组装阀5010，插入件5080首先设置在活塞5020的凹槽5084中。接着，杆5024延伸通过组件5012的内环5066。接下来，弹簧5032，定位件5028，以及开口环5030 (具有连接到其上的O形环5096)由此设置在杆5024上方。现在，通过采用定位件5028压缩弹簧5032使其抵靠内环5066的肩部5072，开口环5030被插入到外围凹槽5088中。此后，阀5010的被组装部分滑动进入流体端5016的通道5014的上部分5014u。在该点，阀定位件5028通过采用抓紧阀保持件5034的外表面5100的扳手被拧入通道5014的下部分5141。最后，采用维特利夹具(VICTAULIC clamps，未示出)将狭槽5104上的阀5010连接到与流体端5016相关联的吸入歧管。在短时间的工作之后阀5010准备好使用。
[0270]在阀5010安装到流体端5016之后，柱塞(未示出)在头部5020上方往复运动。随着柱塞向前移动以驱动其气缸内的流体，头部5020的外围边缘5078在弹簧5032的影响下紧密地按压到座部分5022的顶表面5058t，以确保没有流体泄露通过通道5014。当柱塞移动回其起始点时，产生部分真空将活塞5018提升对抗弹簧5032的压缩力并且向上抽动流体通过通道510和阀5010。打开和关闭阀5010的过程整体上都是自动的并且仅仅需要不到一秒就能完成。由于阀5010使湍流最小化，在正常使用条件下支撑剂不会被阀5010捕获以堵塞通过组件5012或保持件5034的流动。
[0271]尽管已经对吸入阀5010进行了高度具体化的描述，本领域技术人员可以意识到能够对其进行修改。因此，可以理解的是，阀5010包含位于本申请的范围之内的任意和全部阀的实施形式。
[0272]现在参照图41和42，示出排放阀的一个替代实施例。排放阀6010具有阀座和设置在阀座上方的阀引导件。阀引导件具有排放通道塞，和固定到并且从塞的底部向下突出的引导杆。该阀引导件还具有固定到并且从塞的顶部向上突出的具有内部螺纹的提升套筒。活塞设置在阀座和阀引导件之间。该活塞具有用于接合阀座的顶部的头部分，并且杆部分固定到并且从头部分向上延伸。杆部分具有位于引导杆被滑动地容纳在其中的纵向插口。杆部分还具有多个横穿插口用于向插口泄压的孔。被压缩的弹簧被设置在阀引导件和活塞的头部分，用于常态地将头部保持成与阀座接合。具有外螺纹的阀保持件被设置在阀引导件上方，用于朝向阀座按压阀引导件。
[0273]排放阀6010配置成通过为流体流动提供很小的阻碍，来减少支撑剂堵塞，以使得压裂流体能够以最小的湍流通过。因此，可以泵送悬浮支撑剂浓度比通常高的压裂流体。此夕卜，排放阀6010能够安置在泵流体端的浅层插口中。浅层插口需要在制造流体端时从流体端移除较少的承载材料，由此提高流体端的强度和耐久性。这样，配置成容纳排放阀6010的流体端就不可能由于出现应力破裂而发生故障。
[0274]排放阀6010具有活塞在其上行进的“公”阀引导件。该阀引导件承载活塞到达阀座，以闻精确性和最小的晃动来关闭排放阀，如果出现晃动，可能引起在排放阀安装在其中的泵中产生振动。此外，排放阀6010具有带气门的活塞允许活塞在阀引导件上自由地滑动，并且减少排放阀6010被卡住处于“打开”或“关闭”状态从而发生阀泄露。排放阀配置成保持结构轻质，制造成本低，并且在使用中完全可靠。
[0275]排放阀6010包括用于设置在流体端6016的排放通道6014底部中的阀座6012，以及用于控制流体通过通道6014的流动的往复式活塞6018。活塞6018具有接合阀座6012的头部分6020，以及从头部分6020向上延伸的杆部分6024。阀引导件6026设置在通道6014中的活塞6018上方并且具有引导杆6028，引导杆6028向下突出进入到其被滑动地容纳在其中的设置在杆部分6024的纵向插口 6030中。多个径向孔6032穿过杆部分6024的底部，在通道6014和插口 6030之间均衡压力。被压缩的弹簧6034设置在阀引导件6062和头部分6020之间，以常态地按压头部分6020使其与座6012保持接合。阀保持件6036被拧入到通道6014的顶部，以将阀6010保持在流体端6016内部。
[0276]阀座6012为具有内壁6038的中空圆柱，内壁6038的形状使得湍流最小化的。壁6038具有朝向座6012的中心以大约36°的角向下且向内倾斜的顶部6038t。壁6038还具有以基本上与顶部6038t相同的坡度向上且向内倾斜的底部6038b。最后，壁6038还具有基本上为垂直的中间部分6038m，其将顶部6038t的底部与底部6038b的顶部相连。
[0277]阀座6012具有与通道6014的侧部紧密地接合的外壁6040。外壁6040以相对于通道6014的底部的锥形物而倾斜的浅角向下且向内倾斜。一对外围通道6042、6044设置成围绕壁6040的中间。在每个通道6042、6044内部设置有O形环密封件6046、6048，以防止围绕座6012发生泄漏。如所描述的，倾斜壁6040延长了密封件6046、6048的寿命，并且减少了在流体端6016中形成疲劳裂缝的可能性。
[0278]外围法兰6050从外壁6040的顶部突出。法兰6050的底部朝向外壁6040向下且向内倾斜大约30°角。该30°角与形成在通道6014的小直径的底部6014b和通道6014的中间直径的中部分6014m的连接处的座台面6052相一致。如所描述的倾斜座台面6052，能够为座6012提供坚固的平台，使流体端6016中的诱导应力最小化。
[0279]头部分6020包括底部6020b和从底部6020b的边缘向上且向外延伸的边缘部分6020r。底部6020b为圆锥形并且具有圆形的底壁6054和从底壁6054开始以大约60°角向上且向外延伸的侧壁6056。然而，边缘部分6020r具有从侧壁6058的顶部开始以大约36°角向上且向外突出的侧壁6058，以将边缘部分6020r与座6012的顶部6038t平齐设置。在使用中，底部6020b尖锐地突入到流动经过座6012的流体中，以使围绕活塞6018的流体产生径向偏转，使活塞6018保持在引导杆6028的中心。活塞6018保持在中心能够使活塞6018避免粘到引导杆6028上并且确保边缘部分6020r理想地安置在座6012上，防止发生泄漏。
[0280]边缘部分6020r突出到底部6020b上方，以限定出位于头部分6020顶部的环形凹槽6060。凹槽6060减少了活塞6018的重量使得活塞6018能够比没有凹槽时更快速地往复运动。凹槽6060进一步用作与弹簧6034底部的邻接件。
[0281]杆部分6024从弹簧6034内部的凹槽6060的中心开始向上延伸。杆部分6024与头部分6020整体地形成，并且具有从其位于凹槽6060中的底部开始向其设置在边缘部分6020r上方的顶部逐渐减少的外直径。杆部分6024的顶部与阀引导件6026邻接以限定活塞6018的移动上限。插口 6030向下延伸穿过杆部分6024的中心并且进入边缘部分6020r的中心。杆部分6024的底部具有外围的，向下且向外倾斜的凸缘6062，凸缘6062提供一个可以供孔6032穿过并且进入插口 6030的内/底端的表面，并且作用于使弹簧6034从孔6032偏转开，以免堵塞孔6032。活塞6018具有从插口 6030开始按照60°间隔向外延伸的孔6032。如果一个或几个孔6032被堵塞，剩余的作为备用用于使插口 6030内部的压力与通道6014中的压力相平衡。
[0282]边缘部分6020r的侧壁6058设置有紧密地接纳插入件6066的外围凹槽6064，插入件由耐久材料形成，用作阀6010的主要密封元件。凹槽6064具有远离侧壁6058的后缘6068，其具有圆形截面。插入件6066具有与后缘6068形状相对应的后缘6070，以“卡合”到凹槽6064中。在制造时，后缘6070被容易地按压进入头部分6020并且很难随时间变化而松脱。
[0283]阀引导件6026包括具有圆形垂直侧壁6074的圆形塞6072，和从侧壁6074的顶部向外突出的圆周法兰6076。法兰6076与流体端6016中的座台面6078在通道6014的中间直径的中间部分6014m和通道6014的大直径的螺旋螺纹顶部6014t的连接处接合。由于引导件6026传递给流体端6016的负载小于传递给阀座6012的负载，因此阀台面6078不必像座台面6052那样倾斜。为了防止流体围绕塞6072发生泄露，侧壁6074设置有一对位于法兰6076下方用于接合流体端6016的外围凹槽6080,6082,在其中设置有O形环密封件6084,6086ο
[0284]塞6072在其底部具有圆形凹槽6088。凹槽6088位于阀6010的纵向轴的中心。圆形平台6090从凹槽的中心开始向下部分地朝向塞6072的底部延伸。平台6090作为活塞6018的杆部分6024的顶部的邻接件。凹槽6088中的环形区域，围绕平台6090形成，作为弹簧6034的顶部的邻接件。
[0285]圆柱形的引导杆6028与塞6072整体地形成。引导杆6028的直径小于平台6090的直径，并且从平台6090的中心开始向下延伸，以滑动地容纳在杆部分6024的插口 6030的内部。引导杆6028足够长以将杆部分6024保持在活塞6018的整个移动范围上方，然而也足够短以避免由于接触插口 6030的底部而可能对引导杆6028和活塞6018造成损坏。
[0286]具有内螺纹插口 6094的圆柱套6092从塞6072的顶部突出。当需要对阀6010进行维护时，套6092以传统方式被用于从通道6014提升阀引导件6026。[0287]阀保持件6036包括具有螺旋螺纹侧壁6098的圆形帽6096，螺旋螺纹侧壁6098使保持件6036能够被拧入到通道6014的顶部6014t中。为了便于转动保持件6036，具有六边形横截面的多边形销6100被固定到并且从帽6096的顶部向上延伸。销6100的大小使其能够采用扳手容易地抓紧。圆柱形切口 6102设置在帽6096的底部，以松动地接纳从塞6072的中心向上突出的套6092。当完全拧入通道6014中时，帽6096的底部向下按压在塞6072的顶部，以将法兰6076紧密地保持在座台面6078上。
[0288]在将排放阀6010安装在通道6014中以后，柱塞(未示出)在阀座6012下方的增压腔内往复运动。随着柱塞向前移动驱动加压流体通过阀座6012，弹簧6034的压缩力被克月艮，并且活塞6018被升高到图41所示的位置。随着头部分6020从座6012卸下，流体流动通过座6012，底部6020b作用于引导活塞6018到达流动的中心位置，并且进入通道6014的中间部分6014m。流体端6016的排放端口(未示出)从中间部分6014m和流体端6016运送加压流体。当柱塞移动回到其起始点时，座6012内部的流体压力降低使得弹簧6034的压缩力驱动侧壁6058和活塞6018的插入件6066到达座6012的顶部6038t上，由此防止中间部分6014m中大量的流体移动回到座6012或者流体端6016的增压腔。
[0289]打开和关闭排放阀6010的过程整体是自动进行的并且可以在一秒内完成许多次。由于阀6010使湍流最小化，因此支撑剂不会被阀6010 “挡下”从而堵塞压裂流体通过通道6014的流动。比普通流体包含更大量支撑剂负载的流体能够被泵送通过阀60101，这能够为用户节省大量的成本。
[0290]尽管已经对排放阀6010进行了高度具体化的描述，本领域技术人员可以意识到可以对其进行修改。因此，可以理解的是阀6010包括位于本申请的范围之内的任何和全部阀实施形式。
[0291]参照图38-72描述的阀配置成减少和修正泵系统的不正确操作。
[0292]现在参照图43-50，示出阀插入件的一个替代实施例。阀插入件7010为一种由类似于耐用塑料的弹性材料制成的环。该环的形状通过将不规则的多边形围绕中心轴旋转而限定。将四边形和圆形叠置得到不规则的多边形。阀插入件7010配置成连接到吸入阀或排放阀的可移动活塞，其一旦被安装就无法滑动、滚动或枢转。此外，阀插入件7010引导流体围绕其外表面以最下湍流流动并且被腐蚀性流体磨蚀。因此，阀7010比任何已知的密封元件具有更长的工作寿命。
[0293]阀插入件7010配置成可相互交换地用于吸入阀或排放阀，由此减少了泵操作者必须拿在手上用于维修的部件清单。此外，阀插入件7010能够容易地安装到阀中，而不需要特殊的工具或无需延长完成任务所需要进行的培训。这是由于阀插入件7010配置成采用“卡合”连接到阀中，这样可以感觉，看到并且听到是否正确固定。阀插入件7010具有轻质结构，制造成本低，并且在使用中完全可罪。
[0294]阀插入件7010为由耐用塑料或其它合适的弹性材料支撑的环，其形状通过围绕中心轴A转动不规则的多边形P而限定。将四边形Q和圆形C重叠形成多边形P。
[0295]四边形Q为具有四个边sl、s2、s3和s4的四个角al、a2、a3和a4的平面图形。边Si和s3的测量长度分别为0.876英寸和0.499英寸，彼此平行布置。边s2为0.519英寸长并且将边Si和s3连接到一起。边s2与边Si相交成90°角al，与边s3相交成90°角a2。另外，边s4的测量长度大约为0.641英寸，设置成与边s2相对并且将边si和s3连接到一起。边s4与边s3相交成大约13.5°角a3并且还与边si相交成大约55°角a4。
[0296]圆形C为封闭的平面曲线，由距离位于其内部的点具有相同距离的全部点组成，内部的点被称作中心C。中心c到封闭的平面曲线的距离为圆C的半径r。半径r的长度大约为0.375英寸。
[0297]当重叠时，中心c设置在四边形Q的界限内，即由边S1、s2、s3和s4界定的区域，部分的圆C延伸越过四边形Q的边界。四边形Q和圆C在三个点p1、p2和p3彼此接触。圆C与边Si在点pi处以浅角交叉并且与边s2在点p2处以另一个浅角交叉。圆C与边s3在接近边s3的中间点接触但是不交叉。
[0298]多边形P由五条线段11、12、13、14和15限定。线段11为边si的一部分，与边s4连接并且测量长度大约为0.279英寸。线段12为圆c的一段弧，长度大约为1.374英寸。线段13为边s2的一部分，与边s3连接，测量长度大约为0.125英寸。线段13和边s3的长度和位置完全一致，线段14和边s4也是这样。
[0299]围绕中心轴A旋转多边形P，为阀插入件7010提供其外表面。通过线段7011的旋转而生成的一个表面为从阀插入件7010的底部垂直向上延伸并且朝向阀插入件7010的内部开口的圆形内壁7012。类似的，线段7012围绕轴A的旋转产生首先从内壁7012的顶部向上且向内突出，接着向上且向外突出，并且最后从其顶部向外且向下弯曲的凸状顶壁7014。同样，线段7013围绕轴A的旋转导致阀插入件7010设置有从顶壁7014的外周围水平向外突出的圆形，翼壁7016。进而，线段7014围绕轴A的旋转产生一个从翼壁7016向下突出并且平行于内壁7012的圆形外壁18。最后，线段15围绕围绕轴A的旋转产生从外壁7018的底部向下且向内倾斜以连接内壁7012的底部的圆形底壁7020。
[0300]排放阀7022包括阀座7024和往复式活塞7026。活塞7026具有接合阀座7024的头部分7028，和从头部分7028向上延伸的中空的杆部分7030。阀引导件7032设置在活塞7026上方，并且具有向下突出进入杆部分7030的纵向插口 7036中的引导杆7034。多个径向孔7038穿过杆部分7030的底部。被压缩的弹簧7040设置在阀引导件7032和头部分7028之间以常态地将头部分7028按压成与座7024接合。阀保持件7042被拧入到泵(未示出)中，以将阀7022保持在其中。
[0301]阀座7024为具有内壁7044的中空圆柱。壁7044具有朝向座7024的中心向下且向内倾斜的顶部7044t。壁7044还具有向上且向内倾斜的底部7044b。最后，壁7044具有基本上垂直的中间部分7044m，其连接顶部7044t的底部和底部7044b的顶部。
[0302]阀座7024具有紧密地与泵接合的外壁7046，阀7022设置在阀座7024内部。外壁7046以浅角向下且向内倾斜。一对外围通道7048、7050围绕壁7046的中间设置。在每个通道7048、7050内部设置有O形环密封件7052、7054。外围法兰7056从外壁7046的顶部突出。法兰7056的底部朝向外壁7046向下且向内倾斜。
[0303]头部7028包括底部7028b和从底部7028b的外围向上且向外延伸的边缘部分7028r。底部7028b为圆锥形，具有圆形底壁7058和从底壁7058向上且向外延伸的侧壁7060。然而，边缘部分7028r具有从侧壁7060的顶部向上且向外突出的侧壁7062，以将边缘部分7028r和座7024的顶部7044t平齐布置。边缘部分7028r突出到底部7028r的上方，以限定位于头部7028的顶部中的圆形凹槽7064。
[0304]杆部分7030从位于弹簧7040内部的凹槽7064的中心向上延伸。杆部分7030与头部7028整体形成，并且具有从其位于凹槽7064内部的底部至位于边缘部分7028r上方的顶部逐渐减少的外直径。杆部分7030的顶部与阀引导件7032邻接。插口 7036向下延伸通过杆部分7030的中心并且进入边缘部分7028r的中心。杆部分7030的底部具有外围的向下且向外倾斜的凸缘7066。活塞7026具有从插口 7036向外延伸的孔7038。
[0305]边缘部分7028r的侧壁7062设置有紧密接纳阀插入件7010的外围凹槽7068，作为阀7022的外围密封元件。凹槽7068具有与侧壁7062远离的后边缘7070，其具有大致为圆形的横截面。顶壁7014，侧面具有内壁7012和翼壁7016，在形状上与后边缘7070相对应以“卡合”到凹槽7068中。插入件7010容易被按压到头部分7028中并且很难随时间变化而松脱。
[0306]阀引导件7032包括圆形塞7072，其具有圆形的垂直的侧壁7074和从侧壁7074的顶部向外突出的圆周法兰7076。为了防止流体围绕塞7072泄露，侧壁7074设置有一对位于法兰7076下方的外围凹槽7078、7080，O形环密封件7082、7084设置在其中。
[0307]塞7072具有位于其底部的圆形凹槽7086。凹槽7086位于阀7022的纵向轴的中心。圆形平台7088从凹槽中心开始向下部分地朝向塞7072的底部延伸。
[0308]圆柱形引导杆7034与塞7072整体形成。引导杆7034的直径小于平台7088并且从平台7088的中心向下延伸，以滑动地容纳在杆部分7030的插口 7036内部。
[0309]具有内部螺纹插口 7092的圆柱形套7090从塞7072的顶部突出。套7090被用于以传统方式提升阀引导件7032。
[0310]阀保持件7042包括圆形帽7094，其具有允许保持件7042被拧入泵中的螺旋螺纹侧壁7096。为了便于转动保持件7042，具有六边形横截面的多边形销7098被固定到并且从帽7094的顶部向上延伸。圆柱形切口 7100设置在帽7094的底部，以松弛地接纳套7090。在使用中，帽7094的底部向下按压在塞7072的顶部。
[0311]在将排放阀7022安装在泵中之后，柱塞(未示出)在位于阀座7024下方的增压腔中往复运动。随着柱塞向前移动以驱动加压流体通过座7024，弹簧7040的压缩力被克月艮，并且活塞7026被升高到图7所示的位置。当头部分7028从座7024被卸下时，流体流动通过座7024。泵中的排放端口(未示出)运送来自阀7022的加压流体。当柱塞移动回到其起始点时，座7024内部的流体压力降低，以使得弹簧7040的压缩力驱动侧壁7062和插入件7010到达座7024的顶部7044t，由此防止大量的流体移动返回阀7022进入泵的增压腔。打开和关闭阀7022的过程是自动的并且可以在一秒内完成多次。
[0312]吸入阀7110包括阀座和设置在泵(未示出)的引导组件7112和在组件7112内部移动的活塞7118。活塞7118具有接合组件7112的座部分7122的头部分7120，以及从头部分7120向下延伸通过组件7112的引导部分7126的杆7124。阀定位件7128固定到杆7124的底部上并且被开口环7130保持在那里。被压缩的弹簧7132设置在引导部分7126和定位件7128之间，用于常态地将头部分7120保持与座部分7122接合，以防止流体流动通过阀7110。
[0313]阀保持件7134被拧入到泵中以保持阀在泵内部的平衡，并且将阀7110连接到流体源。
[0314]座部分7122包括外环7136和向外突出的与外环7136整体形成的外围法兰7142。外环7136具有以浅角向上且向内倾斜的外表面7146。多个外围通道7148、7150和7152以分隔间距围绕外表面7146设置。在通道7148、7150和7152内部分别设置有O形环密封件7154,7156和7159。外环7136还具有内表面7158，其形状形成为减少移动通过阀7110的流体的湍流。内表面7158的顶部具有15%是斜面以使得其向下且向内朝向座部分7122的中心倾斜。内表面7158还具有向上且向内倾斜的底部7158t。内表面7158具有向上且向内倾斜的中间部分7158m，将底部7158b和顶部7158t连接到一起。
[0315]外围法兰7142从外环7136的底部向外延伸。法兰7142的顶部紧密地接合泵由此确保为组件7112提供坚固的平台。为了确保流体不会从阀7110周围泄露，法兰7142的底部设置有容纳O型密封件7164的外围凹槽7162用于接合阀保持件7134。
[0316]引导部分7126包括滑动地容纳在活塞7118的杆7124中的内环7166。内环7166具有用于接合杆7124和相对的外壁7170的内壁7168。外壁7170具有上部分7170u和直径较小的下部分71701，两部分高度基本上相同。肩部7172设置在上部分和下部分7170u和71701的连接处，用作弹簧7132顶部的邻接件。上部分7170u设置在于法兰7142相邻的座部分7122内部并且向上且向内逐渐收缩。下部分71701从座部分7122的底部向外突出。
[0317]内环7166和外环7136通过三个垂直定向的翅片(未示出)连接到一起。这些翅片从内环7166的外壁7170的顶部7170u向外辐射以连接外环7136的底部7158b。
[0318]头部7120具有适于紧密地接合座部分7122的顶部7158t的具有斜面的外围边缘7178。凹槽7184围绕边缘7178延伸，其通常具有圆形截面并且进一步成形为紧密接纳作为阀7110的密封元件的阀插入件7010。顶壁7014，侧面具有内壁7012和翼壁7016，形状对应于凹槽7184的形状以“卡合”到凹槽7184中。插入件7010容易被按压到头部分7120中并且很难随着时间变化而松脱。
[0319]杆7124具有位于其底端的球形旋钮7186。旋钮7186的直径小于杆7124的直径以容易地穿过内环7166固定。
[0320]在旋钮7186上方，杆7124设置有外围凹槽7188。凹槽7188的形状适于主动地抓紧相应形状的开口环7130，并且在阀7110的使用过程中使开口环7130保持向外弹性变形。
[0321]阀定位件7128固定在杆7124的底部上方并且具有圆锥形结构。定位件7128的外直径从其顶部向其底部逐渐变大，在顶部其具有和内环7166的外壁71701大小相同的直径。外围凸缘7190从定位件7128的底部向外延伸用作弹簧底部的邻接件。
[0322]凹槽7192设置在定位件7128的底部，用于紧密地接纳固定到凹槽7188中的开口环7130。为了确保开口环7130不会在凹槽7192中滑动，开口环7130在其中间点设置有外围凹槽7194，在该外围凹槽7194中固定有O形环7196。
[0323]阀定位件7134为分区段的、中空的并且为圆柱形。保持件7134的上部分7134u设置有紧密拧入到泵中的外部螺旋螺纹7198。
[0324]阀保持件7134具有连接到上部分7134u的底部的中间部分7134m。中间部分7134m具有多边形截面，该多边形截面具有由成六边形布置的六个次要的外表面7202分隔开的六个主要的外表面7200。表面7200可以采用扳手抓紧用于转动阀保持件7134。
[0325]阀保持件7134具有连接到中间部分7134m的底部的底部7134b。底部7134b具有圆形截面并且具有围绕其中间的外围狭槽7204。狭槽7204容纳快速且容易地将阀保持件7134连接到流体源的连接件(未示出)。
[0326]阀保持件7134具有分区段的通道7206，其用于运送流体通过部分7134u、7134m和7134b进入组件7112。
[0327]在将吸入阀7110安装到泵中之后，柱塞(未示出)在头部7120上方往复运动。随着柱塞向前移动驱动来自增压腔的流体，头部7120的外围边缘7178和支撑在其上的阀插入件7010在弹簧7132的影响下，紧密地按压在座部分7122的顶表面7158t上，以确保通过阀7110的流体不发生泄露。当柱塞移动回到其起始点时，产生部分真空，提升活塞7118来对抗弹簧7132的压缩力并且抽动流体通过阀7110。打开和关闭阀7110的过程是完全自动的并且仅需要不到一秒就可以完成。
[0328]虽然已经对阀插入件7010进行了高度具体化的描述，本领域技术人员可以意识到可以对其进行修改。因此，可以理解的是，本发明不仅仅限定于阀插入件7010，而是包括位于后面权利要求范围内的任何和全部阀插入件实施形式。
[0329]参照图43-50描述的阀插入件配置成减少和修正泵系统的不正确和费力的维护。
[0330]再循环歧管
[0331]现在再参照图51-55，示出再循环歧管。再循环歧管8030为前面描述的吸入或供给歧管的另一种实施形式。歧管8030接收通过连接管8032的流体并且将流体均匀地分配通过多个支路。如图51所示，歧管8030共包括三条支路8034、8036、8038，每个支路被用于向流体端的吸入阀提供流体。歧管8030包括配置成将歧管8030连接到流体端的基板8057。歧管8030配置成使流动通过三个支路的流体分配最优化同时避免产生死腔，在死腔会集聚流体并且引起空穴，疲劳和破裂。
[0332]当被泵送的流体在泵内部蒸发时会引起空穴现象。随着压力升高，蒸发的流体变回液体形式，这样引起在流体端内壁中或沿着流体端内壁的液体发生蒸汽气泡破裂。这些破裂的蒸汽气泡产生局部的震波，对流体端金属壁造成少量的破坏。这些沿着流体端壁的区域由于空穴现象产生的应力阶梯而被损坏形成疲劳裂纹。这导致流体端由于通过形成在流体端的裂缝发生泄露而无法保持和维持泵压。这种情况导致流体端破坏，接着被更换掉。
[0333]产生泵空穴现象的一个主要原因是流入泵吸入侧的充注流体不足。这通常是由于吸入歧管设计不足造成的。悬浮粒子，例如有意添加到流体中作为“支撑剂”的沙子，可能收集和堵塞供给歧管，由此限制了进入泵的入口流动引起泵的空穴现象。歧管8030配置成减少或消除由于流体充注流的不足和/或不一致而导致的泵的空穴现象。此外，歧管8030配置成减少和修正泵系统的不正确操作。
[0334]歧管8030包括支路8034、8036、8038，并且采用管道和弯头以如下方式相互连接各个支路，即让流体自身平稳地返回，产生稳定的不间断的流体流动。如图51所示，歧管8030形成为“数字8”的形状。应该理解的是，歧管8030也可以采用其它形状，设计和结构。
[0335]歧管8030结合有一组共同地与每个支路连通的管和弯头。连接管8032连接到径向弯头8042。弯头8042包括上端口和下端口。上端口供给顶部减压器管8040。下端口供给底部减压器8044。径向弯头8042、顶部减压器8040以及底部减压器8044围绕支路8034的一部分缠绕。
[0336]顶部减压器8040和底部减压器8044朝向第二支路8036延伸通过第一支路8034。顶部减压器8040越过底部减压器8044，彼此没有联通。底部减压器8044与第二支路8036流体连通。顶部减压器8040连接到短的径向弯头8046。底部减压器8044连接到长的径向弯头8048。弯头8046、8048均与第三支路8038连通。
[0337]歧管8030的一个重要特征是消除引起悬浮粒子收集的死腔。歧管8030配置成移除可能使悬浮粒子例如沙子堆积并且堵塞管道的死腔。歧管8030通过在管道中加入循环弯管或弯头移除储液腔中任何的末端或终点来实现。
[0338]在运行中，流体进入歧管8030并且被抽动进入第一支路8034，但是由于进入歧管8030的流量大于第一支路8030能够处理的量。整个歧管变得充满流体，并且接着流体遇到第二支路8036和第三支路8038。任何没有被第三支管8038抽动的流体接着转移返回到第一管道。这样的话，流体始终进入管道，并且绝不会进入死腔。
[0339]歧管8030的第二个重要特征是顶部减压器8040和底部减压器8044的面积减少以及角!^和匕的 定位。具体参见图54，示出顶部减压器8040的部分截面图。顶部减压器8040具有由轴8041a限定的支管区域8043，以及延伸离开第一支管8034的弯曲区域8045。弯曲区域8045具有与轴8041a偏离的轴8041b。轴8041b朝向第一支管8034所在的一侧弯曲角度U。角度1^可以是任意角度，但是37度角被发现具有一些优点。顶部减压器8040面积的减少通过使与第一支管8034相邻的减压器8040的外壁朝向轴8041a部分地折叠而实现，同时减压器8040与第一支管8034相对的壁保持方向不变。
[0340]具体参照图55,不出底部减压器8044的部分截面图。底部减压器8044具有由轴8050a限定的支管区域8047，以及从第一支管8034延伸远离的弯曲区域8049。弯曲区域8045具有与轴8050a偏离的轴8050b。轴8050b朝向第一支管8034所在的一侧弯折角度L2。角度L2可以是任意角度但是37度角被发现具有一些优点。底部减压器8044面积的减少通过使与第一支管8034相对的减压器8040的外壁朝向轴8050a部分地折叠而实现，同时减压器8044与第一支管8034相邻的壁保持方向不变。
[0341]面积减少有助于克服头部损失并且维持流体通过管道和弯头的流动。可以理解的是，歧管8030可以使用任意数量的支管。
[0342]上面公开的具体实施例仅仅是示例性的，对享有这里的教导的本领域技术人员来说显而易见的是本申请可以以不同但等效的方式进行修改和实施。因此，上面公开的具体实施例明显还可以更改或改进，并且全部的这种变化都被认为位于本申请的范围和精神之内。因此，本申请寻求的保护在说明书中提出。显而易见的是公开和图示的本申请具有显著的优点。尽管本申请以有限数量的形式被示出，但是并不是局限于这些形式，而是可以修改以具有各种变化和变形而不会脱离其精神。
[0343]碎岩筛插入件(Rock Screen Insert)
[0344]现在再参照图56-59，示出碎岩筛插入件8001。碎岩筛插入件位于吸入阀8003、8005中用于从通过供给歧管，例如歧管8030接收的流体中过滤掉大颗粒物。碎岩筛插入件8001将锁定机构支撑在合适位置并且使岩块保留在流体端外。在这种情况下，参照图56-59描述的碎岩筛插入件8001配置成减少或消除由于流体充注流的不足和/或不一致而产生的泵空穴现象。此外，碎岩筛插入件8001配置成减少并且修正泵系统I的不正确操作，部分地通过为吸入阀8003、8005固定前方阀引导件而实现。
[0345]从供给歧管流出的流体(在图56-59中未示出)通常包含岩石和岩屑。通过吸入侧进入泵的岩石对泵系统I的工作寿命造成严重的威胁。如果岩石与被泵送的流体一起通过，下面的情况可能发生。如果岩石足够小，它们被阀的力所破碎并且对泵造成很小的损坏。然而，大的岩石可能对泵系统I的内部部件造成显著的损坏，尤其是吸入阀。这些元件可能在吸入阀内部工作并且被卡在阀和座之间，由此对流体端造成损坏并且引起空穴问题。这些问题不是源自于低效率的供给歧管而是这种类型流体固有的部分。
[0346]插入件8001能够在各种类型的吸入阀中工作。例如，图57描绘了双引导吸入阀8005，其在形式和功能上与图70的阀8230相类似，采用碎岩筛插入件8001a。此外，第二种类型的吸入阀，具有插入件8001b的吸入阀8003在图58和59中描绘。吸入阀8003在形式和功能上与本申请所描绘的其它吸入阀组件相类似。可以理解是，其它阀和结构也是可以的。可以理解的是插入件8001可以用在各种流体端上，例如本申请描述的那些或其它位于本申请范围之内的任意流体端。
[0347]插入件8001形成跨越吸入阀的整个内直径的屏障。如图56所示，插入件8001配置成沿着顶表面8011具有孔8009，其使小岩石能够通过，但是任何太大的可能会被阀破碎的岩石被拦下。孔8009具有各种形状和大小。一些孔8009为细长的圆筒形或圆形。可以理解的是，孔8009的定位和设计能够被调整。这些孔过滤掉流体中的岩石和岩屑。任何被碎岩筛拦下的岩石可以在对流体端进行常规检查时容易地从泵中移除。应该理解的是，可以采用其它形状，设计和结构的岩石筛分机插入件。
[0348]插入件8001可以在设置在吸入阀组件内位于阀8007a，8007b之前的任意位置。吸入阀8003包括弹簧保持件和阀止挡件8015、阀引导件8013以及阀8007a。此外，阀引导件8017和阀杆8019被示出和作用于引导阀8007a的移动。随着阀8007a通过由柱塞(图56-59中未示出)的往复运动产生的压差而被致动，阀8007a按压阀座8021。吸入螺母8023螺纹连接到流体端8002，并且使歧管连接8025维持连接到供给歧管用于接纳流体。
[0349]吸入阀8003、8005为双引导，前方和后方引导一起工作以确保阀的直线和连续移动。碎岩筛插入件8001帮助维持前方导引使得阀具有更加直线的移动和更好的连续性。使用锁定机构以便于安装和移除。锁定机构在泵送过程中使阀组件保持在合适位置，并且确保不会发生由于腐蚀和磨损而导致过早发生阀故障。这种锁定机构部分地由于碎岩筛插入件被加工用于这种特定目的的成型的边缘而更加牢固。
[0350]插入件8001被设计成进行尽可能少的维护。当阀和座进行更换时在吸入引导件顶部收集的岩石被自动地移除，这是因为在标准的阀和座的更换过程中盖需要被移除，并且操作者会本能地倾倒并且在他们将阀和座重新安装到流体端之前将岩石从盖上震落。
[0351]密封螺母组件
[0352]现在参照图60-67，示出密封螺母的单个替代实施例。这里描述的该密封螺母被设计成通过对压力调节和监控进行自动控制而消除由需要人工设置和调整密封螺母而引起的问题。
[0353]图60-67描述的每一个密封螺母都配置成减少和修正泵系统I的不正确和费力的维护，以及泵系统I的不正确操作。这是通过完成至少三个目标而实现的:1)正确地密封柱塞腔以产生压力；2)充分润滑柱塞以延长密封螺母和柱塞的寿命，因为它们通过往复运动而摩擦接触；以及3)通过逐渐控制润滑剂通过密封螺母的泄露而充分移除热量。
[0354]密封螺母8060包括主体8062、具有内壁8064a和外壁8064b的波纹管8064、鼻环8066以及压力端口 8068。主体8062螺纹连接到流体端。主体8062被螺纹连接到流体端。螺纹的大小可以变化并且允许改进应用在现有的泵系统上。柱塞沿着主体8062的内表面8070平移。密封件8072设置成防止柱塞和主体8062之间发生泄漏。
[0355]鼻环8066通过波纹管8064自由地连接到主体8062。内壁8064a和外壁8064b以压力保持连接固定到鼻环8066和主体8062，压力保持连接可以是焊缝或机械卷缝设计。在壁8064a和8064b之间形成环形体积，由此当液压通过压力端口 8068被施加时产生沿着主体8062的轴8072同轴平移鼻环的活塞区域。鼻环8066向如上面所描述的以相同的方式连接到波纹管的另一端的密封元件施加压力负载。压力端口 8068配置成根据需要向波纹管8064加压。现有的润滑系统被用于通过压力端口 8068为密封螺母8060提供挤压润滑。
[0356]现在再参照图62-64，示出液体静压密封螺母的第二实施例。密封螺母8074的作用、形式和功能与密封螺母8060类似，除了这里描述的内容。密封螺母8074使用液压力传递准确的压缩负载用于密封柱塞和流体端孔。实际的压缩力可以直接从压力表或传感器上读出，这与由螺柱类型的仅具有螺纹的密封螺母产生的理论上的力相反，这种理论上的力由于在任意给定时间存在于螺纹中的摩擦损失而不是准确的。
[0357]图62中可以看到密封螺母8074。密封螺母874的横截面在图63中示出。密封螺母8074配置成在泵系统I的运行过程中能够自动调节。此外，密封螺母8074配置成在流体端的整个运行范围上安全且准确地调节密封装置。
[0358]密封螺母组件8074包括外螺纹主体8076，内密封调节活塞8078，外直径液压密封件8082以及内直径液压密封件8080。主体8076包括接受来自外部源头的可变压力的压力端口 8084。螺纹主体8076，与内部密封调节活塞8078 —起以螺纹关系连接到流体端。液体压力通过压力端口 8084被调节并且液压流体被拦截在密封元件8080和8082之间。密封元件8080和8082之间的环形体积产生当施加液体压力时使调节活塞8078进行线性移动的活塞区域。
[0359]活塞8078向外的移动为密封螺母8074预加负载，就像将传统的密封螺母向内拧到螺纹上产生预载一样。密封螺母8074的优点在于，能够从远处通过对液体压力进行远程调节而设定密封负载。此外，螺母8074可以包括在系统运行过程中使用监视器8086通过来自水力压力变化产生的反馈来监视密封件所经历的运行载荷。监视器8086配置成为泵系统I的操作者提供关于螺母8074的状态运行反馈。
[0360]密封磨损的端点调整可以通过调整密封调节活塞8078的小直径在密封元件8080下方所经过的移动余量进行设定。当移动使活塞通过密封元件8080时，液体压力消失，信号显示密封元件被压缩并且破损达到其工作寿命的终点。
[0361]密封螺母8074允许对流体端的整个工作范围进行动态调节和压力监视。这使得密封元件对于任意给定压力设定在其最佳压力负载下运行。由于密封元件既不在压缩状态之上也不在之下运行，因此工作寿命得到提高。
[0362]现在再参照图65-67，示出液压静压密封螺母8088的第三个替代实施例。密封螺母8088与螺母8074和8060类似，除了螺母8088提供相同的运行效果而不需要额外的移动部件。
[0363]密封螺母8088为一个整件单元，使用两个密封件8090和8092来防止被引导通过压力端口 8094的液体压力逃逸到流体端的柱塞周围或者密封孔周围。被捕获后，压力被迫使对抗密封组件，以产生作用于密封螺母8088的轴向和径向增强的压力，对柱塞和流体端孔进行密封。
[0364]密封螺母8088与通过端口 8094的变化的液压源8096连通。密封螺母8088可以与传感器8098连通，以监控螺母8088内部的压力。操作者能够调节和监控螺母8088的压力。由于具有螺母8074，可能经历液压损失，其可以作为螺母8088使用寿命结束的信号。
[0365]双引导阀
[0366]现在在参照图68-75，示出阀引导件的替代实施例。如图11_16所示，这里有适用于流体端10、410、4012的六种类型的阀引导件。流体端10、410具有与位于阀的背侧上的杆紧密配合的引导件。吸入阀杆为吸入阀的一部分，排放杆为排放阀的一个单独部分。流体端4012具有与位于阀的两侧上的杆紧密配合的双引导阀。流体端4012具有更多种引导类型，因为即使流体端4012对于吸入侧和排放侧都使用相同的阀和座，流体端也可以在四个杆(两个杆位于吸入阀，两个杆位于排放阀)之中的每一个杆上使用不同的引导件。
[0367]图68示出用在与流体端4012类似的流体端的排放阀中的排放阀引导组件8200。阀引导组件8200包括前方排放阀引导件8202，具有上部引导杆8206和下部引导杆8208的阀8204，弹簧8210，后方排放阀引导件8212。前方引导件8202与下方引导杆8208配合；在排放阀8204的前方，前方引导件8202设置在座8214下方，使用座台面孔对准布置。后方引导件8212安装在排放盖8216中，其还用作阀弹簧8210保持件和阀止挡件。
[0368]具体参照图69，示出用在与流体端4012类似的流体端的吸入阀中的吸入阀引导组件。阀引导组件8230包括前方吸入阀引导件8232，阀8234，弹簧8236，以及后方吸入阀引导件8238。前方引导件8232设计成处理位于柱塞下方的阀的定位。后方引导件8238还配置成弹簧8236保持件和阀8234止挡件，与此同时允许流体围绕其流动。
[0369]吸入阀引导组件8230的前方引导件8232配置成用作阀保持件，由于受限的可达性。前方引导件8232还包括锁定机构8240，用于当阀被安装时自动地锁定和保持前方引导件8232的座，并且当阀被移除时自动地使座从前方引导件8232解锁。锁定机构8240配置成可以采用单只手完成阀8234的安装和移除。锁定机构还包括轴8242、调节弹簧8244以及调节螺丝8246。可以理解的是，也可以使用并且在这里考虑其它类型的锁定机构。
[0370]如图70所示，排放阀引导组件8200和吸入阀引导组件8230被示出位于流体端内部。由于座保持件使用随着阀被安装而锁定以及随着阀被移除而解锁的锁定机构8240，因此吸入阀前方引导件8232为两个。后方阀引导组件8238在流体端中使用定位直径以使引导件位于与吸入孔一致的中心。后方引导件8238还作用为弹簧保持件和阀止挡件。柱塞腔8248被示出与位于阀组件8200和8230之间的线相垂直地运行。柱塞腔8248的密封侧8250配置成接纳与本申请描述的那些密封螺母相类似的任意一种密封螺母，具体参见图60-67。相反的密封侧8250为吸入盖侧8252。
[0371]相对于图11-14所描述的用于流体端10、410的阀引导件，图71示出与图12D的活塞106相类似的排放阀引导件8270以及排放阀8272。阀8272被示出具有与图43的插入件7010类似的阀插入件8274。阀8272包括位于阀8272的头部分8278后方的中空细长轴8276。轴8276的中空结构8273配置成接纳从阀引导件8270突出的杆8280。狭槽8282形成在轴8276中，用于排放沙子。优选地是在轴8276中共具有四个狭槽8282，但是更多或更少也是可以的。杆8280具有引导堆积在杆8280和阀8272之间的沙子离开的槽尖。
[0372]排放阀引导件8270配置成除了作为阀弹簧保持件和阀止挡件之外，还用作流体端的排放孔的密封件/盖。杆8280配置成安置在中空结构8273内部，由此允许排放阀8270进行平移。随着阀8270致动，其引动被引导杆8280控制和调节，使阀8270保持在和阀座一致的中心上。
[0373]现在参照图72-76，示出用在流体端10、410中的吸入阀组件。吸入阀组件8290包括与吸入阀座8294相邻的至少一个吸入阀引导件8292、吸入阀8296以及锁定机构8302。在图72-73中，阀弹簧被省略以更加清楚地显示引导件8292。吸入阀8296为图38-40所示的吸入阀5010相关联部分的另一个实施例。吸入阀8296在形式和功能上与吸入阀5010类似，除了这里描述的内容。与图38的吸入阀组件相比具有至少两个变化:1)阀自身的变化；以及2)引导件的变化。
[0374]对图38-40中的阀5010做出的改变影响了阀定位件5028、开口环5030、O形环5096、旋钮5086以及杆5024。这些部件共同执行四个如下的功能，保持阀弹簧，保持阀位于阀保持件或吸入螺母8300内部，在致动过程(也被称作阀激活和阀停止)中能够调节阀的开度，并且提供使阀移除、改变和维护并且组装到阀组件和流体端的能力。
[0375]关于吸入阀自身的改变，吸入阀8296具有通过移除图38中的阀定位件5028和止挡凹槽5088而延长的杆8298。杆8298在相邻的与阀头部相反的端部上具有螺纹。保持件凹槽8308设置在螺纹部分8304上方，用于与弹簧保持件和阀止挡件8015接合接触。
[0376]吸入阀8296包括锁定机构，锁定机构包括设计成消除对当前使用的用于将吸入阀和弹簧组件保持在流体端的复杂锁定机构(包括滚轮和开口销)的需求。锁定机构防止螺纹恢复/变松并且为整件螺纹弹簧保持件/阀止挡件8015的一部分。弹簧保持件和阀止挡件8015包括保持件8302和阀止挡件8305。保持件8302沿着螺纹部分8304螺纹紧固到杆8298。阀止挡件8305包括可旋转的钩8306，其选择性地旋转以使得钩8306部分接合凹槽8308以锁定和固定阀8296。
[0377]吸入阀8296配置成采用单手安装和移除吸入阀组件8290。弹簧保持件，阀保持件，阀移除旋钮和位于阀杆区域的阀止挡凹槽，已经被组合成一个组合部件，即吸入阀8296。
[0378]对阀8296的这部分作出并且结合有改变并且阀组件8290不会改变阀8296关于阀5010机械作用的方式。阀8296仍然使用相同的引导方法，行程距离，密封区域，弹簧力等等。作出这些改变以简化设计，降低成本，并且提供更容易的组装和维护，同时执行与如图38-40所示的初始设计相同的目标和目的。
[0379]关于阀引导件，阀引导件8292设置在位于座8294背面上的沉孔直径上的座8294的中心。阀引导件8292包括在形式和功能上与图56-59描述的碎岩筛插入件类似的过滤器插入件。该过滤器用于防止岩石和其它大岩屑进入流体端，这通常使阀和阀引导件之间发生堵塞，对阀、座和流体端造成喷射和损坏的可能性加倍。在本实施例中，杆8298为吸入阀8296的一部分，并且穿过引导件8292向上直到弹簧保持件和阀止挡件8015。图76示出完整组装的流体端外部的吸入阀组件8290。
[0380]参照图68-76描述的阀组件配置成减少并且修正泵系统的不正确和费力的维护。
[0381]肓通型密封件和花生状的交叉点
[0382]现在再参照图77-79，示出流体端中的锥形座的一个替代实施例。高压直通型密封件8320在本申请的多个图中被示出，即图68 (#8214)，图69 (#8232)，以及图57，仅举几例。尽管在图77-80中密封件8320的标记数字不同，可以理解的是，在本申请中先前使用的图可以用于帮助确定这部分中在这里描述的密封件8320的形式，功能和任何的限制。
[0383]密封件8320包括至少一个直座8322和保持件8324。密封件8320允许座被安装在流体端而不需要座锥，这在之前是必须的，其用于确保在流体端的座和座锥之间具有能够产生金属接触的金属件，以使得座在压力之下具有紧密的密封。锥座暴露于高压，锥座被这种巨大的力推入到流体端，在那里它们被卡住，需要极大的力来移除它们。坚固的锥座能够作为楔形物通过推动和变形流体端的壁而损坏昂贵的流体端。当新的坚固的锥座被安装以继续前面的座留下的变形时，这同样是复杂的，事实上使打桩楔变尖锐和继续前进。
[0384]密封件8320还包括使用专有配方的聚氨酯橡胶组合物制造的密封件。该密封件具有较高的温度和腐蚀性化学暴露操作范围，它们不需要与锥座中的O形环所需要的相同的特殊储存和处理要求。锥座上的O形环为低压密封件，仅允许泵集聚压力，接着锥体上的金属接触区域被设计成随着泵达到较高的压力来推动位于流体端内部的座的楔形金属和座锥使它们彼此相抵而接替。
[0385]直通型密封件(straight seals)8320为高压密封件,其通过在高压下密封流体端内部的直封孔而消除了对锥座台面和锥座的需求，无需锥形楔实现金属与金属接触。这使得流体端保持不受损坏，采用最小的力安装和移除座，具有更快的阀和座变化，更长的阀和座寿命，以及更长的流体端寿命。密封件8320可以用于任何流体端，例如本申请描述的那些。
[0386]密封件8320的另一个特点和益处在于包含保持件8324。保持件8324与座8322同轴并且在座8322的外表面上滑动。保持件8324接触位于阀组件内部的台肩，由此限制了在柱塞的提升过程中阀8326发生不期望的平移。密封件8320估计能够承受50，OOOpsi的压力，在压裂设备中的工作寿命达到1500小时。当前的压裂压力峰值为15，000psi。
[0387]密封件8320配置成通过分配与锥座相比在较大表面积区域上产生的作用于阀的力而减少流体端组件内部的应力集中。密封件8320配置成减少流体端的金属疲劳并且提高维护的容易性。此外，密封件8320配置成减少并且修正泵系统的不正确和费力的维护。
[0388]图78示出用在流体端10、410中的密封件8320。流体端10、410具有可选的吸入座密封台面8328和可选的排放座密封台面8330。吸入座直通型密封件8332配置成接触吸入阀的台面8328。吸入座直通型密封件8334配置成接触排放阀的台面8330。图79示出吸入座密封台面8336和用在流体端4012中的排放座密封台面。
[0389]现在在参照图80A和80B，示出具有从前面，侧面和顶部视图显示通道形状的截面图的垂直通道的示意图。流体端10、410、4012(这里描述的任意的全部其它流体端实施形式)被修改为包括选择性定制的位于吸入阀，排放阀和柱塞腔的交叉点处的花生状孔或切口。可以理解的是，在泵系统I内部的其它位置可以包括修改的孔，例如在再循环歧管中。
[0390]花生形状重新定向通常围绕主要交叉点建立的应力使其进入流体端较坚固的主芯区域，与交通绕道一样，应力随着花生形状成曲线远离，围绕交叉点而不是流动和集中进入其中。
[0391]花生状交叉点使用六个单独的圆柱状切口，它们被应用到圆柱形孔交叉点，在那里两个圆柱形孔垂直交叉并且成为彼此的中心，也被称作“T形”交叉，如在流体端4012中所见。圆柱形切口中的四个被应用于水平轴，另外两个被应用于垂直轴。当从与水平轴一致的方向看时，水平轴的形状看起来与花生类似。当从与垂直轴一致的方向看时，垂直轴看起来具有椭圆形状。孔和圆柱形切口相遇的T形交叉处具有源自组合的孔和圆柱形切口的特征。
[0392]如图80所示，当两个垂直的圆柱形切口 8344到达T形交叉点8350的中心线8342时它们由底部吸入侧8340(与排放侧8341相反)形成，在那里他们以球形半径8346终止(不是尖角)，并且不会继续经过垂直通道的交叉点。以相同的方式，当四个水平切口 8348到达T形交叉点8350的中心线时，它们由吸入盖侧面和止挡件形成，在那里他们以球形半径8346(不是尖角)终止。
[0393]软件被用于探测流体端的缺陷并且优化孔或切口的大小，深度和类型用于减少应力集中。可以理解的是，尽管已经参照流体端的单个实施例对花生状孔进行了描述，位于本申请范围之内的任意流体端都能够使用花生状孔或切口。
[0394]在泵系统I中使用的将流体端的花生状交叉点和直座台面设计结合到一起加强了流体端，流体端的工作寿命延长了 70%。在相同的流体端中将直座台面和花生状交叉点组合使用，通过消除在锥座台面和标准的圆柱形交叉点一起使用时产生的围绕流体端的交叉点和座台面形成的集中应力区域而提高了流体端的寿命。在流体端中将花生状交叉点和直座台面结合的设计提高了平均寿命，该平均寿命超越单独使用其中之一而预计具有的平均寿命。
[0395]应该注意到，这里描述的泵系统的单个部件和部分单独地配置成提高泵效率和工作寿命；当组合到一个泵系统时，这里描述的泵系统的部件和部分一起工作以产生最高的效率和最长的工作寿命。
[0396]本申请具有显著的优点，包括:(I)减少了由于充注流不足和/或不一致而产生的泵空穴；(2)减少了由于泵系统流体端中的金属疲劳而导致的破裂和故障；(3)减少和修正了泵系统的不正确和费力的维护；以及(4)减少和修正了泵系统的不正确操作。
[0397]虽然已经参照图示的实施例对优选的实施例进行了描述，但是本说明书不是用于限制的目的。本申请的各种修改和其它实施形式对本领域技术人员来说在参照了泵说明书之后都是显而易见的。
[0398]上面公开的具体实施例仅仅是示例性的，因为本申请可以以对这里享有本申请的益处的本领域普通技术人员来说不同但等效的方式进行修改和实施。因此，显而易见的时上面公开的具体实施例可以变化或修改，并且全部的这种变形被认为位于本申请的范围和精神之内。因此，这里寻求的保护在本说明书中提出。很显然已经对具有显著优点的实施例进行了描述和图示。尽管本申请以有限数量的形式被示出，但是并不是局限于这些形式，而是具有各种变化和修改而不会脱离本申请的精神。
【权利要求】
1.一种泵系统，包括: 具有短抽油杆的动力端组件； 流体端组件，其具有在流体系统中产生交替压差的柱塞，该动力端组件配置成引导柱塞在柱塞腔内部进行平移以为充注流体加压； 吸入阀组件和排放阀组件，配置成响应于压差而选择性地运行；以及 直阀密封件，其配置成将吸入阀组件和排放阀组件密封在流体端组件内部的直孔里。
2.如权利要求1所述的泵系统，其中动力端组件包括多件式连接杆，其配置成使用多个螺纹紧固件将单个部分连接到一起，以减少连接杆的磨损。
3. 如权利要求1所述的泵系统，其中动力端组件包括与连接杆相关联的连接杆轴承壳，该连接杆轴承壳包括用于分配润滑剂的通道和相关联的斜面区域。
4.如权利要求1所述的泵系统，其中柱塞和短抽油杆通过短抽油杆适配器连接到一起。
5.如权利要求1所述的泵系统，其中短抽油杆适配器为鸠尾形夹具。
6.如权利要求5所述的泵系统，其中短抽油杆适配器采用非螺纹关系将短抽油杆和柱塞连接到一起。
7.如权利要求1所述的泵系统，其中吸入阀和排放阀在流体端的中心线呈钝角交叉，中心线与柱塞的轴线同轴。
8.如权利要求1所述的泵系统，其中吸入阀限定第一中心线并且排放阀限定第二中心线，第一中心线和第二中心线彼此平行并且垂直于由柱塞限定的第三中心线。
9.如权利要求1所述的泵系统，其中吸入阀组件包括座部分和配置成与阀完全对齐的引导部分。
10.如权利要求1所述的泵系统,其中吸入阀组件和排放阀组件之中的至少一个包括用于密封阀开口的阀插入件。
11.如权利要求1所述的泵系统，进一步包括: 再循环岐管，其具有配置成使通过支管的充注流体的分配最优化的减压器，该支管连接到吸入阀组件。
12.如权利要求1所述的泵系统，进一步包括: 配置成从充注流体中过滤掉粒子的碎岩筛插入件；该碎岩筛插入件位于吸入阀组件内部。
13.如权利要求12所述的泵系统，其中碎岩筛插入件对前方阀引导件进行维护，以改善吸入阀组件的性能。
14.如权利要求1所述的泵系统，其中流体端组件包括配置成围绕柱塞密封的密封螺母，该密封螺母配置成在泵系统的运行过程中接收自动调整。
15.如权利要求1所述的泵系统，其中密封螺母包括监视器，该监视器为操作者提供在泵系统的运行过程中关于密封螺母的状态的运行反馈。
16.如权利要求14所述的泵系统，其中密封螺母包括形成有环形体积的波纹管，该波纹管用于接纳配置成调节密封螺母上的压力的工作流体。
17.如权利要求14所述的泵系统，其中密封螺母包括位于活塞和主体之间的环形体积，该主体用于接纳配置成调节密封螺母上的压力的工作流体。
18.如权利要求1所述的泵系统，其中吸入阀组件和排放阀组件配置成容纳双引导阀。
19.如权利要求1所述的泵系统，其中吸入阀组件包括配置成采用单手将吸入阀移除的锁定机构。
20.如权利要求1所述的泵系统，其中流体端组件配置成容纳用于减少流体端内部的应力集中的孔和切口。
【文档编号】F04B53/10GK104011392SQ201280064560
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2011年11月10日
【发明者】M·D·马列特, S·多明格斯 申请人:J-Mac工具公司