柱塞定位结构及压裂泵的制作方法

本实用新型涉及石油机械技术领域，尤其是涉及一种柱塞定位结构及压裂泵。

背景技术：

压裂泵具有动力端和液力端，动力端用于将动力系统的能量传递至液力端，液力端用于将机械能转换为液压能以实现输送液体。参见图1，压裂泵包括：主动杆1`、从动柱塞2`和导向套3`，主动杆1`与动力系统传动连接，导向套3`套设从动柱塞2`，且从动柱塞2`与主动杆1`传动连接。通过主动杆1`驱动从动柱塞2`沿导向套3`的轴向往复运动，导向套3`对从动柱塞2`径向限位，从而使导向套3`与从动柱塞2`同轴。主动杆1`朝向从动柱塞2`的一端设有槽孔，从动柱塞2`设有插设于槽孔的轴端部21`，从而实现主动杆1`与从动柱塞2`止口定位。在主动杆1`驱动从动柱塞2`运动的过程中，主动杆1`对从动柱塞2`存在径向作用力，由此加剧了从动柱塞2`与导向套3`之间的磨损。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种柱塞定位结构及压裂泵，以缓解现有技术中柱塞定位结构易磨损的技术问题。

第一方面，本实用新型提供的柱塞定位结构，包括：动力件、活动件和导向件；所述导向件用于在第一方向上限位所述活动件，且所述活动件沿第二方向滑动连接于所述导向件，所述第一方向垂直于所述第二方向；所述动力件连接所述活动件，且所述动力件相对于所述活动件的具有沿所述第一方向的活动余量。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述动力件与所述活动件相对的端面抵接；所述动力件和所述活动件分别连接轴向限位件，所述轴向限位件用于限制所述动力件相对于所述活动件的轴向移动。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述轴向限位件包括固定套，所述固定套的内侧壁设有限位槽；所述动力件设有第一限位部，所述活动件设有第二限位部，所述第一限位部和所述第二限位部均插设于所述限位槽内。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述固定套与所述动力件之间具有绕所述动力件周向延伸的第一间隙，以使所述动力件相对于所述固定套具有沿所述第一方向的活动余量；和/或，所述固定套与所述活动件之间具有绕所述活动件周向延伸的第二间隙，以使所述活动件相对于所述固定套具有沿所述第一方向的活动余量。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述导向件与所述活动件之间设有防磨件。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述导向件包括第一导向套和第二导向套，所述第一导向套和所述第二导向套同轴，且所述第一导向套和所述第二导向套分别套设所述活动件。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一导向套与所述活动件之间设有第一耐磨环。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第二导向套与所述活动件之间设有第二耐磨环。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述导向件背离所述动力件的一侧设有密封件，所述密封件套设所述活动件。

第二方面，本实用新型提供的压裂泵设有第一方面提供的柱塞定位结构。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：采用导向件用于在第一方向上限位活动件，且活动件沿第二方向滑动连接于导向件，第一方向垂直于第二方向，动力件连接活动件，且动力件相对于活动件的具有沿第一方向的活动余量的方式，通过导向件对活动件进行第一方向限位，并由动力件驱动活动件沿第二方向往复运动，动力件相对于活动件具有沿第一方向的活动余量，从而可以缓解因动力件对活动件产生沿第一方向的作用力而导致活动件偏磨导向件的技术问题，进而可以降低磨损和维护成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中压裂泵的主动杆、从动柱塞和导向套的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的柱塞定位结构的示意图；

图3为图2中a位置的放大示意图。

图标：1`-主动杆；2`-从动柱塞；21`-轴端部；3`-导向套；1-动力件；101-第一间隙；11-第一限位部；2-活动件；201-第二间隙；21-第二限位部；3-导向件；31-第一导向套；32-第二导向套；4-轴向限位件；41-限位槽；5-防磨件；51-第一耐磨环；52-第二耐磨环；53-第三耐磨环；6-密封件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。公式中的物理量，如无单独标注，应理解为国际单位制基本单位的基本量，或者，由基本量通过乘、除、微分或积分等数学运算导出的导出量。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，压裂泵包括：主动杆1`、从动柱塞2`和导向套3`，主动杆1`与动力系统传动连接，导向套3`套设从动柱塞2`，且从动柱塞2`与主动杆1`传动连接。通过主动杆1`驱动从动柱塞2`沿导向套3`的轴向往复运动，导向套3`对从动柱塞2`径向限位，从而使导向套3`与从动柱塞2`同轴。主动杆1`与从动柱塞2`止口定位，在主动杆1`驱动从动柱塞2`运动的过程中，由于主动杆1`与从动柱塞2`的同轴度存在偏差，主动杆1`对从动柱塞2`具有径向作用力，由此加剧了从动柱塞2`与导向套3`之间的磨损。从动柱塞2`往复运动将造成导向套3`和连接导向套3`的密封组件偏磨损坏，进而缩短压裂泵使用寿命，增加维护成本。

实施例一

如图2所示，本实用新型实施例提供的柱塞定位结构，包括：动力件1、活动件2和导向件3；导向件3用于在第一方向上限位活动件2，且活动件2沿第二方向滑动连接于导向件3，第一方向垂直于第二方向；动力件1连接活动件2，且动力件1相对于活动件2的具有沿第一方向的活动余量。

具体地，动力件1配置为动力连杆，且动力连杆用于传动连接动力系统；活动件2配置为柱塞，且活动件2与动力件1连接，通过动力件1可推拉柱塞沿导向件3往复运动。第一方向为活动件2的径向方向，第二方向为活动件2的轴向。动力件1与活动件2之间具有径向活动余量，从而使动力件1能够相对于活动件2径向移动，进而可以避免动力件1对活动件2产生径向作用力，由此可以降低导向件3和活动件2之间的摩擦力，进而减小导向件3的磨损，有利于延长柱塞定位结构的使用寿命。

一些实施例中，动力件1固定连接第一法兰盘，活动件2连接第二法兰盘，第一法兰盘和第二法兰盘上均设有多个槽孔，多个槽孔沿活动件2的周向间隔设置，且槽孔沿活动件2的径向延伸；螺栓穿过槽孔并连接螺母，从而将第一法兰盘和第二法兰盘连接。当动力件1相对于活动件2径向移动时，螺栓在槽孔内沿活动件2的径向滑动，从而使第一法兰盘相对于第二法兰盘径向移动，即使动力件1与活动件2的同轴度存在偏差，动力件1也不会对活动件2产生径向作用力。动力件1抵接活动件2从而推动活动件2沿导向件3移动，动力件1牵拉螺栓从而可拉动活动件2沿导向件3移动，如此循坏由动力件1驱动活动件2往复运动。

如图2和图3所示，在本实用新型实施例中，动力件1与活动件2相对的端面抵接；动力件1和活动件2分别连接轴向限位件4，轴向限位件4用于限制动力件1相对于活动件2的轴向移动。

具体地，动力件1与活动件2相对的端面为垂直于活动件2轴线的平面，当动力件1朝与活动件2相对的方向移动时，动力件1可推动活动件2沿导向件3移动；当动力件1相对于活动件2产生径向移动时，动力件1与活动件2相对的端面之间产生较小的摩擦力，由于摩擦力对活动件2与导向件3之间压力影响较小，故而可忽略不计。动力件1与活动件2之间去除了止口定位，当动力件1相对于活动件2径向偏移时，活动件2承受来自于动力件1的径向作用力仅有较小的摩擦力，因此不会增加活动件2与导向件3之间的压力，进而可以降低活动件2往复运动对导向件3产生的磨损。

进一步的，轴向限位件4包括固定套，固定套的内侧壁设有限位槽41；动力件1设有第一限位部11，活动件2设有第二限位部21，第一限位部11和第二限位部21均插设于限位槽41内。

具体的，固定套包括第一拼接体和第二拼接体，第一拼接体的截面形状和第二拼接体的截面形状均为半圆环，第一拼接体与第二拼接体连接，从而形成截面为环形的固定套。固定套的内侧壁设有限位槽41，且限位槽41沿固定套的周向延伸。第一限位部11配置为与动力件1同轴的第一凸环，或者，第一限位部11配置为沿动力件1周向间隔设置的多个第一限位块；第二限位部21配置为与活动件2同轴的第二凸环，或者，第二限位部21配置为沿活动件2周向间隔设置的多个第二限位块。组装动力件1和活动件2时，先将动力件1与活动件2相对的端面抵接，再使用固定套套设在第一拼接体与第二拼接体的连接处，并使第一限位部11和第二限位部21均插设于限位槽41内，限位槽41的侧壁可阻止第一限位部11背离第二限位部21移动，进而实现对动力件1相对于活动件2的轴向限位。

进一步的，沿固定套的轴向限位槽41的宽度尺寸自靠近固定套轴线的一端向背离固定套轴线的一端递减，第一拼接体与第二拼接体通过螺栓连接，且螺栓轴线垂直于第一拼接体与第二拼接体相对的端面，随第一拼接体与第二拼接体之间间距缩小，第一限位部11和第二限位部21逐渐插入限位槽41内，并在限位槽41内侧壁的挤压作用下缩小动力件1与活动件2之间的间距。限位槽41背离固定套轴线的一端对应的径向尺寸大于第一限位部11的外径，且限位槽41背离固定套轴线的一端对应的径向尺寸大于第二限位部21的外径，从而确保第一限位部11在限位槽41内具有径向活动余量，第二限位部21在限位槽41内具有径向活动余量。

进一步的，固定套与动力件1之间具有绕动力件1周向延伸的第一间隙101，以使动力件1相对于固定套具有沿所述第一方向的活动余量；和/或，固定套与活动件2之间具有绕活动件2周向延伸的第二间隙201，以使活动件2相对于固定套具有沿所述第一方向的活动余量。

具体的，固定套与动力件1之间具有第一间隙101，且第一间隙101周向环绕动力件1，当动力件1相对于活动件2径向偏移时，动力件1相对于固定套径向移动，在此条件下固定套可与活动件2径向固定；或者，固定套与活动件2之间具有第二间隙201，且第二间隙201周向环绕活动件2，当动力件1相对于活动件2径向偏移时，动力件1带动固定套相对于活动件2径向移动，在此条件下固定套可与动力件1径向固定。此外，固定套与动力件1之间具有第一间隙101，并且固定套与活动件2之间具有第二间隙201，当动力件1相对于活动件2径向偏移时，第一间隙101和第二间隙201分别产生的径向活动余量叠加，进而增大了动力件1相对于活动件2的径向活动余量。

进一步的，导向件3与活动件2之间设有防磨件5。其中，导向件3可配置为滑轨，活动件2连接有与滑轨相适配的滑块，从而使活动件2可沿滑轨滑动。在本实施例中，导向件3配置为套体，套体设有套设活动件2的导向通孔，活动件2可沿导向通孔往复滑动。

一些实施例中，防磨件5配置为插设于套体内部的衬套，且衬套套设活动件2，活动件2往复运动对衬套产生磨损，维护时仅需更换衬套即可。

在本实施例中，套体的内侧壁设有环形槽，防磨件5配置为耐磨环，且耐磨环插设于环形槽中。耐磨环的内径尺寸小于套体的内径尺寸，从而活动件2在往复滑动过程中，活动件2与耐磨环产生摩擦，通过耐磨环避免套体内壁遭受磨损。

进一步的，导向件3包括第一导向套31和第二导向套32，第一导向套31和第二导向套32同轴，且第一导向套31和第二导向套32分别套设活动件2。其中，第一导向套31和第二导向套32分别与压裂泵的机体连接，通过第一导向套31和第二导向套32对活动件2进行径向限位，从而确保活动件2、第一导向套31和第二导向套32同轴，且活动件2能够沿轴向往复滑动。

进一步的，第一导向套31与活动件2之间设有第一耐磨环51；第一导向套31套设第一耐磨环51，第一耐磨环51套设活动件2。其中，第一导向套31内侧壁设有第一环槽，第一耐磨环51插设于第一环槽，且第一耐磨环51套设活动件2。此外，第一导向套31内侧壁还设有第三环槽，第三耐磨环53插设于第三环槽，且第三耐磨环53套设活动件2。第二导向套32与活动件2之间设有第二耐磨环52；第二导向套32套设第二耐磨环52，第二耐磨环52套设活动件2。第一耐磨环51、第二耐磨环52、第三耐磨环53和活动件2同轴，通过第一耐磨环51、第二耐磨环52和第三耐磨环53对活动件2径向限位。

进一步的，导向件3背离动力件1的一侧抵接密封件6，密封件6套设活动件2。其中，导向件3对活动件2具有径向限位作用，从而使活动件2背离动力件1的一端径向偏移较小，进而位于导向件3背离动力件1一侧的密封件6所受活动件2的偏磨较小，有利于降低密封件6的磨损。

实施例二

如图2所示，本实用新型实施例提供的压裂泵设有实施例一提供的柱塞定位结构。其中，动力件1配置为动力连杆，活动件2配置为柱塞，动力连杆与动力系统传动连接，并驱动活动件2沿导向件3往复运动，压裂泵的技术效果与实施例一提供的柱塞定位结构的技术效果相同，故在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。