一种悬臂短化由壬组件及该组件密封优化的构造方法与流程

本发明涉及页岩气工程开发技术领域，尤其涉及一种悬臂由壬组件及该组件密封优化的构造方法。

背景技术

在页岩气工程开发工程施工中，一种以气打气（用自产或外输入清洁能源进行天然气钻井及相关施工工程的展开）、实现经济性及相关工程施工工艺与环境友好性的要求(占地小，工程施工对环境的影响最小化)，随着世界经济的一体化及人们对保护环境认识的不断提高，已成为了一种世界的共识。

在页岩气开发工程施工中，特别是进行页岩气储层地理结构裂缝生成填充的酸化水力压裂工艺施工中，如何减少施工设备的场地占用及在多样化的物理地理位置限定中进行设备的快速布局、快速高效的移运，已成为了一个提高开发工程施工经济性的攻关方向之一。

在这一攻关方向导引下，研发一种可移运式大功率燃气电站及大功率压裂泵组的设备应用于页岩气工程开发工程施工中，成为了我国清洁能源开发的急需。

紧凑（占用空间小）、模块化(用灵活组配来实现使用的多样化需求)，快装、快拆，高效移运，高可靠性（包括安全性、耐用性）的工程施工运行，是它必备的工程施工要求。

在模块化设备间的管连中，中低压的液流体（大功率压裂泵组→稀释盐酸、加沙流体，大功率燃气电站→分块式远程水冷散热流体）它的输送管连，也不例外。

目前在我国满足以上管连耐用、可靠，可供选用的仅有锤击式由壬；但它在单件小批量上，轻量化（减轻工人快速拆装的劳动强度）、紧凑性（满足使用空间限制）、快速满足使用需求应用（组件制造时间）、经济性都还远远不能适应。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种短化悬臂由壬组件及该组件密封优化的构造方法。

具体的，一种悬臂短化由壬组件，包括依次连接的内套、弯头、钢管a和由壬母接压帽，及其由壬公接组件，由壬公接组件与由壬母接压帽相抵靠，并通过紧固件实现由壬公接组件与由壬母接压帽的轴向固定，所述内套连接有胶管。

所述的由壬公接组件包括由壬公接本体、与其连接的钢管b，由壬公接本体具有外凸球面，由壬母接压帽具有内球面，所述外凸球面与内球面相接触。

所述的由壬公接本体的外凸球面上设置有密封圈槽，密封圈槽内安装有密封圈。

所述的由壬公接本体与钢管b焊接或螺纹连接。

所述的紧固件为由壬母接扣帽，其包括扣帽，扣帽与由壬公接本体螺纹连接，扣帽的一端连接有扣帽盖，扣帽盖与由壬母接压帽的外环端面相接触。

所述的由壬母接压帽与钢管a焊接或螺纹连接。

所述的胶管通过外帽与内套铆压装配。

一种悬臂短化由壬组件密封优化的构造方法，包括以下步骤：

s1：将密封圈安装在由壬公接本体外凸球面的密封圈槽内；

s2：通过螺纹连接将扣帽固定于由壬公接本体，使壬公接本体的外凸球面与由壬母接压帽的内球面相接触

s3：将扣帽盖焊接在扣帽的一端，使扣帽盖与由壬母接压帽的外环端面相接触。

本发明的有益效果在于：在页岩气开发工程施工工况（稀释盐酸、加沙流体，水冷散热流体）的模块化设备间的管连中(中低压的液流体)，能很好实现满足客户在单件小批量的工程应用上→轻量化（减轻工人快速拆装的劳动强度）、紧凑性（满足使用空间限制）、快速响应工程开发应用的广地域灵活的组配（组件制造时间短，无需组织辅助的工装、模具制造；能快速的消除页岩气储层地理限制对工程施工的影响）、工程经济性（无需购置组件制造用的专用设备，无需建设专用设备的使用厂房，用通用设备及常规的加工方法来实现组件的轻量化制造）、安全可靠性等多目标要求的达成。

附图说明

图1是悬臂短化由壬组件局部剖切示意图；

图2是由壬公接组件局部剖切示意图；

图3是悬臂由壬组件局部剖切示意图；

图4是图2中b的放大示意图；

图5是由壬母接压帽局部剖切示意图；

图6是图1中c的放大示意图；

图7是由壬母接扣帽局部剖切示意图；

图8是图7中a的放大示意图；

图中10-胶管、20-胶管压接头、201-内套、202-外帽、30-弯头、40-钢管a、50-由壬母接压帽、51-内球面、52-外环端面、55-中心轴a、60-由壬母接扣帽、601-扣帽、602-扣帽盖、62-环向端平面、63-内螺纹、65-中心轴b、70-由壬公接组件、71-外凸球面、701-由壬公接本体、702-密封圈、703-钢管b、72-密封圈槽、74-外螺纹。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种悬臂短化由壬组件，包括胶管10、胶管压接头20、弯头30、钢管a40、由壬母接压帽50、由壬母接扣帽60、由壬公接组件70、由壬公接组件70设置有外螺纹74，由壬母接扣帽60设置有内螺纹63，外螺纹74和内螺纹63构成螺纹副e。该组件可分别由壬公接组件70和悬臂由壬组件组成。胶管压接头20由外帽201和内套202构成。

如图2所示，由壬公接组件70，由壬公接本体701、密封圈702、钢管b703(固端梁)三件组成，由壬公接本体701与钢管b703组焊，如图4所示，密封圈702做相应“拉伸绷紧装配定位”在由壬公接本体701外凸球面71上的凹形密封圈槽72中；对于由壬公接本体701与钢管b703间组焊连接，在工程应用需要时，可将其组焊连接为一体的制造工艺，变为可拆分为独立两件的密封螺纹连接的制造加工)，与系统模块设备装配组焊在一起，随工程施工的模块设备一体不拆卸移运；在模块化设备间的管连中，成为工程施工快拆快连管连的固端梁。密封圈702采用（gb/t3452.1_乙丙橡胶_标准件)。

密封圈702在由壬公接本体701外凸面71上的凹形密封圈槽72中拉伸绷紧装配定位，为gb/t3452.1_“o”密封圈的标准件，同时选用满足工况的(密度小、成本低，耐化学稳定性、耐候性优异，使用温度较广的乙丙橡胶，能适应-50℃_+150℃的温度环境。

密封圈702（可采用“o”形圈）在由壬公接本体701外凸面71上密封圈槽72(又称：“o”密封圈槽)中定位固定，随模块设备单元一体，无需拆卸，有利于客户的日常使用、维护、清洁、保养；实现了紧凑、轻量化的工程经济性施工目标。

如图3所示，悬臂由壬组件成套构成方法［在各自单个加工备料好后］分别为：组焊［内套202与弯头30通过v形内凹弧焊缝，弯头30与钢管a40通过v形外平弧焊缝，钢管a40与由壬母接压帽通过50内凹弧形角焊缝。抵接装配［由壬母接扣帽60与由壬母接压帽50］、铆压装配［前工步将内套202、弯头30、钢管a40、由壬母接压帽50组焊成一体，由壬母接扣帽60再装入后，实施外帽201、胶管10、内套202间的铆压装配；对于钢管a40与由壬母接压帽50间的组焊连接，在工程应用需要时，可将其组焊连接为一体的制造工艺，变为可拆分为独立两件的密封螺纹连接的制造加工］。胶管10的下端另还有其它的压铆焊装配件，

悬臂由壬组件为开发工程施工中，模块化设备间快拆快连管连的独立部件。可收放安置在移运模块化设备中，或进行集中装箱移运。

悬臂由壬组件在本申请中为一个短化了的悬臂。图示3中胶管10的下端再铆压装配相应的管连接口，就成为了工程上常称的一个“成套胶管组件”。

悬臂由壬组件的应用，很好的满足适应目前我国页岩气开发工程施工对→轻量化（减轻工人快速拆装的劳动强度）、紧凑性（满足使用空间限制）实现的效率、经济性要求。

密封优化经济性、符合性的实现：

由壬

通过(本实例采用螺纹副e：对中性好、牙根强度高、加工工艺性好)国标梯形螺纹(gb/t5796.1_4)的中心轴a55轴向［悬臂固端梁70(也称：由壬公接组件、固端梁)轴向无位移］导向，使由壬母接扣帽60的扣帽盖602中环向端平面62(如图7所示)端面环向紧贴压由壬母接压帽50中最大外环端面52(如图5所示)，通过旋转扣帽601，使本实例中的悬臂由壬组件80前移，由壬母接压帽50中心轴a55的轴向内球面51(如图5所示)就压向了由壬公接70中的外凸球面71(如图2所示)，这一对球面副d(如图6所示)的接触，就实现了由壬的第一道硬密封。

实例中，在由壬公接组件70中的外凸球面71上另设有可定位固定密封圈702的凹形密封圈槽72，并将满足本页岩气开发工程施工工况（稀释盐酸、加沙流体，水冷散热流体）乙丙橡胶材质的“o”密封圈国标件(gb/t3452.1)密封圈702拉伸定位紧固在凹形密封圈槽72中(见图4)，由于前所述球面副d的紧贴实现了第一道的硬密封，球面副d的紧贴的同时，它又使外凸弹性体的密封圈702的截面压缩，产生了第二道弹性体软密封(见图6及图1)。

由壬母接压帽50(机加工件)、密封圈702(gb/t3452.1_乙丙橡胶_标准件)、由壬公接组件。由壬母接压帽50上的内球面51(见图5)与由壬公接组件70上的外凸球面71(见图2)组成一个等半径同心同中心轴a55的球面副d(见图5、6、7、1)。

③改进_实现_优化：由于第二道弹性体软密封702(也称：密封圈、o形密封圈)的设置，它使满足本工况的由壬刚体球面副d的表面加工粗糙度精度可以降低；可降为3.2，只需要通用的回转机加工机床就可以实现，在满足本页岩气开发工程施工工况的条件下，经济性得以大大的提升，很好的满足了单件小批量的市场需求；ⅱ.同时它的这一应用工况的组合，还克服在本工况(页岩气开发水力压裂工艺施工→中低压的液流体)中应用体量、重量都难以优化(单件小批量的经济性制造也是难以实现)的尴尬。

由壬母接扣帽单件小批量的经济性实现方法：

为了很好的满足单件小批量的市场应用需求，本件由壬母接扣帽60做了组焊结构工艺的构思，如图7、图8所示。

由壬母接扣帽60(组焊件)包括扣帽601(有国标t形螺纹_机加工件)、扣帽盖602(机加工件)、扣帽601设置有内螺纹63、扣帽盖602焊接在扣帽601的一端使具有环向端平面，扣帽601与扣帽盖602有一个共同的中心轴b65、

由壬母接扣帽60”拆分为“扣帽601”和“扣帽盖602”，可分别同步由常规的通用回转体机加工机床制造，再经常规的组焊（带垫内凹弧形角焊缝）工艺，使其成为一个零件。由壬母接扣帽60经这一拆分、组焊，使原本经济性需要满足批量的铸件制造（单件小批量，铸件制造不经济）→转由通用机床加工。市场应用的单件小批量制造经济性得以大大的提升。满足客户需求制造的响应时间也可大大的缩短。

装配时，由壬公接本体701的外凸球面71与由壬母接压帽50的内球面51相接触，由壬母接扣帽60的扣帽601与由壬公接本体701螺纹连接，扣帽盖602与由壬母接压帽50的外环端面52相接触。

为确保在模块设备单元中定位固定的悬臂固端(即固端梁→由壬公接组件70)可靠，本构造应用国标梯形螺纹副e［gb/t5796.1_4→螺纹副对中性好、牙根强度高、加工工艺性好；螺纹副e由→内螺纹63与外螺纹74组成］加环向端平面62抵接的组合，很好的实现了：使固端上只有轴向的压力及围尧中心轴b65旋转的力矩；见图1、图2、图3、图5、图7。

这样使模块单元设备间的管连操作对设备单元的影响可以降到最低，从而间接的提高了页岩气开发工程施工的质量，也确保了工程施工中管连的可靠性。

一种悬臂短化由壬组件密封优化的构造方法，组装时，包括以下步骤：首先，将密封圈702安装在由壬公接本体701外凸球面71的密封圈槽72内；接着，通过螺纹连接将扣帽601固定于由壬公接本体701，使壬公接本体701的外凸球面71与由壬母接压帽50的内球面51相接触；最后，将扣帽盖602焊接在扣帽601的一端，使扣帽盖601与由壬母接压帽50的外环端面52相接触。