CN205401009U - 一种大功率长冲程五缸柱塞泵 - Google Patents
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Abstract
一种大功率长冲程五缸柱塞泵，该柱塞泵为五缸结构，冲程为266.7至292.1mm，其动力端总成包括动力端壳体、曲轴、连杆、轴承、连杆销、十字头和小连杆；液力端总成包括泵头体和柱塞；小连杆一端与十字头连接，另一端通过卡箍与液力端总成的柱塞连接；动力端壳体由曲轴箱体和十字头箱体组成，十字头箱体和曲轴箱体由螺栓固定，并通过拉杆和拉杆螺母与液力端总成的泵头体连接固定，拉杆连接动力端总成和液力端总成，减速箱总成输出端与动力端总成的曲轴连接。本实用新型解决了因井场条件受限而又超额配备更多的压裂泵车来解决安全作业和持续运行的可靠性的矛盾，而且压裂泵车的整车振动性大有改善。
Description
技术领域
本实用新型属石油钻采设备，特别涉及到柱塞泵。
背景技术
随着超高压、超深井、水平井、低渗透井的不断增多，油气开采的难度愈来愈大，油气田开发必须通过大型压裂作业才能解决增产稳产问题。同时随着常规油气资源日益枯竭，提升了非常规油气资源的开采价值，以页岩气为代表的非常规油气资源的开采更加依赖于大规模的压裂施工作业，进一步拓展了压裂施工作业区域，而且非常规油气开采——特别是页岩气的单次压裂施工规模相当大。因此，随着深井、超深井和非常规油气资源的不断开发，大功率、高压力、大排量的压裂施工作业会越来越频繁，单井压裂作业时间也会越来越长，对与之相适应的大型成套压裂装备提出了更高的要求。压裂泵车是压裂装备的核心设备，柱塞泵作为压裂泵车的关键部件，其性能和技术水平对压裂泵车以至大型成套压裂装备的整体作业能力具有决定性影响。特别是为了适应我国井场多在丘陵山地，道路行驶条件差，井场布置面积小的特点，对既适合车载配置又具有高压力大排量的柱塞泵提出了更高的要求。目前，我国大型压裂泵车主要有2500型压裂泵车和3000型压裂泵车，2500型压裂泵车配置的是2800型柱塞泵，其冲程为8英寸（203.2mm），最大连杆负荷为102吨，输入功率为2800hp，其缺点是单机功率或最大排量、最高压力的匹配不适应超深层、超大型压裂工程的要求，也就是说随着压裂施工作业规模的扩大，投入施工作业的压裂机组功率和施工排量也在提高，通常依靠提高功率储备系数即超额配备更多的压裂泵车来解决安全作业和持续运行的可靠性问题，但压裂泵车数量增加与我国大部分油气田井场条件受限的矛盾比较突出；3000型压裂泵车配置的是3300型柱塞泵，其冲程为11英寸（279.4mm），最大连杆负荷为159吨，输入功率为3300hp，其缺点是因为柱塞泵是三缸泵，排出脉动性较大，压裂泵车整机振动较大，尽管单机排量较2800型柱塞泵有所提高，但在同直径柱塞和同冲次下，其单机排量仅为2800型压裂泵车的82.5%，所以依旧存在单机最大排量和最高压力的匹配不适应超深层、超大型压裂工程需要的缺陷。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其冲程为266.7至292.1mm，额定输入功率为3300hp，解决了我国油气田因井场条件受限而又超额配备更多的压裂泵车来解决安全作业和持续运行的可靠性的矛盾，而且配置该柱塞泵的压裂泵车的整车振动性大有改善。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种大功率长冲程五缸柱塞泵，该柱塞泵为五缸结构，冲程为266.7至292.1mm。
一种大功率长冲程五缸柱塞泵，该柱塞泵包括动力端总成、液力端总成和减速箱总成，其中动力端总成包括动力端壳体、曲轴、连杆、轴承、连杆销、十字头和小连杆；液力端总成包括泵头体和柱塞；小连杆一端与十字头连接，另一端通过卡箍与液力端总成的柱塞连接；动力端壳体由曲轴箱体和十字头箱体组成，十字头箱体和曲轴箱体由螺栓固定，并通过拉杆和拉杆螺母与液力端总成的泵头体连接固定，拉杆连接动力端总成和液力端总成，减速箱总成输出端与动力端总成的曲轴连接，减速箱外壳体与曲轴箱体端面用螺栓连接固定。
连杆为合金钢铸件，十字头全圆柱形设计，外圆表面有油槽，并与连杆通过连杆销连接。
减速箱总成为人字齿行星齿轮结构，传动比7.4：1~7.9：1。
柱塞泵的动力端壳体的缸间距为266.7mm，曲轴箱体的轴承座之间开档中心距及十字头箱体各铜套之间中心距都为266.7mm。
曲轴箱体采用组合式焊接结构，由6个轴承座组成，前端焊接端板，后部焊接圆弧板，每个轴承座前端上下对称位置设计有螺孔，用于拉杆的紧固。
十字头箱体为钢结构焊接件，内孔钢套内圆冷镶铜套，铜套内圆精磨而成,螺栓8通过端面上下各一组孔将十字头箱体与曲轴箱体固定，拉杆通过上下各一组拉杆孔贯穿十字头箱体后固定于曲轴箱体上，各缸孔间距为266.7mm。
曲轴为整体式结构，由六道轴颈和五道曲拐组成，六个圆柱滚子轴承安装在六道轴颈外圆和轴承座内孔处，支撑曲轴，曲拐与曲轴的旋转中心距离为133.35至146.05mm。
本实用新型的积极效果为：本实用新型采用长冲程和五缸设计，使柱塞泵同时具有长冲程和五缸泵的优点。长冲程的优点：即低冲次，各零部件疲劳循环频率低，从而延长各零部件的疲劳寿命。五缸泵的优点：即相比三缸泵，其排出脉动明显降低，可以降低零部件的振动，降低压裂作业时整个管汇系统的振动，从而延长整机和压裂系统相关零部件的寿命。采用将十字头箱体和曲轴箱体分开的组装式动力端壳体结构，使十字头箱体和曲轴箱体分开单独加工然后再组装，各自加工和维修变得简单方便。采用焊接式钢结构十字头箱体，重量轻，成本较低。使用小的连杆比同时采用新型的连杆、连杆销和十字头组合机构，使得连杆长度尺寸变小，从而使得柱塞泵在整体长度方向尺寸缩短；同时采用外置式行星齿轮减速箱大传动比设计，使得柱塞泵在整体尺寸上变小，同时采用小的缸间距，使得柱塞泵在整体宽度方向尺寸缩短，以适宜车载压裂泵车的布置。外置减速箱传动比（减速比）设计范围为7.4：1~7.9:1，降低了最高冲次，提高了泵的易损件寿命。
附图说明：
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型的局部剖视图；
图3为动力端壳体剖视图；
图4为曲轴箱体主视图；
图5为十字头箱体主视图；
图6曲轴结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。
参见图1，本实用新型包括动力端总成1、液力端总成2和减速箱总成3；减速箱总成3输出端与动力端总成1的曲轴5连接，减速箱外壳体与曲轴箱体17端面用一组螺栓30连接固定。
参见图2，动力端总成1包括动力端壳体4、曲轴5、连杆6、轴承7、连杆销9、十字头10、小连杆12，小连杆12一端通过一组螺钉11与十字头10连接，另一端通过卡箍13与液力端总成2的柱塞14连接，带动柱塞14作直线往复运动。
参见图3和图4，动力端壳体4包括曲轴箱体17和十字头箱体18，十字头箱体18和曲轴箱体17由一组螺栓8固定，并通过拉杆19和拉杆螺母16与液力端总成2的泵头体15连接固定，拉杆19一端贯穿十字头箱体18的拉杆孔27与曲轴箱体17的螺孔20连接固定，从而连接动力端总成1和液力端总成2，曲轴箱体17采用组合式焊接结构，由6个轴承座23组成，前端焊接端板21，后部焊接圆弧板22，每个轴承座23前端上下对称位置设计有螺孔20，用于拉杆19的紧固；
参见图5，十字头箱体18为钢结构焊接件，内孔钢套24内圆冷镶铜套25，铜套25内圆精磨而成,一端面上下各一组孔26用于螺栓8将十字头箱体18与曲轴箱体17固定，上下各一组拉杆孔27用于拉杆19贯穿十字头箱体18后固定于曲轴箱体17上，各缸孔间距为266.7mm。
参见图6，曲轴5为整体式结构，由六道轴颈29和五道曲拐28组成，六个圆柱滚子轴承7安装在六道轴颈29外圆和轴承座23内孔处，支撑曲轴5，曲拐28与曲轴5的旋转中心距离为133.35至146.05mm，所以柱塞泵的冲程为266.7至292.1mm。
本实用新型的实施过程：动力端壳体4通过六个圆柱滚子轴承7支撑住曲轴5，曲轴5通过曲拐28带动连杆6，连杆6通过连杆销9带动十字头10，十字头10沿着十字头箱体18内的铜套25内圆前后滑动，十字头10通过小连杆12带动柱塞14在泵头体15内前后滑动进行液体吸入排出工作。由于曲拐28与曲轴5的旋转中心距离为133.35至146.05mm，所以柱塞泵的冲程为266.7至292.1mm。由于冲程长，所以在获得同等排量的液体时，曲轴5的旋转速度可以降低，整个泵的循环频率降低，可以提高泵可靠性。由于曲轴5有五个曲拐28，即曲轴5旋转一周，有五个柱塞14参与工作，这样排出液体脉动相比三缸泵而言小，可以降低泵的振动。
Claims (8)
1.一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其特征在于：该柱塞泵为五缸结构，冲程为266.7至292.1mm。
2.根据权利要求1所述的一种大功率长冲程五缸柱塞泵，该柱塞泵包括动力端总成（1）、液力端总成（2）和减速箱总成（3），其特征在于：动力端总成（1）包括动力端壳体（4）、曲轴（5）、连杆（6）、轴承（7）、连杆销（9）、十字头（10）和小连杆（12）；液力端总成（2）包括泵头体（15）和柱塞（14）；小连杆（12）一端与十字头（10）连接，另一端通过卡箍（13）与液力端总成（2）的柱塞（14）连接；动力端壳体（4）由曲轴箱体（17）和十字头箱体（18）组成，十字头箱体（18）和曲轴箱体（17）由螺栓（8）固定，并通过拉杆（19）和拉杆螺母（16）与液力端总成（2）的泵头体（15）连接固定，拉杆（19）连接动力端总成（1）和液力端总成（2），减速箱总成（3）输出端与动力端总成（1）的曲轴（5）连接，减速箱外壳体与曲轴箱体（17）端面用螺栓（30）连接固定。
3.根据权利要求2所述的一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其特征在于：连杆（6）为合金钢铸件，十字头（10）全圆柱形设计，外圆表面有油槽，并与连杆（6）通过连杆销（9）连接。
4.根据权利要求2所述的一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其特征在于：减速箱总成（2）为人字齿行星齿轮结构，传动比7.4：1~7.9：1。
5.根据权利要求2所述的一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其特征在于：柱塞泵的动力端壳体（4）的缸间距为266.7mm，曲轴箱体（17）的轴承座（23）之间开档中心距及十字头箱体（18）各铜套（25）之间中心距都为266.7mm。
6.根据权利要求2所述的一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其特征在于：曲轴箱体（17）采用组合式焊接结构，由6个轴承座（23）组成，前端焊接端板（21），后部焊接圆弧板（22），每个轴承座（23）前端上下对称位置设计有螺孔（20），用于拉杆（19）的紧固。
7.根据权利要求2所述的一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其特征在于：十字头箱体（18）为钢结构焊接件，内孔钢套（24）内圆冷镶铜套（25），铜套（25）内圆精磨而成,螺栓（8）通过上下各一组孔（26）将十字头箱体（18）与曲轴箱体（17）固定，拉杆（19）通过上下各一组拉杆孔（27）贯穿十字头箱体（18）后固定于曲轴箱体（17）上，各缸孔间距为266.7mm。
8.根据权利要求2所述的一种大功率长冲程五缸柱塞泵，其特征在于：曲轴（5）为整体式结构，由六道轴颈（29）和五道曲拐（28）组成，六个圆柱滚子轴承（7）安装在六道轴颈（29）外圆和轴承座（23）内孔处，曲拐（28）与曲轴（5）的旋转中心距离为133.35至146.05mm。
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