用于提高往复泵性能的连接杆和十字头组件制造技术

公开了用于往复泵组件的方法和装置，其包括十字头和连接杆。十字头包括主体和窗口，该主体具有从其穿过形成并限定支承表面的圆柱形孔，该窗口通过主体形成并进入圆柱形孔中。连接杆包括设置在圆柱形钻孔中的小端和通过窗口延伸并连接至小端的梁部。在示例性实施方式中，包括管状体和切口的轴承设置在圆柱形钻孔中。在另一示例性实施方式中，夹紧装置接合十字头的主体和小端的各自相对端部两者，从而减少小端相对于十字头的轴向位移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提高往复泵性能的连接杆和十字头组件相关申请的交叉引用本申请要求于2015年6月18日提交的美国申请第62/181,463号的申请日权益及优先权，其全部公开内容因此通过参考并入本文。
本专利技术大体涉及往复泵，更具体而言，涉及通过用根据本专利技术的改进的连接杆和十字头组件来装配往复泵而提高往复泵的性能、可靠性和/或产能(capacity)。
技术介绍
往复泵用于各种油田操作中，诸如例如地下井筒的胶结、酸化或压裂。在这类操作过程中，这些往复泵经常经受短且频繁的作业周期，并且需要在高达20,000psi的压力下向井筒输送流体或浆料。用于油田操作的示例性的往复泵包括连接至动力端的流体端。动力端包括连接至曲柄轴的发动机。曲柄轴包括多个曲拐(crankthrow)。流体端包括相应的多个相对于其横向布置的缸体，每个限定各自的柱塞孔。柱塞孔各自与吸入歧管和排出歧管流体连通。流体端还包括柱塞，其中的每个被一个相应的柱塞孔接收并在其中延伸。每个柱塞机械经由机械连杆机构连接至各自的曲拐，该连杆机构包括连接杆和十字头。十字头在导引部件内往复运动。连接杆将各自的曲拐连接至十字头。此外，十字头经由短杆连接至各自的柱塞。操作时，发动机旋转曲柄轴，其进而驱动连接杆、十字头和短杆，使得柱塞在相应的柱塞孔内往复。随着柱塞往复运动，流体从吸入歧管被引入柱塞孔中，之后从柱塞孔中排出而进入排出歧管中。机械连杆机构(即连接杆和十字头)的性能、可靠性和/或负荷能力经常是本领域中的问题，原因在于在油田操作中所采用的往复泵具有极端作业周期。这些部件的失效可能引发油田操作期间往复泵关键的停工期和/或对井工具或井位上的其他部件造成损害。
技术实现思路
在第一方面，提供了用于往复泵组件的装置，所述装置包括十字头(crosshead)，所述十字头包括主体、通过所述主体形成并限定围绕第一轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；包括管状体和切口(cutout)的轴承，管状体设置在圆柱形孔，所述管状体绕第二轴线延伸并限定内部通道，且所述切口横向于第三轴线形成于管状体中；连接杆(connectingrod)，其包括设置在内通道中的小端以及通过窗口和切口延伸的梁部(beamportion)，所述小端限定相对的端部并绕第三轴线延伸，且所述梁部连接至小端。在示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承围绕内通道延伸第一角度，所述第一角度大于180度且小于360度。在另一示例性实施方式中，在窗口的位置处，所述十字头的支承表面围绕圆柱形孔延伸第二角度，所述第二角度基本等于第一角度。在又一示例性实施方式中，所述装置还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括适于接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板和连接至该板并适于在其间施加张力的张紧器；其中，当张紧器在板之间施加张力时，该夹紧装置适于阻止或至少减少小端在轴承内以及相对于十字头的轴向位移。在某些示例性实施方式中，所述连接杆还包括连接至梁部并限定圆柱形内表面的大端；所述大端沿一平面被分成座部和盖部；其中所述座部与所述梁部一体形成；其中所述平面与所述梁部形成斜角；且其中所述盖部适于沿所述平面连接至所述座部。在示例性实施方式中，所述十字头还包括在所述窗口的相对侧上形成一对支柱(strut)，所述支柱部分限定所述支承表面并与所述十字头的主体一体形成。在另一示例性实施方式中，所述轴承的所述切口与所述十字头的窗口基本对齐，使得所述轴承的管状体基本覆盖所述十字头的支承表面。在又一示例性实施方式中，在支承表面与轴承之间形成干涉配合；其中所述轴承径向布置在十字头的支承表面与连接杆的小端之间，从而在支承表面与小端之间提供润滑和/或耐磨性；且其中所述第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此基本同轴。在第二方面，提供了用于往复泵组件的装置，所述装置包括十字头，所述十字头包括主体、通过所述主体形成并限定绕第一轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；连接杆，其包括设置在圆柱形孔中的小端以及通过窗口延伸的梁部，所述小端限定相对的端部并绕第二轴线延伸，且所述梁部连接至小端；和夹紧装置，其包括接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板和连接至该板并适于向其间施加张力的张紧器；其中，当张紧器在板之间施加张力时，该夹紧装置适于阻止或至少减少小端相对于十字头的轴向位移。在示例性实施方式中，在窗口的位置处，所述十字头的支承表面绕圆柱形孔延伸第一角度，所述第一角度大于180度且小于360度。在另一示例性实施方式中，所述装置还包括轴承，该轴承包括布置在圆柱形孔中的管状体，该管状体绕第三轴线延伸并限定内通道；和横向于第三轴线在管状体中形成的切口。在又一示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承绕内通道延伸第二角度，所述第二角度大体等于第一角度。在某些示例性实施方式中，所述轴承的所述切口与所述十字头的窗口基本对齐，使得所述轴承的管状体基本覆盖所述十字头的支承表面。在示例性实施方式中，在支承表面与轴承之间形成干涉配合；其中所述轴承径向布置在十字头的支承表面与连接杆的小端之间，从而在支承表面与小端之间提供润滑和/或耐磨性；且其中所述第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此基本同轴。在另一示例性实施方式中，所述十字头还包括在所述窗口的相对侧上形成一对支柱，所述支柱部分限定所述支承表面并与所述十字头的主体一体形成。在又一示例性实施方式中，所述连接杆还包括连接至梁部并限定圆柱形内表面的大端；所述大端沿一平面被分成座部和盖部；其中所述座部与所述梁部一体形成；其中所述平面与所述梁部形成斜角；且其中所述盖部适于沿所述平面连接至所述座部。在第三方面，提供了往复泵组件，其包括流体端，该流体端包括柱塞孔和适于在柱塞孔内往复运动的柱塞；动力端，其包括管状导引构件、适于绕第一轴线旋转的曲柄轴，以及连接至所述曲柄轴并从第一轴线偏移的曲拐；和将动力端连接至流体端的机械连杆机构，该机械连杆机构包括十字头，所述十字头包括连接至柱塞孔并且适于在管状导引构件内往复运动的主体、通过所述主体形成并限定绕第二轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，以及垂直于所述第二轴线延伸通过所述主体并进入圆柱形孔中的窗口；和连接杆，其包括设置在圆柱形孔中的小端、通过窗口延伸并连接至小端的梁部，以及连接至梁部的大端，所述小端限定相对的端部并绕第三轴线延伸，且所述大端将连接杆连接至曲拐。在示例性实施方式中，在窗口的位置处，所述十字头的支承表面绕圆柱形孔延伸第一角度，所述第一角度大于180度且小于360度。在另一示例性实施方式中，所述组件还包括轴承，该轴承包括布置在圆柱形孔中的管状体，该管状体绕第四轴线延伸并限定内通道；和垂直于第四轴线延伸通过管状体并进入内通道中的切口。在又一示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承绕内通道延伸第二角度，所述第二角度大体等于第一角度。在某些示例性实施方式中，所述轴承的所述切口与所述十字头的窗口基本对齐，使得所述轴承的管状体基本覆盖所述十字头的支承表面。在示例性实施方式中，在十字头的支承表面与轴承的管状体之间形成干涉配合；其中所述轴承径向布置在十字头的支承表面与连接杆的小端之间，从而在支承表面与小端之间提供润滑和/或耐磨性；且其中所述第二轴线、第三轴线和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于往复泵组件的装置，所述装置包括：十字头，其包括：主体；通过所述主体形成并至少部分限定所述主体中的支承表面的圆柱形孔，所述支承表面围绕第一轴线延伸；和横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；和连接杆，其包括：限定相对的端部并适于在所述圆柱形孔内延伸的小端，所述小端围绕第二轴线延伸；和设置成连接至所述小端的梁部，所述梁部和所述小端分开形成；其中，当所述小端在所述圆柱形孔内延伸且所述梁部连接至所述小端时，所述第一轴线和所述第二轴线基本同轴，并且所述梁部延伸通过所述窗口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.18 US 62/181,4631.一种用于往复泵组件的装置，所述装置包括：十字头，其包括：主体；通过所述主体形成并至少部分限定所述主体中的支承表面的圆柱形孔，所述支承表面围绕第一轴线延伸；和横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；和连接杆，其包括：限定相对的端部并适于在所述圆柱形孔内延伸的小端，所述小端围绕第二轴线延伸；和设置成连接至所述小端的梁部，所述梁部和所述小端分开形成；其中，当所述小端在所述圆柱形孔内延伸且所述梁部连接至所述小端时，所述第一轴线和所述第二轴线基本同轴，并且所述梁部延伸通过所述窗口。2.如权利要求1所述的装置，其中所述梁部设置成利用一个或多个紧固件连接至所述小端。3.如权利要求1所述的装置，其中所述十字头还包括与所述主体一体形成并部分限定所述支承表面的一对支柱，所述支柱形成于所述窗口的相对侧上。4.如权利要求1所述的装置，其中,在所述窗口的位置处，所述十字头的支承表面围绕所述第一轴线延伸大于180度但小于360度。5.如权利要求1所述的装置，还包括适于在所述圆柱形孔内延伸的轴承，所述轴承包括限定内通道并围绕第三轴线延伸的管状体和横向于所述第三轴线在所述管状体中形成的切口，所述切口设置成与所述窗口基本对齐，使得所述管状体基本覆盖所述支承表面；其中，当所述轴承和所述小端在所述圆柱形孔内延伸时，所述切口与所述窗口基本对齐，且所述梁部连接至所述小端：所述梁部延伸通过所述切口和所述窗口两者；所述轴承径向布置在所述支承表面与所述小端之间，因此在其间提供润滑和/或耐磨性；且所述第一轴线、第二轴线和第三轴线基本同轴。6.如权利要求5所述的装置，其中，在所述切口的位置处，所述轴承的管状体围绕所述第三轴线延伸大于180度，但小于360度。7.如权利要求1所述的装置，还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括设置成与所述十字头的主体和所述小端的各自相对端部相接合的一对板和设置成连接至所述板并在板之间施加张力的张紧器；其中，当板与所述十字头的所述主体和所述小端的所述相对端部均接合，并且所述张紧器连接至所述板并在所述板之间施加张力时，该夹紧装置阻止或至少减少所述小端相对于所述十字头的轴向位移。8.一种装配用于往复泵的十字头和连接杆的方法，所述方法包括：提供十字头，所述十字头包括：主体；通过所述主体形成并至少部分限定在所述主体中的支承表面的圆柱形孔，所述支承表面围绕第一轴线延伸；和横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；将所述连接杆的小端定位于所述圆柱形孔中，所述小端限定相对的端部并围绕第二轴线延伸；和将所述连接杆的梁部连接至所述小端，所述梁部与所述小端分开形成；其中，当所述小端位于所述圆柱形孔中且所述梁部连接至所述小端时，所述第一轴线和所述第二轴线基本同轴且所述梁部延伸通过所述窗口。9.如权利要求8所述的方法，其中将所述梁部连接至所述连接杆的小端包括利用一个或多个紧固件将所述梁部连接至所述小端。10.如权利要求8所述的方法，其中所述十字头还包括一对支柱，所述一对支柱与所述主体一体形成并部分限定所述支承表面，所述支柱形成在所述窗口的相对侧上。11.如权利要求8所述的方法，其中在所述窗口的位置处，所述十字头的支承表面围绕所述第一轴线延伸大于180度...

【专利技术属性】
技术研发人员：B瓦格纳，
申请(专利权)人：SPM流量控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US