一种低温高压柱塞泵冷端制造技术

本发明专利技术属于低温高压柱塞泵技术领域，具体地涉及一种低温高压柱塞泵冷端，包括冷端壳体、柱塞和缸套，柱塞设置在缸套的内部，所述的缸套位于冷端壳体的内部，冷端壳体的前端设置有连接锁紧装置，冷端壳体包括左、右两个相互连通的空腔体，右空腔体内包括缸套、阀组和排出法兰，阀组包括阀座、安装于阀座内的高压阀及安装在缸套和阀座之间的低压阀。新型阀组结构，采用金属密封，通过高压阀和低压阀的不断开关，将常压的超低温液氮转为高压低温液氮并排出，能够满足高频次开关的要求，具有输送介质温度低，输出压力高的特点，解决了普通柱塞泵无法泵送低温高压液氮的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低温高压柱塞泵冷端
本专利技术属于低温高压柱塞泵
，特别是涉及一种低温高压柱塞泵冷端。
技术介绍
液氮泵是油气钻采作业中常用的设备之一，主要用来进行压裂伴注、气举或置换作业；普通的空分制氮设备直接产生的压缩氮气最高只能产生35MPa的排出压力，难以满足油田的压裂要求，如何产生高压氮气成为一个难题。由于液氮是一种超低温液体，沸点在-196℃，对温度非常敏感，受液氮的这种物理特征和液氮特殊工艺的影响，传统介质的注入设备，如油田注水所用的注水泵，常规压裂用的压裂泵，均不适合低温液体的输送。因为普通结构的柱塞泵在工作时容易将动力端摩擦产生的热量传递到所泵送的液氮中从而导致液氮汽化，并且常规的液力端也无法阻止泵送的液氮从外界吸收热量而汽化，液氮的汽化会导致柱塞泵无法正常工作。现有的技术泵送液氮主要是低温低压的柱塞泵。由于柱塞在高速运动中产生的热量能使液氮汽化，因此不能泵注高压液氮。而其他的压裂泵等在结构、密封和材料上也都无法满足液氮这种特殊介质的低温高压泵送，其原因是：1、结构上没有保温或绝热层，防止泵送的液氮直接与外界产生热量交换，从而使得液氮汽化；2、普通材料不具备低温使用特性，低温作业下会失效；3、压裂泵的柱塞和缸体之间没有密封环支撑，在高速运动中由于摩擦面大不仅容易产生更多的热量，而且柱塞在运动中容易产生偏心，不利于低温高压泵送。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题的不足，提供了一种低温高压柱塞泵冷端，可以完全解决上述技术问题。解决上述技术问题的技术方案如下：一种低温高压柱塞泵冷端，包括冷端壳体、柱塞和缸套，柱塞设置在缸套的内部，缸套位于冷端壳体的内部，冷端壳体的前端设置有连接锁紧装置，冷端壳体包括左、右两个相互连通的空腔体，柱塞的右端装入缸套内，柱塞的左端穿过左空腔体伸出冷端壳体外，左空腔体内安装有环绕柱塞的密封件，右空腔体内包括缸套、阀组和排出法兰，阀组包括阀座、安装于阀座内的高压阀及安装在缸套和阀座之间的低压阀，阀座的中心设有通孔，两端设有螺旋凹槽，阀座、缸套和排出法兰由压盖压紧；缸套的右侧端面设置有螺旋凹槽，缸套的左端壁上开设有通孔，通过该通孔与冷端壳体连通，冷端壳体的中间壁上设置有回气口和进液口。进一步地说，连接锁紧装置包括顶丝、卡箍、卡箍挡圈和柱塞连接螺栓，卡箍挡圈和卡箍依次套入柱塞连接螺栓后，柱塞连接螺栓的端部与柱塞连接，卡箍的左侧设置有螺纹，螺纹与动力端连接，连接后通过顶丝锁紧。进一步地说，环绕柱塞的密封件包括柱塞支撑环、柱塞密封环和柱塞密封支撑环。进一步地说，左空腔体内的前端设置有盘根密封组，盘根密封组由压环压紧，并由盘根压帽锁紧，盘根压帽右侧装配支撑环，左侧安装刮霜环，并用挡环、挡圈对刮霜环限位。进一步地说，所述的冷端壳体上还分别设置有吸入接头、螺母和排气接头。该低温高压柱塞泵冷端，包括冷端壳体、缸套、柱塞、阀组、排出法兰、压帽、锁紧螺钉、盘根密封组件、柱塞密封环等，柱塞在往复运动过程中，通过高低压阀的不断作用，将低压液氮转变成高压液氮并排出；密封支撑环的设计解决了柱塞在运动中容易产生偏心的问题，降低柱塞密封环与缸套摩擦产生的热量；柱塞密封环、第一密封垫片、第二密封垫片将缸套内的高压区域和冷端壳体的低压区域隔离开，低压区循环流动的液氮不断的将动力端摩擦产生的热量以及外界环境传递的热量带走，使得缸套内高压液氮不会因为外界的传热而汽化，从而提高冷端运行的稳定性和寿命；柱塞在低温高速往复运动时，盘根密封组可以在起到密封液氮的作用，刮霜环的设计可以保证低温条件下柱塞与大气接触区域产生的冰霜、杂质不会划伤盘根密封组，保证密封的可靠性；压帽与锁紧螺钉的设计能够根据实际情况调节第一密封垫片和第二密封垫片压缩量，从而达到防止液氮泄露目的。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种新型结构的低温高压柱塞泵冷端，具有以下优点：(1)新型阀组结构，采用金属密封，通过高压阀和低压阀的不断开关，将常压的超低温液氮转为高压低温液氮并排出，能够满足高频次开关的要求，具有输送介质温度低，输出压力高的特点，解决了普通柱塞泵无法泵送低温高压液氮的问题。(2)缸体设置有与壳体连通的通孔，壳体设有回气口，这部分连通腔内的液氮吸收柱塞运行过程中产生的热量以及外部传递的热量，从而保护泵注腔内的液氮不会升温气化，不仅提高了泵注能力，而且延长了冷端的使用寿命。(3)冷端的所有零件都选用耐低温材料，保证了在-196℃工作温度下的可靠性。(4)该装置无需对冷端柱塞进行润滑，使得使用和维护方便。(5)新型的柱塞动密封结构设计，保证了低温高压下密封的安全性、可靠性。(6)满足了现有液氮泵在压裂伴注、气举等作业中高压力的作业需求。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术的结构示意图；图中：1为顶丝，2为卡箍，3为卡箍挡圈，4为柱塞连接螺栓，5为柱塞，6为盘根压帽，7为挡圈，8为挡环，9为刮霜环，10为支撑环，11为压环，12为盘根密封组，13为螺母，14为冷端壳体，15为缸套，16为柱塞支撑环，17为柱塞密封环，18为密封支撑环，19为排气接头，20为低压弹簧，21为低压阀，22为第一密封垫片，23为高压阀，24为高压阀支撑环，25为阀座，26为第二密封垫片，27为低压密封圈，28为高压弹簧，29为排出法兰，30为锁紧螺钉，31为压帽，32为压板，33为吸入接头。具体实施方式实施例1：一种低温高压柱塞泵冷端，包括冷端壳体14、柱塞5和缸套15，柱塞5设置在缸套15的内部，缸套15位于冷端壳体14的内部，冷端壳体14的前端设置有连接锁紧装置，冷端壳体14包括左、右两个相互连通的空腔体，柱塞5的右端装入缸套15内，柱塞5的左端穿过左空腔体伸出冷端壳体14外，左空腔体内安装有环绕柱塞的密封件，右空腔体内包括缸套15、阀组和排出法兰29，阀组包括阀座25、安装于阀座25内的高压阀23及安装在缸套15和阀座25之间的低压阀21，阀座25的中心设有通孔，两端设有螺旋凹槽，阀座25、缸套15和排出法兰29由压盖压紧；缸套15的右侧端面设置有螺旋凹槽，缸套15的左端壁上开设有通孔，通过该通孔与冷端壳体14连通，冷端壳体14的中间壁上设置有回气口和进液口。连接锁紧装置包括顶丝1、卡箍2、卡箍挡圈3和柱塞连接螺栓4，卡箍挡圈3和卡箍2依次套入柱塞连接螺栓4后，柱塞连接螺栓4的端部与柱塞5连接，卡箍2的左侧设置有螺纹，螺纹与动力端连接，连接后通过顶丝1锁紧。环绕柱塞的密封件包括柱塞支撑环16、柱塞密封环17和柱塞密封支撑环18。左空腔体内的前端设置有盘根密封组12，盘根密封组12由压环11压紧，并由盘根压帽6锁紧，盘根压帽6右侧装配支撑环10，左侧安装刮霜环9，并用挡环8、挡圈7对刮霜环9限位。冷端壳体上还分别设置有吸入接头33、螺母13和排气接头19，当低温高压柱塞泵冷端与动力端螺纹连接后，将螺母13拧紧，对冷端起到固定防松的作用。装配顺序为：柱塞支撑环16、柱塞密封环17、柱塞密封支撑环18按顺序依次装到柱塞5上，将装配完成的柱塞5装入缸套15；再将低压阀弹簧20、低压阀21、第一密封垫片22、阀座25、高压阀23、高压阀支撑环24，依次装配到缸套15上后整体装入冷端壳体14右腔；再将高压阀弹簧28、第二密封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温高压柱塞泵冷端，包括冷端壳体、柱塞和缸套，所述的柱塞设置在缸套的内部，所述的缸套位于冷端壳体的内部，其特征在于，所述的冷端壳体的前端设置有连接锁紧装置，所述的冷端壳体包括左、右两个相互连通的空腔体，所述的柱塞的右端装入所述缸套内，所述柱塞的左端穿过左空腔体伸出所述冷端壳体外，左空腔体内安装有环绕柱塞的密封件，右空腔体内包括缸套、阀组和排出法兰，所述的阀组包括阀座、安装于阀座内的高压阀及安装在缸套和阀座之间的低压阀，所述的阀座的中心设有通孔，两端设有螺旋凹槽，所述的阀座、所述缸套和排出法兰由压盖压紧；所述缸套的右侧端面设置有螺旋凹槽，所述的缸套的左端壁上开设有通孔，通过该通孔与冷端壳体连通，所述的冷端壳体的中间壁上设置有回气口和进液口。

【技术特征摘要】
1.一种低温高压柱塞泵冷端，包括冷端壳体、柱塞和缸套，所述的柱塞设置在缸套的内部，所述的缸套位于冷端壳体的内部，其特征在于，所述的冷端壳体的前端设置有连接锁紧装置，所述的冷端壳体包括左、右两个相互连通的空腔体，所述的柱塞的右端装入所述缸套内，所述柱塞的左端穿过左空腔体伸出所述冷端壳体外，左空腔体内安装有环绕柱塞的密封件，右空腔体内包括缸套、阀组和排出法兰，所述的阀组包括阀座、安装于阀座内的高压阀及安装在缸套和阀座之间的低压阀，所述的阀座的中心设有通孔，两端设有螺旋凹槽，所述的阀座、所述缸套和排出法兰由压盖压紧；所述缸套的右侧端面设置有螺旋凹槽，所述的缸套的左端壁上开设有通孔，通过该通孔与冷端壳体连通，所述的冷端壳体的中间壁上设置有回气口和进液口。2.根据权利要求1所述的低温高压柱塞泵冷端，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅保国，李朋，
申请(专利权)人：烟台杰瑞石油装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37