泵汽蚀装置制造方法及图纸

一种牺牲体，其使得对于泵内组件的汽蚀损害减轻。该牺牲体被安装在泵中，使得流动的液流经过该牺牲体，导致牺牲体向邻近汽蚀的流动的液流中脱落电子。过量的电子倾向于抑制氢离子的释放，这可减轻汽蚀。牺牲体由与泵组件相比对由于流动的液流所引起的汽蚀更不耐受的材料制成。在牺牲体上附有针，其用于浸泡在流动的液流中，以促进牺牲体的电子释放。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本揭示内容一般地涉及泵，并尤其涉及减轻由于汽蚀导致的点蚀和溶蚀的牺牲体。
技术介绍
在泵压装置中的汽蚀导致组件由于侵蚀/溶蚀及因而发生的点蚀而过早损坏。点蚀导致了多个问题密封区泄漏、失去压强完整性，或者由于压力腔断裂导致突发灾祸性故障而失去压强完整性，其从汽蚀溶蚀点蚀处开始并迅速传播穿过泵腔的压力承受壁。汽蚀通常从可预测到的地方开始，例如，但不限于，封接面的边沿附近、压力急剧下降产生湍流的区域，或者在金属颗粒的表面及合成性的精微不连续处。在湍流区域中压力迅速下降时发生汽蚀，尤其是在活塞泵的吸气冲程开始处或者在叶轮式离心泵的后缘处。小汽泡形成并且气泡的破裂可达到足够高的边界速度而将金属侵蚀掉，导致点蚀。在这些气泡的形成和破裂过程中还发生化学变化，由于从液态到气态，以及从气态返回液态的迅速的相态改变，扩散了氢离子的释放。这些氢离子对于金属的分子结构具有腐蚀效果，导致金属小颗粒离析并进入液体流，起到使点蚀过程进一步加速的作用。这些氢离子导致形成氢脆化断裂，在活塞泵的每一个泵压冲程过程中蔓延。最终这种断裂开始渗透进入压力承受壁，并且迅速导致压力容器结构的损坏。在以高速泵压大量液体的应用中，由于汽蚀侵蚀/溶蚀导致的维护费用可能占操作费用的相当大的一部分。由于在许多工业中需要高压和高流速，所以消除汽蚀是不现实的。一种要承受高成本的“消耗品”的工业是井压裂业(the well service fracindustry).由于政府对于允许在高速路上行驶的车辆的重量和宽度有限制，在井压裂工业中所使用的压裂车被制造成在仍能达到泵压和流量的要求的同时尽可能得轻且小。被设计成尽可能得轻，与井下服务设备相关的泵的流体端及其内部组件可能因为侵蚀和溶蚀而很快被磨损和损坏。当在流体端的泵腔内出现点蚀的时候，受力集中在点蚀处，结果腐蚀断裂开始并导致承受压力的流体端损坏。更换流体端是井压裂业务的最高维修费用之一。获得更长寿命的流体端和更长寿命的阀门、装填和填料是该产业的重要目标。人们通常努力减少汽蚀或者选择更加能够抵抗汽蚀侵蚀和溶蚀的材料。阀门、装填和填料也会由于侵蚀和溶蚀而被迅速损坏，在出现汽蚀的时候将加速这种损坏。将泵的速度放慢可消除这种问题，但是由于商业的竞争性，以及对于更高压操作的需求，这些泵以高速运转，而在这样的速度下汽蚀是不可避免的。对泵的入口进行增压可减少汽蚀。采用适当大小的抽吸震动装置可降低汽蚀。但是在工业中实现这些方案，以及由于汽蚀侵蚀/溶蚀仍产生了昂贵的维护费用，对会使寿 命更长从而使运营成本进一步降低的设备的这种需求仍在继续。
技术实现思路
第一方面，揭示了使对泵内组件的汽蚀损害降低的方法的实施例，其包括将牺牲体安装在泵内，并且操作泵以导致在组件上发生至少一些汽蚀的速率泵压液流，其中受到泵压的液流通过牺牲体以向邻近汽蚀的流动液流中脱落电子。由于与不具有牺牲体的组件相比，对具有牺牲构件的组件的汽蚀损害降低，牺牲构件有利地延长了组件的工作寿命，超越了其中没安装牺牲体的组件。在某些实施例中，牺牲体包括比泵内组件更易于被腐蚀的材料。在又其它实施例中，在使用中，操作步骤导致氢离子从泵内的组件释放出来，通过从牺牲体上脱落电子减轻了氢离子的释放。在某些实施例中，该方法包括将至少一个针附着到牺牲体上，以促进电子从牺牲体上脱落。在其它实施例中，针在使用中指向下游。在某些实施例中，针是由与牺牲体相比较不易被溶蚀的金属制成的。在某些实施例中，该方法进一步包括将牺牲体的上游部分安装到泵中的步骤，该牺牲体具有使流过牺牲体的液流湍流增强的轮廓。在某些实施例中，泵被定位成使得泵的任何部分都不被浸入将由该泵进行泵压的液流中。在某些实施例中，牺牲体是由来自包括锌、铝、镁或其合金的组中的一种或多种金属制成的。在某些实施例中，由于将牺牲体安装到组件中所产生的湍流在牺牲体的表面上产生汽蚀，而不允许在组件上形成汽蚀泡。有意产生汽蚀泡的量和所导致的牺牲体磨损与克服在汽蚀过程中汽态变成液态以及液态改变回汽态所消耗的能量相关。使相态改变的能量需要氢离子的释放，这就是一种溶蚀现象。牺牲体是由比液流室的钢材更易于释放离子的材料制成的，这将有害的汽蚀侵蚀点蚀引导向牺牲体。在又另一个实施例中，该组件包括具有室的液流端块、通向室的柱塞镗孔、通向室的吸入阀端口，以及从室通过的排出阀端口。在某些实施例中，该方法包括将牺牲体安装到室内。在某些实施例中，该方法包括将牺牲体固定地安装到包围柱塞的柱塞镗孔内。 在某些实施例中，该方法包括将牺牲体安装到吸入阀上，随其一起移动。在某些实施例中，该方法包括将牺牲体安装到在吸入阀的上游的吸入阀端口内。在另一个实施例中，组件包括在柱塞镗孔内的柱塞。在又另一个实施例中，安装步骤包括将牺牲体安装到柱塞上。在某些实施例中，组件包括其中具有可旋转的叶轮的壳体。在某些实施例中，该方法包括将牺牲体安装到壳体内与叶轮的周边相邻。在某些实施例中，该方法包括将牺牲体安装到叶轮上，用于随其一起转动。第二方面，揭示了泵的实施例，其具有包含室的液流端块、通向室的柱塞镗孔、通向室的吸入阀端口，以及从室通过的排出阀端口。吸入和排出阀被安装用于分别在吸入阀端口和排出阀端口之内往复。牺牲体被安装在液流端块内，用于在使用过程中随着柱塞的冲程浸入到液流中。牺牲体是由与液流端块相比较不易耐受溶蚀的材料制成的。该实施例有利地提供了一种泵，其具有汽蚀目标区域，从而减轻液流端块上的汽蚀，这延长了液流端块的工作寿命。而且，作为汽蚀目标的牺牲构件在液流端块寿命期间可被更换。在某些实施例中，至少一个针安装到牺牲体上，该针在使用中被浸入流动的液流中并且指向下游的方向。在某些实施例中，该针是由与牺牲体相比更能够耐受由于液流在针上流动而产生的溶蚀的金属制成的。在某些实施例中，在牺牲体的上游部分放置被配置成增强湍流的轮廓。在某些实施例中，牺牲体是由来自包括锌、铝、镁或其合金的组中的一种或多种材料制成的。在某些实施例中，牺牲体包括被固定地安装在柱塞周围的柱塞镗孔内的套筒。在某些实施例中，牺牲体被安装至柱塞的前端部，用于随其一起移动。在某些实施例中，牺牲体被安装至吸入阀，用于随其一起移动。在某些实施例中，牺牲体被安装在吸入阀上游的吸入阀端口内。第三方面，揭示了泵的实施例，其包括壳体、被安装在壳体内的可旋转叶轮，以及被安装在壳体内的牺牲体，用于随着使用过程中叶轮的旋转被浸入液流中。牺牲体由与叶轮和壳体相比较不耐受由于液流而发生的溶蚀的材料制成。在某些实施例中，牺牲体被安装在壳体的内部与叶轮周边相邻。在某些实施例中，牺牲体被安装在叶轮上，用于随其一起转动。第四方面，揭示了用于使由于汽蚀对泵的损坏迟滞的装置的实施例，该装置包括牺牲体，其适于被安装在泵内，该牺牲体由被选择成在浸入泵的流动的液流内时脱落电子的金属制成。至少一个针安装到牺牲体上，并且该针由与牺牲体相比更能耐受由于流动的液流而发生的溶蚀的金属制成。在某些实施例中，牺牲体包括套筒，该套筒具有在外表面上形成使在套筒上流动的液流的湍流增强的轮廓，该轮廓适于位于至少一个针的上游。在某些实施例中，牺牲体包括盘，其具有环形周边并适于被安装到泵的柱塞的内端部。盘的端面安装有针，该针与盘的轴对准。在某些实施例中，该针隐藏在盘的端面上形成的空穴内。流体端口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.17 US 61/355,878;2011.06.17 US 13/162,8151.一种减少对泵内组件的汽蚀损害的方法，包括 (a)将牺牲体安装到所述泵之内；以及 (b)操作所述泵，以导致在所述组件上发生至少一些汽蚀的速率泵压液流， 其中，泵压的液流流过所述牺牲体，使电子脱落到邻近所述汽蚀的流动的液流中。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲体包括比所述组件更易于溶蚀的材料。3.如权利要求1所述的方法，其中，在使用时，所述操作步骤导致氢离子从所述组件释放，通过从所述牺牲体脱落所述电子减轻所述氢离子的释放。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括将至少一个针附着到所述牺牲体，以促进所述电子从所述牺牲体脱落。5.如权利要求4所述的方法，其中，在使用时所述针指向下游。6.如权利要求4所述的方法，其中，所述针由与所述牺牲体相比较不易受溶蚀的金属制成。7.如权利要求1所述的方法，进一步包括将所述牺牲体的上游部分安装到所述泵中的步骤，所述牺牲体具有增强流过所述牺牲体的所述液流湍流的轮廓。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述泵被定位成使得所述泵没有任何部分被沉浸在要被所述泵泵压的液流中。9.如权利要求1所述的方法，其中，所述牺牲体由来自包括锌、铝、镁或其合金的组中的一种或多种材料制成。10.如权利要求1所述的方法，其中，所述组件包括液流端块，其具有室、通向所述室的柱塞镗孔、通向所述室的吸入阀端口，以及从所述室通过的排出阀端口。11.如权利要求10所述的方法，其中，步骤(a)包括将所述牺牲体安装到所述室之内。12.如权利要求10所述的方法，其中，步骤(a)包括将所述牺牲体固定地安装到包围所述柱塞的所述柱塞镗孔之内。13.如权利要求10所述的方法，其中，步骤(a)包括将所述牺牲体安装到所述吸入阀，以随其一起移动。14.如权利要求10所述的方法，其中，步骤(a)包括将所述牺牲体安装到吸入阀上游的吸入阀端口之内。15.如权利要求10所述的方法，其中，所述组件包括在所述柱塞镗孔中的柱塞。16.如权利要求15所述的方法，其中，步骤(a)包括将牺牲体安装到所述柱塞。17.如权利要求1所述的方法，其中，所述组件包括在其中具有可旋转叶轮的壳体。18.如权利要求17所述的方法，其中，步骤(a)包括将所述牺牲体安装到与所述叶轮周边相邻的壳体之内。19.如权利要求17所述的方法，其中，步骤(a)包括将所述牺牲体安装到所述叶轮，以随其一起旋转。20.—种泵,包括 液流端块，其具有室、通向所述室的柱塞镗孔、通向所述室的吸入阀端口，以及从所述室通过的排出阀端口； 吸入和排出阀，其被安装成用于分别在所述吸入阀端口和排出阀端口之内往复； 牺牲体，其被安装在所述液流端块之内，用于在使用过程中浸入液流流体中；并且所述牺牲体由与所述液流端块相比较不易耐受溶蚀的材...

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