一种高效的压裂车用柱塞泵的制作方法

1.本发明属于柱塞泵技术领域，具体涉及一种高效的压裂车用柱塞泵。


背景技术：

2.压裂车是用于向井内注入高压、大排量压裂液，将地层压开并把压裂剂挤入裂缝的专用车辆。主要用于油、气、水井的各种压裂作业，也可用于水力喷砂、煤矿高压水力采煤、船舶高压水力除锈等作业。设备能进行单机和联机作业。主要由载车底盘、车台发动机、车台传动箱、压裂泵、管汇系统、润滑系统、电路系统、气路系统和液压系统等组成。因柱塞泵具有高压的特点，因此压裂泵通常采用柱塞泵，柱塞泵在压裂车上作为泵送压裂液的动力源。压裂液按照注入井内的压裂液在不同的阶段有各自的作用，可以分为：(1) 前置液： 其作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，同时还起到一定的降温作用。为提高其工作效率，特别是对高渗透层，前置液中需加入降滤失剂，加细砂或粉陶 ( 粒径 100~320 目，砂比 10% 左右 ) 或 5% 柴油，堵塞地层中的微小缝隙，减少液体的滤失。(2) 携砂液： 它起到将支撑剂 ( 一般是陶粒或石英砂 ) 带入裂缝中并将砂子放在预定位置上的作用。在压裂液的总量中，这部分占的比例很大。携砂液和其它压裂液一样，都有造缝及冷却地层的作用。(3) 顶替液： 其作用是将井筒中的携砂液全部替入到裂缝中。压裂液中含有大量的颗粒物，以细砂居多，在泵送过程中，对泵的柱塞、缸套具有磨损作用，压裂液在使用过程中，颗粒物在压裂液中容易发生下沉或沉淀，导致压裂液内的颗粒物呈不规则分布，因此，当泵送颗粒物含量较高的压裂液时，增加了柱塞泵的磨损量和负荷量，同时使得柱塞泵压力降低，使得柱塞泵的使用效率降低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种高效的压裂车用柱塞泵，旨在解决现有技术中的压裂液在使用过程中，颗粒物在压裂液中容易发生下沉或沉淀，导致压裂液内的颗粒物呈不规则分布，从而增加柱塞泵的磨损量和负荷量的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：所述一种高效的压裂车用柱塞泵，包括：柱塞泵，适于泵送压裂液；容器，包括多个容纳腔，容纳腔适于盛放压裂液；混料器，与所述容器连接，所述混料器位于容器的下侧，使混料器和容器之间形成高度差，使得容器内的压裂液能够流入至混料器内；所述混料器对流入的压裂液进行混合搅拌，使压裂液内的颗粒物在压裂液中呈规则状分布；驱动器，位于所述混料器的内部，所述驱动器包括支架，支架上设置有导向槽，所述支架的中心设置有柱形体，柱形体的下端设置有压杆，柱形体的表面设置有限位柱，当限位柱在导向槽内移动时，柱形体能够上下往复移动并旋转一定的角度，使容器内的压裂液能够间歇性流入混料器内。
5.本发明的进一步的技术方案为，所述柱形体包括悬浮件和下沉体，当混料壳内充满有压裂液时，柱形体位于液面下侧，悬浮件受的最大浮力大于柱形体的重力。
6.本发明的进一步的技术方案为，所述容器包括外壳，所述外壳内部设置有内壳，所述外壳和内壳之间沿外壳的内部均匀设置有多个隔板，所述外壳、内壳和隔板之间共同形成多个容纳腔。
7.本发明的进一步的技术方案为，所述内壳上设置有与容纳腔对应的开口，开口处均设置有能够上下移动的密封板，所述密封板能够使开口处于开启和闭合状态。本发明的进一步的技术方案为，每个所述容纳腔上的开口为多个个，多个开口位于同一竖直方向，每个开口均设置有密封板，相邻密封板之间通过拉线连接，最下侧的密封板连接有拉杆，拉杆的下端沿混料器的内壁延伸至底部。
8.本发明的进一步的技术方案为，最上侧的所述密封板通过弹簧与内壳连接，弹簧的上端与内壳的内壁连接，弹簧的下端与密封板连接。本发明的进一步的技术方案为，所述混料器包括混料壳，混料壳的容积大于容纳腔的容积，混料壳的内部设置有混合斗，所述混合斗位于驱动器的上方。本发明的进一步的技术方案为，所述混合斗呈上大下小的漏斗状结构，所述混合斗的内壁上设置有导向条，使压裂液在混合斗的下口呈涡流状流出。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.在使用过程中，首先手动开启其中一个容纳腔上的密封板，使容纳腔内的压裂液充满混料壳内，利用柱塞泵泵送压裂液，当混料壳内的压裂液泵送完毕后，驱动器上的柱形体下降，并同时旋转正对下一个容纳腔，压杆与容纳腔上的拉杆接触，并驱动拉杆向下移动，从而打开开口，容纳腔内的压裂液流出，流出的压裂液流经至混合斗，使压裂液在混合斗的下口呈涡流状流出，利用旋转的涡流使颗粒状物料均匀混合在压裂液中，如此循环进行，避免了压裂液中颗粒物不均匀而磨损柱塞的现象，使用效果较好。
10.2.通过设置的多个容纳腔间歇性供料，能够避免颗粒物大量聚集堆积的问题，对柱塞泵起到了良好的防护作用。
11.3.每个容纳腔上设置有多个出口，在开启开口时，下方颗粒物含量较多的压裂液与上方颗粒物含量少的压裂液混合，混料效果更好。
附图说明
12.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明中的具体实施例的立体结构示意图。
13.图2为本发明中的具体实施例的混料器和容器内部结构示意图。
14.图3为本发明中的具体实施例的容纳腔分布示意图。
15.图4为本发明中的具体实施例的驱动器的结构示意图。
16.图5为本发明中的具体实施例的柱形体的结构示意图。
17.图6为本发明中的具体实施例的柱形体展开示意图。
18.图7为本发明中的具体实施例的混合斗结构示意图。
19.图8为本发明中的具体实施例的拉杆的结构示意图。
20.图中：10、柱塞泵；20、混料器；21、混料壳；22、拉杆；23、限位座；24、混合斗；26、出料管；30、容器；31、外壳；32、隔板；33、容纳腔；34、内壳；36、拉线；37、弹簧；38、密封板；40、驱动器；41、第一弧形部；42、第二弧形部；43、柱形体；431、悬浮件；432、下沉体；44、压杆；45、限位柱；46、支架。
具体实施方式
21.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
22.请参阅图1-8所示，为本发明的一个实施例：一种高效的压裂车用柱塞泵，包括柱塞泵10、混料器20和容器30，混料器20与容器30连接，并且，混料器20位于容器30的下侧，使混料器20和容器30之间形成高度差，使得容器30内的压裂液能够流入至混料器20内，混料器20通过连接管与柱塞泵10的进液口连接；容器30用于盛放压裂液，容器30内的压裂液能够间歇性流入混料器20内，混料器20对流入的压裂液进行混合搅拌，使压裂液内的颗粒物在压裂液中呈规则状分布，避免因颗粒物分布不均增加柱塞泵10的磨损量，提高了柱塞泵10的使用效率。
23.结合图2-3所示，所述容器30包括外壳31，外壳31为开口向上的圆柱形结构，所述外壳31内部设置有内壳34，所述内壳34与外壳31为同轴设置，所述外壳31和内壳34之间沿外壳31的内部均匀设置有多个隔板32，所述外壳31、内壳34和隔板32之间共同形成多个容纳腔33，多个所述容纳腔33的容积相同，容纳腔33用于盛放压裂液，本实施例中的容纳腔33的数量为4个，在其它实施例中的容纳腔33的数量还可以为3个，5个、6个、7个，本发明对容纳腔33的具体数量不做限制，将压裂液分开存放至容纳腔33，避免了压裂液内颗粒物大量堆积的问题，便于后续的对颗粒物的搅拌混合，所述隔板32上端设置有溢流口321，当其中一个容纳腔33内的压裂液较多时，通过溢流口321流入至相邻的容纳腔33内。
24.内壳34上设置有与容纳腔33对应的开口，换言之，每个容纳腔33均设置有开口，每个开口处均设置有能够上下移动的密封板38，所述密封板38能够使开口处于开启和闭合状态，具体而言，当密封板38向上移动时，开口处于打开状态；然后，向下移动密封板38，开口处于闭合状态；开口打开时，容纳腔33内的压裂液能够经开口流入至内壳34的内部，最后流入至混料器20内。
25.每个所述容纳腔33上的开口至少为两个，多个开口位于同一竖直方向，同理，每个开口均设置有密封板38，相邻密封板38之间通过拉线36连接，使得密封板38能够沿竖直方向同步移动，从而使同一容纳腔33上的开口能够同时开启或关闭，最下侧的密封板38连接有拉杆22，拉杆22的下端沿混料器20的内壁延伸至底部，拉杆22的中部设置有限位座23，拉杆22在限位座23内能够移动，限位座23对拉杆22起到限位的作用，最上侧的密封板38通过弹簧37与内壳34连接，弹簧37的上端与内壳34的内壁连接，弹簧37的下端与密封板38连接，自然状态下，在弹簧37拉力的作用下，能够使密封板38对开口密封，当下文中的驱动器40驱动拉杆22时，拉杆能够拉动密封板38，打开开口，通过设置的多个开口，能够使容纳腔内不同位置的压裂液同时流出，从而便于将颗粒物含量不同的压裂液混合，混合效果较好。需要
说明的是，最上侧的密封板38位于容纳腔33的上端，可以手动开启密封板38，可操性较强。
26.结合图2所示，所述混料器20包括混料壳21，混料壳21与外壳31同轴设置，混料壳21的容积大于容纳腔33的容积，使得容纳腔33内的压裂液能够完全流入至混料壳21内，混料壳21上设置有出料管26，出料管26与柱塞泵10的进口连接，混料壳21的内部设置有混合斗24和驱动器40，所述混合斗24位于驱动器40的上方，混合斗24能够对流入至混料器20内的压裂液进行混合，使颗粒物均匀分布在压裂液内，达到混料的目的（结合图7所示），所述驱动器40用于驱动密封板38，使开口处于开启的状态。
27.所述混合斗24呈上大下小的漏斗状结构，所述混合斗24的内壁上设置有导向条241，使压裂液在混合斗24的下口呈涡流状流出，使颗粒物含有量不同的压裂液在混合斗24上充分接触混合，同时，利用旋转的涡流使颗粒状物料均匀混合在压裂液中，混合效果较好。
28.结合图4、6所示，所述驱动器40包括支架46，支架46上设置有第一弧形部41和第二弧形部42，所述第一弧形部41和第二弧形部42之间形成导向槽，导向槽整体呈波浪线结构状，可以意识到，导向槽具有顶点和底点，所述支架46的中心设置有能够上下移动的柱形体43，柱形体43的下端设置有压杆44，柱形体43的表面固定设置有限位柱45，所述限位柱45位于导向槽内，能够在导向槽内移动，当限位柱45在导向槽内移动时，柱形体43上下往复移动的同时旋转一定的角度，柱形体43旋转的角度与容纳腔33对应的角度相同，使压杆44能够正对容纳腔33。
29.例如，初始位置时，压杆正对第一个容纳腔，柱形体43上下移动一次，压杆44正对第二个容纳腔，柱形体43再次上下移动一次，压杆44正对第三个容纳腔。当压杆44向下移动时，压杆44能够与容纳腔33上的拉杆22接触，并驱动拉杆22向下移动，从而打开开口，使容纳腔33内的压裂液流入至混料壳21内。
30.结合图5所示，所述柱形体43包括悬浮件431和下沉体432，当混料壳21内充满有压裂液时，柱形体43位于液面下侧时，悬浮件431受的最大浮力大于柱形体43的重力，使得柱形体43具有一个向上运动的趋势，从而使限位柱45紧贴导向槽的上端，当混料壳21内的压裂液取完时，柱形体43在重力的作用下向下移动至最低点，压杆44与拉杆22接触，并驱动拉杆22向下移动，对应的容纳腔33上的开口开启，容纳腔内的压裂液流出，使混料壳21内再次充满压裂液，柱形体43向上移动，当柱形体43向上移动至导向槽内的顶端时，容纳腔33内的压裂液完全流入至混料壳21内，此时，拉杆22在弹簧37的拉力下，自动复位，密封板38关闭开口。此处需要补充说明的是，拉杆22有上至下沿外壳31的内壁和混料壳21的内壁设置，所述拉杆22的下端设置驱动部，压杆44能够与拉杆22的驱动部接触。
31.所述柱塞泵10的进料端设置有进料管11，所述进料管11的内部设置有混料轴12，所述混料轴12的表面设置有混合条13，所述混合条13沿轴线方向呈螺旋状排列，混合条13之间设置有通道，以供压裂液流通，压裂液在通道内能够再次混合，混合效果较好，能够使颗粒物充分混合在压裂液内。
32.在本具体实施方式中，在使用过程中，首先手动开启其中一个容纳腔33上的密封板38，使容纳腔33内的压裂液充满混料壳21内，利用柱塞泵10泵送压裂液，当混料壳21内的压裂液泵送完毕后，驱动器40上的柱形体43下降，并同时旋转正对下一个容纳腔33，压杆44与容纳腔33上的拉杆22接触，并驱动拉杆22向下移动，从而打开开口，容纳腔33内的压裂液
流出，流出的压裂液流经至混合斗24，使压裂液在混合斗24的下口呈涡流状流出，利用旋转的涡流使颗粒状物料均匀混合在压裂液中，如此循环进行，避免了压裂液中颗粒物不均匀而磨损柱塞10的现象，使用效果较好。通过设置的多个容纳腔33间歇性供料，能够避免颗粒物大量聚集堆积的问题，对柱塞泵10起到了良好的防护作用。需要说明的时，容纳腔33内压裂液流出的速度大于柱塞泵10泵送的速度。

技术特征：
1.一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于，包括：柱塞泵（10），适于泵送压裂液；容器（30），包括多个容纳腔（33），容纳腔（33）适于盛放压裂液；混料器（20），与所述容器（30）连接，所述混料器（20）位于容器（30）的下侧，使混料器（20）和容器（30）之间形成高度差，使得容器（30）内的压裂液能够流入至混料器（20）内；所述混料器（20）对流入的压裂液进行混合搅拌，使压裂液内的颗粒物在压裂液中呈规则状分布；驱动器（40），位于所述混料器（20）的内部，所述驱动器（40）包括支架（46），支架（46）上设置有导向槽，所述支架（46）的中心设置有柱形体（43），柱形体（43）的下端设置有压杆（44），柱形体（43）的表面设置有限位柱（45），当限位柱（45）在导向槽内移动时，柱形体（43）能够上下往复移动并旋转一定的角度，使容器（30）内的压裂液能够间歇性流入混料器（20）内。2.根据权利要求1所述的一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于：所述柱形体（43）包括悬浮件（431）和下沉体（432），当混料壳（21）内充满有压裂液时，柱形体（43）位于液面下侧，悬浮件（431）受的最大浮力大于柱形体（43）的重力。3.根据权利要求1所述的一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于：所述容器（30）包括外壳（31），所述外壳（31）内部设置有内壳（34），所述外壳（31）和内壳（34）之间沿外壳（31）的内部均匀设置有多个隔板（32），所述外壳（31）、内壳（34）和隔板（32）之间共同形成多个容纳腔（33）。4.根据权利要求1所述的一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于：所述内壳（34）上设置有与容纳腔（33）对应的开口，开口处均设置有能够上下移动的密封板（38），所述密封板（38）能够使开口处于开启和闭合状态。5.根据权利要求1所述的一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于：每个所述容纳腔（33）上的开口为多个个，多个开口位于同一竖直方向，每个开口均设置有密封板（38），相邻密封板（38）之间通过拉线（36）连接，最下侧的密封板（38）连接有拉杆（22），拉杆（22）的下端沿混料器（20）的内壁延伸至底部。6.根据权利要求5所述的一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于：最上侧的所述密封板（38）通过弹簧（37）与内壳（34）连接，弹簧（37）的上端与内壳（34）的内壁连接，弹簧（37）的下端与密封板（38）连接。7.根据权利要求1所述的一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于：所述混料器（20）包括混料壳（21），混料壳（21）的容积大于容纳腔（33）的容积，混料壳（21）的内部设置有混合斗（24），所述混合斗（24）位于驱动器（40）的上方。8.根据权利要求1所述的一种高效的压裂车用柱塞泵，其特征在于：所述混合斗（24）呈上大下小的漏斗状结构，所述混合斗（24）的内壁上设置有导向条（241），使压裂液在混合斗（24）的下口呈涡流状流出。

技术总结
本发明提供一种高效的压裂车用柱塞泵，属于柱塞泵技术领域，该一种高效的压裂车用柱塞泵，柱塞泵，适于泵送压裂液；容器，包括多个容纳腔，容纳腔适于盛放压裂液；混料器，与所述容器连接，所述混料器位于容器的下侧；驱动器，位于所述混料器的内部，所述驱动器包括支架，支架上设置有导向槽，所述支架的中心设置有柱形体，柱形体的下端设置有压杆，柱形体的表面设置有限位柱，当限位柱在导向槽内移动时，柱形体能够上下往复移动并旋转一定的角度，使容器内的压裂液能够间歇性流入混料器内。通过设置的多个容纳腔间歇性供料，能够避免颗粒物大量聚集堆积的问题，对柱塞泵起到了良好的防护作用。用。用。


技术研发人员：郑国栋 赵磊 王平 陈磊 卢英阁 卞士杰
受保护的技术使用者：河南华中科翔石油机械有限公司
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/15