專利名稱：一種用于泵送超低溫液氮的柱塞泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，屬于油田施工的液氮泵設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著壓裂工藝在油田應(yīng)用上的不斷成熟，高壓氮?dú)獾倪\(yùn)用越來(lái)越多，如何產(chǎn)生高壓的氮?dú)獬蔀橐粋€(gè)難題。普通的空分制氮設(shè)備直接產(chǎn)生的壓縮氮?dú)庵荒墚a(chǎn)生最高 35MI^的排出壓力，難以滿足油田壓裂的要求。液氮柱塞泵將低壓液氮加壓成高壓液氮，再利用熱交換將高壓液氮轉(zhuǎn)換成高壓氮?dú)獾姆绞脚懦觯@種方法可以成功獲得IOOMPa以上氮?dú)馀懦鰤毫?，完全滿足壓裂作業(yè)的壓力要求，因此，液氮柱塞泵在油田拌注壓裂、拌注酸化、氮?dú)鈿馀e、油田試壓等場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。但是，由于液氮是一種超低溫的液體，沸點(diǎn)在-196 攝氏度，對(duì)溫度非常敏感，所以普通結(jié)構(gòu)的液氮柱塞泵工作時(shí)容易將動(dòng)力端摩擦產(chǎn)生的熱量傳遞到泵送的液氮中從而導(dǎo)致液氮汽化，從而導(dǎo)致柱塞泵無(wú)法正常工作。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中液氮泵在泵送液氮過(guò)程中，液氮容易吸熱汽化的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種用于泵送超低溫液氮的柱塞泵。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，其包括動(dòng)力端和冷端，所述冷端包括冷端殼體，所述冷端殼體一端安裝有柱塞，另一端設(shè)置有吸入口和排出口，在所述冷端殼體的吸入口和排出口處設(shè)置有閥座，所述柱塞一端與所述動(dòng)力端連接，另一端與冷端殼體、閥座相互配合形成內(nèi)腔，所述閥座上設(shè)置有用于連通所述內(nèi)腔和所述吸入口的第一通道、以及用于連通所述內(nèi)腔和所述排出口的第二通道， 在所述第一通道與內(nèi)腔之間設(shè)置有用于控制液氮吸入內(nèi)腔的低壓閥，在所述第二通道內(nèi)設(shè)置用于控制液氮排出內(nèi)腔的高壓閥，所述柱塞在所述動(dòng)力端帶動(dòng)下在所述內(nèi)腔中作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述低壓閥或所述高壓閥開(kāi)閉，當(dāng)?shù)蛪洪y打開(kāi)時(shí)，使液氮從吸入口進(jìn)入內(nèi)腔，當(dāng)高壓閥打開(kāi)時(shí)，液氮從排出口排出內(nèi)腔，在所述冷端殼體上設(shè)置有與所述內(nèi)腔相通的溢流口。進(jìn)一步的，所述動(dòng)力端包括動(dòng)力端殼體、安裝在所述動(dòng)力端殼體內(nèi)部且與動(dòng)力系統(tǒng)連接的曲軸、與所述曲軸傳動(dòng)連接的連桿、以及通過(guò)所述連桿與所述曲軸傳動(dòng)連接的十字頭拉桿，所述十字頭拉桿與所述冷端的柱塞連接。進(jìn)一步的，所述十字頭拉桿和所述柱塞通過(guò)卡瓦連接在一起。進(jìn)一步的，所述動(dòng)力端殼體上設(shè)置有呼吸口。進(jìn)一步的，所述動(dòng)力端殼體與所述冷端殼體通過(guò)過(guò)渡殼體連接在一起。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型用于泵送超低溫液氮的柱塞泵解決現(xiàn)有技術(shù)中液氮泵在泵送液氮過(guò)程中，液氮容易吸熱汽化的問(wèn)題，采用特殊的方式將動(dòng)力端和冷端連接起來(lái)，大大減少了動(dòng)力端的熱量傳遞到液氮之中，同時(shí)，液氮泵采用了一種經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的冷端用于低壓液氮的吸入和高壓液氮的排出工作，可運(yùn)用于油壓壓裂配套設(shè)備液氮車中。

圖1為本實(shí)用新型用于泵送超低溫液氮的柱塞泵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。如圖1和圖2所示，一種用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，主要由冷端2和動(dòng)力端兩部分組成。動(dòng)力端主要用來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞過(guò)來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。冷端2為液氮泵的核心部件，其內(nèi)部進(jìn)行了專業(yè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要作用是實(shí)現(xiàn)液氮的低壓吸入和高壓排出。動(dòng)力端包括動(dòng)力端殼體11、安裝在動(dòng)力端殼體11內(nèi)部的曲軸12、與曲軸12傳動(dòng)連接的連桿13、以及通過(guò)連桿13與曲軸12傳動(dòng)連接的十字頭拉桿14，在動(dòng)力端殼體11上設(shè)置有呼吸口 10，曲軸12上連接輸入法蘭15，并通過(guò)輸入法蘭15與動(dòng)力系統(tǒng)連接，動(dòng)力端殼體11內(nèi)腔壁上設(shè)置有與十字頭連桿14連接的滑軌16。冷端2包括冷端殼體21，冷端殼體21內(nèi)一端安裝有柱塞22，另一端設(shè)置有吸入口 23和排出口 24，在冷端殼體21的吸入口 23和排出口 M處設(shè)置有閥座25，柱塞22 —端與動(dòng)力端的十字頭拉桿14通過(guò)卡瓦28連接在一起，另一端與冷端殼體21、閥座25相互配合形成內(nèi)腔20，閥座25上設(shè)置有用于連通內(nèi)腔20和吸入口 23的第一通道251、以及用于連通內(nèi)腔20和排出口 M的第二通道252，在第一通道251與內(nèi)腔20之間設(shè)置有用于控制液氮吸入內(nèi)腔20的低壓閥沈，在第二通道252內(nèi)設(shè)置用于控制液氮排出內(nèi)腔20的高壓閥27， 動(dòng)力端外殼11和冷端外殼21之間通過(guò)過(guò)渡外殼30連接在一起。在冷端殼體21上設(shè)置有與內(nèi)腔20相通的溢流口 28。動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輸入法蘭15旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)曲軸12做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于曲軸12設(shè)計(jì)成偏心結(jié)構(gòu)，在連桿13的帶動(dòng)下，十字頭連桿14可沿該滑軌16作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，十字頭連桿14帶動(dòng)柱塞22在內(nèi)腔20中作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在低壓閥沈與閥座25配合下實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔20 吸入低壓液氮，在高壓閥27和閥座25配合下實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔20排出高壓液氮。本實(shí)用新型用于泵送超低溫液氮的柱塞泵可通過(guò)泵送的液氮對(duì)冷端2的柱塞22 進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻而不需要采用潤(rùn)滑油，用于潤(rùn)滑的液氮從冷端2溢流口觀流回液氮罐從而將柱塞22運(yùn)行過(guò)程中由于摩擦產(chǎn)生的熱量散發(fā)掉，延長(zhǎng)了冷端2的使用壽命。本實(shí)用新型用于泵送超低溫液氮的柱塞泵主要工作過(guò)程為從動(dòng)力系統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)輸入法蘭15輸入到該柱塞泵，輸入法蘭15進(jìn)而驅(qū)動(dòng)曲軸12做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 由于曲軸12設(shè)計(jì)成偏心結(jié)構(gòu)，在連桿13、十字頭拉桿14和滑軌16的共同作用下曲軸12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)變成十字頭拉桿14的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。利用連接卡瓦31將十字頭拉桿14和冷端2的柱塞22連接到一起，從而驅(qū)動(dòng)柱塞22進(jìn)行著往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)來(lái)吸入和排出液氮。當(dāng)柱塞22向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，低壓閥沈在復(fù)位彈簧261的作用下也向左移動(dòng)，從而與閥座25分離，即低壓閥沈?yàn)榇蜷_(kāi)狀態(tài)，此時(shí)液氮通過(guò)吸入口 23進(jìn)入柱塞22和低壓閥沈之間的內(nèi)腔20內(nèi)，此時(shí)完成了液氮的吸入過(guò)程。當(dāng)柱塞22向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，液氮被壓縮壓力不斷升高，使低壓閥26克服復(fù)位彈簧261的作用力與閥座25的密封面重合到一起，即低壓閥沈?yàn)殛P(guān)閉狀態(tài)，防止了液氮的倒流。當(dāng)液氮壓力超過(guò)高壓閥27的彈簧271作用力作用時(shí)，高壓閥27和閥座25密封面產(chǎn)生分離，即高壓閥27打開(kāi)，柱塞22壓縮成的高壓液氮會(huì)通過(guò)排出口對(duì)流出柱塞泵，此時(shí)完成了液氮的排出過(guò)程。整個(gè)工作過(guò)程中一部分液氮會(huì)流經(jīng)柱塞 22和冷端殼體21之間的縫隙，通過(guò)溢流口觀返回到液氮罐中再利用或者直接排放到空氣中，從而將柱塞22往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的熱量散發(fā)掉，起到潤(rùn)滑和冷卻的作用。該柱塞泵安裝有三個(gè)完全獨(dú)立的冷端2，采用螺紋連接的方式與過(guò)渡殼體30進(jìn)行連接，安裝、更換及日常檢修都非常方便，并且易于觀察冷端2的結(jié)霜情況。在該柱塞泵的其中一個(gè)冷端2損壞的情況下，其他冷端2仍然可以正常工作。普通結(jié)構(gòu)的液氮泵動(dòng)力端和液力端通常是安裝在一起的，這種泵工作時(shí)動(dòng)力端產(chǎn)生的高溫會(huì)直接傳遞到泵送介質(zhì)中去。本實(shí)用新型用于泵送超低溫液氮的柱塞泵的十字頭拉桿14和柱塞22沒(méi)有直接進(jìn)行接觸，而是通過(guò)連接卡瓦31將其連接到一起，避免了動(dòng)力端的高溫傳遞到冷端2中造成液氮的汽化。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，其特征在于其包括動(dòng)力端和冷端，所述冷端包括冷端殼體，所述冷端殼體一端安裝有柱塞，另一端設(shè)置有吸入口和排出口，在所述冷端殼體的吸入口和排出口處設(shè)置有閥座，所述柱塞一端與所述動(dòng)力端連接，另一端與冷端殼體、閥座相互配合形成內(nèi)腔，所述閥座上設(shè)置有用于連通所述內(nèi)腔和所述吸入口的第一通道、以及用于連通所述內(nèi)腔和所述排出口的第二通道，在所述第一通道與內(nèi)腔之間設(shè)置有用于控制液氮吸入內(nèi)腔的低壓閥，在所述第二通道內(nèi)設(shè)置用于控制液氮排出內(nèi)腔的高壓閥，所述柱塞在所述動(dòng)力端帶動(dòng)下在所述內(nèi)腔中作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)所述低壓閥或所述高壓閥開(kāi)閉，當(dāng)?shù)蛪洪y打開(kāi)時(shí)，使液氮從吸入口進(jìn)入內(nèi)腔，當(dāng)高壓閥打開(kāi)時(shí)，液氮從排出口排出內(nèi)腔，在所述冷端殼體上設(shè)置有與所述內(nèi)腔相通的溢流口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，其特征在于所述動(dòng)力端包括動(dòng)力端殼體、安裝在所述動(dòng)力端殼體內(nèi)部且與動(dòng)力系統(tǒng)連接的曲軸、與所述曲軸傳動(dòng)連接的連桿、以及通過(guò)所述連桿與所述曲軸傳動(dòng)連接的十字頭拉桿，所述十字頭拉桿與所述冷端的柱塞連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，其特征在于所述十字頭拉桿和所述柱塞通過(guò)卡瓦連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，其特征在于所述動(dòng)力端殼體上設(shè)置有呼吸口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，其特征在于所述動(dòng)力端殼體與所述冷端殼體通過(guò)過(guò)渡殼體連接在一起。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于泵送超低溫液氮的柱塞泵，其包括動(dòng)力端和冷端，冷端包括冷端殼體，冷端殼體一端安裝有柱塞，另一端設(shè)置有吸入口和排出口，在冷端殼體的吸入口和排出口處設(shè)置有閥座，柱塞一端與動(dòng)力端連接，另一端與冷端殼體、閥座相互配合形成內(nèi)腔，閥座上設(shè)置有用于連通內(nèi)腔和吸入口的第一通道以及用于連通內(nèi)腔和排出口的第二通道，在第一通道與內(nèi)腔之間設(shè)置有用于控制液氮吸入內(nèi)腔的低壓閥，在第二通道內(nèi)設(shè)置用于控制液氮排出內(nèi)腔的高壓閥，柱塞在動(dòng)力端帶動(dòng)下在內(nèi)腔中作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)低壓閥或高壓閥開(kāi)閉，當(dāng)?shù)蛪洪y打開(kāi)時(shí)，使液氮從吸入口進(jìn)入內(nèi)腔，當(dāng)高壓閥打開(kāi)時(shí)，液氮從排出口排出內(nèi)腔，在冷端殼體上設(shè)置有與內(nèi)腔相通的溢流口。
文檔編號(hào)F04B15/08GK202165236SQ20112025778
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者張君峰, 林輝, 潘加?xùn)| 申請(qǐng)人:煙臺(tái)杰瑞石油裝備技術(shù)有限公司