一種高壓低溫液氮泵液力端的製作方法

2023-09-20 17:22:00

專利名稱：一種高壓低溫液氮泵液力端的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種油田液氮輸送裝置，尤其是一種油田液氮泵。
背景技術：
液氮泵是液氮泵車的核心部件，其作用是實現對液氮或液體二氧化碳的高壓泵 送，可用於氮氣氣舉、氮氣置換、氮氣壓裂、混氣酸化等多種勘探開發的特種作業。由於液氮 泵車屬於特種作業設備，其輸送的介質具有高壓和低溫等特點，低溫的介質在常溫下會汽 化，從液體變為氣體，所以就需要在輸送低溫介質前，對輸送的裝置進行預冷處理。目前，液 氮注入的工藝過中，如何安全、有效地注入液氮是核心問題。由於受液態氮的物理特性和液 氮特殊工藝的影響，傳統介質的注入裝置，如油田注水用的注水泵、常規壓裂用的壓裂泵， 均無法對泵腔進行預冷，不能夠滿足要求，所以油田上使用的三缸泵如注水泵、壓裂泵不適 合低溫液體的輸送。另外，現有的機動往復泵的採用的進液閥組和排液閥組，其結構較復 雜，易損件多，可靠性較低。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、便於維護，能夠對液氮 泵的泵腔進行預冷處理，適合輸送液氮的高壓低溫液氮泵液力端。本發明採用的是技術方案如下
本發明的高壓低溫液氮泵液力端，包括柱塞和缸體，所述柱塞與缸體套裝連接，所述缸 體上設置有整體閥，所述缸體與柱塞之間設置有隔套，所述隔套與整體閥相連，，所述隔套 的外表設置有第一凹槽，所述隔套的遠離整體閥的端面上開設有連通第一凹槽與隔套內部 的第二凹槽，所述缸體側壁上設置有預冷進液口和預冷排液口，所述預冷進液口和預冷排 液口分別與第一凹槽連通。由於採用了上述結構，缸體上設置有整體閥，用於控制液氮輸送的進液與出液的 控制。在柱塞與缸體之間加設隔套，隔套的外表面開設有第一凹槽，在隔套的遠離整體閥的 端面上開設第二凹槽，第二凹槽連通第一凹槽和隔套內部，在第一凹槽對應的缸體上設置 有預冷進液口和預冷排液口。在使用液氮泵之前，需要對液氮泵的泵腔進行預冷處理，將儲 存罐內的液氮通過預冷進液口輸入到第一凹槽內，再從第二凹槽進入到隔套內部的柱塞頭 部後面的空間內，使得液氮包圍整個泵腔，吸收外界傳入到泵缸內的熱量，對液氮泵的泵腔 進行預冷，進入到隔套內的預冷液氮，從第二凹槽經缸體周圍的間隙從預冷排液口排出，最 後流入到儲存罐內。通過上述操作，能夠對液氮泵的泵腔進行預冷，從而避免了液氮泵輸送 液氮時，液氮遇到常溫的泵體而汽化。在隔套上連接有整體閥，使得整個液氮泵工作時，即 柱塞往返運動時，能夠起到對液氮的輸送功能。本發明的高壓低溫液氮泵液力端，所述整體閥設置於缸體內部，所述整體閥包括 與隔套連接的閥體、設置於閥體內的吸入閥與排出閥，所述吸入閥與排出閥之間通過彈簧 連接於閥體上。
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由於採用了上述結構，整體閥設置於缸體的內部，整體閥的閥體為中空結構，吸入 閥與排出閥均設置於閥體內，吸入閥與排出閥之間通過彈簧連接，即在排出閥上安裝彈簧， 彈簧的一端連接在吸入閥上，彈簧的另一端連接在設置於排出閥上的彈簧座上，彈簧座通 過銷子被限定在排出閥上，排出閥和吸入閥與閥體之間始終存在張緊力，使得排出閥和吸 入閥存在傾向於關閉的趨勢，當柱塞向左運動時由於泵腔內為真空，在壓力的作用下使得 吸入閥向左運動，排出閥緊閉，這時液氮即可從吸入口進入到閥體周圍的空腔內，再從閥體 上的進液孔進入到泵腔內，柱塞再向右運動，當泵腔內的壓力達到一定值時，排出閥即被打 開，吸入閥緊閉，液氮在壓力的作用下，通過排出閥排出，從而達到液氮輸送的目的。本發明的高壓低溫液氮泵液力端，所述閥體上貼合有出口法蘭，所述出口法蘭外 套裝的壓蓋與缸體固定連接。由於採用了上述結構，閥體上貼合有出口法蘭，出口法蘭被壓蓋限定在缸體內，出 口法蘭上可以連接相應的法蘭，方便於排出管道與液氮泵的連接。從排出閥排出的液氮，通 過出口法蘭排出到管道內。本發明的高壓低溫液氮泵液力端，所述柱塞與吸入閥、排出閥設置於同一軸線上。由於採用了上述結構，柱塞與吸入閥、排出閥設置於同一軸線上，使得整個泵體的 結構簡化，缸體的生產更簡潔，加工更加的方便，拆卸維修更便利，裝配工藝穩定，充分利用 了工作腔的有效容積，降低了餘隙容積。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是
1.本發明的高壓低溫液氮泵液力端，排出閥與吸入閥為以整體結構，結構簡單、加工方 便、維修便利；
2.本發明的高壓低溫液氮泵液力端，能夠對液氮泵的泵腔進行預冷處理，適合輸送高 壓低溫的液氮；
3.本發明的高壓低溫液氮泵液力端，易損件少、可靠性高，充分利用了工作腔的有效容 積，降低了餘隙容積，適合在液氮輸送領域推廣。


下面結合如圖對本發明作進一步說明，其中
圖1是本發明的高壓低溫液氮泵液力端的結構示意圖； 圖2是本發明的高壓低溫液氮泵液力端的隔套的結構示意圖； 圖3是圖2的A向結構示意圖。附圖標記1-柱塞、2-螺堵、3-高壓密封總成、4-缸體、5-隔套、6-柱塞密封圈、 7-吸入閥、8-密封墊、9-閥體、10-吸入口、11-彈簧座、12-彈簧、13-壓蓋、14-排出閥、 15-出口法蘭、16-排出口、17-內密封圈、18-外密封圈、19-沉頭螺栓、20-預冷排液口、 21-銷子、22-第一凹槽、23-預冷進液口、24-第二凹槽。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只 是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。如圖1、圖2和圖3所述，本發明的高壓低溫液氮泵液力端，包括柱塞1和缸體4， 所述柱塞1套裝於缸體4內，由於柱塞1需要與驅動裝置連接，因此柱塞1與缸體4的連接 處，還設置有高壓密封總成3，用於對液氮泵的密封，高壓密封總成3被螺堵2限定在缸體4 內，且螺堵2與缸體4固定連接，所述柱塞1上套裝有隔套5於柱塞1與缸體4之間，柱塞 1與隔套5之間密封活動配合，因此在柱塞1上設置有柱塞密封圈6，用於對液氮泵的工作 泵腔進行密封。所述隔套5的外表設置有兩個對稱的第一凹槽22，在缸體4側壁上設置有 預冷進液口 23和預冷排液口 21，所述預冷進液口 23和預冷排液口 21均與第一凹槽22連 通，當需要預冷時，預冷液氮從預冷進液口 23進入到第一凹槽22內，再從預冷排液口 21排 出，由於隔套5實質上就是液氮泵液力端的泵腔，所以預冷液氮從第一凹槽22通過，吸收泵 腔的熱量，對泵腔預冷。所述隔套5的遠離整體閥的端面上開設有連通第一凹槽22與隔套 5內部的第二凹槽24，使得進入到第一凹槽22內的預冷液氮通過第二凹槽24進入到隔套5 的內部，由於第二凹槽24設置於柱塞頭的末端，使得預冷液氮能夠進入到柱塞頭後面與隔 套形成的空間內，從而對柱塞頭與隔套5進行預冷。隔套5上連接有閥體9，閥體9為中空 結構，在閥體9的內部安裝有吸入閥7與排出閥14，所述吸入閥7與排出閥14之間通過彈 簧12連接於閥體9上，即在排出閥14上安裝彈簧12，彈簧12的一端連接在吸入閥7上， 彈簧12的另一端連接在設置於排出閥14上的彈簧座11上，彈簧座11通過銷子21被限定 在排出閥14上，排出閥14和吸入閥7與閥體9之間始終存在張緊力，使得排出閥14和吸 入閥11存在傾向於關閉的趨勢，所述吸入閥11上固定連接有密封墊8，使得密封墊8能夠 隨吸入閥11移動，當吸入閥11關閉時，吸入閥11與閥體9之間密封良好。當柱塞1在驅 動裝置的作用下向左運動時，由於泵腔內為真空，在壓力的作用下使得吸入閥7向左運動， 排出閥14緊閉，這時液氮即可從吸入口 10進入到閥體9周圍的空腔內，再從閥體9上的進 液孔進入到泵腔內，在驅動裝置的作用下，柱塞1再向右運動，當泵腔內的壓力達到一定值 時，排出閥14即被打開，吸入閥11緊閉，液氮在壓力的作用下，通過排出閥14排出，從而達 到液氮輸送的目的。所述閥體9上貼合有出口法蘭15，閥體9與出口法蘭15之間通過內 密封圈17密封，所述出口法蘭15外套裝的壓蓋13與缸體4固定連接，即壓蓋13通過沉頭 螺栓19與缸體4固定連接，19出口法蘭15被限定在缸體4內，出口法蘭15與缸體4內壁 之間通過外密封圈19密封，所述出口法蘭15上設置有排出口 16，排出口 16與排出閥14對 應，出口法蘭15可以與外接管道的的法蘭連接，從排出口排出的液氮進入到管道內。本發 明的高壓低溫液氮泵液力端，其中吸入閥7、排出閥14與閥體9形成整體閥，同時兼具排出 閥7與吸入閥14的功能，使得結構簡化，零部件減少。柱塞1與吸入閥7、排出閥14設置於 同一軸線上，使得整個液氮泵結構更加的緊湊，方便拆卸與安裝。本發明並不局限於前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的 新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
一種高壓低溫液氮泵液力端，包括柱塞(1)和缸體(4)，所述柱塞(1)與缸體(4)套裝連接，其特徵在於所述缸體(4)上設置有整體閥，所述缸體(4)與柱塞(1)之間設置有隔套(5),所述隔套(5)與整體閥相連，所述隔套(5)的外表設置有第一凹槽(22)，所述隔套(5)的遠離整體閥的端面上開設有連通第一凹槽(22)與隔套(5)內部的第二凹槽(24)，所述缸體(4)側壁上設置有預冷進液口(23)和預冷排液口(21)，所述預冷進液口(23)和預冷排液口(21)分別與第一凹槽(22)連通。
2.如權利要求1所述的高壓低溫液氮泵液力端，其特徵在於所述整體閥設置於缸體 (4)內部，所述整體閥包括與隔套(5)連接的閥體(9)、設置於閥體(9)內的吸入閥(7)與排 出閥(14)，所述吸入閥(7 )與排出閥(14)之間通過彈簧(12 )連接於閥體(9 )上。
3.如權利要求2所述的高壓低溫液氮泵液力端，其特徵在於所述閥體(9)上貼合有出 口法蘭(15)，所述出口法蘭(15)外套裝的壓蓋(13)與缸體(4)固定連接。
4.如權利要求2或3所述的高壓低溫液氮泵液力端，其特徵在於所述柱塞(1)與吸入 閥(7)、排出閥(14)設置於同一軸線上。
全文摘要
本發明公開了一種高壓低溫液氮泵液力端，屬於油田液氮輸送裝置領域。本發明的高壓低溫液氮泵液力端，包括柱塞和缸體，所述柱塞與缸體套裝連接，所述缸體上設置有整體閥，所述缸體與柱塞之間設置有隔套,所述隔套與整體閥相連，所述隔套的外表設置有第一凹槽，所述隔套的遠離整體閥的端面上開設有連通第一凹槽與隔套內部的第二凹槽，所述缸體側壁上設置有預冷進液口和預冷排液口，所述預冷進液口和預冷排液口分別與第一凹槽連通。本發明的高壓低溫液氮泵液力端，結構簡單、易損件少、可靠性高，適合在液氮輸送領域推廣。
文檔編號F04B9/103GK101892969SQ20101025499
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者何霞, 劉清友, 張洪光, 王樹龍, 莫麗, 談獻英 申請人:西南石油大學