泵流體端組件安裝系統的製作方法

2023-06-05 19:43:22 3

本公開整體上涉及往復泵，特別地，涉及用於將往復泵的流體端組件安裝至泵的動力端的系統、設備和方法。

背景技術：

在許多油田泵送應用中，比如在注水和/或地層壓裂操作期間，經常需要往復泵(比如柱塞泵等)輸送非常高的流體排放壓力。例如，在典型的地層壓裂操作中的流體排放壓力經常處於大約70-100MPa(10000-15000psi)或甚至更高的範圍內。由於往復泵通常的操作特性，泵的流體端經受高頻的周期壓力負載。在一些極端服務泵(比如上述那些用於高壓油田應用的泵)中，沿著流體端泵殼體的內表面頻繁地產生非常高的應力強度。在高應力集中區域中尤其是這樣，該高應力集中區域產生於泵殼體幾何形狀的結構不連續部位處或附近，該結構不連續部位包括穿過殼體的各種貫穿孔(比如柱塞孔、抽吸孔和排放孔、通路孔等等)的邊緣。

在高量級的周期壓力(其在極端服務往復柱塞泵的高壓力脈動負載中是固有的)下，在流體端泵殼體的高應力集中區域(比如上述各種貫穿孔的邊緣)中及其周圍將經常產生疲勞裂紋。根據該疲勞裂紋的性質和程度，經常需要從工作中至少移除高壓往復泵的流體端，以便能夠修復疲勞裂紋和/或能夠更換泵殼體。當然，泵在該修復和/或更換活動期間不運行，該情形增加了鑽井操作的時間和總體成本。因此，在努力減少泵的停機時間的過程中，已經開發了用於將往復泵的流體端機械地連接至動力端的不同方法。因此，在流體端需要修復和/或維護時，泵殼體能夠與動力端斷開並且能夠利用基本相同的泵殼體單元更換，從而允許重新啟動泵的操作。圖1-圖3示出了已經用於將往復柱塞泵的流體端連接至動力端的一些現有方法。

圖1是現有技術的往復泵100的部分剖開的透視圖，所述往復泵具有用於產生泵送動力的動力端110和用於以期望的排放壓力泵送流體的流體端120。動力端110大體置於框架或殼體111的內部。流體端120包括缸體或泵殼體121，多個不同的貫穿孔穿過所述泵殼體，比如柱塞孔137、抽吸孔(未示出)、排放孔117、和通路孔129。入口集管126在流體端120的抽吸側連接至泵殼體121，出口噴嘴128在流體端120的排放側連接至泵殼體121。流體端120還包括柱塞124，所述柱塞聯接至動力端110的柱塞杆或短杆114並且在泵100的操作期間在柱塞孔137內部往復運動。

泵100的流體端120通過多個系杆122(例如，螺栓)連接至動力端110，每個所述系杆穿過間隔管道或間隔管112。間隔管112用於大體基於柱塞124的行程長度在流體端120和動力端110之間提供特定量的間距(standoff)。系杆122從動力端110的框架111延伸並且完全穿過泵殼體121(即，從殼體121的後側到前側)，在此被稱為「貫穿式螺栓連接」安裝構造。每個系杆122由相應的螺母123緊固，從而將流體端120固定至動力端110，其中，間隔管112定位在所述流體端和所述動力端之間。

在實踐中，當採用典型的貫穿式螺栓連接安裝構造時，比如對於圖1中泵100所示出的那樣，有時可能非常難以適當地對準流體端120以及難以適當地將流體端連接至動力端110。當泵100中的柱塞124的總數量增大時，這可能進一步成為問題，因為通常存在更多的待對準和待連接的泵元件，尤其是系杆122。因此，有時可能需要幾個小時從泵的動力端110移除損壞的或有缺陷的流體端120並重新連接更換的流體端120。例如，在一些應用中，可能在任何地方都需要大約2-6小時來實施所需的流體端移除和更換活動，特別是當發生不期望的問題時。另外，在圖1所示的貫穿式螺栓連接安裝構造中，每個系杆122將用於抵抗在泵操作期間施加在流體端120上的流體靜壓端負載。因此，系杆122通常必須被施加非常高且精確的預加載水平的扭矩，以便降低與由柱塞124的往復動作所引起的泵壓力負載的高周期特性相關的疲勞效應。然而，即使在使用這樣的高預加載水平時，仍然可能發生系杆122的失效，比如出現裂紋或斷裂，從而導致額外的泵停機時間以便能夠更換失效和/或損壞的系杆122。

圖2是另一現有技術的往復泵200的透視圖，該往復泵採用不同的方法將泵200的流體端220安裝至動力端210。在一些方面，泵200類似於泵100構造，也就是說，動力端210大體置於框架或殼體211的內部，流體端200包括缸體或泵殼體221。另外，入口集管226連接至泵殼體221的抽吸側，出口噴嘴228在泵殼體221的排放側連接至流體端220。流體端220還包括柱塞224，所述柱塞聯接至動力端210上的短杆224並且在泵200的操作期間在柱塞孔(未示出)內部往復運動。

泵200的流體端220也通過多個系杆222連接至動力端210，每個所述系杆穿過間隔管222並且由螺母223緊固。然而，不像圖1所示的泵100的系杆122，系杆222不完全延伸通過泵殼體221。而是，系杆222藉助於安裝在泵殼體221的後側上的螺栓連接的凸緣連接件230將泵200的流體端220連接至動力端210(下文一般稱為「凸緣螺栓連接」安裝構造)。如圖2所示，螺栓連接的凸緣連接件230具有大體沿著泵殼體221的整個長度延伸的上凸緣225(例如，參見下面描述的圖3)和類似構造的定位在泵柱塞224的與上凸緣225相對的一側上的下凸緣227。因此，泵200的系杆222穿過相應的上凸緣225和下凸緣227中的每個中的孔，但不穿過整個泵殼體221。

圖3是另一現有技術的往復泵300的流體端320的透視圖，其更加詳細地示出了凸緣螺栓連接安裝構造。流體端320包括泵殼體321，所述泵殼體具有流體出口328，所述流體出口與流體端320的每個排放側孔317流體連通。螺栓連接凸緣連接件330安裝在泵殼體321的後側上，在圖3所示的流體端320的情況中，所述螺栓連接凸緣連接件有時通過鑄造和/或機加工形成為殼體321的一體部分。

類似於流體端220的螺栓連接凸緣連接件230，螺栓連接凸緣連接件330具有上凸緣325和下凸緣327，兩者均大體沿著泵殼體321的整個長度延伸。上凸緣325具有多個螺栓孔325h；下凸緣327具有多個螺栓孔327h(在圖3中示出了一個)，該螺栓孔對應於每個螺栓孔325h。另外，每個螺栓孔325h和327h接收對應的系杆(未示出；參見圖2的系杆222)，所述系杆用於將泵300的流體端320連接至動力端(未示出)。然後，使用多個螺母緊固系杆，比如圖2所示的螺母223。

一般來說，圖2和圖3所示的凸緣螺栓連接安裝構造具有與對於圖1所示的貫穿式螺栓連接安裝構造所描述的相同的對準、組裝和操作問題中的至少一些。例如，系杆(比如圖2所示的系杆222)通常必須被施加非常精確的高預加載水平的扭矩，以便降低與泵壓力負載的周期特性相關的疲勞效應。然而，由於在凸緣螺栓連接安裝構造中使用的系杆往往比在貫穿式螺栓連接安裝構造中使用的系杆更多，所以在凸緣螺栓連接安裝構造中使用的系杆的直徑有時更小。在此類情況中，所需的扭矩水平可以更加容易地達到，從而漸增地降低了將流體端組裝至動力端所需要的時間量。

另一方面，在典型的凸緣螺栓連接安裝構造中使用的上凸緣和下凸緣通常經受高程度的周期彎曲應力，這至少部分地歸因於由往復運動的柱塞所引起的作用在流體端上的流體靜壓端負載的壓力脈動以及在泵操作期間加載上凸緣和下凸緣的方式。當與上凸緣和下凸緣周圍的結構不連續部位處的應力集中相耦合時，這些高周期彎曲應力能夠導致產生額外的疲勞裂紋，從而潛在地加重經常與各種內部泵孔的貫穿邊緣有關的疲勞相關問題和/或疲勞相關失效。因此，儘管使用凸緣螺栓連接安裝構造可能在更換損壞的流體端時導致漸增的時間節省，但是必須更換此類流體端凸緣螺栓連接安裝構造的頻率可能由於與凸緣螺栓連接安裝構造有關的周期彎曲應力和額外的應力集中區域而加劇。

本公開涉及各種新系統、設備和方法，其能夠降低和/或減緩與用於將往復泵的流體端組件安裝至往復泵的動力端的現有技術的方法有關的上述問題中的至少一些。

技術實現要素：

下面介紹本公開的簡化概要，以便提供對本文公開的一些方面的基本理解。該概要不是本公開的詳盡概述，也並非旨在確定本文公開的主題的關鍵或重要元件。其唯一目的是以簡化的形式介紹一些構思，作為將在後面討論的更詳細描述的前序。

本公開整體上涉及用於將往復泵的流體端組件安裝至往復泵的動力端的系統、設備和方法。在一個說明性實施例中，公開了一種用於將泵的流體端安裝至泵的動力端的系統。所述系統尤其包括上夾持棒和夾持組件，所述夾持組件適於將流體端可移除地夾持至上夾持棒。夾持組件包括具有第一傾斜夾持面的夾具棒，所述第一傾斜夾持面適於在流體端被可移除地夾持至上夾持棒時接觸上夾持棒上的對應傾斜夾持面。

在另一示例性實施例中，公開了一種泵組件，該泵組件包括適於泵送流體的流體端組件，所述流體端組件具有上夾持唇部和下夾持唇部。所公開的泵組件尤其還包括：適於產生泵送動力以便驅動流體端組件的動力端組件；聯接至動力端組件的上夾持棒和下夾持軌；和夾持組件，所述夾持組件將流體端組件的上夾持唇部可移除地夾持至上夾持棒並將下夾持唇部可移除地夾持至下夾持軌。

本文還公開了一種泵流體端組件，該泵流體端組件適於被可移除地夾持至泵動力端組件。泵流體端組件尤其包括泵殼體和從泵殼體延伸的上夾持唇部，其中，上夾持唇部具有前夾持面和傾斜夾持面，所述傾斜夾持面相對於前夾持面以第一銳角定向。另外，上夾持唇部的前夾持面適於滑動地接合連接至泵動力端組件的上夾持棒的前夾持面，並且當使用包括夾具棒的夾持組件將泵流體端組件可移除地夾持至泵動力端組件時，上夾持唇部的傾斜夾持面適於滑動地接合夾具棒的對應傾斜夾持面。

本文還公開了一種用於將泵組件的流體端組件可移除地安裝至泵組件的動力端組件的說明性方法。該說明性方法包括將間隔框架組件可移除地附接至動力端組件，並且在將間隔框架組件可移除地附接至動力端組件之後，將流體端組件上的多個夾持面定位成與可移除地附接的間隔框架組件上的多個對應夾持面相接觸。另外，該方法還包括利用夾持組件將流體端組件可移除地夾持至間隔框架組件。

附圖說明

通過參考下面結合附圖的描述可以理解本公開，其中，同樣的附圖標記表示同樣的元件，並且其中：

圖1是現有技術的往復泵的部分剖開的透視圖，其示出了用於將往復泵的流體端附接至動力端的貫穿式螺栓連接方法；

圖2是另一現有技術的往復泵的透視圖，其示出了用於將泵的流體端附接至泵的動力端的凸緣螺栓連接方法；

圖3是現有技術的往復泵的流體端的透視圖，其示出了凸緣螺栓連接安裝構造的細節；

圖4是根據本公開的示例性往復泵的分解軸測圖，其示出了本公開的說明性流體端安裝系統的一些方面，該流體端安裝系統可以用於將泵的流體端組件連接至泵的動力端組件；

圖5A-5F是圖4中描繪的示例性流體端組件安裝系統的軸測圖，其示出了可以用於將泵的流體端組件連接至動力端組件的步驟的一個說明性順序；

圖6A-6J描繪了利用本文公開的流體端組件安裝系統的一個示例性實施例的說明性往復泵的各種正視圖、細節圖和橫截面視圖；

圖7A-7E示出了可以在本公開的一些實施例中使用以便將往復泵的流體端組件連接至動力端的說明性間隔框架的各種平面圖、正視圖和橫截面視圖；以及

圖8A-8E示出了可以根據本文公開的一些實施例使用以便將往復泵的流體端組件連接至圖7A-7E中所示的說明性間隔框架的示例性夾持組件的各種平面圖、正視圖、橫截面視圖和軸測圖。

儘管本文公開的主題易受各種修改和替代形式的影響，但是其特定實施例已經以示例的方式在附圖中示出並在本文詳細地描述。然而，應當理解，本文對特定實施例的描述不旨在將本發明限制於公開的特定形式，而是相反地，其意圖是覆蓋落入本發明的精神和範圍內的所有修改、等同和替代。

具體實施方式

下文描述了本主題的各種說明性實施例。為了清晰起見，在本說明書中沒有描述實際實施方案的全部特徵。當然，將理解的是，在開發任意的此類實際實施例時，必須做出許多的專門針對實施方案的決定以實現開發者的特定目標，比如遵守系統相關和商業相關的約束，這些將隨著實施方案的不同而變化。另外，將理解的是，此類開發努力可能是複雜且耗時的，但是儘管如此，對那些已經受益於本公開的本領域技術人員來說將是常規任務。

現在將參照附圖描述本主題。各種系統、結構和設備被示意地描繪在附圖中，其僅出於解釋的目的並且以便不會使帶有對本領域技術人員來說廣為熟知的細節的本公開難以理解。儘管如此，附圖被包括以用於描述和解釋本公開的說明性示例。本文使用的詞和短語應當被理解和解釋為具有與相關領域的技術人員對那些詞和短語的理解相一致的意思。術語或短語的特定定義，即與本領域技術人員所理解的常規和通常意思不同的定義，在本文並非旨在暗示該術語或短語的一致使用。在術語或短語意圖具有特定意思、即不同於本領域技術人員所理解的意思的情況下，將以直接且明確地提供針對該術語或短語的特定定義的定義方式在本說明書中清楚地闡述該特定定義。

在下面的詳細描述中，可以闡述各種細節，以便提供對本文公開的各種示例性實施例的透徹理解。然而，將對本領域技術人員顯而易見的是，由附帶的權利要求限定的本發明的一些說明性實施例可以在缺少此類各種公開的細節中的一些或所有的情況下實施。另外，可能不完全詳細地描述在本領域中廣為熟知的特徵和/或過程，以免不必要地使公開的主題難以理解。另外，類似或相同的附圖標記可以用於表示共同或類似的元件。

圖4是示例性往復泵400的分解軸測圖，該往復泵利用了根據本公開的某些方面的一個說明性流體端組件安裝系統。往復泵400可以包括用於以期望的排放壓力泵送流體的流體端組件420和用於產生泵送動力以便驅動流體端420的動力端組件410(僅在圖4-圖6J中示意地繪出)。泵400還可以包括間隔框架組件440，所述間隔框架組件適於被安裝在(即，連接至)動力端410上，並且在泵400被完全組裝好時，所述間隔框架組件適於定位在動力端410和流體端420之間。另外，如將在下面進一步描述的那樣，夾持組件460可以用於將流體端組件420夾持到間隔框架組件440。

圖5A-5F是圖4的說明性往復泵400以及流體端組件安裝系統的軸測圖，並且描繪了可以用於將泵400的流體端組件420連接至動力端410的各個步驟。特別地，圖5A示出了泵組裝過程中的初始步驟，並且示出了毗鄰示意地描繪的動力端組件410定位的間隔框架組件440。

在至少一些實施例中，動力端組件410可以置於動力端框架或殼體411(在圖5A-圖6J中示意地描繪)的內部。如在圖5A中所示的那樣以及如在圖7A-圖7E所示的間隔框架440的更加詳細的平面圖、正視圖和橫截面視圖中所示的那樣，間隔框架440可以包括後板442，當間隔框架440安裝至動力端410時，所述後板適於與動力端410、例如動力端殼體411大體直接接觸。後板442可以包括多個開口或孔口442p，其適於與動力端410中的對應孔口或開口415對準。因此，對準的孔口442p和415可以允許動力端410的柱塞杆/短杆(未示出)在泵400的操作期間往復運動通過間隔框架440。在至少一些實施例中，間隔框架組件440可以由從後板442向下延伸的腿部444支撐，如圖5A所示。

在某些實施例中，間隔框架組件440還可以包括適於有助於將流體端組件420(在圖5A中未示出)附接至間隔框架440的上夾持棒448和下夾持軌450。通過多個間隔管412，上夾持棒448和下夾持軌450可以與後板442側向地隔離開(即，間隔開)。在一些實施例中，多個角撐板446可以固定地附接(例如，通過焊接)在後板442與間隔管412中的一個或多個間隔管之間，以便向間隔框架組件440提供側向剛度和強度。另外，每個間隔管412的長度可以適當地調節，以便在操作期間適應泵400的行程長度。

如圖5A所示(還參見圖7A-圖7C和圖7E)，上夾持棒448可以通過多個間隔棒449與下夾持軌450豎直地間隔開，所述間隔棒固定地附接(例如，通過焊接)至每個夾持部分448、450。上夾持棒448和下夾持軌450可以均包括多個相應的系杆孔448h和450h，所述系杆孔均與相應的間隔管以及貫穿後板442的對應系杆孔442h對準(參見圖7D)。於是，每個對準的系杆孔448h/450h/442h和間隔管412可以因此適於接收對應的系杆422(在圖5A中未示出；參見圖5B)，所述對應的系杆則可以用於將間隔框架組件440附接至動力端410。例如，系杆422可以通過與動力端410中的對應螺紋元件(比如在圖5A中示意地繪出的系杆孔413)螺紋接合。

在至少一些示例性實施例中，下夾持軌450可以包括多個卸荷槽口450r(參見圖5A、圖7A、圖7C和圖7E)，每個所述卸荷槽口可以與系杆孔450h大體對準並且適於允許將系杆螺母423安裝到相應的系杆422上(在圖5A中未示出；參見圖5B)。這樣，卸荷槽口450r可以允許接近系杆螺母423，使得在將間隔框架組件440安裝至泵400的動力端410期間可以適當地緊固系杆螺母，如將在下文另外地詳細描述的那樣。另外，上夾持棒448可以包括多個沿著其上表面定位的螺紋孔(即，帶螺紋的孔)448t，當流體端組件420(在圖5A中未示出)在以後的組裝步驟期間被附接至間隔框架組件440時，螺紋孔可以用於有助於緊固夾持組件460(在圖5A中未示出)，如將在下文結合圖5E-圖5F進一步描述的那樣。

圖5B描繪了在間隔框架組件440已經被安裝至(即，可移除地附接至)動力端組件410之後的圖5A的泵400。在某些說明性方面中，系杆422(在圖5B中以虛線示意地描繪)可以通過下夾持軌450中的每個系杆孔450h(參見圖5A)和後板442中的對應地對準的間隔管412和孔442h(參見圖7D)以及通過上夾持棒448中的每個系杆孔448h(參見圖5A)和對應地對準的間隔管412和孔442h進行安裝。在系杆422已經與對應的元件(例如，泵400的動力端410中的螺紋元件(在圖5B中未示出))接合之後，接著可以通過以本領域中已知的任何方式(比如通過施加扭矩等等)附接系杆螺母423並緊固系杆螺母而將系杆422緊固至預定的系杆預負載。例如，在一些實施例中，系杆422可以具有大約25-50mm(1-2英寸)的標稱直徑，扭矩預負載可以在大約3400-6800N-m(2500-5000英尺-磅)的範圍內，不過應當理解的是，根據泵400的特定設計參數和/或特定泵送應用，也可以使用其它的系杆尺寸和/或扭矩預負載值。

如圖5B所示，每個系杆螺母423可以至少部分地置於下夾持軌450中的相應的卸荷槽口450r內，並且可以構造卸荷槽口450r並設計其尺寸，以便提供用於上述施加扭矩/預負載步驟的通向系杆螺母423的通路。另外，在某些說明性實施例中，可以特別地設計系杆螺母423並設計其尺寸，以便最小化卸荷槽口450r的相稱(commensurate)的總體尺寸，從而提供用於緊固的適當通路。例如，在至少一些實施例中，系杆螺母423可以為大體圓柱形的槽形螺母(如圖5B中描繪的那樣)，並且可以使用具有最小側向尺寸或直徑的特別設計的緊固工具獲得必需的系杆預負載。

儘管圖5B示出了其中利用多個系杆422和系杆螺母423將間隔框架組件440可移除地安裝至動力端組件410的示例性實施例，但是本領域技術人員在完整閱讀本公開之後應當理解，在至少一些實施例中，也可以使用其它的間隔框架布置和/或間隔框架部件構造。例如，在某些實施例中，安裝板442可以與動力端組件410(例如，與動力端殼體411)成一體，使得不需要系杆422和系杆螺母423將間隔框架組件440保持就位。在這些實施例中，間隔管412可以具有修改的構造，比如實心棒、板、結構形狀等等，因為不需要管狀構造使系杆422從其中穿過。另外，還可以至少從下夾持軌450省去卸荷槽口450r，因為通向系杆螺母423的通路也將不是必要的。另外，根據組合的成一體的間隔框架440和動力端410的總體設計參數和/或所需構造，支撐腿部444可以沿著間隔框架440不同地定位，甚至一起全部省去。在其它實施例中，上夾持棒448和下夾持軌450可以直接安裝在動力端組件410上或者可以與動力端組件410成一體，使得各種其它間隔框架部件(例如，安裝板442、間隔管412、腿部444、角撐板446等等)中的至少一些也可以被省去。在這些實施例中，應當理解的是，動力端組件410的總體尺寸和/或動力端殼體411的尺寸將以適當的方式調節，以便在操作期間適應泵400的期望行程長度。因此，儘管為了簡單起見下文闡述的描述大體涉及使用可移除地附接的間隔框架組件440，但是應當理解的是，本描述同等地可適於使用與動力端組件410成一體的間隔框架440、以及使用直接安裝至動力端410上或與動力端410成一體的上夾持棒448和/或下夾持軌450。

圖5C示出了在另外的泵組裝步驟中的泵組件400，其中，在間隔框架440已經如上文參照圖5B描述的那樣被安裝至動力端410之後，流體端組件420毗鄰間隔框架組件440(例如，在間隔框架組件440的前面)定位。流體端組件420可以包括缸體或泵殼體421，所述缸體或泵殼體具有穿過其形成的多個孔，比如圖5C中示出的通路孔429和排放孔417，以及抽吸孔438和柱塞孔437(在圖5C中未示出；參見圖6C、圖6G和圖6J)。另外，泵殼體421包括流體出口孔428，所述流體出口孔可以與每個排放孔417流體連通。儘管未在圖5C中示出，但是完全組裝好的泵流體端420典型將包括定位在每個通路孔429中的通路封蓋或通路孔塞子431以及定位在每個排放孔417(參見圖6C和圖6G)中的排放孔塞子432(參見圖6C和圖6G)。

在本文公開的一些實施例中，流體端組件420可以包括夾持凸臺430，夾持凸臺從泵殼體421的後側延伸，即從泵殼體421的以下文將進一步描述的方式直接安裝至間隔框架組件440的那側延伸。夾持凸臺430可以包括多個上夾持唇部425和多個下夾持唇部427，在圖5C所示的泵取向中，所述上夾持唇部沿向上的方向從夾持凸臺430突出，所述下夾持唇部沿向下的方向從夾持凸臺430突出，使得上夾持唇部425關於相應的柱塞孔437在直徑上與下夾持唇部427相對。如圖5C所示，上夾持唇部425中的每個具有後側傾斜夾持面425t，即在與間隔框架組件440相對的面上。類似地，下夾持唇部427中的每個具有後側傾斜夾持面427t。在某些實施例中，當使用夾持組件460(未示出；參見圖5E和圖5F)將流體端組件420可移除地夾持至間隔框架組件440時，傾斜夾持面425t適於與夾具棒462的對應的傾斜夾持面462t(在圖5C中未示出；參見圖5E、圖6C和圖6G)滑動地接合，傾斜夾持面427t適於與下夾持軌450的對應的傾斜夾持面450t(未示出；參見圖6C-圖6G)滑動地接合，如將在下文進一步描述的那樣。

根據流體端安裝系統的具體夾持布置，上夾持唇部425和下夾持唇部427的數量與泵柱塞424(在圖5C中未示出；參見圖6C)的數量具有1:1的對應關係，這將因此也提供與排放孔417、通路孔429等等的數量的1:1的對應關係。另外，在這些實施例中，每個上夾持唇部425將大體直接定位在對應的柱塞424的上方，而每個下夾持唇部427將大體直接定位在對應的柱塞424的下方，即，在柱塞424的與對應的上夾持唇部425直接相對的一側上。例如，在圖5C所示的說明性實施例中，三個上夾持唇部425將對應於三個柱塞424(未示出)和三個下夾持唇部427(在圖5C中僅示出了一個)。然而，本領域技術人員在完全閱讀本公開之後應當理解，在至少一些實施例中，上夾持唇部425和下夾持唇部427的數量相對於柱塞424的數量可以變化，例如，每個柱塞424對應兩個上夾持唇部425和兩個下夾持唇部427。

在某些示例性實施例中，每個上夾持唇部425可以通過上卸荷槽或上卸荷槽口425r與毗鄰的上夾持唇部425分開，每個下夾持唇部427可以通過類似的下卸荷槽口(在圖5C中未示出)與毗鄰的下夾持唇部427分開。可以構造並定位每個上卸荷槽口425r，使得(連同系杆422一起)用於將間隔框架組件440附接至動力端410的、在上夾持棒448上的對應的系杆螺母423能夠基本無幹涉地裝配在毗鄰的上夾持唇部425之間。類似地，可以以類似的方式構造每個下卸荷槽口，以便接收位於下夾持軌450上的對應的系杆螺母423，從而再次避免與毗鄰的下夾持唇部427幹涉。另外，在至少一些實施例中，上卸荷槽口425r和下卸荷槽口還可以用作對準引導件，用於將流體端組件420適當地定位於下夾持軌450上並毗鄰上夾持棒448，這有助於更容易地將流體端柱塞424聯接至泵400的動力端410上的短杆414(在圖5C中都未示出；參見圖6A和圖6C)。

圖5D示出了在另外的組裝步驟中的圖5C的泵組件400，其中，流體端組件420的夾持凸臺430已經被定位成抵靠間隔框架組件440，以準備將流體端420可移除地夾持到間隔框架440。如圖5D所示，上夾持棒448上的中央系杆螺母423騎跨上夾持唇部425，並且中央的兩個上系杆螺母423至少部分地定位在對應的上卸荷槽口425r中。儘管在圖5D中未示出，但是下夾持軌450上的系杆螺母423相對於下夾持唇部427和對應的下卸荷槽口被類似地定位在夾持凸臺430上。

另外，在圖5D所示的組裝步驟中，夾持凸臺430已經被定位成使得上夾持唇部425的大體豎直的前夾持面425v(在圖5D中未示出；參見圖6C和圖6G)已經與上夾持棒448的對應的大體豎直的前夾持面448v(未示出；參見圖6C和圖6G)相接觸，並且使得上夾持唇部425上的後側傾斜夾持面425t已經與夾具棒462的對應的傾斜夾持面462t(未示出；參見圖5E和圖6C-圖6G)相接觸。類似地，下夾持唇部427的大體豎直的前夾持面427v(未示出；參見圖6C-圖6G)已經被使得與下夾持軌450的對應的豎直前夾持面450v(未示出；參見圖6C-圖6G)相接觸，並且下夾持唇部427上的後側傾斜夾持面427t已經被使得與下夾持軌450的對應的傾斜夾持面450t(未示出；參見圖6C-圖6G)相接觸。大體豎直的前夾持面425v、448v、427v、450v和傾斜夾持面425t、462t、427t、450t的各種額外細節方面將結合圖6A-圖8E在下文描述。

現在轉向圖5E，示出了另外的安裝步驟，其中，在流體端組件420已經被定位成與間隔框架組件440接觸以準備可移除地夾持至所述間隔框架組件之後，夾持組件460被定位在泵400的先前組裝好的部件附近和上方。如圖5E所示，夾持組件460可以包括夾具棒462，所述夾具棒在其底側或下側上具有傾斜夾持面462t和462x。還參見圖6G和圖8C-圖8E。如先前注意到的那樣，傾斜夾持面462t適於在夾持組件460被用於將流體端420夾持到間隔框架440上時滑動地接合上夾持唇部425上的對應的後側傾斜夾持面425t。另一方面，傾斜夾持面462x被定位成與夾具棒462上的傾斜夾持面462t大體相對，該傾斜夾持面適於滑動地接合位於上夾持棒448的後側上的對應的傾斜夾持面448x，即與上面描述的以及圖6G中示出的豎直前夾持面448v大體相對的傾斜夾持面。還參見圖8C-圖8E。

另外，夾持組件460還可以包括多個緊固件464，例如螺紋緊固件(諸如機械螺栓、凹頭螺釘等等)，緊固件可以用於在間隔框架440處於與流體端組件420界面相接的位置時(如圖5D和圖5E所示)將夾具棒462螺栓連接(即，可移除地附接)至間隔框架組件440。例如，在一些實施例中，每個緊固件464可以適於螺紋地接合定位在上夾持棒448的上表面中的對應的螺紋孔448t，並且之後被緊固至預定的螺栓預負載。該預定的螺栓預負載則可以轉而由於由各種傾斜夾持面425t、462t、462x、448x、427t和450t所提供的機械優勢而在流體端組件420的夾持元件(即，上夾持唇部425和下夾持唇部427)與間隔框架組件440的對應的夾持元件(即，上夾持棒448和下夾持軌450)之間產生大的夾持力，如將在下文進一步詳細地描述的那樣。

圖5F示出了在夾持組件460已經利用緊固件464可移除地附接至上夾持棒448、從而將流體端組件420可移除地夾持至間隔框架組件440之後的圖5E的泵組件400。在某些實施例中，緊固件464可以具有在約25-50mm(1-2英寸)範圍內的標稱直徑，用於緊固緊固件464以便將流體端420夾持至間隔框架440的扭矩預負載可以為大約2700-5400N-m(2000-4000英尺-磅)。在至少一些實施例中，由於由本文描述的各種傾斜夾持面所提供的機械優勢，上夾持唇部425與上夾持棒448之間以及下夾持唇部427與下夾持軌450之間產生的所得到的大的夾持預負載可以因而降低交替應力的量級，該交替應力在泵操作期間產生於流體端420的泵殼體421的至少一些區域中。該降低量級的交替應力因此可以導致總體上降低有害疲勞裂紋在泵殼體421中的產生，從而導致增加流體端420的疲勞壽命並延長停機更換之間的操作時間段。

鑑於上文描述的泵組裝步驟的總體順序，由於間隔框架組件440在早期組裝步驟期間被安裝(即，可移除地附接)到動力端組件410，因此能夠在完全獨立的組裝步驟期間通過簡單地附接或分離夾持組件640來安裝或拆卸流體端組件420。因此，由於流體端420一般能夠在間隔框架440保持安裝於動力端410上的適當位置時安裝到泵400和/或從泵400移除，所以可以在不幹擾最初的間隔框架安裝的情況下大體實施流體端420在間隔框架440和動力端410上的多個流體端安裝和/或移除循環(即，可移除地附接)。這樣，能夠基本避免經常與安裝系杆422(參見上文)相關的較多成問題的對準和組裝問題，從而顯著降低移除和更換損壞的或有缺陷的流體端組件420所花費的停機時間量(以及與此相關的成本)。然而，應當理解，由於間隔框架組件440通過多個系杆422和系杆螺母423被可移除地附接至動力端組件410，因此間隔框架440也可以在可能需要維護動力端410以及更換或修理間隔框架440時被移除。

圖6A-圖6J示出了圖5F中描繪的示例性往復泵組件400的各種視圖和細節。特別地，圖6A是在間隔框架組件440已經被安裝在動力端410上之後(僅在圖6A、圖6C和圖6G示意地示出)以及在夾持組件460已經被用於將流體端組件420夾持至間隔框架440之後的泵400的側視圖。在圖6A中，說明性的泵柱塞424示出為從流體端420突出，並且被聯接至從泵400的動力端410突出的對應的短杆414(在圖6A中示意地示出)。

圖6B是沿視圖線「6B-6B」的圖6A中示出的泵400的前端視圖。在圖6A中，通路孔塞子431示出為定位在流體端420的中央通路孔417中，而對其餘的泵缸僅示出了打開的通路孔429。然而，應當理解，該構造僅為說明性的，因為在泵400的正常操作期間，通路孔塞子431典型被定位在每一個通路孔429中。

圖6C是圖6B的泵400沿截面線「6C-6C」的橫截面視圖。類似地，圖6G是泵400沿圖6B的截面線「6G-6G」的橫截面分解視圖，圖6J是泵400沿截面線「6J-6J」的橫截面軸測圖，然而其中為了清晰起見，從圖6G和圖6J中已經移除一些內部泵元件。如上文關於圖6B所注意到的那樣，流體端組件420可以包括通路孔塞子431(在圖6J中未示出)，所述通路孔塞子定位在通路孔429中，所述通路孔可以在泵停機期間用於泵的檢查和/或維護活動。流體端420還可以包括定位在排放孔417中的排放孔塞子432(在圖6J中也未示出)。在某些實施例中，排放孔塞子432可以適於用作排放閥止擋保持設備，以便將排放閥433保持在排放孔417內部的適當位置。

在一些實施例中，流體端420可以包括定位在柱塞孔437內部的填料箱436(在圖6G或圖6J中未示出)，在泵操作期間，所述填料箱適於在柱塞往復運動通過柱塞孔437時實現抵靠運動的柱塞424(在圖6G或圖6J中也未示出)的外表面的動密封。另外，抽吸閥434可以定位在抽吸孔438的內部，適於將抽吸閥434保持在抽吸孔438內部的適當位置中的抽吸閥止擋保持設備435可以定位在抽吸閥434上方，例如，在橫孔腔439中。

現在轉向圖6G，從夾持凸臺430突出(例如，在描繪的示例性泵取向中，從夾持凸臺430沿基本向上的方向)的上夾持唇部425均具有大體豎直的前夾持面425v和後側傾斜夾持面425t。另外，如圖6G所描繪的那樣，傾斜夾持面425t可以相對於前夾持面425v以銳錐角425a定向。類似地，從夾持凸臺430突出(例如，在描繪的泵取向中，沿基本向下的方向)的下夾持唇部427具有大體豎直的前夾持面427v和後側傾斜夾持面427t，所述後側傾斜夾持面相對於前夾持面427v以銳錐角427a定向。參見下夾持唇部427在圖6G的「6H」處的細節圖，其示出在圖6H中。另外，在某些實施例中，下夾持唇部427中的一個或多個可以包括突出元件427p，所述突出元件具有在下夾持唇部427的下端部的下方延伸的下接觸面427c。在一些方面中，如將在下文進一步描述的那樣，可以設計突出元件的尺寸並對其定位，以便通過充當主動止擋(positive stop)而控制或限制夾持預負載的量，所述夾持預負載在將流體端420安裝至間隔框架440時由夾持組件460產生。

在一些說明性實施例中，錐角425a和427a可以是基本相同的角度，或者它們可以是隨著夾持構造的必需的設計參數(比如期望的夾持預負載等)而不同的角度。例如，在其中錐角425a和427a基本相同的那些實施例中，角度425a和427a可以在大約20°-30°的範圍內，在至少一個實施例中，錐角425a和427a可以為大約25°。然而，應當理解，這些角度的大小僅為示例性的，因為錐角425a和427a的大小可以大於或者小於所列出的範圍。

圖6I是圖6G的「6I」的特寫詳細視圖，其示出了下夾持軌450的「J形」部分的各夾持面450t、450v和450b的關係。如圖6I所示，下夾持軌450可以具有大體豎直的前夾持面450v，所述前夾持面適於在流體端組件420安裝在(即，附接至)間隔框架組件440上時接觸下夾持唇部427的相應的豎直前夾持面427v。如圖6I所示，下夾持軌450還可以具有傾斜夾持面450t以及底部夾持面450b，所述傾斜夾持面相對於前夾持面450v以銳錐角450a定向，所述底部夾持面適於在流體端420通過夾持組件460抵靠間隔框架440夾持就位時接觸突出元件427p的接觸面427c，如將在下文進一步描述的那樣。另外，如上文所注意到的那樣，當流體端420被安裝在間隔框架440上並且利用夾持組件460被夾持就位時，下夾持軌450的傾斜夾持面450t適於滑動地接合下夾持唇部427的對應的後傾斜夾持面427t。因此，在本公開的各方面中，傾斜夾持面450t的錐角450a可以與傾斜夾持面427t的錐角427a基本相同，從而在流體端組件裝配期間有助於上文描述的滑動接合。

現在轉向圖6G，上夾持棒448可以具有大體豎直的前夾持面448v，所述前夾持面適於在流體端組件420被安裝在間隔框架組件440上時接觸上夾持唇部425上的對應的前夾持面425v。另外，上夾持棒448還可以具有傾斜夾持面448x，所述傾斜夾持面相對於前夾持面448v以銳錐角448y定向。如先前所注意到的那樣，在組裝步驟期間，上夾持唇部425上的傾斜夾持面425t和上夾持棒448上的傾斜夾持面448x適於在夾持組件460被用於將流體端420夾持至間隔框架440時分別滑動地接合夾具棒462上的傾斜夾持面462t和462x。因此，在至少一些示例性實施例中，錐角425a可以與傾斜夾持面462t的銳錐角462a(在圖6G中未示出；參見圖8D)基本相同，銳錐角448y可以與傾斜夾持面462t的銳錐角462y(在圖6G中未示出；參見圖8D)基本相同，從而有助於該滑動接合。

圖6D、圖6E和圖6F是圖6C的「6D」、「6E」和「6F」的特寫詳細視圖，其示出了當流體端組件420被如下定位時下夾持軌450的「J形」部分與下夾持唇部427的夾持表面之間的界面相接關係：1)流體端組件定位成緊密毗鄰間隔框架組件440(圖6D)；2)使流體端組件與間隔框架組件440的夾持面相接觸(圖6E)；和3)通過夾持組件460的致動而將流體端組件抵靠間隔框架組件440夾持就位(圖6F)。

如圖6D所示，流體端組件420最初毗鄰間隔框架組件440定位，使得下夾持唇部427被基本定位在「J形」開口的內部，所述「J形」開口分別由下夾持軌450的豎直夾持面450v、底部夾持面450b和傾斜夾持面450t限定。在該位置中，下夾持唇部427的夾持面427t和427v可以被定位在下夾持軌450的相應的夾持面450t和450v附近。之後，如圖6E所示，流體端組件420相對於間隔框架組件440被降低，直至傾斜夾持面427t與對應的傾斜夾持面450t相接觸並且前夾持面427v與對應的前夾持面450v相接觸。另外，在該位置中，上夾持唇部425上的大體豎直的前夾持面425v還可以大體與上夾持棒448上的對應的大體豎直的前夾持面448v相接觸，即，以準備通過夾持組件460進行最後夾持。參見圖5D和圖5E。另外，下夾持唇部427上的突出元件427p的下接觸面427c被定位成與下夾持軌450的底部夾持面450b相距預定的間隙距離427g。

圖6F示出了在夾持組件460已經被安裝在流體端組件420和間隔框架組件440上並被用於閉合間隙427g、從而使突出元件427p的接觸面427c與下夾持軌450的「J形」部分的對應底部夾持面450b相接觸之後下夾持軌450和下夾持唇部427之間的界面相接關係。例如，可以通過使夾具棒462的傾斜夾持面462t和462x分別與上夾持唇部425和上夾持棒448的對應的傾斜夾持面425t和448x相接觸而將夾持組件460安裝在流體端420和間隔框架440上。之後，緊固件464可以與上夾持棒448中的螺紋孔448t螺紋接合，並且如上文所描述的那樣緊固，直至間隙427g被閉合且接觸面427c與底部夾持面450b相接觸。這樣，適當程度的「幹涉配合」可以被引入到下夾持唇部427與下夾持軌450的「J形」部分之間，這轉而可以提供期望程度的夾持預負載，該夾持預負載起到降低在夾具棒462中、在將夾具棒462附接至間隔框架組件440的緊固件464中、以及在下夾持軌450的「J形」部分中產生的任何交替應力的量級的作用。另外，在一些實施例中，夾持預負載還可以起到降低在正常泵操作期間通常產生於泵殼體421中的交替應力的量級的作用，該交替應力經常導致上文描述的早期疲勞裂紋和/或泵故障。

預定間隙距離427g可以基於「幹涉配合」的期望量以及隨後的夾持預負載來建立，以便降低和/或最小化與高壓往復泵有關的這種疲勞相關問題。例如，在一些實施例中，預定間隙距離427g可以在大約0.25-5.00mm(0.010-0.200英寸)的範圍內。另外，本領域技術人員在完整閱讀本公開之後應當理解，用於夾持元件的任何給定構造的間隙距離427g可以根據各銳錐角425a、427a、450a、462a、462y和/或448y的大小而變化。

現在轉向圖8A-圖8E，將描述夾具棒462的一些另外的方面。特別地，圖8A是夾具棒462的俯視(平面)圖，圖8B是夾具棒462沿圖8A的視圖線「8B-8B」的側視圖，圖8C是夾具棒462沿圖8B的視圖線「8C-8C」的仰視圖。另外，圖8D是夾具棒462沿圖8A的截面線「8D-8D」的橫截面視圖，圖8E是夾具棒462從下方觀察的軸測圖。

在一些實施例中，夾具棒462可以包括多個螺栓孔463，即，所述螺栓孔與用於將夾具棒462在流體端組件420和間隔框架組件440上夾持到位的緊固件464的數量一一對應。另外，夾具棒462可以包括多個螺母卸荷槽口461，設計所述螺母卸荷槽的尺寸並對其進行定位，以便在不與定位在各個相鄰的上夾持唇部425之間的系杆螺母423幹涉的情況下允許將夾具棒462安裝在流體端420的上夾持唇部425上。夾具棒462還可以包括多個間隔管卸荷槽口465，所述間隔管卸荷槽口與對應的螺母卸荷槽口461大體對準。另外，可以類似地設計間隔管卸荷槽口465的尺寸並對其進行類似定位，以便在不與在上夾持棒448與後板442之間延伸並且對應於系杆螺母423(對於所述系杆螺母，螺母卸荷槽口461可能是需要的)的間隔管412幹涉的情況下允許將夾具棒462安裝在間隔組件420的上夾持棒448上。

因此，本公開描述了可以用於加快並簡化往復泵的流體端組件的移除和更換的各種系統、設備和方法。另外，本文公開的系統和方法還可以降低或最小化暴露於極端工作周期負載的往復泵的流體端中產生的疲勞相關的缺陷中的至少一些。

上文公開的特定實施例僅僅是說明性的，因為本發明可以以對那些從本文的教導中獲益的本領域技術人員來說顯而易見的不同但等效的方式進行修改和實施。例如，上文闡述的方法步驟可以以不同的順序執行。另外，不旨在局限於本文示出的結構細節或設計細節。因此，明顯的是，可以改變或修改上文公開的特定實施例，並且所有此類變化都被認為處於本發明的範圍和精神內。因此，本文所尋求的保護如下文的權利要求所闡述的那樣。