压裂泵液力端用防倒齿效应阀座及其安装结构制造技术

本实用新型专利技术涉及压裂泵领域，尤其涉及压裂泵液力端用防倒齿效应阀座及其安装结构。其技术方案为：压裂泵液力端用防倒齿效应阀座，包括阀座主体，阀座主体上设置有O圈槽，阀座主体的O圈槽与阀座主体大端之间部分为阀座锥体，阀座主体的O圈槽与阀座主体小端之间部分为阀座后段，阀座锥体的锥面面积≥70.5cm

Anti-chamfering effect seat for hydraulic end of fracturing pump and its installation structure

【技术实现步骤摘要】
压裂泵液力端用防倒齿效应阀座及其安装结构
本技术涉及压裂泵领域，尤其涉及压裂泵液力端用防倒齿效应阀座及其安装结构。
技术介绍
阀座是阀总成的关键零件，它装配在阀箱本体的阀座孔内、座实后达到紧密吃合状态，阀体往复开闭运动时，阀体的工作接触面和阀座的工作接触面共同作用、形成阀总成开启与关闭工作，实现压裂泵液力端的工作机理，其装配状态如图5。在液力端工作时，阀座是关系到液力端工作稳定性的关键易损件，阀座一旦损坏则可能会导致液力端走空、发吐、串液等非正常状况，甚至会刺损阀箱本体导致阀箱本体过早报废。因此，压裂作业时，一旦发现阀座出现了可能导致无法正常工作的受损情况，就必须及时更换阀座，确保液力端能稳定、安全地工作。在实际维护更换受损阀座时，因为阀座与阀箱本体是处于过盈配合状态，过盈配合面(也称为吃合面)部位由于抱箍原理，存在较大的吃合力，要取出阀座则需要用液压拉拔来提供足够的拔取力F1来克服吃合抗力F吃合，拉拔工作图状态如图6。在以往，理论上认为拔取阀座时，液压拉拔的拔取力F1为：F1＝F吃合+G，其中G为阀座以及液压拉拔拉杆、拉拔块的重量之和。但是，我厂在实际液压拉拔拔取阀座的过程中，经过大量的观察分析后发现，还有一个因素在影响着液压拉拔的拔取力F1。我们认为：当阀座与阀箱本体的阀座孔充分过盈配合(座实)后，阀箱本体的阀座孔会因为弹性变形及塑性变形的共同作用，而在阀座孔孔壁与阀座O型圈槽的空隙处形成两道微小的凸起；在向上拔取阀座的时，阀座O型圈槽的下棱边会因为被对应的微凸起阻碍而剪切微凸起，就如同倒齿现象一样，因而产生对应的剪切抗力，我们把这个剪切抗力称为F倒齿，考虑F倒齿存在的情况下，真实的拔取力F1应为：F1＝F吃合+F倒齿+G。下面是阀座拔取时“倒齿效应”的原理如图7所示。通过对阀座孔的实际解剖，可以清楚地看见阀座孔被O圈槽下棱边剪切留下的剪切痕迹。理论上，F倒齿抗力的大小为F倒齿＝[τ]×A，其中[τ]为阀箱本体材料的最大剪切应力，可取为材料屈服强度值；A为O型圈槽下棱边处微凸起沿阀座孔轴向的环状面积。从实物解剖图片可见，在阀座孔处因为“倒齿效应”产生的剪切，不仅仅是增大了液压拉拔时的拔取抗力F1，使得阀座拔取困难并容易损坏拉拔工装，而且还会在阀座孔壁表面剪切形成残余受损部位，影响到后续阀座孔和阀座主体的装配吃合质量，并可能加快阀座孔壁在工作中的损坏，甚至会导致阀座与阀座孔的密封吃合面密封可靠性一定程度降低，诱发阀箱本体被高压液流刺损而过早报废。因此，为了消除拔取阀座时“倒齿效应”的不良影响，对常规阀座进行创新改进、研制新型的防“倒齿效应”阀座非常必要。
技术实现思路
本技术克服了现有技术的不足，提供一种可在拔取时消除倒齿效应的压裂泵液力端用防倒齿效应阀座及其安装结构，解决了拉拔现有阀座时需要的拔取力过大而不易拔取的问题。为解决上述的技术问题，本技术采用以下技术方案：压裂泵液力端用防倒齿效应阀座，包括阀座主体，阀座主体上设置有O圈槽，阀座主体的O圈槽与阀座主体大端之间部分为阀座锥体，阀座主体的O圈槽与阀座主体小端之间部分为阀座后段，阀座锥体的锥面面积≥70.5cm2，阀座后段的形状为圆柱体，阀座后段的直径小于阀箱本体的阀座孔形成微凸起后的实际通径。作为本技术的优选方案，所述O圈槽内安装有O圈，阀座后段的直径比阀座主体内O圈最大直径小0.08～0.15mm。压裂泵液力端用防倒齿效应阀座的安装结构，包括阀箱本体，阀箱本体内设置有阀座孔，阀座孔内安装有防倒齿效应阀座，防倒齿效应阀座包括阀座主体，阀座主体上设置有O圈槽，阀座主体的O圈槽与阀座主体大端之间部分为阀座锥体，阀座主体的O圈槽与阀座主体小端之间部分为阀座后段，阀座锥体与阀箱本体的阀座孔的吃合面积≥70.5cm2，阀座后段的形状为圆柱体，阀座后段的直径小于阀箱本体的阀座孔形成微凸起后的实际通径。作为本技术的优选方案，所述O圈槽内安装有O圈，阀座后段的直径比阀座主体内O圈最大直径小0.08～0.15mm。作为本技术的优选方案，所述阀座锥体与阀箱本体的阀座孔过盈配合关系为与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术的阀座后段的形状为圆柱体，且阀座后段的直径小于阀箱本体的阀座孔形成微凸起后的实际通径，从而在拔取阀座主体时阀座后段可直接通过阀座孔的微凸起部位，阀座后段不产生剪切微凸起部位的现象，因此消除了拔取阀座时的“倒齿效应”，减小了拔取力，使拔取阀座更加省力和方便。由于阀座后段不产生剪切微凸起部位的现象，阀座后段不会使阀座孔壁表面剪切形成残余受损，从而不会影响后续阀座孔和阀座主体的装配吃合质量。由于拔取阀座时不产生剪切应力，阀座孔壁不易损坏，保证密封吃合面密封可靠，从而避免诱发阀箱本体被高压液流刺损而过早报废的情况。在将阀座后段设计为圆柱形后，阀座后段不再与阀座孔吃合，仅阀座锥体的锥面为吃合面。因此，将O圈槽的位置往靠近阀座主体的小端方向下移，增大阀座锥体的锥面面积，保证阀座主体与阀座孔锥度吃合面具有足够的吃合面积。在阀座座实后能获得足够的吃合过盈量(即箍紧量)，保证阀座与阀座孔的吃合面可靠密封。2、阀座后段的直径比阀座主体内O圈最大直径小0.08～0.15mm，既保证阀座后段的直径能小于阀箱本体的阀座孔形成微凸起后的实际通径，又使得O圈槽足够支撑O圈，保证O圈的初装密封。3、阀座后段的形状为圆柱体，且阀座后段的直径小于阀箱本体的阀座孔形成微凸起后的实际通径，则阀座后段不产生剪切微凸起部位的现象，因此消除了拔取阀座时的“倒齿效应”。阀座锥体与阀箱本体的阀座孔的吃合面积≥70.5cm2，因此，将O圈槽的位置往靠近阀座主体的小端方向下移，增大阀座锥体的锥面面积，保证阀座主体与阀座孔锥度吃合面具有足够的吃合面积。4、阀座锥体与阀箱本体的阀座孔过盈配合关系为保证阀座锥体与阀箱本体可靠吃合。附图说明图1是防倒齿效应阀座的结构示意图；图2是防倒齿效应阀座的安装结构图图3是图2中A处的局部放大图；图4是现有阀座的结构示意图；图5是现有阀座的安装结构图；图6是液压拉拔拔取阀座的工作示意图；图7是阀座拔取倒齿效应原理图；图中，1-阀座主体，2-O圈，3-阀箱本体，11-O圈槽，12-阀座锥体，13-阀座后段，31-阀座孔，32-微凸起部位，4-拉拔杆。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。新型防倒齿效应阀座的试验测试数据：1、密封可靠性及耐用性测试数据：在现场工业试验中、对比测试了新型防“倒齿效应”阀座与常规阀座的密封性能及使用寿命，数据见下表：可见，新型防“倒齿效应”阀座具有与常规阀座一样的密封可靠性，而且工作寿命也不低于常规阀座。2、阀座液压拉拔时的拔取力数据(采用液压拉拔液缸压力值来反映)：可见，新型防“倒齿效应”阀座成功地消除了“倒齿效应”对拉拔拔取力F1的影响，新型防“倒齿效应”阀座的实际拔取力F1比常规阀座的拔取力减少了20％-30％。新型防“倒齿效应”阀座通过结构上的有效创新设计，保证了新型“倒齿效应”阀座既具有初装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.压裂泵液力端用防倒齿效应阀座，其特征在于，包括阀座主体(1)，阀座主体(1)上设置有O圈槽(11)，阀座主体(1)的O圈槽(11)与阀座主体(1)的大端之间部分为阀座锥体(12)，阀座主体(1)的O圈槽(11)与阀座主体(1)的小端之间部分为阀座后段(13)，阀座锥体(12)的锥面面积≥70.5cm

【技术特征摘要】
1.压裂泵液力端用防倒齿效应阀座，其特征在于，包括阀座主体(1)，阀座主体(1)上设置有O圈槽(11)，阀座主体(1)的O圈槽(11)与阀座主体(1)的大端之间部分为阀座锥体(12)，阀座主体(1)的O圈槽(11)与阀座主体(1)的小端之间部分为阀座后段(13)，阀座锥体(12)的锥面面积≥70.5cm2，阀座后段(13)的形状为圆柱体，阀座后段(13)的直径小于阀箱本体(3)的阀座孔(31)形成微凸起后的实际通径。2.根据权利要求1所述的压裂泵液力端用防倒齿效应阀座，其特征在于，所述O圈槽(11)内安装有O圈(2)，阀座后段(13)的直径比阀座内O圈(2)最大直径小0.08～0.15mm。3.压裂泵液力端用防倒齿效应阀座的安装结构，其特征在于，包括阀箱本体(3)，阀箱本体(3)内设置有阀座孔(31)，阀座孔(31)内安装有防倒齿效应阀座，防倒齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋仕斌，唐瑞欢，张杰，王志喜，杨文伟，李天凡，冯一芯，周悦，王俊玉，
申请(专利权)人：宝石机械成都装备制造分公司，
类型：新型
国别省市：四川,51