[實用新型]一種防應力集中柱塞泵閥箱結構

有效

• 申請號: 201220727030.9
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN203023037U
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 李建國;韋品榮
• 申請（專利權）人: 上海清河機械有限公司
• 主分類號: F04B53/10
• 分類號: F04B53/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本實用新型涉及一種防應力集中柱塞泵閥箱結構，屬于壓裂作業裝置技術領域。

背景技術

柱塞泵閥箱是壓裂車上必備的易損部件，閥箱結構復雜，由于柱塞泵長期處于極其惡劣的工作環境，盡管采用了成本很高的優質鋼材和精細加工工藝，但是由于傳統液腔結構不太理想，還是存在如下缺陷：

(1)如圖1所示，傳統柱塞泵閥箱結構的液腔1大多采用十字交叉型結構，柱塞端3和吸入壓蓋端6的中心軸線在同一直線a上，傳統吸入端7和排出端4的中心軸線在同一直線b上，直線a與直線b垂直相交。這種十字交叉型結構吸入端液腔相貫處的圓角G拐角偏小，容易產生應力集中，在沒有達到100萬沖次頻率時，柱塞泵閥箱就非常容易開裂。

(2)因長期處于超高壓、大排量、高砂比、高濃酸的作業條件下，柱塞泵閥箱會很快腐蝕和疲勞開裂而報廢。

因此，對柱塞泵閥箱這類承受高壓、交變載荷強度大而腐蝕性強的超高壓設備設計合理的吸入端液腔相貫處的圓角，提高柱塞泵閥箱的疲勞壽命和彈性承載能力已成為一個非常迫切的問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單合理、使用壽命長且能防止應力集中的柱塞泵閥箱結構。

為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是提供一種防應力集中柱塞泵閥箱結構，包括液腔，液腔的柱塞端中心軸線與排出端軸線垂直，其特征在于：所述液腔還包括吸入端，柱塞端中心軸線、排出端軸線和吸入端軸線匯交一點成Y型結構；柱塞端上圓角半徑為25mm～50mm。

優選地，所述柱塞端下圓角半徑為35mm～70mm。

優選地，所述吸入排出相貫圓角半徑為50mm～100mm。

本實用新型提供的一種防應力集中柱塞泵閥箱結構的液腔三通軸線匯交一點形成Y型結構，通過增大吸入端液腔相貫處圓角拐角尺寸，縮減相貫處應力集中，柱塞泵液力端閥箱液腔能長期承受140MPa以內超高壓、高交變載荷強度和高腐蝕性介質條件，使用壽命得到提高。

本實用新型提供的一種防應力集中柱塞泵閥箱結構克服了現有技術的不足，提高了液腔交叉拐角處的強度，消除了相貫處的應力集中，從而大幅度提高了產品的使用壽命。

附圖說明

圖1為傳統柱塞泵閥箱結構示意圖；

圖2為本實用新型提供的一種防應力集中柱塞泵閥箱結構示意圖；

附圖標記說明

1-傳統柱塞泵閥箱結構的液腔；2-液腔；3-柱塞端；4-排出端；5-吸入端；6-吸入壓蓋端；7-傳統吸入端；A-柱塞端上圓角；B-柱塞端下圓角；C-吸入排出相貫圓角；G-傳統吸入端液腔相貫處的圓角；D-三通匯交點。

具體實施方式

為使本實用新型更明顯易懂，茲以一優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

圖2為本實用新型提供的一種防應力集中柱塞泵閥箱結構示意圖，所述的一種防應力集中柱塞泵閥箱結構主要采用馬氏體高強鋼材料制造，其液腔2成Y型結構。其中，柱塞端3中心軸線與排出端4軸線垂直，柱塞端3中心軸線、排出端軸線和吸入端5軸線(三通)匯交一點D形成Y型結構。

柱塞端3上圓角A半徑為25mm～50mm，柱塞端3下圓角B半徑為35mm～70mm，吸入排出相貫圓角C半徑為50mm～100mm。

采用與UG結合的有限元分析工具CAE對某70MPa壓裂泵閥箱進行了有限元強度和疲勞壽命分析。通過對應力圖動態查詢可知，最大應力為694.7MPa，位于缸腔與柱塞腔相貫部位拐角處，內腔平均應力為347.6MPa。整體上閥箱的疲勞壽命為100萬次以上，閥箱整體強度足夠，但薄弱環節的最低疲勞壽命大大縮短。為此，設計時應加大關鍵液腔相貫部位的圓角半徑，以減小應力集中。

本實用新型提供的一種防應力集中柱塞泵閥箱結構采用Y型結構閥箱，并增大吸入端液腔相貫處圓角拐角尺寸，提高液腔交叉拐角處的強度，消除相貫處的應力集中，在高壓力的作用下更有效的避免應力集中而導致閥箱未達到使用壽命提前開裂，從而大幅度提高了產品的使用壽命。