用于提高往复泵性能的连接杆和十字头组件的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月18日提交的美国申请第62/181,463号的申请日权益及优先权，其全部公开内容因此通过参考并入本文。

本发明大体涉及往复泵，更具体而言，涉及通过用根据本发明的改进的连接杆和十字头组件来装配往复泵而提高往复泵的性能、可靠性和/或产能(capacity)。

背景技术：

往复泵用于各种油田操作中，诸如例如地下井筒的胶结、酸化或压裂。在这类操作过程中，这些往复泵经常经受短且频繁的作业周期，并且需要在高达20,000psi的压力下向井筒输送流体或浆料。用于油田操作的示例性的往复泵包括连接至动力端的流体端。动力端包括连接至曲柄轴的发动机。曲柄轴包括多个曲拐(crankthrow)。流体端包括相应的多个相对于其横向布置的缸体，每个限定各自的柱塞孔。柱塞孔各自与吸入歧管和排出歧管流体连通。流体端还包括柱塞，其中的每个被一个相应的柱塞孔接收并在其中延伸。每个柱塞机械经由机械连杆机构连接至各自的曲拐，该连杆机构包括连接杆和十字头。十字头在导引部件内往复运动。连接杆将各自的曲拐连接至十字头。此外，十字头经由短杆连接至各自的柱塞。操作时，发动机旋转曲柄轴，其进而驱动连接杆、十字头和短杆，使得柱塞在相应的柱塞孔内往复。随着柱塞往复运动，流体从吸入歧管被引入柱塞孔中，之后从柱塞孔中排出而进入排出歧管中。机械连杆机构(即连接杆和十字头)的性能、可靠性和/或负荷能力经常是本领域中的问题，原因在于在油田操作中所采用的往复泵具有极端作业周期。这些部件的失效可能引发油田操作期间往复泵关键的停工期和/或对井工具或井位上的其他部件造成损害。

技术实现要素：

在第一方面，提供了用于往复泵组件的装置，所述装置包括十字头(crosshead)，所述十字头包括主体、通过所述主体形成并限定围绕第一轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；包括管状体和切口(cutout)的轴承，管状体设置在圆柱形孔，所述管状体绕第二轴线延伸并限定内部通道，且所述切口横向于第三轴线形成于管状体中；连接杆(connectingrod)，其包括设置在内通道中的小端以及通过窗口和切口延伸的梁部(beamportion)，所述小端限定相对的端部并绕第三轴线延伸，且所述梁部连接至小端。

在示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承围绕内通道延伸第一角度，所述第一角度大于180度且小于360度。

在另一示例性实施方式中，在窗口的位置处，所述十字头的支承表面围绕圆柱形孔延伸第二角度，所述第二角度基本等于第一角度。

在又一示例性实施方式中，所述装置还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括适于接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板和连接至该板并适于在其间施加张力的张紧器；其中，当张紧器在板之间施加张力时，该夹紧装置适于阻止或至少减少小端在轴承内以及相对于十字头的轴向位移。

在某些示例性实施方式中，所述连接杆还包括连接至梁部并限定圆柱形内表面的大端；所述大端沿一平面被分成座部和盖部；其中所述座部与所述梁部一体形成；其中所述平面与所述梁部形成斜角；且其中所述盖部适于沿所述平面连接至所述座部。

在示例性实施方式中，所述十字头还包括在所述窗口的相对侧上形成一对支柱(strut)，所述支柱部分限定所述支承表面并与所述十字头的主体一体形成。

在另一示例性实施方式中，所述轴承的所述切口与所述十字头的窗口基本对齐，使得所述轴承的管状体基本覆盖所述十字头的支承表面。

在又一示例性实施方式中，在支承表面与轴承之间形成干涉配合；其中所述轴承径向布置在十字头的支承表面与连接杆的小端之间，从而在支承表面与小端之间提供润滑和/或耐磨性；且其中所述第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此基本同轴。

在第二方面，提供了用于往复泵组件的装置，所述装置包括十字头，所述十字头包括主体、通过所述主体形成并限定绕第一轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；连接杆，其包括设置在圆柱形孔中的小端以及通过窗口延伸的梁部，所述小端限定相对的端部并绕第二轴线延伸，且所述梁部连接至小端；和夹紧装置，其包括接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板和连接至该板并适于向其间施加张力的张紧器；其中，当张紧器在板之间施加张力时，该夹紧装置适于阻止或至少减少小端相对于十字头的轴向位移。

在示例性实施方式中，在窗口的位置处，所述十字头的支承表面绕圆柱形孔延伸第一角度，所述第一角度大于180度且小于360度。

在另一示例性实施方式中，所述装置还包括轴承，该轴承包括布置在圆柱形孔中的管状体，该管状体绕第三轴线延伸并限定内通道；和横向于第三轴线在管状体中形成的切口。

在又一示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承绕内通道延伸第二角度，所述第二角度大体等于第一角度。

在某些示例性实施方式中，所述轴承的所述切口与所述十字头的窗口基本对齐，使得所述轴承的管状体基本覆盖所述十字头的支承表面。

在示例性实施方式中，在支承表面与轴承之间形成干涉配合；其中所述轴承径向布置在十字头的支承表面与连接杆的小端之间，从而在支承表面与小端之间提供润滑和/或耐磨性；且其中所述第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此基本同轴。

在另一示例性实施方式中，所述十字头还包括在所述窗口的相对侧上形成一对支柱，所述支柱部分限定所述支承表面并与所述十字头的主体一体形成。

在又一示例性实施方式中，所述连接杆还包括连接至梁部并限定圆柱形内表面的大端；所述大端沿一平面被分成座部和盖部；其中所述座部与所述梁部一体形成；其中所述平面与所述梁部形成斜角；且其中所述盖部适于沿所述平面连接至所述座部。

在第三方面，提供了往复泵组件，其包括流体端，该流体端包括柱塞孔和适于在柱塞孔内往复运动的柱塞；动力端，其包括管状导引构件、适于绕第一轴线旋转的曲柄轴，以及连接至所述曲柄轴并从第一轴线偏移的曲拐；和将动力端连接至流体端的机械连杆机构，该机械连杆机构包括十字头，所述十字头包括连接至柱塞孔并且适于在管状导引构件内往复运动的主体、通过所述主体形成并限定绕第二轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，以及垂直于所述第二轴线延伸通过所述主体并进入圆柱形孔中的窗口；和连接杆，其包括设置在圆柱形孔中的小端、通过窗口延伸并连接至小端的梁部，以及连接至梁部的大端，所述小端限定相对的端部并绕第三轴线延伸，且所述大端将连接杆连接至曲拐。

在示例性实施方式中，在窗口的位置处，所述十字头的支承表面绕圆柱形孔延伸第一角度，所述第一角度大于180度且小于360度。

在另一示例性实施方式中，所述组件还包括轴承，该轴承包括布置在圆柱形孔中的管状体，该管状体绕第四轴线延伸并限定内通道；和垂直于第四轴线延伸通过管状体并进入内通道中的切口。

在又一示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承绕内通道延伸第二角度，所述第二角度大体等于第一角度。

在某些示例性实施方式中，所述轴承的所述切口与所述十字头的窗口基本对齐，使得所述轴承的管状体基本覆盖所述十字头的支承表面。

在示例性实施方式中，在十字头的支承表面与轴承的管状体之间形成干涉配合；其中所述轴承径向布置在十字头的支承表面与连接杆的小端之间，从而在支承表面与小端之间提供润滑和/或耐磨性；且其中所述第二轴线、第三轴线和第四轴线彼此基本同轴。

在另一示例性实施方式中，所述装置还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括适于接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板和连接至该板并适于向其间施加张力的张紧器；其中，当张紧器在板之间施加张力时，该夹紧装置适于阻止或至少减少小端在轴承内以及相对于十字头的轴向位移。

在又一示例性实施方式中，所述大端限定与曲拐接合的圆柱形内表面，所述大端沿一平面被分成座部和盖部；其中所述座部与所述梁部一体形成；其中所述平面与所述梁部形成斜角；且其中所述盖部适于沿所述平面连接至所述座部。

在某些示例性实施方式中，所述十字头还包括在所述窗口的相对侧上形成一对支柱，所述支柱部分限定所述支承表面并与所述十字头的主体一体形成。

在第四方面，提供了一种装配用于往复泵的十字头和连接杆的方法，所述方法包括提供十字头，所述十字头包括主体、通过所述主体形成并限定绕第一轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；提供连接杆，所述连接杆包括绕第二轴线延伸的小端以及适于连接至小端的梁部；使连接杆的小端布置在十字头的圆柱形孔中；和将梁部通过十字头的窗口连接至连接杆的小端。

在示例性实施方式中，将连接杆的小端定位在十字头的圆柱形孔中包括在连接杆的小端与十字头的支承表面之间形成间隙配合，以允许小端在圆柱形孔内旋转，同时保持与支承表面接合。

在另一示例性实施方式中，在窗口位置处，所述十字头的支承表面绕第一轴线延伸不超过180度，但小于360度。

在又一示例性实施方式中，所述方法还包括提供轴承，所述轴承包括布置在圆柱形孔中的管状体，该管状体绕第三轴线延伸并限定内通道；和横向于第三轴线在管状体中形成的切口。

在某些示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承绕内通道延伸第二角度，所述第二角度大体等于第一角度。

在示例性实施方式中，所述方法还包括在十字头的圆柱形孔中安装轴承的步骤，所述步骤包括使轴承布置在圆柱形孔中，使得该轴承的切口与十字头的窗口基本对齐；和将轴承的管状体与十字头的支承表面相接合，以阻止或至少阻挡轴承相对于十字头的移动。

在另一示例性实施方式中，将连接杆的小端定位在十字头的圆柱形孔中包括将小端定位在轴承的管状体的内通道中，使得第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此基本同轴；在连接杆的小端与轴承之间形成间隙配合，以允许小端在套管轴承内旋转，同时保持与其接合。

在又一示例性实施方式中，所述方法包括提供夹紧装置，所述夹紧装置包括适于接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板；和连接至该板并适于向其间施加张力的张紧器。

在某些示例性实施方式中，小端限定相对的端部，其中开口沿第二轴线形成于其间；其中所述方法还包括安装夹紧装置的步骤，所述步骤包括将张紧器通过所述小端的开口定位；将张紧器连接至端板，所述端板接合十字头的主体部和小端的各自相对端部；以及在端板之间利用张紧器施加张力；且其中安装夹紧装置阻止或至少减少小端相对于十字头的轴向位移。

在第五方面，提供往复泵组件的套件，所述套件包括十字头，所述十字头包括主体、通过所述主体形成并限定绕第一轴线延伸的一支承表面的圆柱形孔，横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口，和一对位于所述窗口的相对侧上的支柱，所述支柱部分限定所述支承表面；轴承，该轴承包括适于布置在圆柱形孔中的管状体，该管状体绕第二轴线延伸并限定内通道；和横向于第三轴线于管状体中形成的切口；和连接杆，其包括设置在内通道中的小端以及适于连接至小端且设置成通过窗口和切口延伸的梁部，所述小端绕第三轴线延伸。

在示例性实施方式中，在切口的位置处，所述轴承绕内通道延伸第一角度，所述第一角度大于180度且小于360度。

在另一示例性实施方式中，在窗口的位置处，所述十字头的支承表面绕圆柱形孔延伸第二角度，所述第二角度大体等于第一角度。

在又一示例性实施方式中，当所述轴承布置在圆柱形孔内时，该轴承的切口适于与十字头的窗口基本对齐，使得轴承的管状体基本覆盖十字头的支承表面。

在某些示例性实施方式中，所述套件还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括适于接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板；和适于连接至该板且适于向其间施加张力的张紧器；其中，当张紧器在板之间施加张力时，该夹紧装置适于阻止或至少减少小端在轴承内以及相对于十字头的轴向位移。

在示例性实施方式中，所述连接杆还包括连接至梁部并限定圆柱形内表面的大端，所述大端沿一平面被分成座部和盖部；其中所述座部与所述梁部一体形成；其中所述平面与所述梁部形成斜角；且其中所述盖部适于沿所述平面连接至所述座部。

在另一示例性实施方式中，所述十字头还包括在所述窗口的相对侧上形成一对支柱，所述支柱部分限定所述支承表面并与所述十字头的主体一体形成。

在又一示例性实施方式中，小端被布置在内通道中且轴承被布置在圆柱形孔中，所述轴承径向布置在十字头的支承表面与连接杆的小端之间，在支承表面与轴承之间形成干涉配合，且所述第一轴线、第二轴线和第三轴线彼此基本同轴。

在某些示例性实施方式中，所述梁部设置成当小端被布置在内通道中时通过窗口和切口连接至小端。

在第六方面，提供了用于往复泵组件的装置，所述装置包括十字头，所述十字头包括：主体；通过主体形成且至少部分限定主体中的一支承表面的圆柱形孔，该支承表面绕第一轴线延伸；以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；连接杆，其包括限定相对端部且适于在圆柱形孔中延伸的小端以及适于连接至小端的梁部，所述小端绕第二轴线延伸，所述梁部与所述小端分开形成；其中，当小端在圆柱形孔内延伸且所述梁部连接至小端时，第一轴线和第二轴线基本同轴且所述梁部延伸通过窗口。

在示例性实施方式中，梁部适于利用一个或多个紧固件连接至小端。

在另一示例性实施方式中，十字头还包括与主体一体形成并部分限定支承表面的一对支柱，所述支柱形成在窗口的相对端上。

在又一示例性实施方式中，在窗口的位置处，十字头的支承表面绕第一轴线延伸超过180度但小于360度。

在某些示例性实施方式中，所述装置还包括设置成在圆柱形孔内延伸的轴承，该轴承包括限定内通道并绕第三轴线延伸的管状体和横向于第三轴线在管状体中形成的切口，所述切口适于与窗口基本对齐，使得管状体基本覆盖支承表面；其中，当轴承和小端在圆柱形孔内延伸时，切口与窗口基本对齐，且梁部连接至小端，梁部延伸通过切口和窗口；轴承径向布置在支承表面与小端之间，因此在其间提供润滑和/或耐磨性；且第一轴线、第二轴线和第三轴线基本同轴。

在示例性实施方式中，在切口的位置处，轴承的管状体绕第三轴线延伸超过180度但小于360度。

在另一示例性实施方式中，所述装置还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括适于接合十字头的主体和小端的各自相对端部的一对板和适于连接至该板并向板之间施加张力的张紧器；其中，当板接合十字头的主体与小端的相对端部，以及张紧器连接至板并在板之间施加张力时，该夹紧装置阻止或至少减少小端相对于十字头的轴向位移。

在第七方面，提供了一种装配用于往复泵的十字头和连接杆的方法，所述方法包括提供十字头，所述十字头包括：主体；通过主体形成且至少部分限定主体中的一支承表面的圆柱形孔，该支承表面绕第一轴线延伸；以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；将连接杆的小端布置在圆柱形孔中，该小端限定相对端部并绕第二轴线延伸；以及将连接杆的梁部连接至小端，所述梁部和小端单独形成；其中，当小端位于圆柱形孔内且所述梁部连接至小端时，第一轴线和第二轴线基本同轴且所述梁部延伸通过窗口。

在示例性实施方式中，将梁部连接至连接杆的小端包括利用一个或多个紧固件将梁部连接至小端。

在另一示例性实施方式中，十字头还包括与主体一体形成并部分限定支承表面的一对支柱，所述支柱形成在窗口的相对端上。

在又一示例性实施方式中，在窗口的位置处，十字头的支承表面绕第一轴线延伸超过180度但小于360度。

在某些示例性实施方式中，所述方法还包括将轴承定位在圆柱形孔中，使得：所述轴承的管状体与十字头的支承表面接合，该管状体限定内通道并绕第三轴线延伸；并且所述轴承的切口与十字头的窗口基本对齐，切口横向于第三轴线形成于管状体中；其中，当轴承和小端位于圆柱形孔内且梁部连接至小端时，梁部延伸通过切口和窗口两者；轴承径向布置在支承表面与小端之间，因此在其间提供润滑和/或耐磨性；且第一轴线、第二轴线和第三轴线基本同轴。

在示例性实施方式中，在切口的位置处，轴承的管状体绕第三轴线延伸超过180度但小于360度。

在另一示例性实施方式中，所述方法还包括将夹紧装置连接至十字头和连接杆，使得：夹紧装置的一对板接合十字头的主体和小端的各自相对端部；以及夹紧装置的张紧器连接至该板并向板之间施加张力，使得该夹紧装置阻止或至少减少小端相对于十字头的轴向位移。

在第八方面，提供了往复泵组件，其包括流体端，该流体端包括柱塞孔和适于在柱塞孔内往复运动的柱塞；动力端，其包括管状导引构件、适于绕第一轴线旋转的曲柄轴，以及从第一轴线偏移并连接至所述曲柄轴的曲拐；和将动力端连接至流体端的机械连杆机构，该机械连杆机构包括：十字头，所述十字头包括：主体；通过其形成且至少部分限定绕第一轴线延伸的位于主体中的一支承表面的圆柱形孔；以及横向于所述第一轴线在所述主体中形成的窗口；和连接杆，其包括限定相对端部并在圆柱形孔中延伸的小端以及连接至小端的梁部，所述小端绕第二轴线延伸，所述梁部与所述小端单独形成；其中梁部延伸通过窗口，并且第一轴线和第二轴线基本同轴。

在示例性实施方式中，梁部利用一个或多个紧固件连接至小端。

在另一示例性实施方式中，所述连接杆还包括连接至梁部并且沿一平面被分成座部和盖部的大端，底部和盖部一起限定接合曲拐的圆柱形内表面，座部与梁部一体形成，所述盖部沿所述平面连接至所述座部，并且所述平面与梁部限定一斜角。

在又一示例性实施方式中，十字头还包括与主体一体形成并部分限定支承表面的一对支柱，所述支柱形成在窗口的相对端上。

在某些示例性实施方式中，所述往复泵组件还包括适于在圆柱形孔内延伸的轴承，该轴承包括限定内通道并绕第三轴线延伸的管状体和横向于第三轴线在管状体中形成的切口，所述切口适于与窗口基本对齐，使得管状体基本覆盖支承表面；其中，当轴承和小端在圆柱形孔内延伸时，切口与窗口基本对齐，且梁部连接至小端：梁部延伸通过切口和窗口；轴承径向布置在支承表面与小端之间，因此在其间提供润滑和/或耐磨性；且第一轴线、第二轴线和第三轴线基本同轴。

在示例性实施方式中，所述往复泵组件还包括夹紧装置，所述夹紧装置包括：接合十字头的主体和小端的各自相对端部两者的一对板和连接至该板并向板之间施加张力的张紧器，以便阻止或至少减少小端相对于十字头的轴向位移。

其他方面、特征和优势根据下面的详述并结合附图时将变得显而易见，所述附图为本公开的一部分并且其通过举例的方式阐述了所公开的发明原理。

附图说明

根据下面给出的详述以及根据本公开各种实施方式的附图，将会更完整地理解本公开的各种实施方式。在附图中，相同的附图标记可表示完全相同的或功能类似的元件。

图1a根据示例性实施方式的往复泵组件的图示，该往复泵组件包括动力端、流体端和将动力端连接至流体端的机械连杆机构。

图1b是根据示例性实施方式的图1a的往复泵组件的正剖面图，机械连杆机构包括连接杆和十字头。

图2a是根据示例性实施方式的图1b的连接杆的侧正视图。

图2b是根据示例性实施方式的图1b和2a的连接杆的顶视图。

图3a是根据示例性实施方式的图1b的十字头的透视图。

图3b是根据示例性实施方式的图1b和3a的十字头的侧剖面图。

图4a是根据示例性实施方式适于形成图1b的机械连杆机构的一部分的套管轴承的透视图。

图4b是根据示例性实施方式的图4a的套管轴承的侧剖面图。

图5是根据示例性实施方式适于形成图1b的机械连杆机构的一部分的夹紧装置的透视图。

图6是根据示例性实施方式的图1b的组装机械连杆机构的局部剖视图，该组装机械连杆机构包括图2a和2b的包括连接杆、图3a和3b的十字头、图4a和4b的套管轴承以及图5的夹紧装置。

图7是根据示例性实施方式图示用于组装图6的机械连杆机构的方法的流程图，该方法包括用机械连杆机构改装往复泵组件。

图8是根据示例性实施方式的图7的方法步骤的流程图。

图9是根据示例性实施方式的图7的另一方法步骤的流程图。

具体实施方式

在示例性实施方式中，如在图1a和图1b中所图示的，往复泵组件通过附图标记10来示意性图示和总体命名。往复泵组件10包括流体端12和动力端14。在若干示例性实施方式中，往复泵组件10是具有流体端12的三缸泵，流体端12具有一组三个缸体16，每个包括包括柱塞孔18。尽管在图1中往复泵10示为三缸泵，往复泵10可包括任意数量的缸体16，诸如例如一个缸体、两个缸体(二缸)、四个缸体(四缸)、五个缸体(五缸)或更多。缸体16及其各自柱塞孔18穿过流体端12横向布置。柱塞孔18各与吸入歧管20和排出歧管流体连通。流体端12还包括柱塞24，其被接收在各自的柱塞孔18内并在其中延伸。每个柱塞24适于在往复泵组件10的操作期间在相应的柱塞孔18内往复运动。

往复泵组件10的动力端14包括曲柄轴26，其直接或通过传动机构(geartrain)28机械连接至马达(未显示)。传动机构28包括与马达(未显示)机械连接的小齿轮28a和与曲柄轴26机械连接的大齿轮28b。小齿轮28a的轮齿与大齿轮28b的轮齿啮合，从而在其间传递转矩。曲柄轴26包括连接至主轴26b的曲拐26a。曲拐26a自曲柄轴26的旋转轴线(即主轴26b的中心轴线)偏移。每个曲拐26a经由机械连杆机构100机械连接至各自的一个柱塞24。马达(未显示)可操作地经由传动机构28旋转曲柄轴26。曲柄轴26进而可操作地驱动机械连杆机构100，使得柱塞24在相应的柱塞孔18内往复运动。每个机械连杆机构100包括连接杆110和十字头112。短杆114用于连接各机械连杆机构100至相应的柱塞24。各十字头112布置在管状导引构件116内，十字头112适于在该管状导引构件内往复运动。各连接杆110将各自的一个曲拐26a连接至各自的一个十字头112。此外，各短杆114连接各自的一个十字头112至各自的一个柱塞24。曲柄轴26和机械连杆机构100被布置在动力端外壳30中。动力端外壳30包括允许进入动力端14以便维护和/或修理的多个检查孔。检查孔包括进入盖，诸如例如前进入盖30a和后进入盖30b，其是可移除的，以允许维护和修理动力端14。机械连杆机构100的结构将在下面更详细地讨论。

如上所示，各机械连杆机构100包括各自的连接杆110和十字头112。机械连杆机构100彼此基本相同。因此，关于剩余的附图，将利用前述附图标记在下面详细地描述仅一个机械连杆机构100，其包括相应的连接杆110和十字头112。

在示例性实施方式中，如继续参考图1a和1b在图2a和2b中所图示的，连接杆110包括大端118、小端120和梁部122。梁部122将大端118连接至小端120并适于在其间传递拉伸和压缩负荷。梁部122限定中心轴线ca梁并具有高度h梁和宽度w梁。在若干示例性实施方式中，梁部122是工字梁。

大端118限定圆柱形内表面118a并且沿一平面pbe被分成座118b和盖118c，如图2a中所示。平面pbe与梁部122的中心轴ca梁形成斜角θbe。在若干示例性实施方式中，角θbe小于九十度角。座118b和盖118c限定圆柱形内表面118a的互补部分，并且适于沿平面pbe与彼此连接。在若干示例性实施方式中，座118b与梁部122一体形成。一个或多个紧固件124将盖118c连接至座118b。当盖118c连接至座118b时，内表面118a适于包围曲拐26a，从而将连接杆110连接至曲柄轴26。座118b和盖118c可包括轴承(bearing)(未显示)，该轴承在曲拐26a与大端118的内表面118a之间提供润滑和/或耐磨性。

小端120的形状大体为圆柱形，且包括相对的端部120a和120b。小端120与梁部122单独形成，小端120适于连接至梁部122。一个或多个紧固件126连接小端120至梁部122。因此，小端120可包括螺纹孔(未显示)，紧固件26与其接合。小端120限定中心轴线case和具有宽度wse和直径dse的圆柱形支承表面(bearingsurface)120c。圆柱形支承表面120c适于相对于十字头112旋转。在若干示例性实施方式中，开口120d沿中心轴线case穿过小端120形成。小端120的直径dse大于梁部122的高度h梁，如在图2a中所示。进一步地，小端120的宽度wse大于梁部122的宽度w梁，如在图2b中所示。

在示例性实施方式中，如继续参考图1a、1b、2a和2b在图3a和3b中所图示的，十字头112包括一对由主体132连接的弓形接触表面128和130，该主体具有高度h主体和宽度w主体。主体132限定侧部132a和132b。在示例性实施方式中，主体132宽度w主体(从侧部132a到侧部132b)基本等于小端120的宽度wse。在若干示例性实施方式中，主体132的宽度w主体相对大于小端120的宽度wse。弓形接触表面128和130适于在往复泵组件10操作过程中滑动地接合管状导引构件116。圆柱孔134通过主体132形成，该主体包括侧部132a和132b。圆柱孔134限定位于主体132中的围绕中心轴线ca孔延伸的支承表面136。支承表面136适于围绕小端120的圆柱形支承表面120c圆周延伸，从而将十字头112连接至连接杆110。具有高度hw和宽度ww的窗口138横向于中心轴线ca孔形成于主体132中，延伸通过主体132的壁并且在基本垂直于中心轴线ca孔的方向进入圆柱形孔134中。窗口138的高度hw和宽度ww相对大于邻近连接杆110的小端120的梁部122的各自高度h梁和宽度w梁。窗口138适于容纳连接杆110的梁部122相对于十字头112的枢转运动。窗口138的宽度ww小于主体132的宽度w主体。类似地，窗口138的高度hw小于主体132的高度h主体。因此，主体132限定了一对支柱140和142，其在十字头112的弓形接触表面128和130之间在窗口136的相反侧上延伸。支柱140和142各限定由圆柱形孔134在主体132中形成的支承表面136的一部分。窗口138限定绕圆柱形孔134的中心轴线ca孔的角θw，如在图3b中所示。角θw小于180度。因此，在窗口138的位置处，支承表面136围绕圆柱形孔134的中心轴线ca孔延伸超过180度但小于360度。然而，在支柱140和142的位置处，支承表面136绕圆柱形孔134的中心轴线ca孔延伸360度。短杆114适于连接至十字头112的主体132与窗口138相反的的端部132c(最佳示于图1中)。

在示例性实施方式中，如继续参考图1a、1b、2a、2b、3a和3b在图4a和4b中所图示的，机械连杆机构100包括套管轴承144，其在十字头112的支承表面136与连接杆110的小端120之间提供润滑和/或耐磨性。套管轴承144是限定相对的端部144a和144b以及内通道144c的管状体。此外，套管轴承144具有宽度w轴承和中心轴线ca轴承，如图4a所示。在示例性实施方式中，套管轴承144的宽度w轴承基本等于连接杆110的小端120的宽度wse。在若干示例性实施方式中，套管轴承144的宽度w轴承基本等于十字头112的主体132的宽度w主体。大体为矩形的切口146(具有高度h切口和宽度w切口)横向于中心轴ca轴承形成于套管轴承144中。切口146的高度h切口和宽度w切口相对大于与连接杆110小端120邻近的梁部122的相应高度h梁和宽度w梁。在若干示例性实施方式中，切口146的高度h切口和宽度w切口基本等于十字头112的窗口138的相应高度hw和宽度ww。因此，切口146被设置成与窗口138基本对齐。进一步地，切口146适于容纳连接杆110的梁部122的枢转运动。切口146限定绕套管轴承144的中心轴线ca轴承的角θ切口，如图4b所示。角θ切口小于180度。因此，在切口146的位置处，套管轴承144绕套管轴承144的中心轴线ca轴承延伸超过180度，但小于360度。然而，在端部144a和144b位置处，套管轴承144绕套管轴承144的中心轴线ca轴承延伸360度。

在示例性实施方式中，如图5所示，机械连杆机构100包括夹紧装置(clamp)148，其适于通过小端120的开口120d轴向延伸，并接合十字头112的侧端132a和132b以及小端120的端部120a和120b。夹紧装置148包括一对由张紧器148c连接的端板148a和148b。端板148a适于接合小端120的端部120a和十字头112的侧部132a。类似地，端板148b适于接合小端120的端部120b和十字头112的侧部132b。张紧器148c适于延伸穿过小端120的开口120d。进一步地，张紧器148c适于张力下置于端板148a与148b之间，从而向小端120的端部120a和120b以及十字头112的侧端132a和132b施加夹紧力。因此，夹紧装置148适于阻止或至少减少小端120在套管轴承144内以及相对于十字头112的轴向位移。

参考图6，并继续参考图2a、2b、3a、3b、4a和4b，机械连杆机构100以组装构造示出。连接杆110的小端120连接至十字头112，并且大端118适于连接至曲拐26a。具体而言，紧固件124适于连接大端118的盖118c与座118b，以使大端118的圆柱形内表面118a外接(circumscribe)曲拐26a。连接杆110的小端120在十字头112的主体132的圆柱形孔134内延伸。小端120的端部120a和120b与十字头112的主体132的相应侧部132a和132b基本对齐。套管轴承144也在圆柱形孔134内延伸，径向位于十字头112的支承表面136与小端120的圆柱形支承表面120c之间。套管轴承144的切口146与十字头112的窗口138基本对齐。进一步地，套管轴承144的端部144a和144b与十字头112的主体132的相应侧部132a和132b基本对齐。十字头112的支承表面136接合套管轴承144，并且阻止或至少阻挡套管轴承144相对于十字头112的移动。在以组装构造中，圆柱形孔134的中心轴线ca孔、小端120的中心轴线case以及套管轴承144的中心轴线ca轴承对齐，以便基本同轴。夹紧装置148的张紧器148c轴向延伸通过小端120的开口120d并连接至端板148a和148b，端板接合十字头112的侧部132a和132b以及小端120的端部120a和120b。因此，夹紧装置148阻止或至少减少小端120在套管轴承144内以及相对于十字头112的轴向位移。梁部122经由紧固件126连接至小端120，并延伸通过十字头112的窗口138和套管轴承144的切口146。窗口138和切口146大小适合允许梁部122绕小端120的中心轴线case并相对于十字头112枢转。十字头112的弓形接触表面128和130适于滑动地接合管状导引构件116，在该管状导引构件内十字头112在往复泵组件10的操作过程中往复运动。短杆114将十字头112的主体132的端部132c连接至柱塞24，柱塞24适于在柱塞孔18内往复运动(最佳示于图1中)。

在操作时，马达(未显示)驱动传动机构28。传动机构28进而旋转曲柄轴26，曲柄轴26包括主轴26b和曲拐26a。机械连杆机构100将曲拐26a的旋转运动转化为相应柱塞24在柱塞孔18内的往复线性运动。在各机械连杆机构100的吸入冲程过程中(即，当柱塞24远离流体端12移动时)，流体从吸入歧管20被引入相应的柱塞孔18中。类似地，在各机械连杆机构100的排出冲程过程中(即，当柱塞24朝向流体端12移动时)，流体从相应的柱塞孔18被排出到歧管22中。如上所示，各机械连杆机构100彼此基本相同。因此，关于往复泵组件10的操作，下面将仅描述一个机械连杆机构100。因此，在操作期间，随曲柄轴26旋转，曲拐26a使连接杆110的大端118旋转运动。大端118的旋转运动被传递到小端120并因此通过梁部122传递至十字头112。管状导引构件116仅允许十字头112的线性位移。因此，曲拐26a的旋转运动被转化为十字头112在管状导引构件116内的线性往复运动。随着十字头112往复运动，十字头112的弓形接触表面128和130与管状导引构件116滑动接触。连接杆110的大端118的旋转运动和所产生的十字头112的线性运动引发连接杆110的梁部122相对于十字头112往复枢转。十字头112的窗口138和套管轴承144的切口146容纳梁部122相对于十字头112的往复枢转。此外，梁部122相对于十字头112的枢转引起连接杆110的小端120在套管轴承144内来回旋转，同时与其保持接合。随小端120在套管轴承144来回旋转，夹紧装置148防止小端120相对于套管轴承144和十字头112的轴向位移。此外，套管轴承144相对于十字头112的支承表面136的旋转受到阻止或至少阻挡。支承表面136部分由支柱140和142限定。因此，支柱140和142承载一部分在机械连杆机构100的吸入冲程过程中被施加给十字头112的负荷。不是由支柱140和142限定的支承表面136的另一部分承载吸入冲程过程中被施加给十字头112的剩余部分的负荷。短杆114将十字头112在管状导引构件116内的往复运动传递至柱塞24。结果，柱塞24柱塞孔18内往复运动，将流体从吸入歧管20中引出，并将流体排出到排出歧管22中。

在示例性实施方式中，如图7所图示的，用机械连杆机构100改进往复泵组件10的方法大体以附图标记200来表示。往复泵组件10的动力端14可装配一个或多个机械连杆机构，该机械连杆机构具有在往复泵组件10操作过程中经历磨损和/或故障的部件。因此，动力端14所装配有的一个或多个机械连杆机构由于维护和/或可靠性问题需要定期更换。所述方法200可用于利用机械连杆机构100来替换往复泵组件10的已磨损和/或故障机械连杆机构。在一些情况中，方法200提高了往复泵组件10的平均失效间隔时间(mtbf)。在一些情况中，方法200增加了往复泵组件10的加压能力和/或流量。方法200包括在步骤205中从动力端14移除往复泵组件10所装配的已磨损和/或故障机械连杆机构；在步骤210装配机械连杆机构100；和在步骤215将机械连杆机构100安装到动力端14中。

在步骤205，如图7所示，从动力端14去除往复泵组件10所装配的已磨损和/或故障的机械连杆机构。在示例性实施方式中，通过首先从柱塞24和已磨损和/或故障机械连杆机构将短杆114分离来去除机械连杆机构。然后从动力端外壳30移除最接近已磨损和/或故障机械连杆机构放置的前和后进入盖30a和30b，以便提供通过检查孔(未显示)到达机械连杆机构的多个部件的通路。通过检查孔触及机械连杆机构并使其从曲柄轴26的曲拐26分离。在若干示例性实施方式中，同时通过对应于前盖和后盖30a和30b的多个检查孔触及机械连杆机构，以便使其从曲拐26a分离。最后，或者通过动力端114的管状导引构件116，或者通过对应于动力端外壳30的前盖和/或后盖30a和30b的检查孔，从往复泵组件10去除已磨损和/或故障机械连杆机构。

在步骤210的示例性实施方式中，如继续参考图7在图8中所图示的，装配机械连杆机构100包括：在步骤210a提供拆卸的机械连杆机构100；在步骤210b将套管轴承144安装到十字头112的圆柱形孔134中；在步骤210c将连接杆110的小端120置于套管轴承144的内通道中；在步骤210d安装夹紧装置148，以阻止或至少减少小端120在套管轴承144内且相对于十字头112的轴向位移；和在步骤210e通过十字头112的窗口138和套管轴承144的切口146，将连接杆110的梁部122连接至小端120。

在步骤210a，如图8所示，提供拆卸的机械连杆机构100，其包括十字头112、连接杆110、套管轴承144和夹紧装置148。十字头112和套管轴承144彼此分开提供。进一步地，连接杆110设置有与梁部122相分离的小端120。类似地，夹紧装置148设置有与张紧器148c相分离的至少一个端板148a和148b。在若干示例性实施方式中，机械连杆机构100不设置套管轴承144。在若干示例性实施方式中，机械连杆机构100不设置夹紧装置148。

在步骤210b，如图8所示，套管轴承144安装在十字头112的圆柱形孔134内。套管轴承144被轴向引入圆柱形孔134中并放置为使得套管轴承144的切口146与十字头112的窗口138基本对齐。在若干示例性实施方式中，套管轴承144还放置成使得套管轴承144的端部144a和144b与十字头112的主体132的相应侧部132a和132b基本对齐。在若干示例性实施方式中，当切口146与窗口138基本对齐时，套管轴承144基本覆盖支承表面136。一旦套管轴承144正确就位，十字头112的支承表面136接合套管轴承144，以阻止或至少阻挡套管轴承144相对于十字头112移动或滑动。在示例性实施方式中，套管轴承144冷缩配合到圆柱形孔134中，使得在套管轴承144与十字头112的支承表面136之间形成干涉配合。在另一示例性实施方式中，套管轴承144压配合到圆柱形孔134中，以形成干涉配合。在若干示例性实施方式中，套管轴承144还包括一个或多个固位器(未显示)，诸如例如定位螺钉和/或保持环，以进一步阻止或至少阻挡套管轴承144相对于十字头112的支承表面136的滑动或移动。在若干示例性实施方式中，从方法200中省略安装套管轴承144的步骤210b。

在步骤210c，如图8所示，连接杆110的小端120位于套管轴承144的内通道144c中。小端120被轴向引入内通道144c中并放置为使得小端120的圆柱形支承表面120c是通过十字头112的窗口138和套管轴承144的切口146可触及的。在若干示例性实施方式中，小端120放置为使得端部120a和120b与十字头112的主体132的相应侧部132a和132b基本对齐。在若干示例性实施方式中，小端120放置为使得端部120a和120b与套管轴承144的各自端部144a和144b基本对齐。套管轴承144接合小端120的圆柱形支承表面120c，并维持小端120的中心轴线case与套管轴承144的中心轴线ca轴承的基本共轴关系。在小端120与套管轴承144之间形成间隙配合，从而允许小端120在套管轴承144内来回旋转，同时保持与其接合。在若干示例性实施方式中，省略了安装套管轴承144的步骤210b，并且通过将小端120放置在十字头112的内孔136内来进行步骤210d，从而在小端120的圆柱形支承表面120c与十字头112的支承表面136之间形成间隙配合。

在步骤210d,如图8所示，安装夹紧装置148，以阻止或至少减少小端120在套管轴承144内以及相对于十字头112的轴向位移。夹紧装置148的张紧器148c通过小端120的开口120d轴向引入。端板148a和148b连接至张紧器148c。端板148a接合小端120的端部120a和十字头112的侧部132a。类似地，端板148b接合小端120的端部120b和十字头112的侧部132b。张紧器148c在张力下置于端板148a与148b之间，从而向小端120的端部120a和120b以及十字头112的侧端132a和132b施加夹紧力。张紧器148c施加的的夹紧力阻止或至少减小小端120相对于套管轴承144和十字头112的轴向位移。在若干示例性实施方式中，从方法200中省略安装夹紧装置148的步骤210d。

在步骤210e，如图8所示，连接杆110的梁部122通过十字头112的窗口138和套管轴承144的切口146被连接至小端120。一旦小端120定位于套管轴承144的内通道144c中，则将梁部122通过十字头112的窗口138和套管轴承144的切口146引入。梁部122利用紧固件126连接至小端120。窗口138和切口146适于容纳往复泵组件10的操作过程中梁部122的枢转运动。在示例性实施方式中，将梁部122连接至小端120的步骤210e在将机械连杆机构100安装到动力端14的步骤215之前进行。在若干示例性实施方式中，在步骤215期间和/或其后进行步骤210e，如下面更详细讨论的。

在步骤215的示例性实施方式中，如继续参考图7在图9所图示的，将机械连杆机构100安装到动力端14中包括在步骤215a将已装配十字头112定位于管状导引构件116中，该已装配十字头112包括连接杆110的小端120、套管轴承144和夹紧装置148；在步骤215b，将连接杆110的大端118和梁部122引入动力端外壳中；在步骤215c，将连接杆110的大端118连接至曲拐26a；在步骤215d，将短杆114连接在十字头112与柱塞24之间；以及在步骤215e，将前和后进入盖30a和30b安装在动力端外壳30上，接近机械连杆机构100。

在步骤215a，如图9所示，使包括连接杆110的小端120、套管轴承144和夹紧装置148的已装配十字头112定位于管状导引构件116中。已装配十字头112可通过对应于前和后进入盖30a和30b的检查孔和/或通过管状导引构件116自身被定位于管状导引构件116中。在示例性实施方式中，将梁部122连接至小端120的步骤210e在使包括小端120、套管轴承144和夹紧装置148的已装配十字头112定位于管状导引构件116中的步骤215a之前进行。在若干示例性实施方式中，在步骤215a之后进行步骤210e。

在步骤215b，如图9所示，连接杆110的大端118和梁部122被引入动力端外壳30中。梁部122和大端118可通过管状导引构件116和/或通过对应于前和后进入盖30a和30b的检查孔被引入动力端外壳中。在示例性实施方式中，将梁部122连接至小端120的步骤210e在将大端118和梁部122引入动力端外壳30中的步骤215b之前进行。在若干示例性实施方式中，步骤210e在步骤215b之后进行。

在步骤215c，如图9所示，连接杆110的大端118被连接至曲拐26a。大端118的座118b限定圆柱形内表面118a的一部分，该部分定位成接合曲拐26a。大端118的盖118a限定圆柱形内表面118a的补充部分，该部分也定位成接合曲拐26a。一旦圆柱形内表面118a的相应部分定位成接合曲拐26a，盖118c则利用紧固件124连接至座118b。在若干示例性实施方式中，斜角θbe(大端118的圆柱形内表面118a沿该斜角被分开)允许盖118a和座118b通过对应于前和后进入盖30a和30b的检查孔中的仅一个而到达大端118而被连接。在若干示例性实施方式中，将梁部122连接至小端120的步骤210e在将连接杆110的大端118连接至曲拐26a的步骤215c之前进行。在示例性实施方式中，步骤210e在步骤215c之后进行。

在步骤215d，如图9所示，短杆114被连接至十字头112与柱塞24之间。具体而言，十字头112的主体132的端部132b连接至短杆114。该短杆114进而连接至柱塞24。最后在步骤215e，将前和后进入盖30a和30b安装在动力端外壳30上，接近机械连杆机构100。前和后进入盖30a和30b覆盖用于进入动力端14的检查孔。一旦完成步骤215d和215e，机械连杆机构100被完全安装，并且往复泵组件10准备就绪用于使用。

在某些实施方式的上述描述中，为清楚起见而使用特定术语。然而，本发明不局限于所选择的特定术语，而且应理解各特定术语包括以类似方式实现类似技术目的来操作的其他技术等价物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”等这样的术语用作便捷用语，以提供相对位置，而且并非解释为限制性术语。

在本说明书中，词语“包括(comprising)”应以其“开放式”含义理解，也即，“包括(including)”的含义，因此不限于其“封闭式”含义，也即，“由……组成(consistingonlyof)”的含义。相应的含义可推至其所呈现相应的词语“包括(comprise、comprised、comprises)”。

此外，上述仅描述了本发明的一些实施方式，并且可对其进行更改、修饰、增补和/或改变，而不背离所公开的实施方式的范围和精神，所述实施方式为阐述性而非限制性的。

此外，已经结合目前被认为是最实用且最优选的实施方式描述了本发明，应理解本发明不是欲限制所公开的实施方式，而是相反，意欲覆盖包括在本发明精神和范围之内的各种修改和等级布置。此外，上面所公开的各种实施方式可结合其他实施方式实施，例如一个实施方式的方面可结合另一实施方式的方面以得到其他实施方式。此外，各独立的特征或者任何给定组件的部件可以构成另外的实施方式。