密封压紧组件和柱塞泵的制作方法

本申请涉及柱塞泵技术领域，具体而言，涉及一种密封压紧组件和柱塞泵。

背景技术：

在柱塞泵中，柱塞会在柱塞泵的液力端内做往复运动，产生高压液力。柱塞与泵体之间的密封通过密封件和密封压紧组件来实现。密封件在泵体的插孔内，被柱塞套轴向地压紧。柱塞套的另一端又被压帽压紧，压帽与泵体的插孔之间通过螺纹连接。柱塞穿设在压帽和柱塞套内，并能够轴向的往复运动。由于液力端液压较高，因此需要柱塞套将密封件压紧，使密封件有一定程度地径向延展，最终紧密贴合于柱塞，从而防止液体工质外溢。

目前压帽端面与柱塞套的端面是平面接触，压帽在柱塞往复运动时存在松退的风险，导致密封件的压缩量不足，密封效果不佳。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种密封压紧组件和柱塞泵，其能够使压帽不容易松退，保持密封件的压缩量，从而保持较好的密封效果。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种密封压紧组件，应用于柱塞泵，柱塞泵包括泵体和柱塞，柱塞插设于泵体上开设的插孔，密封压紧组件包括：

柱塞套，柱塞套用于套设于柱塞；

环状的压帽，压帽的外周面上设置有外螺纹，压帽用于套设于柱塞，并通过外螺纹旋入泵体的插孔内，以轴向抵接位于插孔内的柱塞套；

其中，压帽或者柱塞套中的一者的端面上设置有第一限位部，另一者的端面上设置有第二限位部，第一限位部具有第一导向斜面和第一限位面，第一导向斜面被设置为在压帽旋入过程中接触第二限位部并相对第二限位部滑动，以使柱塞套受压帽挤压而轴向移动；第一限位面被设置为在压帽旋出过程中抵接第二限位部，以带动柱塞套同步转动。

在可选的实施方式中，第二限位部具有第二导向斜面和第二限位面，第二导向斜面被设置为在压帽旋入过程中接触第一限位部的第一导向斜面，并相对第一导向斜面滑动；

第二限位面被设置为在压帽旋出过程中抵接第一限位部的第一限位面。

在可选的实施方式中，压帽的轴线平行于第二限位面或者位于第二限位面所在的空间平面上。

在可选的实施方式中，压帽的轴线平行于第一限位面或者位于第一限位面所在的空间平面上。

在可选的实施方式中，第一限位部位于压帽，第二限位部设置于柱塞套。

在可选的实施方式中，第一限位部的数量为多个，多个第一限位部绕压帽的轴线均匀排列。

在可选的实施方式中，第二限位部的数量与第一限位部的数量相等，并绕压帽的轴线均匀排列。

在可选的实施方式中，柱塞套远离压帽的一端的端面上设置有限位槽，限位槽绕柱塞套的轴线延伸形成环形，限位槽用于设置密封件。

第二方面，本申请实施例提供一种柱塞泵，包括泵体、柱塞、密封件以及前述实施方式中任一项的密封压紧组件；泵体上开设有插孔，插孔具有大径段和小径段，大径段远离小径段的一端设置有内螺纹，大径段和小径段的连接处形成台阶面，柱塞插设于插孔内；柱塞套套设于柱塞并将密封件挤压于柱塞套和台阶面之间，压帽套设于柱塞，并与泵体的内螺纹配合，压帽至少部分容纳于插孔的大径段内，并轴向地抵接于柱塞套。

在可选的实施方式中，柱塞泵还包括支撑环，支撑环套设于柱塞并位于大径段内，支撑环轴向上的一端抵接台阶面，另一端抵接密封件。

本申请实施例的有益效果是：

在本申请实施例中，压帽和柱塞套抵接的两个端面上设置有第一限位部和第二限位部，第一限位部具有第一导向斜面和第一限位面，第一导向斜面被设置为在压帽旋入过程中接触第二限位部并相对第二限位部滑动，以使柱塞套受压帽挤压而轴向移动，从而使得在压帽旋入时，压帽可以相对柱塞套转动。第一限位面被设置为在压帽旋出过程中抵接第二限位部，以带动柱塞套同步转动，这样使得在压帽在旋出松退时，不能够相对柱塞套转动，必须带动柱塞套一起转动。但是柱塞套的另一端通常抵接密封件，具有较大摩擦力，因此要使压帽向旋出的方向转动，必须施加比较大的外力。因此，本申请实施例提供的密封压紧组件可以更好地防止压帽松退，提高了柱塞泵液力端的密封效果。

本申请实施例提供的柱塞泵使用了上述的密封压紧组件来压紧密封件，因此具有较好的密封效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一种实施例中柱塞泵的局部剖视图；

图2为图1中局部ii的放大图；

图3为本申请一种实施例中密封压紧组件的结构示意图；

图4为本申请一种实施例中密封压紧组件的剖视图；

图5为图3中局部v的放大图；

图6为本申请一种实施例中压帽的第一视角示意图；

图7为本申请一种实施例中压帽的第二视角示意图；

图8为本申请一种实施例中柱塞套的示意图；

图9为本申请一种实施例中柱塞套的剖视图；

图10为图9中局部x的放大图。

图标：100-密封压紧组件；110-压帽；111-外螺纹；112-第一限位部；113-第一导向斜面；114-第一限位面；120-柱塞套；121-第二限位部；122-第二导向斜面；123-第二限位面；124-限位槽；200-泵体；210-插孔；212-大径段；214-小径段；216-台阶面；300-柱塞；400-密封件；410-支撑环。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

液力端是柱塞泵的核心部件之一，以压裂泵为例，柱塞300在液力端内做往复运动，产生高压液力，将液体工质加压，再通过高压排出管输送到高压管汇撬中，注入到井下。柱塞300与泵体200之间的密封通过密封件400以及对应的密封压紧组件100来实现。密封件400一般包括一个或者多个密封圈。泵体200插孔210内的密封件400被柱塞套120压紧，柱塞300在插孔210内活动，并且其外周侧与密封件400贴合而达到密封效果。柱塞套120的后方通过一个压帽110压紧，压帽110与泵体200之间通过螺纹连接，螺纹既可以压紧密封件400又能调节密封件400的压缩量。柱塞300在液力端内的往复运动速度比较高，一般的频率在200-300冲/分，压力较高，一般为80mpa，对密封件400的密封效果要求很严格。目前现有的压帽110前端与柱塞套120的后端平面接触，压帽110在柱塞300运动过程中存在容易反旋、松退的可能，导致密封件400压缩量不足，密封效果不佳，一方面液体工质有泄漏风险，另一方面还可能导致密封件400加速磨损。

为了改善上述提到的压帽110容易松退的问题，本申请提供一种密封压紧组件100和柱塞泵，通过对密封压紧组件100进行结构改进，使得压帽110在压紧柱塞套120后，不容易松退，防止密封件400因压缩量不足而密封失效。

图1为本申请一种实施例中柱塞泵的局部剖视图；图2为图1中局部ii的放大图。请参照图1和图2，本实施例提供一种密封压紧组件100和安装有该密封压紧组件100的柱塞泵。如图1所示，柱塞泵包括泵体200、柱塞300、密封件400以及密封压紧组件100。泵体200上开设有插孔210，柱塞300插设于插孔210内并可以在其轴向上，相对于泵体200做往复运动。插孔210为阶梯孔，具有大径段212和小径段214，大径段212连接泵体200的外侧；小径段214连接泵体200的内侧，也即靠近液体工质。如图2所示，大径段212和小径段214的连接处形成台阶面216，密封件400设置在大径段212，并在轴向上通过台阶面216来限位。可选的，在本实施例中，柱塞泵还包括支撑环410，支撑环410套设于柱塞300并位于大径段212内，密封件400不与台阶面216直接接触，而是抵接在支撑环410上。支撑环410轴向上的一端抵接台阶面216，另一端抵接密封件400。

图3为本申请一种实施例中密封压紧组件100的结构示意图；图4为本申请一种实施例中密封压紧组件100的剖视图。请结合图1至图4，密封压紧组件100包括柱塞套120和环状的压帽110，柱塞套120用于套设于柱塞300，压帽110的外周面上设置有外螺纹111，从而与插孔210的大径段212内的内螺纹配合。压帽110用于套设于柱塞300，并通过外螺纹111旋入泵体200的插孔210内，以轴向抵接位于插孔210内的柱塞套120。

图5为图3中局部v的放大图。在本申请实施例中，压帽110或者柱塞套120中的一者的端面上设置有第一限位部112，另一者的端面上设置有第二限位部121，第一限位部112具有第一导向斜面113和第一限位面114，第一导向斜面113被设置为在压帽110旋入过程中接触第二限位部121并相对第二限位部121滑动，以使柱塞套120受压帽110挤压而轴向移动；第一限位面114被设置为在压帽110旋出过程中抵接第二限位部121，以带动柱塞套120同步转动。

具体的，如图5所示，第一限位部112设置于压帽110用于与柱塞套120抵接的端面上，第二限位部121设置于柱塞套120用于与压帽110抵接的端面上。在本实施例中，第一限位部112可以有多个，并绕压帽110的轴线呈圆周阵列排布。在同一个第一限位部112上，第一导向斜面113相较于第一限位面114，在压帽110正旋方向上的靠前，而第一限位面114则在压帽110正旋方向上靠后。应理解，这里的正旋方向是指压帽110在旋入插孔210时的转动方向，类似的，反旋方向则是指压帽110在旋出插孔210时的转动方向。由于第一导向斜面113位于第一限位部112在正旋方向上靠前的一侧，并且在朝向柱塞套120的同时也倾斜地朝向正旋方向，因此在压帽110旋入时，第一导向斜面113能够抵接第二限位部121并相对于第二限位部121滑动，推动柱塞套120朝泵体200内小幅移动，从而使第一限位部112越过第二限位部121。在正旋的过程中，压帽110与柱塞套120可以实现相对转动，最终压紧柱塞套120，间接地压紧了密封件400。

由于第一限位面114在第一限位部112上，相对于第一导向斜面113，处于反旋方向上的前端，因此在压帽110旋出时，第一限位面114会抵接第二限位部121，从而导致压帽110无法进一步相对于柱塞套120转动，若此时压帽110处于压紧柱塞套120的状态，柱塞套120也自然压紧了密封件400，若要使压帽110能够旋出，必须克服较大的摩擦阻力，带动柱塞套120一同转动。从这个角度来看，在压帽110拧紧的情况下，压帽110旋出变得更困难，从而实现了在柱塞泵运转的情况下，压帽110也不容易反旋而松退。

图6为本申请一种实施例中压帽110的第一视角示意图；图7为本申请一种实施例中压帽110的第二视角示意图。如图6和图7所示，压帽110上设置有八个第一限位部112，八个第一限位部112绕着压帽110的轴线，在周向上依次均匀的排列。本申请实施例中，压帽110的轴线平行于第一限位面114或者位于第一限位面114所在的空间平面上。在本实施例中，压帽110的轴线位于第一限位面114所在的空间平面上。应注意第一限位面114为平面，其所在的空间平面应理解为第一限位面114所在的无限大的虚拟平面。第一限位部112具有较长的第一导向斜面113和较短的第一限位面114，第一限位部112的结构类似于棘齿，从而实现了压帽110在正旋时可相对于柱塞套120转动，在反旋时则通过第一限位面114抵接第二限位部121，从而无法相对转动。

如图5所示，在可选的实施方式中，第二限位部121具有第二导向斜面122和第二限位面123，第二导向斜面122被设置为在压帽110旋入过程中接触第一限位部112的第一导向斜面113，并相对第一导向斜面113滑动；第二限位面123被设置为在压帽110旋出过程中抵接第一限位部112的第一限位面114。图8为本申请一种实施例中柱塞套120的示意图；图9为本申请一种实施例中柱塞套120的剖视图；图10为图9中局部x的放大图。如图8至图10所示，可选的，第二限位部121的结构与第一限位部112的结构相似或相同，数量可以与第一限位部112的数量一致。在压帽110和柱塞套120装配的状态下，相对应的第一限位部112和第二限位部121上，对应第一导向斜面113和第二导向斜面122的倾斜方向是相反的，第一限位面114和第二限位面123是相对的。因此，压帽110的轴线位于第二限位面123所在的空间平面上，当然，在其他实施例中，压帽110的轴线也可以平行于第二限位面123。

应当理解，在本申请可选的其他实施例中，第二限位部121可以是位于柱塞套120上的凸起，不必设置为第一限位部112类似的结构。比如第二限位部121可以是矩形、扇环形的凸起。当然，第一限位部112和第二限位部121的位置也可以对调，使得压帽110上的第二限位部121为简单凸起，柱塞套120上的第一限位部112具有第一限位面114和第一导向斜面113，同样可以实现柱塞套120和压帽110在压帽110正旋时相对转动，反旋时仅能同步转动。

如图9所示，可选的，柱塞套120远离压帽110的一端的端面上设置有限位槽124，限位槽124绕柱塞套120的轴线延伸形成环形，限位槽124用于设置密封件400。

在本申请实施例中，密封件400的可以包括多个密封圈，比如图1和图2中所展示的，三个密封圈轴向抵接。密封圈可以是v型密封圈、弧形密封圈等。当密封圈被轴向挤压时，会向径向延展，从而接触柱塞300的外周面，从而实现密封。

本申请实施例提供的密封压紧组件100的工作原理是：

通过在第一限位部112上设置第一导向斜面113和第一限位面114，使得压帽110在旋入时，第一导向斜面113抵接第二限位部121的第二导向斜面122，并相对于第二限位部121滑动，从而实现压帽110相对于柱塞套120转动，从而压紧柱塞套120和密封件400。但在密封件400被压紧的状态下，若压帽110反旋，则第一限位部112的第一限位面114会抵接第二限位部121的第二限位面123，从而迫使柱塞套120只能与压帽110共同转动。但由于压紧状态下，密封件400与柱塞套120的摩擦阻力会比较大，因此压帽110要带动柱塞套120一同反旋，则需要克服较大阻力。所以本申请的密封压紧组件100的压帽110不容易在作业时反旋松退，保证了密封件400的密封效果。

综上所述，在本申请实施例中，压帽110和柱塞套120抵接的两个端面上设置有第一限位部112和第二限位部121，第一限位部112具有第一导向斜面113和第一限位面114，第一导向斜面113被设置为在压帽110旋入过程中接触第二限位部121并相对第二限位部121滑动，以使柱塞套120受压帽110挤压而轴向移动，从而使得在压帽110旋入时，压帽110可以相对柱塞套120转动。第一限位面114被设置为在压帽110旋出过程中抵接第二限位部121，以带动柱塞套120同步转动，这样使得在压帽110在旋出松退时，不能够相对柱塞套120转动，必须带动柱塞套120一起转动。但是柱塞套120的另一端通常抵接密封件400，具有较大摩擦力，因此要使压帽110向旋出的方向转动，必须施加比较大的外力。因此，本申请实施例提供的密封压紧组件100可以更好地防止压帽110松退，提高了柱塞泵液力端的密封效果。

本申请实施例提供的柱塞泵使用了上述的密封压紧组件100来压紧密封件400，因此具有较好的密封效果。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。