鉆井泵用L型閥箱

繆平 繆偉華

摘 要：本文首先從6個方面對傳統(tǒng)泵閥箱所具有的主要缺陷進行了詳細總結(jié)分析；然后便是重點論述了新設(shè)計的L型高壓閥箱的結(jié)構(gòu)以及特點，讓讀者對新設(shè)計的L型高壓閥箱有個準(zhǔn)確的認(rèn)識。并且通過大量實踐證明，L型高壓閥箱生產(chǎn)效率高，互換性強，在使用更換閥和缸套等易損件時特別方便，簡單有效。

關(guān)鍵詞：鉆井泵 閥箱 缺陷 螺紋 壓蓋

中圖分類號：TE927 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（a）-0089-02

鉆井泵是鉆井作業(yè)的重要裝備，在工作時向井底輸送循環(huán)高壓鉆井液，沖洗井底、破碎巖石、冷卻潤滑鉆頭，并將巖屑攜帶返回地面。閥箱是鉆井泵的心臟部件，是鉆井液從吸入到排出，從低壓到高壓的唯一載體。

1 傳統(tǒng)泵閥箱的缺陷

目前國內(nèi)生產(chǎn)銷售F系列鉆井泵較多，我們在工礦現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該型泵閥箱的維修麻煩。目前發(fā)現(xiàn)至少有6個缺陷，如圖1所示：因件5閥（上下兩個閥即排出和吸入閥）上下活動頻繁，件4導(dǎo)向襯套易損，需要經(jīng)常更換，更換上端導(dǎo)向襯套（排出端）時，需卸出件1壓蓋，更換下端導(dǎo)向襯套（吸入端）時，需要卸出件7缸蓋。缺陷一：當(dāng)我們頻繁安裝和拆卸壓蓋時，件3密封墊更容易損壞，安裝時壓蓋依據(jù)螺紋旋轉(zhuǎn)，進入閥箱，因壓蓋直接與密封墊（密封墊一般采用非金屬材料）接觸，阻力較大，也容易擰壞密封墊；缺陷二：如果導(dǎo)向襯套因未能及時更換導(dǎo)致壓蓋損壞，更換壓蓋的代價較大；缺陷三：因頻繁安裝和拆卸壓蓋，閥箱內(nèi)鋸齒形螺紋容易損壞，如果無法修復(fù)時，則需要更換整個閥箱，代價更大；缺陷四：壓蓋和缸蓋不互換，增加了生產(chǎn)和維修的麻煩；缺陷五：一般情況下，件8雙頭螺柱的螺頭露出件9螺母2～3個螺距（2～3扣），但是當(dāng)我們給閥箱打此對應(yīng)的螺孔時，孔口倒角很難一致（代價大），而加工螺柱時，螺紋根部退刀也很難保持一致，這就造成螺頭露出螺母有可能少于或者多于2～3個螺距，不符合相關(guān)要求；缺陷六：下方吸入端的件6導(dǎo)向裝置復(fù)雜，增加了成本，且更換襯套和排出閥時麻煩。

2 新設(shè)計的L型高壓閥箱的結(jié)構(gòu)及特點

針對上述缺陷，筆者做了下列改進：

如圖2，筆者先將上述“1”型閥箱設(shè)計成兩個閥箱即件8吸入閥箱和件7排出閥箱，分左右布置如同“L”型，這樣安裝拆卸排出端的閥導(dǎo)向裝置容易方便，如果其中一個閥箱損壞，只需更換一個，另一個可以繼續(xù)使用，見圖3。

將原來的壓蓋和缸蓋全部合并為螺紋副即件1閥蓋壓筒和件2螺紋法蘭，采用ACME螺紋聯(lián)接，這樣吸入端和排出端的所有閥蓋和螺紋副包括聯(lián)接緊固的件10雙頭螺柱和件9螺母都可以互換，減少了用戶維修的工作量和成本。

如圖4，件3閥蓋的法蘭面下端安裝件4密封墊，閥蓋的最下端聯(lián)接件5導(dǎo)向法蘭，導(dǎo)向法蘭的上端外圓與閥蓋的下端內(nèi)孔定位配合，并用兩個六角螺釘聯(lián)接緊固，導(dǎo)向法蘭內(nèi)嵌入件6導(dǎo)向襯套，這樣當(dāng)因頻繁拆卸導(dǎo)向襯套而導(dǎo)致導(dǎo)向法蘭損壞后，只需要更換導(dǎo)向法蘭，仍然能保持閥蓋、螺紋法蘭及閥蓋壓筒完好。

我們更換導(dǎo)向襯套步驟為旋開閥蓋壓筒，手拉閥蓋之上的手柄，將閥蓋連同導(dǎo)向法蘭一起取出，再取出密封墊，然后在閥箱體外更換導(dǎo)向襯套，安裝時反向順序裝入。

吸入閥箱和排出閥箱兩箱內(nèi)的閥蓋、導(dǎo)向法蘭及導(dǎo)向襯套均可以互換，既減少加工成本，也方便維修。

如圖5、圖6、圖7所示，閥箱的螺紋孔口端采用1∶4錐度孔，而雙頭螺柱與之聯(lián)接一端的螺紋根部外圓也設(shè)計成1∶4的錐度，控制錐孔和外圓的大端尺寸，則可以保證螺柱旋入閥箱的位置，可以控制在0～0.1mm之內(nèi)。這樣就能保證所有雙頭螺柱伸出閥箱的高度，保證螺柱伸出螺母2～3個螺距（2～3扣），同時也避免因螺柱伸出距不等而影響美觀。

3 新型高壓閥箱的結(jié)語

該閥箱已申報了一項發(fā)明專利，受理申請?zhí)朇N201610151994.6。目前，筆者所在公司子公司利用該閥箱配套的PZ系列鉆井泵和高壓液力端在北美鉆井市場特別在美國頁巖氣鉆探方面尤受歡迎。

參考文獻

[1] 朱德武.國外新型鉆井工具技術(shù)進展[J].中外能源，2011，16（4）：41-46.

[2] 王宗寶，陳來軍，張旭，等.鉆井泵閥箱疲勞壽命分析[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，16（5）：77-79.

[3] 易先中，張軍鋒.旋轉(zhuǎn)沖擊鉆井相關(guān)技術(shù)分析[J].黑龍江科技信息，2013（14）：103.