CN105041603B - 一种压裂车及其传动输送*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂车及其传动输送***，包括发动机、油泵、齿轮泵、风冷马达及输送机构，发动机用于驱动油泵；油泵与齿轮泵连接；齿轮泵流出的液压油作用于风冷马达，用于给油泵补油；每组输送机构均包括第一输送机构和第二输送机构，第一输送机构和第二输送机构均包括液压油缸和增压缸，液压油缸和增压缸之间设置有连接箱，增压缸内可移动地设置有柱塞，柱塞与液压油缸的活塞杆的伸出端固定连接；油泵与风冷马达出油和液压油缸回油之间、齿轮泵出油与风冷马达进油之间、液压油缸回油与油泵吸油之间均通过油路连接；风冷马达出油用于给第一输送机构和第二输送机构的液压油缸回油补油。具有结构简单、整车质量小、成本低廉及补油效果好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及压裂车技术领域，特别涉及一种压裂车及其传动输送***。
背景技术
压裂是油气田增储上产的重要技术手段，需要借助高压流体先将地层裂缝压开，再往裂缝中充填压裂砂，增强地层渗透率，提高油气产量。
现有技术中，传统压裂车其压裂泵车均采用“柴油机-液力变矩器-传动轴-压裂泵”的传动方案。这种布置方式是基于发动机为原动机的动力方案，存在的主要问题是：1.传动路线只能是“柴油机-液力变矩器-传动轴-压裂泵”，不能拆分；2.此种传动方案决定只能选择满足最大功率的发动机，当单机超过1500KW时成本迅速上升，选型困难；3.配套的变矩器等元件选型范围窄，价格高，如重要元件(变矩器、分动箱、压裂泵等)均需要进口，不仅造成整机成本高昂，而且发展受进口件周期及货源的限制。为克服上述问题，目前亦存在一种最新的全液压压裂车，该车用液压传动替代了机械传动方式，但具有控制阀组多，整机质量大，液压管路布置难的问题。
综上所述，如何提供一种结构简单、整车重量较轻、排量大且输出压力较高的压裂车及其传动输送***，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种压裂车及其传动输送***，以解决现有压裂车控制阀组多，整机质量大，液压管路布置难的问题。
一方面，本发明提供了一种压裂车传动输送***，包括一个或多个发动机、多个油泵、多个齿轮泵、多个风冷马达及至少一组输送机构，其中：所述发动机为一个时，所述发动机用于驱动多个油泵，所述发动机为多个时，所述发动机用于驱动至少一个油泵；单个所述油泵与单个所述齿轮泵连接；所述齿轮泵流出的液压油作用于风冷马达，用于给油泵补油；每组输送机构均包括第一输送机构和第二输送机构，所述第一输送机构和第二输送机构均包括液压油缸和增压缸，所述液压油缸和增压缸之间设置有连接箱，所述液压油缸的活塞杆的伸出端可在连接箱内移动；所述增压缸内可移动地设置有柱塞，所述柱塞与所述活塞杆的伸出端固定连接，所述柱塞仅在所述连接箱和增压缸内运动；所述油泵与所述风冷马达出油和液压油缸回油之间、所述齿轮泵出油与所述风冷马达进油之间、所述液压油缸回油与所述油泵吸油之间均通过油路连接；所述风冷马达出油用于给第一输送机构和第二输送机构的液压油缸回油补油。
进一步地，每组所述输送机构中第一输送机构的增压缸处于排出状态时，所述第二输送机构的增压缸处于吸入状态。
进一步地，每组所述输送机构中第一输送机构的液压油缸和第二输送机构的液压油缸的有杆腔彼此相通。
进一步地，所述齿轮泵出油与所述风冷马达进油之间设置有第一油路，所述齿轮泵出油合流后经过第一油路驱动所述风冷马达，所述风冷马达出油后用于给油泵的吸油油路补油。
进一步地，所述油泵与所述风冷马达出油和液压油缸回油之间设置有第二油路，所述油泵出油合流后经第二油路驱动液压油缸。
进一步地，所述液压油缸回油与所述油泵吸油之间设置有第三油路，所述液压油缸回油经过第三油路合流后回到油泵的吸油口。
进一步地，所述油泵为闭式油泵；和/或，所述柱塞通过卡箍与活塞杆相连接。
进一步地，各增压缸的出口均连接配流体。
综上所述，采用本发明的压裂车传动输送***时，至少一个发动机驱动多个油泵或至少一个油泵，单个油泵与单个齿轮泵连接，多个油泵输出压力油，所述液压油缸和增压缸之间设置有连接箱，所述液压油缸的活塞杆的伸出端可在连接箱内移动；所述增压缸内可移动地设置有柱塞，所述柱塞与所述活塞杆的伸出端固定连接，所述柱塞仅在所述连接箱和增压缸内运动，进而由第一输送机构和第二输送机构中的增压缸实现压裂液的连续输送；所述油泵与所述风冷马达出油和液压油缸回油之间、所述齿轮泵出油与所述风冷马达进油之间、所述液压油缸回油与所述油泵吸油之间均通过油路连接；且齿轮泵流出的液压油作用于风冷马达，用于给油泵补油；风冷马达出油用于给第一输送机构和第二输送机构的液压油缸回油补油。通过上述设置解决了现有压裂车传动输送***中控制阀组体积大、质量大、接管难的问题，同时还可以实现风冷马达给油泵补油的技术效果，能够有效降低压裂车的制造成本和生产难度，同时能够有效提高作业性能、作业效率和可维护性。
在进一步地技术方案中，油泵为闭式油泵时，可以减小吸油管路通径，减小液压油箱体积，且具有最高输出压力较高、最大排量偏大的优点。
另一方面，本发明还提供一种压裂车，包括底盘，所述底盘的车体上设置有其上任一项所述的压裂车传动输送***。
进一步地，所述底盘的车体上沿底盘设置方向依次安装有发动机、增速箱、油泵和齿轮泵，多个发动机沿底盘设置方向依次设置于所述车体的上方，所述输送机构设置于发动机和车体之间。
本发明的压裂车具有上述的压裂车传动输送***，因而能够有效地降低压裂车的制作成本和生产难度，同时能够有效地提高作业性能、作业效率和可维护性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种压裂车传动输送***的组成原理示意图；
图2为本发明一种压裂车的结构示意图。
附图标记说明
1-发动机 2-增速箱 3-闭式油泵；
4-齿轮泵 5-液压油箱 6-风冷马达；
7-第一油路 8-第二油路 9-第三油路；
10-液压油缸 11-增压缸 12-配流体
13-底盘 14-车体 15连接箱
16活塞杆 17卡箍 18柱塞
10.1-第一输送机构的液压油缸
10.2-第二输送机构的液压油缸
11.1-第一输送机构的增压缸
11.2-第二输送机构的增压缸
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种压裂车传动输送***，包括一个或多个发动机1、多个油泵、多个齿轮泵4、多个风冷马达6及至少一组输送机构。其中：发动机1为一个时，发动机1用于驱动多个油泵；发动机1为多个时，发动机1用于驱动至少一个油泵；单个油泵与单个齿轮泵4连接；每组输送机构均包括第一输送机构和第二输送机构，且第一输送机构和第二输送机构均包括液压油缸10和增压缸11，液压油缸10和增压缸11之间设置有连接箱15，液压油缸10的活塞杆16的伸出端可在连接箱15内移动，且活塞杆16不能伸入到增压缸11内；增压缸11内可移动地设置有柱塞18，柱塞18与活塞杆16的伸出端固定连接，柱塞18仅限在连接箱15和增压缸11内运动；油泵与风冷马达6出油和液压油缸10回油之间、齿轮泵4出油与风冷马达6进油之间、液压油缸10回油与油泵吸油之间均通过油路连接；风冷马达6用于驱动发动机风扇，其出油直接进入油泵吸油管路补油，以保证油泵的吸油压力，即风冷马达6出油用于给液压油缸10回油补油。具体地，每组输送机构中第一输送机构的增压缸11.1处于排出状态时，第二输送机构的增压缸11.2即处于吸入状态。需要说明的是，为更好地实现压裂车结构紧凑、传动较平稳及换向过程中能耗损失小、油泵输出压力高、排出流量大的效果，本发明中油泵优选为闭式油泵3。
采用本发明的压裂车传动输送***时，至少一个发动机1驱动多个油泵或至少一个油泵，多个油泵输出压力油，并通过风冷马达6出油控制油泵的吸油压力，由增压缸11实现压裂液的连续输送，不同缸径的液压油缸10和不同缸径的增压缸11相互配合能够实现不同压力下的多排量要求，且覆盖范围较广；再者，液压油缸10和增压缸11的行程较大，运行时换向次数较少，这样能够有效提高输送机构相关部件(盘根、阀体、阀座、阀胶皮等易损件)的使用寿命。此外，采用至少一个发动机1、多个油泵实现传动，能够扩大传动***相关部件的选型范围，能够有效降低实施难度，也便于实现多种匹配方式，以及便于实现压裂泵转速和输出功率的控制。另外，采用多个发动机1时，在满足最大功率的前提下，各个发动机1承担的功率能够有效减少，因此，可以选用常见的小功率发动机1，大大提高选型范围，相应地，各个油泵、液压油缸10、增压缸11等液压元件的选型范围也能够得到有效提高。此外，采用这种传动方式后，若某一个发动机1或油泵损坏后，整个传动输送***仍能够保证压裂作业继续地进行一段时间，因而有效提高了安全冗余度，降低了施工方发生损失的风险。
同时，在具体的实施过程中，发动机1的动力输出端可以直接于闭式油泵3的动力传动轴连接，亦可以在发动机1与闭式油泵3之间装设有增速箱2，由增速箱2带动一个或多个闭式油泵3。值得提及的是，每个闭式油泵3的吸油口与液压油缸10回油连接，每个闭式油泵3的出油口与液压油缸10进油相连。此外，齿轮泵4的吸油口与液压油箱5连接，其出油口与风冷马达6相连。
如图1所示，每组输送机构中第一输送机构的液压油缸10.1和第二输送机构的液压油缸10.2的有杆腔彼此相通，风冷马达6出油用于控制油泵的吸油压力；且各增压缸11的出口均连接配流体12。具体地，齿轮泵4出油与风冷马达6进油之间设置有第一油路7，齿轮泵4出油合流后经过第一油路7用于驱动风冷马达6；闭式油泵3与风冷马达6出油和液压油缸10回油之间设置有第二油路8，闭式油泵3出油合流后经过第二油路8用于驱动液压油缸10；液压油缸10回油与油泵吸油之间设置有第三油路9，液压油缸10回油经过第三油路9合流后回到闭式油泵3的吸油口，用于给闭式油泵3补油。即闭式油泵3出油合流后经第二油路8驱动液压油缸10，液压油缸10驱动增压缸11通过配流体12压出压裂介质；液压油缸10回油经过第三油路9合流后直接回到闭式油泵3吸油口，用于给闭式油泵3补油；此外，齿轮泵4出油合流后经第一油路7驱动风冷马达6，风冷马达6出油合流后进入第三油路9，作为闭式油泵3的补油。
需要说明的是，为实现输送机构稳定、连续地实现压裂液的输送，可以通过闭式油泵3使得在第一输送机构的增压缸11.1处于排出状态时，第二输送机构中的增压缸11.2处于吸入状态，反之亦然，即按照上述步骤循环往复。具体表现为：第一输送机构的液压油缸10.1向右运动时，其无杆腔进油，其有杆腔出油，且其出油流向第二输送机构的液压油缸10.2的有杆腔，此时第二输送机构的液压油缸10.2的无杆腔出油，出油合流后通过第三油路9合流后直接回到闭式油泵3的吸油口；当第一输送机构的液压油缸10.1向右运动至终端时，闭式油泵3换向，此时出油油路变成回油油路，回油油路变成出油油路，同时第一输送机构的液压油缸10.1运动方向反向，反向后的第一输送机构的液压油缸10.1运动到另一终端为一个循环。通过上述设置，实现了压裂液吸入和连续输出的效果，满足了压裂作业的需要；且利用风冷马达6回油给闭式油泵3进行补油。
此外，值得提及的是，本发明中柱塞18与活塞杆16优选通过卡箍17相连接。当然柱塞18与活塞杆16之间的连接并不仅限于通过卡箍17实现，其他可以实现上述技术效果的连接件亦在本发明的保护范围内，在此不一一举例。
故此，本发明的压裂车传动输送***中，至少一个发动机1驱动多个油泵或至少一个油泵，单个油泵与单个齿轮泵4连接，多个油泵输出压力油，并通过风冷马达6出油控制油泵的吸油压力，由第一输送机构和第二输送机构中的增压缸11实现压裂液的连续输送；所述油泵与风冷马达6出油和液压油缸10回油之间、齿轮泵4出油与风冷马达6进油之间、液压油缸10回油与所述油泵吸油之间均通过油路连接；且齿轮泵4流出的液压油作用于风冷马达6，用于给油泵3补油，且第一输送机构和第二输送机构的液压油缸和增压缸之间设置有连接箱，所述液压油缸的活塞杆的伸出端可在连接箱内移动；所述增压缸内可移动地设置有柱塞，所述柱塞与所述活塞杆的伸出端固定连接，所述柱塞仅在所述连接箱和增压缸内运动。通过上述设置解决了现有压裂车传动输送***中控制阀组体积大、质量大、接管难的问题，同时还可以实现风冷马达6给油泵补油的技术效果，有效降低了压裂车的制造成本和生产难度，同时能够有效提高作业性能、作业效率和可维护性。
如图2所示，本发明还公开了一种压裂车，包括底盘13，底盘13的车体14上设置有其上所述的压裂车传动输送***。具体地，该底盘13的车体14上从左至右依次安装有发动机1、增速箱2、油泵和齿轮泵4，且多个发动机1从左至右依次设置于车体14的上方，而输送机构则设置于发动机1和的车体14之间，配流体12安装于车体14的尾部，便于增压缸11与配流体12的连接，此种布置方式便于安装和维护。此外，由前述压裂车传动输送***的技术效果可知，该压裂车能够有效降低压裂车的制造成本和生产难度，同时能够有效提高作业性能、作业效率和可维护性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种压裂车传动输送***，其特征在于，包括一个或多个发动机(1)、多个油泵、多个齿轮泵(4)、多个风冷马达(6)及至少一组输送机构，其中：
所述发动机(1)为一个时，所述发动机(1)用于驱动多个油泵，所述发动机(1)为多个时，所述发动机(1)用于驱动至少一个油泵；
单个所述油泵与单个所述齿轮泵(4)连接；
所述齿轮泵(4)流出的液压油作用于风冷马达(6)，用于给油泵补油；
每组输送机构均包括第一输送机构和第二输送机构，所述第一输送机构和第二输送机构均包括液压油缸(10)和增压缸(11)，所述液压油缸(10)和增压缸(11)之间设置有连接箱(15)，所述液压油缸(10)的活塞杆(16)的伸出端可在连接箱(15)内移动；所述增压缸(11)内可移动地设置有柱塞(18)，所述柱塞(18)与所述活塞杆(16)的伸出端固定连接，所述柱塞(18)仅在所述连接箱(15)和增压缸(11)内运动；
所述油泵与所述风冷马达(6)出油和液压油缸(10)回油之间、所述齿轮泵(4)出油与所述风冷马达(6)进油之间、所述液压油缸(10)回油与所述油泵吸油之间均通过油路连接；
所述风冷马达(6)出油用于给第一输送机构和第二输送机构的液压油缸(10)回油补油。
2.根据权利要求1所述的压裂车传动输送***，其特征在于，每组所述输送机构中第一输送机构的增压缸(11.1)处于排出状态时，所述第二输送机构的增压缸(11.2)处于吸入状态。
3.根据权利要求2所述的压裂车传动输送***，其特征在于，每组所述输送机构中第一输送机构的液压油缸(10.1)和第二输送机构的液压油缸(10.2)的有杆腔彼此相通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的压裂车传动输送***，其特征在于，所述齿轮泵(4)出油与所述风冷马达(6)进油之间设置有第一油路(7)，所述齿轮泵(4)出油合流后经过第一油路(7)驱动所述风冷马达(6)，所述风冷马达(6)出油后用于给油泵(3)的吸油油路补油。
5.根据权利要求4所述的压裂车传动输送***，其特征在于，所述油泵与所述风冷马达(6)出油和液压油缸(10)回油之间设置有第二油路(8)，所述油泵出油合流后经过第二油路(8)驱动液压油缸(10)。
6.根据权利要求5所述的压裂车传动输送***，其特征在于，所述液压油缸(10)回油与所述油泵吸油之间设置有第三油路(9)，所述液压油缸(10)回油经过第三油路(9)合流后回到油泵的吸油口。
7.根据权利要求1所述的压裂车传动输送***，其特征在于，所述油泵为闭式油泵(3)；和/或，所述柱塞(18)通过卡箍(17)与活塞杆(16)相连接。
8.根据权利要求1所述的压裂车传动输送***，其特征在于，各增压缸(11)的出口均连接配流体(12)。
9.一种压裂车，包括底盘(13)，其特征在于，所述底盘(13)的车体(14)上设置有权利要求1-8任一项所述的压裂车传动输送***。
10.根据权利要求9所述的压裂车，其特征在于，所述底盘(13)的车体(14)上沿底盘(13)设置方向依次安装有发动机(1)、增速箱(2)、油泵和齿轮泵(4)，多个发动机(1)沿底盘(13)设置方向依次设置于所述车体(14)的上方，所述输送机构设置于发动机(1)和车体(14)之间。
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