[发明专利]具有双回路动力端润滑系统的往复泵

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月2日提交的题为“具有双回路动力端润滑系统的往复泵”的美国专利申请第62/099377号和于2014年12月22日提交的题为“具有双回路动力端润滑系统的往复泵”的美国临时申请专利第62/095650号的优先权，它们的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及往复泵，更具体地，涉及一种用于润滑和冷却往复泵组件的动力端的滚动和滑动表面的双回路润滑系统。

背景技术

大型泵通常用于采矿和油田应用，例如比如水力压裂。在水力压裂过程中，将压裂流体(即水泥、泥浆、压裂砂和其它材料)以高压泵送到井筒中，以使生产地层断裂。水力压裂中常用的一种泵是高压往复泵，如由Fort Worth,Texas的S.P.M.Flow Control公司制造的QWS 3500压裂泵。在操作中，作为分别从流体室移动并流向流体室的活塞式柱塞的往复运动的结果，使压裂流体流入和流出具有流体室的泵壳体。当柱塞移动离开流体室时，室内的压力降低，从而在入口阀上产生压差，将压裂流体通过入口阀拉入室中。当柱塞改变方向并开始朝向流体室移动时，室内的压力基本上增加，直到出口阀上的压差导致出口阀打开，使得高压压裂流体能够通过出口阀排放到井筒中。

典型的往复泵包括多个润滑系统：润滑和冷却流体端的轴承表面的流体端润滑系统以及润滑和冷却例如动力端的轴承表面的滚动和滑动的动力端润滑系统。在动力端，提供一些比其他滚动和滑动表面更高的润滑流体压力的滚动和滑动表面是有益的。然而，在本系统中，动力端的滚动和滑动表面由相同的润滑回路润滑，因此通常在相同的润滑流体压力下润滑。

在操作中，由特定表面接收的润滑流体的压力取决于来自润滑油泵的润滑流体的流量和由润滑循环系统中的出口产生的流动阻力。因为一些部件比如滚子轴承和齿轮具有在大致大气压力下流出的润滑流体(即油)，单回路润滑系统通常不能提供足够的润滑流体压力和流量，以确保所有部件特别是滑动面(其可能需要更高的润滑流体压力)被适当地润滑。为了确保动力端的充分润滑，增加了对所有滚动和滑动表面所需的润滑压力和流量；然而，这种增加在动力端润滑系统中产生低效率，因此导致往复泵的操作效率低下。

发明内容

在第一方面，提供了一种用于往复泵的动力端的双回路润滑系统，包括润滑泵，其将润滑流体供应到高压润滑回路和低压润滑回路。所述高压润滑回路流体地联接到曲轴，以将润滑流体在第一润滑流体压力下供应到与曲轴相关的滑动表面。曲轴驱动联接到柱塞的十字头，以从往复泵的流体端移动流体。所述低压润滑回路流体地联接，以将润滑流体在第二润滑流体压力下供应到与曲轴相关的多个滚动表面。所述第一润滑流体压力大于所述第二润滑流体压力。

在某些实施例中，第一润滑流体压力是第二润滑流体压力的至少1.5倍。

在某些实施例中，高压润滑回路将润滑流体供应到十字头的底部。

在其它某些实施例中，低压润滑回路将润滑流体供应到十字头的顶部。

在另一实施例中，低压润滑出口将润滑流体供应到与往复泵相关的齿轮箱。

在另一实施例中，润滑泵包括流体地联接到所述高压润滑回路的高压润滑泵和流体地联接到所述低压润滑回路的单独低压润滑泵。

在其它某些实施例中，曲轴驱动至少三个十字头，其中每个十字头联接到相应的柱塞。

在另一实施例中，曲轴驱动五个十字头，其中每个十字头联接到相应的柱塞。

在另一实施例中，润滑泵是正排量型泵。

在另一实施例中，十字头在十字头壳体内移动，并且衬套设置在十字头和十字头壳体之间。

在另一实施例中，润滑泵固定到与往复泵相关的齿轮箱。

在第二方面，提供了一种具有双回路润滑系统的往复泵。所述往复泵包括流体端，其联接到动力端并且将高压下的流体供应到井筒中。高压润滑回路将润滑流体供应到动力端，低压润滑回路向动力端供应润滑流体。高压润滑回路的第一润滑流体压力高于低压润滑回路的第二润滑流体压力。

在实施例中，第一润滑流体压力为第二润滑流体压力的至少1.5倍。

在另一实施例中，低压润滑回路将润滑流体供应到十字头的顶部，并且高压润滑回路将润滑流体供应到十字头的底部。

在另一实施例中，低压润滑回路将润滑流体供应到与动力端的曲轴的旋转相关的多个滚动表面。

在其它某些实施例中，低压润滑回路将润滑流体供应到齿轮箱。

在另一实施例中，高压润滑回路将润滑流体供应到曲轴的销。