一种伸缩短节及管汇系统

技术领域

本发明涉及石油及天然气钻探设备技术领域，特别是一种伸缩短节及管汇系统。

背景技术

高压管汇系统适用于汇集、输送由固井泵、压裂泵排出的固井液、压裂液以及地层返回的高压流体的专用设备。工作时，通过高压活动弯头、高压管线等管汇系统，将泵出口与主管线进行连接。由于出厂时管汇系统的长度已经固定，在管汇系统连接过程中，往往出现中间连接段管线长度不合适的情况，管汇系统的调整范围有限，经常会因为距离不合适需要反复调整设备摆放位置和管汇规格，使用非常不方便，降低了管汇系统安装效率。

同时由于现有方式采用由壬螺纹连接，安装时需要采用锤击敲紧，运行工况下螺纹处易出现损伤、断裂的情况，安全性能较差，并且，受限于螺纹规格尺寸，管汇系统通径尺寸设计的较小，管路输送流体的能力太低。

所以，目前亟需要一种技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的由于出厂时管汇系统的长度已经固定，在管汇系统连接过程中，往往出现中间连接段管线长度不合适的情况，管汇系统的调整范围有限，经常会因为距离不合适需要反复调整设备摆放位置和管汇规格，使用非常不方便，降低了管汇系统安装效率的问题，提供一种伸缩短节及管汇系统，有效解决传统管汇系统连接对设备位置精确度要求高的问题，保证连接的便捷性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种伸缩短节，包括两个连接头和一个管状芯轴，所述连接头内设有流体通道和芯轴移动通道，其中一个所述流体通道为直通道或者弯通道，另一个所述流体通道为直通道或者弯通道，两个所述芯轴移动通道均为直通道且与对应的所述流体通道连通，所述芯轴两端的外壁设有凸台，所述芯轴的两端分别密封滑动配合于一个所述芯轴移动通道中，所述凸台位于所述芯轴移动通道中，所述芯轴移动通道开口一侧的所述连接头端部连接有端盖，所述端盖用于对所述凸台限位。

采用本发明所述的一种伸缩短节，通过所述芯轴和直通道的所述芯轴移动通道的密封滑动配合，使得所述连接头和所述芯轴能够相对伸缩移动，在安装管汇系统出现距离不合适时，不需要反复调整设备摆放位置和管汇规格，就能有效解决传统管汇系统连接对设备位置精确度要求高的问题，保证连接的便捷性；通过设置直通道或者弯通道的所述流体通道，使得对应的所述连接头为直接头或者弯接头，使其在管汇系统中匹配更广泛的使用需求；当该伸缩短节的长度满足要求并与管汇系统连接后，所述芯轴因两端的高压流体的轴向力相互抵消而达到平衡，当管汇系统发生振动时，伸缩短节的安装长度会发生变化，通过所述芯轴在两个所述连接头内轴向移动对伸缩短节的长度进行补偿，并通过所述端盖和所述凸台的配合防止所述芯轴脱落，从而减轻或消除管汇系统的振动；该伸缩短节结构简单，维护方便，易操作，使用寿命长。

优选地，所述流体通道开口一侧的所述连接头端部设有用于法兰连接的第一连接孔。

其中，所述第一连接孔为螺纹盲孔或螺栓孔。

采用这种结构，通过设置用于法兰连接的所述第一连接孔，将现有的由壬螺纹连接改为法兰连接，加大管汇通径尺寸，有效提高管汇系统输送流体的效率，可同时实现灵活伸缩和连接可靠。

优选地，所述流体通道的入口轴线与出口轴线之间的夹角范围为0～180°；其中，夹角为0时，所述流体通道为直通道，夹角为90°时，所述流体通道为L型弯通道，夹角为180°时，所述流体通道为U型弯通道。

优选地，所述芯轴的入口轴线与出口轴线重合或者平行设置。

采用这种结构，所述芯轴的入口轴线与出口轴线重合设置时，所述芯轴为直通管，所述芯轴的入口轴线与出口轴线平行设置时，所述芯轴为曲通管，两者均能够满足往复移动的需求，特别的，所述芯轴为曲通管时，可满足待连接的管汇有一定的错位量的情况。

优选地，沿所述芯轴的外壁设有一圈所述凸台。

优选地，所述芯轴移动通道开口一侧的所述连接头端部设有第二连接孔，所述第二连接孔配合有连接件，所述端盖通过所述连接件连接于所述连接头。

其中，所述第二连接孔为螺纹盲孔或螺栓孔，所述连接件为螺钉或螺栓。

优选地，所述流体通道开口一侧的所述连接头端部设有密封圈环形槽，所述密封圈环形槽用于设置法兰密封圈。

优选地，所述端盖与所述连接头的连接面之间设有密封件和/或所述端盖与所述芯轴的连接面之间设有所述密封件。

优选地，所述芯轴两端的外壁由外至内依次设有外螺纹、密封面和所述凸台，所述密封面上套设有密封组件，所述外螺纹配合有锁紧螺母，所述锁紧螺母和所述凸台的配合紧固所述密封组件，所述密封组件抵接于所述芯轴外壁和所述芯轴移动通道内壁。

采用这种结构，所述锁紧螺母、所述密封面和所述凸台在所述芯轴端部外壁上形成一个安装槽，所述安装槽放置所述密封组件，通过调节所述锁紧螺母的松紧程度来调节所述安装槽的大小，使得所述密封组件在所述安装槽中变形，能够良好的抵接于所述芯轴外壁和所述芯轴移动通道内壁，将所述芯轴相对所述连接头滑动密封，防止高压流体泄漏。

本发明还提供了一种伸缩短节，包括一个连接头和一个管状芯轴，所述连接头内设有流体通道和芯轴移动通道，所述流体通道为直通道或者弯通道，所述芯轴移动通道为直通道且与所述流体通道连通，所述芯轴一端的外壁设有凸台，设置所述凸台的所述芯轴的一端密封滑动配合于所述芯轴移动通道中，所述凸台位于所述芯轴移动通道中，所述芯轴移动通道开口一侧的所述连接头端部连接有端盖，所述端盖用于对所述凸台限位。

采用本发明所述的一种伸缩短节，通过所述芯轴和直通道的所述芯轴移动通道的密封滑动配合，使得所述连接头和所述芯轴能够相对伸缩移动，在安装管汇系统出现距离不合适时，不需要反复调整设备摆放位置和管汇规格，就能有效解决传统管汇系统连接对设备位置精确度要求高的问题，保证连接的便捷性；通过设置直通道或者弯通道的所述流体通道，使得对应的所述连接头为直接头或者弯接头，使其在管汇系统中匹配更广泛的使用需求；当管汇系统发生振动时，伸缩短节的安装长度会发生变化，通过所述芯轴在所述连接头内轴向移动对伸缩短节的长度进行补偿，并通过所述端盖和所述凸台的配合防止所述芯轴脱落，从而减轻或消除管汇系统的振动；该伸缩短节结构简单，维护方便，易操作，使用寿命长。

优选地，所述流体通道的入口轴线与出口轴线之间的夹角范围为0～180°；其中，夹角为0时，所述流体通道为直通道，夹角为90°时，所述流体通道为L型弯通道，夹角为180°时，所述流体通道为U型弯通道。

优选地，所述芯轴的入口轴线与出口轴线重合或者平行设置。

采用这种结构，所述芯轴的入口轴线与出口轴线重合设置时，所述芯轴为直通管，所述芯轴的入口轴线与出口轴线平行设置时，所述芯轴为曲通管，两者均能够满足往复移动的需求，特别的，所述芯轴为曲通管时，可满足待连接的管汇有一定的错位量的情况。

优选地，沿所述芯轴的外壁设有一圈所述凸台。

优选地，所述芯轴移动通道开口一侧的所述连接头端部设有第二连接孔，所述第二连接孔配合有连接件，所述端盖通过所述连接件连接于所述连接头。

其中，所述第二连接孔为螺纹盲孔或螺栓孔，所述连接件为螺钉或螺栓。

优选地，所述端盖与所述连接头的连接面之间设有密封件和/或所述端盖与所述芯轴的连接面之间设有所述密封件。

优选地，设置所述凸台的所述芯轴的一端的外壁由外至内依次设有外螺纹、密封面和所述凸台，所述密封面上套设有密封组件，所述外螺纹配合有锁紧螺母，所述锁紧螺母和所述凸台的配合紧固所述密封组件，所述密封组件抵接于所述芯轴外壁和所述芯轴移动通道内壁。

采用这种结构，所述锁紧螺母、所述密封面和所述凸台在所述芯轴端部外壁上形成一个安装槽，所述安装槽放置所述密封组件，通过调节所述锁紧螺母的松紧程度来调节所述安装槽的大小，使得所述密封组件在所述安装槽中变形，能够良好的抵接于所述芯轴外壁和所述芯轴移动通道内壁，将所述芯轴相对所述连接头滑动密封，防止高压流体泄漏。

优选地，所述流体通道开口一侧的所述连接头端部设有用于法兰连接的第一连接孔，所述芯轴的另一端设有用于法兰连接的第三连接孔。

其中，所述第一连接孔为螺纹盲孔或螺栓孔，所述第三连接孔为螺纹盲孔或螺栓孔。

采用这种结构，通过设置用于法兰连接的所述第一连接孔和所述第三连接孔，将现有的由壬螺纹连接改为法兰连接，加大管汇通径尺寸，有效提高管汇系统输送流体的效率，可同时实现灵活伸缩和连接可靠。

进一步优选地，所述流体通道开口一侧的所述连接头端部设有密封圈环形槽，设置所述第三连接孔的所述芯轴的端部设有密封圈安装槽，所述密封圈环形槽和所述密封圈安装槽均用于设置法兰密封圈。

本发明还提供了一种管汇系统，包括若干根相连的管道，其中一些相邻的两根所述管道通过如以上任一项所述的伸缩短节相连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种伸缩短节，通过所述芯轴和直通道的所述芯轴移动通道的密封滑动配合，使得所述连接头和所述芯轴能够相对伸缩移动，在安装管汇系统出现距离不合适时，不需要反复调整设备摆放位置和管汇规格，就能有效解决传统管汇系统连接对设备位置精确度要求高的问题，保证连接的便捷性；

2、本发明所述的一种伸缩短节，通过设置直通道或者弯通道的所述流体通道，使得对应的所述连接头为直接头或者弯接头，使其在管汇系统中匹配更广泛的使用需求；

3、本发明优选的一种伸缩短节，通过设置用于法兰连接的所述第一连接孔或所述第三连接孔，将现有的由壬螺纹连接改为法兰连接，加大管汇通径尺寸，有效提高管汇系统输送流体的效率，可同时实现灵活伸缩和连接可靠；

4、本发明所述的一种伸缩短节，当管汇系统发生振动时，伸缩短节的安装长度会发生变化，通过所述芯轴在所述连接头内轴向移动对伸缩短节的长度进行补偿，并通过所述端盖和所述凸台的配合防止所述芯轴脱落，从而减轻或消除管汇系统的振动；

5、本发明所述的一种伸缩短节，该伸缩短节结构简单，维护方便，易操作，使用寿命长。

附图说明

图1为实施例1中伸缩短节的剖视结构示意图一；

图2为实施例1中连接头的剖视结构示意图；

图3为实施例1中芯轴的剖视结构示意图；

图4为实施例1中伸缩短节的剖视结构示意图二；

图5为实施例1中伸缩短节的剖视结构示意图三；

图6为实施例2中伸缩短节的剖视结构示意图一；

图7为实施例2中芯轴的剖视结构示意图；

图8为实施例2中伸缩短节的剖视结构示意图二；

图9为实施例2中伸缩短节的剖视结构示意图三。

图中标记：1-连接头，2-锁紧螺母，3-密封组件，4-芯轴，5-连接件，6-端盖，7-密封圈环形槽，8-第一连接孔，9-流体通道，10-芯轴移动通道，11-第二连接孔，12-外螺纹，13-密封面，14-凸台，15-第三连接孔，16-密封圈安装槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1至图5所示，本发明所述的一种伸缩短节，包括两个连接头1和一个管状芯轴4。

所述连接头1内设有流体通道9和芯轴移动通道10，其中一个所述流体通道9为直通道或者弯通道，另一个所述流体通道9为直通道或者弯通道，即所述流体通道9的入口轴线与出口轴线之间的夹角范围为0～180°；其中，夹角为0时，所述流体通道9为直通道，夹角为90°时，所述流体通道9为L型弯通道，夹角为180°时，所述流体通道9为U型弯通道(未图示)；如图1和图2所示的所述流体通道9为直通道，对应的所述连接头1为直接头，如图4所示的所述流体通道9为L型弯通道，如图5所示的所述流体通道9为折线型弯通道，对应的所述连接头1为弯接头。

如图1、图2、图4和图5所示，两个所述芯轴移动通道10均为直通道且与对应的所述流体通道9连通，所述芯轴移动通道10与所述流体通道9的连通端和所述流体通道9与所述芯轴移动通道10的连通端同轴设置，且所述芯轴移动通道10的内径大于所述流体通道9的内径。

如图3所示，所述芯轴4为直通管，即所述芯轴4的入口轴线与出口轴线重合设置，所述芯轴4两端的外壁由外至内依次设有外螺纹12、密封面13和一圈凸台14，如图1、图4和图5所示，所述凸台14的外径匹配所述芯轴移动通道10的内径，所述芯轴4的内径匹配所述流体通道9的内径。

如图1、图4和图5所示，所述芯轴4的两端分别密封滑动配合于一个所述芯轴移动通道10中，所述凸台14位于所述芯轴移动通道10中；具体地，所述密封面13上套设有密封组件3，所述外螺纹12配合有锁紧螺母2，所述锁紧螺母2和所述凸台14的配合紧固所述密封组件3，所述密封组件3抵接于所述芯轴4外壁和所述芯轴移动通道10内壁；采用这种结构，所述锁紧螺母2、所述密封面13和所述凸台14在所述芯轴4端部外壁上形成一个安装槽，所述安装槽放置所述密封组件3，通过调节所述锁紧螺母2的松紧程度来调节所述安装槽的大小，使得所述密封组件3在所述安装槽中变形，能够良好的抵接于所述芯轴4外壁和所述芯轴移动通道10内壁，将所述芯轴4相对所述连接头1滑动密封，防止高压流体泄漏。

如图1、图4和图5所示，所述芯轴移动通道10开口一侧的所述连接头1端部连接有端盖6，所述端盖6用于对所述凸台14限位；具体地，所述芯轴移动通道10开口一侧的所述连接头1端部设有第二连接孔11，所述第二连接孔11配合有连接件5，所述端盖6通过所述连接件5连接于所述连接头1。

在一个具体的实施方式中，所述端盖6与所述连接头1的连接面之间设有密封件和/或所述端盖6与所述芯轴4的连接面之间设有所述密封件。

如图1、图2、图4和图5所示，所述流体通道9开口一侧的所述连接头1端部设有密封圈环形槽7和用于法兰连接的第一连接孔8，所述密封圈环形槽7用于设置法兰密封圈。

其中，根据所述连接头1的具体结构形式，所述第一连接孔8为螺纹盲孔或螺栓孔，所述第二连接孔11为螺纹盲孔或螺栓孔，所述连接件5为螺钉或螺栓。

在一个具体的实施方式中，所述芯轴4的入口轴线与出口轴线平行设置；采用这种结构，此时所述芯轴4为曲通管，但其依然能够满足往复移动的需求，可满足待连接的管汇有一定的错位量的情况。

在一个具体的实施方式中，所述芯轴4的入口轴线与出口轴线成一定角度，采用此种结构，此时所述芯轴4为V型管，但其依然能够满足往复移动的需求，可以满足待连接的管汇在空间内的调整。

本实施例所述的一种伸缩短节，通过所述芯轴4和直通道的所述芯轴移动通道10的密封滑动配合，使得所述连接头1和所述芯轴4能够相对伸缩移动，在安装管汇系统出现距离不合适时，不需要反复调整设备摆放位置和管汇规格，只需要补加一个本实施例的伸缩短节作为补充，将伸缩短节调整到合适的长度进行连接即可，就能有效解决传统管汇系统连接对设备位置精确度要求高的问题，保证连接的便捷性；通过设置直通道或者弯通道的所述流体通道9，使得对应的所述连接头1为直接头或者弯接头，使其在管汇系统中匹配更广泛的使用需求；通过设置用于法兰连接的所述第一连接孔8，将现有的由壬螺纹连接改为法兰连接，加大管汇通径尺寸，有效提高管汇系统输送流体的效率，可同时实现灵活伸缩和连接可靠；当该伸缩短节的长度满足要求并与管汇系统连接后，所述芯轴4因两端的高压流体的轴向力相互抵消而达到平衡，当管汇系统发生振动时，伸缩短节的安装长度会发生变化，通过所述芯轴4在两个所述连接头1内轴向移动对伸缩短节的长度进行补偿，并通过所述端盖6和所述凸台14的配合防止所述芯轴4脱落，从而减轻或消除管汇系统的振动；该伸缩短节结构简单，维护方便，易操作，使用寿命长。

实施例2

如图6至图9所示，本发明所述的一种伸缩短节，包括一个连接头1和一个管状芯轴4。

所述连接头1内设有流体通道9和芯轴移动通道10，所述流体通道9为直通道或者弯通道，即所述流体通道9的入口轴线与出口轴线之间的夹角范围为0～180°；其中，夹角为0时，所述流体通道9为直通道，夹角为90°时，所述流体通道9为L型弯通道，夹角为180°时，所述流体通道9为U型弯通道(未图示)；如图6所示的所述流体通道9为直通道，对应的所述连接头1为直接头，如图8所示的所述流体通道9为L型弯通道，如图9所示的所述流体通道9为折线型弯通道，对应的所述连接头1为弯接头。

如图6、图8和图9所示，所述芯轴移动通道10为直通道且与所述流体通道9连通，所述芯轴移动通道10与所述流体通道9的连通端和所述流体通道9与所述芯轴移动通道10的连通端同轴设置，且所述芯轴移动通道10的内径大于所述流体通道9的内径。

如图7所示，所述芯轴4为直通管，即所述芯轴4的入口轴线与出口轴线重合设置，所述芯轴4一端的外壁由外至内依次设有外螺纹12、密封面13和一圈凸台14，所述芯轴4另一端设有密封圈安装槽16和用于法兰连接的第三连接孔15，所述密封圈安装槽16用于设置法兰密封圈；如图6、图8和图9所示，所述凸台14的外径匹配所述芯轴移动通道10的内径，所述芯轴4的内径匹配所述流体通道9的内径。

如图6、图8和图9所示，设置所述凸台14的所述芯轴4的一端密封滑动配合于所述芯轴移动通道10中，所述凸台14位于所述芯轴移动通道10中；具体地，所述密封面13上套设有密封组件3，所述外螺纹12配合有锁紧螺母2，所述锁紧螺母2和所述凸台14的配合紧固所述密封组件3，所述密封组件3抵接于所述芯轴4外壁和所述芯轴移动通道10内壁；采用这种结构，所述锁紧螺母2、所述密封面13和所述凸台14在所述芯轴4端部外壁上形成一个安装槽，所述安装槽放置所述密封组件3，通过调节所述锁紧螺母2的松紧程度来调节所述安装槽的大小，使得所述密封组件3在所述安装槽中变形，能够良好的抵接于所述芯轴4外壁和所述芯轴移动通道10内壁，将所述芯轴4相对所述连接头1滑动密封，防止高压流体泄漏。

如图6、图8和图9所示，所述芯轴移动通道10开口一侧的所述连接头1端部连接有端盖6，所述端盖6用于对所述凸台14限位；具体地，所述芯轴移动通道10开口一侧的所述连接头1端部设有第二连接孔11，所述第二连接孔11配合有连接件5，所述端盖6通过所述连接件5连接于所述连接头1。

在一个具体的实施方式中，所述端盖6与所述连接头1的连接面之间设有密封件和/或所述端盖6与所述芯轴4的连接面之间设有所述密封件。

如图6、图8和图9所示，所述流体通道9开口一侧的所述连接头1端部设有密封圈环形槽7和用于法兰连接的第一连接孔8，所述密封圈环形槽7用于设置法兰密封圈。

其中，根据所述连接头1的具体结构形式，所述第一连接孔8为螺纹盲孔或螺栓孔，所述第二连接孔11为螺纹盲孔或螺栓孔，所述第三连接孔15为螺纹盲孔或螺栓孔，所述连接件5为螺钉或螺栓。

在一个具体的实施方式中，所述芯轴4的入口轴线与出口轴线平行设置；采用这种结构，此时所述芯轴4为曲通管，但其依然能够满足往复移动的需求，可满足待连接的管汇有一定的错位量的情况。

在一个具体的实施方式中，所述芯轴4的入口轴线与出口轴线成一定角度，采用此种结构，此时所述芯轴4为V型管，但其依然能够满足往复移动的需求，可以满足待连接的管汇在空间内的调整。

本实施例所述的一种伸缩短节，通过所述芯轴4和直通道的所述芯轴移动通道10的密封滑动配合，使得所述连接头1和所述芯轴4能够相对伸缩移动，在安装管汇系统出现距离不合适时，不需要反复调整设备摆放位置和管汇规格，只需要补加一个本实施例的伸缩短节作为补充，将伸缩短节调整到合适的长度进行连接即可，就能有效解决传统管汇系统连接对设备位置精确度要求高的问题，保证连接的便捷性；通过设置直通道或者弯通道的所述流体通道9，使得对应的所述连接头1为直接头或者弯接头，使其在管汇系统中匹配更广泛的使用需求；通过设置用于法兰连接的所述第一连接孔8和所述第三连接孔15，将现有的由壬螺纹连接改为法兰连接，加大管汇通径尺寸，有效提高管汇系统输送流体的效率，可同时实现灵活伸缩和连接可靠；当管汇系统发生振动时，伸缩短节的安装长度会发生变化，通过所述芯轴4在所述连接头1内轴向移动对伸缩短节的长度进行补偿，并通过所述端盖6和所述凸台14的配合防止所述芯轴4脱落，从而减轻或消除管汇系统的振动；该伸缩短节结构简单，维护方便，易操作，使用寿命长。

实施例3

如图1至图9所示，本发明所述的一种管汇系统，包括若干根相连的管道，其中一些相邻的两根所述管道通过如实施例1所述的伸缩短节相连接；

和/或另一些相邻的两根所述管道通过如实施例2所述的伸缩短节相连接。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。