CN101876375B - 密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种密封装置，包括密封装置本体，所述的密封装置本体包括连接法兰、密封壳体和不锈钢罩，连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内腔的两端分别设有密封块和第一绝缘板，密封块、第一绝缘板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间，密封块与连接法兰之间设有压紧块；密封块、第一绝缘板和密封壳体上分别开设有通孔，第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出；密封空间中充满密封填充物。该高压密封穿线装置可靠性高、成本低、结构简单、操作方便、组件化设计、安装方便，并且其结构可以根据需要进行灵活变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封装置，尤其是一种能承受外部高压液体介质的密封装置，属于密封技术领域。
背景技术
机械设备的密封一直是个重要问题，密封不好将直接影响设备的性能，甚至是直接导致设备失效，尤其是在设备的内外两侧分别为高压液体介质和低压空气腔，同时又要保证两侧之间有导线相通的场合，导线处的密封对设备的性能有至关重要的影响。
潜油电泵系统是油田生产的重要设备，对传统的潜油电泵系统，采用的电机是三相异步电动机，随着油田对采油设备效率和节能的问题的日益重视，以及新技术的发展，开发伺服潜油电机成为一种趋势。传统的潜油电泵系统，控制系统放在陆地上，而开发高效的潜油伺服电机则要求将控制系统随电机一起置于井下。在这种情况下电机的本体内充满高压液体，油井内是高压的油水混合液体，即设备的四周都是高压的油水混合液体。然而安装有伺服控制器的控制箱内是不允许有液体的。另外，控制信号线、电机三相的动力线都要从控制箱进入电机本体。控制箱内为空气，而电机本体机壳和井中都是高压液体，这就在控制箱和电机之间形成了巨大的压差。换句话说，控制箱内是低压腔，而控制箱的外面则是高压介质。这时既要保证系统的电源线、信号线、电机动力线穿过控制箱，又要保证控制箱的密封，从而防止高压液体泄露进控制箱内部而致使设备无法正常工作。
如上所述，要解决既保证高压液体侧和低压侧之间实现密封，又要保证导线能贯通的问题，通常的做法是在导线外圆周上套设有进线密封圈，用电缆压盖将进线密封圈压紧，依靠进线密封圈受压变形来实现密封。然而这样只能密封进线密封圈与导线外圆周之间的间隙。一旦电缆破损或导线与进线密封之间发生泄露，将直接导致液体进入低压腔，使低压腔内零部件损坏或失效，最终导致设备无法正常运行。
公开号为CN 101212158A的文献公开一种用于潜水电机的电缆密封结构，其目的就是要隔绝有液体的一侧和低压空气侧，同时又要保证电缆和电机内部线的相通。这种结构由一个橡胶硫化铸头和两段电缆构成，两段电缆分别设置在橡胶硫化铸头的两个端面中，两段电缆的相向端面之间设置有一个金属导电体，两段电缆中的导线的相向端面分别与金属导电体的两端连接，金属导电体的外周、金属导电体与两段电缆的连接处的外周包围有绝缘热缩套管，橡胶硫化铸头与两段电缆和绝缘热缩套管密封连接。该结构不适于高压场合，尤其不适于潜油伺服系统，这是因为电机内部是高压电机油，外部是成分复杂的井液，即多种液体的混合物。该结构具有以下缺陷：
1、在高温高压的场合采用绝缘热缩套管，其受压有限，不利于复杂环境下的高压密封；
2、该结构形式不适合在潜油伺服电泵系统中应用；
3、硫化铸头两侧电缆的连接不可靠，容易造成断路；以及
4、该结构工艺比较复杂，使加工制造的成本增加。
为了解决在潜油伺服抽油系统中，井下控制箱和电机编码器系统的密封；井下电路联通；以及保证潜油伺服电机传感器系统有效运行的问题，本发明提出了密封装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供了一种密封装置，尤其是一种能承受外部高压液体介质的密封装置。该高压密封穿线装置采用分级密封逐层递减压力的方式，克服了现有技术中的缺陷，由多层环氧树脂填封，因此密封效果可靠稳定，并且为组件化设计使安装方便、成本降低、结构简化、操作方便，并且其结构可以根据需要进行灵活变化。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种密封装置，包括密封装置本体，所述的密封装置本体包括连接法兰、密封壳体和不锈钢罩，所述连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内腔的两端分别设有密封块和第一绝缘板，密封块、第一绝缘板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间，密封块与连接法兰之间设有压紧块；密封块、第一绝缘板和密封壳体上分别开设有通孔，应注意的是，密封壳体的通孔内径必须要大于铜棒的外径，以防止密封壳体与铜棒之间导通。但是绝缘挡板上的通孔内径和铜棒的外径理论上相等，当然大点也是可以的。第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出；密封空间中充满密封填充物。
优选地，所述的第一铜棒为阶梯状，设置在其中部的台阶柱外径大于两端的铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第一绝缘板抵顶接触。这样的结构可以将第一铜棒上的压力通过第一绝缘板传递到密封壳体上。
为便于两边电路导通，所述的第一铜棒的末端均设有连接插头。
优选地，所述的第一绝缘板和密封块之间设有第二绝缘板，第二绝缘板与密封块围设的密封空间内穿设第二铜棒；第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出，并穿过第二绝缘板与第二铜棒首尾相接；第二铜棒从密封块的通孔穿出。
可选地，所述的第一绝缘板和第二绝缘板之间可以设有支承板，其上开设有通孔。应注意的是，支承板的通孔内径必须要大于铜棒的外径，以防止支承板与铜棒之间导通。
此外，所述的密封壳体的内腔上设有凸台，可以将支承板固设在凸台。
可理解的是，所述的第二绝缘板和第二铜棒的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。
可选地，相邻的两个所述的第二绝缘板之间可以设有支承板，其上开设有通孔。
此外，所述的密封壳体的内壁上设有凸台，可以将支承板固设在凸台上。
可选地，所述的第一铜棒与第二铜棒之间通过螺纹连接。
优选地，所述的第二铜棒为阶梯状，一端设置为台阶柱，柱体外径大于另一端的第二铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第二绝缘板抵顶接触。
所述的第二铜棒的末端设有连接插头，以便于两边电路导通。
所述的密封壳体上开设的通孔的内径大于第一铜棒的外径，以防止密封壳体与第一铜棒之间导通。
所述的支承板上开设的通孔的内径大于第一铜棒或第二铜棒的外径，以防止支承板与第一铜棒或第二铜棒之间导通。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、可靠性高，成本低。本申请采用分级密封，相应的零件利用通用机加工就可以完成，节省了成本，没有复杂的工艺。由于采用分级密封的结构，压力逐层递减，达到高压下的可靠密封，也有效的防止了高压液体对低压腔内的泄露。
2、结构简单，操作方便。密封装置有相应的几个零件通过螺纹连接组装完成。
3、组件化设计，安装方便。密封装置的两端通过螺纹或者螺栓连接，安装方便，对线的连接只要在密封装置两侧的导线安装上插头，在分别与密封装置两侧腔内的导线连接就可。除了在潜油电机的应用场合，在其它高压密封场合也可以应用。
4、结构可以根据需要进行灵活变化。对于穿过密封间导线的数目，在组件固化之前，可以根据使用要求进行增减。而且根据运用场合压力的大小增减密封的层数，压力大的场合相应的密封层数增加，以增强密封效果。
下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为本发明的密封装置的整体结构示意图之一；
图2为本发明的密封装置的整体结构示意图之二；
图3为本发明第一实施例的密封装置的剖视图；
图4为密封装置中第一铜棒的结构示意图；
图5为本发明第二实施例的密封装置的剖视图；
图6为图4的密封装置中第二铜棒的结构示意图；以及
图7为密封装置的安装整体结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的密封装置的整体结构示意图之一。图2为本发明的密封装置的整体结构示意图之二。图1、图2分别示出了密封装置的两端。如图1和图2所示，本发明提供一种密封装置971，该密封装置971为组件化设计，其两端分别设有导线插头955，方便两端导线连接。该密封装置971的一端为连接法兰951，另一端为螺纹，方便与两端的潜油伺服电机972和控制箱973(参照图7)连接。
实施例一
图3为本发明第一实施例的密封装置的剖视图。如图3所示，该密封装置包括密封装置本体，所述的密封装置本体由连接法兰951、密封壳体952和不锈钢罩953组成，连接法兰951与密封壳体952相连，不锈钢罩953穿设在两者之间，用于安装潜油伺服电机972的编码器系统。本发明中为了满足潜油伺服电机的需要，采用非导磁材料制成不锈钢罩953，应理解的是，在特定的使用场合下，保证结构不变的前提下，可以根据实际情况选择的非导磁材质。密封壳体952内腔的两端分别设有密封块956和第一绝缘板957。密封块956、第一绝缘板957、不锈钢罩953和密封壳体952围设成密封空间。密封块956与连接法兰951之间设有压紧块958；密封块956和第一绝缘板957上分别开设有通孔。密封壳体952的底端也开设有用于通过铜棒的孔，从密封壳体952的底端往上看，孔径大于第一铜棒954的外径，因此防止密封壳体与铜棒之间导通。另外，绝缘挡板上的通孔内径和铜棒的外径理论上相等，当然大点也是可以的。第一铜棒954从密封壳体952的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板957穿出。密封空间中充满密封填充物959，例如环氧树脂。环氧树脂的承载力高，粘 接性能好，化学性能稳定，绝缘性能优良，在密封装置的各铜棒之间，由环氧树脂隔开起到较好的绝缘和密封效果。
图4为密封装置中第一铜棒的结构示意图。如图4所示，第一铜棒954为阶梯状，即采用中间粗，两头细的阶梯轴形式，设置在其中部的台阶柱963外径大于两端的铜棒外径，该台阶柱963的下台阶面与第一绝缘板957抵顶接触。通过这个台阶来防止第一铜棒954因承受压力过大而压穿，同时将压力传递给第一绝缘板957，使得压力均匀，再通过第一绝缘板957将压力传递到密封壳体952的底端。此外，第一铜棒954的末端均设有连接插头955。
实施例二
图5为本发明第二实施例的密封装置的剖视图。如图5所示，第一绝缘板957和密封块956之间还可以设有第二绝缘板960，绝缘板可以采用高强度绝缘板，并且其上开设有用于通过铜棒的孔，第二绝缘板960与密封块956围设的密封空间内穿设第二铜棒961；第一铜棒954从密封壳体952的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板957穿出，并穿过第二绝缘板960与第二铜棒961首尾相接；第二铜棒961从密封块956的通孔穿出。
此外，在第一绝缘板957和第二绝缘板960之间可以设有支承板962，支承板962上开设有通孔。应注意的是，支承板962上开设的通孔的内径大于第一铜棒954或第二铜棒961的外径，以防止支承板962与第一铜棒954或第二铜棒961之间导通。此外，密封壳体952的内腔上设有凸台965，可以将支承板962固设在凸台965上。
图6为密封装置中第二铜棒的结构示意图。如图6所示，第二铜棒961也为阶梯状，即阶梯轴形式。其底端为粗台阶柱964，柱体外径大于另一端的外径，该台阶柱964的下台阶面与第二绝缘板960抵顶接触。由于第二铜棒961的下端较粗且与第二绝缘板960接触，因此将第二铜棒961受到的压力均匀分配给第二绝缘板960后，再传递给下面的支承板962，最后传递到密封壳体952上。铜棒采用阶梯轴形式，能避免导线在灌封的环氧树脂层中因压力过大而直接被压出密封装置 导致密封失效。此外，在较粗的台阶柱964上设有螺纹孔，用于与第一铜棒954连接，从而实现密封装置内第一铜棒954与第二铜棒961之间导通。第二铜棒961的较小外径的末端设有连接插头955。
下面针对该实施例来简单说明本发明的密封装置的安装及密封过程。
首先，固定安装好第一绝缘板957。然后让第一铜棒954穿过第一绝缘板957上的孔，直到第一铜棒954的中间台阶的下表面与第一绝缘板957接触，此时第一铜棒954也已穿过密封壳体952的底孔。然后向第一层绝缘板957与密封壳体952的底端之间形成的空腔中浇注环氧树脂。
待到第一层环氧树脂凝固后，浇注第二层环氧树脂，同时压上支承板962。支承板962上开设的孔径要大于第一铜棒954的外径，以便第一铜棒954顺利穿过。再浇注第三层环氧树脂，同时盖上第二层绝缘板960。
待到第三层环氧树脂凝固且第二绝缘板960安装好后，通过螺纹将第一铜棒954(如图4所示)和第二铜棒961(如图6所示)连接在一起。这时浇注第四层环氧树脂，同时压上密封块956。在该具体的实施例中，这四层环氧树脂起到了良好的分层密封效果。
然后通过密封壳体952内的螺纹拧上压紧块958，将密封块958压紧。
最后安装上连接法兰951，连接法兰951与密封壳体952为螺纹连接。
可理解的是，第二绝缘板960和第二铜棒961的数量可以根据具体情况和需要而设置为多个，从而将密封空间分割为多级密封空间。相邻两个第二绝缘板960之间可以设有支承板962，支承板962上开设有通孔。
图7为密封装置的安装整体结构示意图。如图7所示，密封装置971介于潜油伺服电机972和控制箱973之间，并且与潜油伺服电机972和控制箱973相连接。具体来说，密封装置971的密封壳体952在第一铜棒954穿出的一端与控制箱973连接，例如可以通过螺纹进行 连接。密封装置971的密封连接法兰951与潜油伺服电机972连接，例如可以通过螺栓进行连接。
由上述内容可知，本发明采用分级密封逐层递减压力的方式，克服了现有技术中的缺陷，使得控制系统随电机可以一起置于井下。该密封装置采用集成化设计，降低了成本，结构简单且可以根据需要灵活设计。此外，本发明的密封装置由多层环氧树脂填封，因此密封效果可靠稳定，适用于较宽的压力范围，特别适用于高压场合。
最后应说明的是：以上实施方案仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (14)
1.一种密封装置，包括密封装置本体，其特征在于，所述的密封装置本体由连接法兰、密封壳体和不锈钢罩组成，连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内腔的两端分别设有密封块和第一绝缘板，密封块、第一绝缘板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间，密封块与连接法兰之间设有压紧块；密封块、第一绝缘板和密封壳体上分别开设有通孔，第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出；密封空间中充满密封填充物。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述的第一铜棒为阶梯状，设置在其中部的台阶柱外径大于两端的铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第一绝缘板抵顶接触。
3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述的第一铜棒的末端设有连接插头。
4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述的第一绝缘板和密封块之间还设有第二绝缘板，第二绝缘板与密封块围设的密封空间内穿设第二铜棒；第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出，并穿过第二绝缘板与第二铜棒首尾相接；第二铜棒从密封块的通孔穿出。
5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，所述的第一绝缘板和第二绝缘板之间还设有支承板，其上开设有通孔。
6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，所述的密封壳体的内腔上设有凸台，支承板固设在凸台上。
7.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，所述的第二绝缘板和第二铜棒的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。
8.根据权利要求7所述的密封装置，其特征在于，相邻的两个所述的第二绝缘板之间设有支承板，其上开设有通孔。
9.根据权利要求8所述的密封装置，其特征在于，所述的密封壳体的内腔上设有凸台，支承板固设在凸台上。
10.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，所述的第一铜棒与第二铜棒之间通过螺纹连接。
11.根据权利要求4-10任一项所述的密封装置，其特征在于，所述的第二铜棒为阶梯状，一端设置为台阶柱，柱体外径大于另一端的第二铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第二绝缘板抵顶接触。
12.根据权利要求11所述的密封装置，其特征在于，所述的第二铜棒的末端设有连接插头。
13.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述的密封壳体上开设的通孔的内径大于第一铜棒的外径。
14.根据权利要求5或8所述的密封装置，其特征在于，所述的支承板上开设的通孔的内径大于第一铜棒或第二铜棒的外径。
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