CN101876376B - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封装置，包括密封装置本体和穿设在其中的导线，该密封装置本体包括密封连接法兰、密封壳体和不锈钢罩，密封连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内设有第一绝缘挡板，第一绝缘挡板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间，第一绝缘挡板和密封壳体上分别开设有出线口，导线从密封连接法兰穿入该密封装置本体的密封空间中，从出线口穿出，密封空间中充满密封填充物。本发明可靠性高、便于安装、结构简化且成本低。

Description

密封装置

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CN101212158A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，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。 

为了改善在高压的复杂环境下穿线密封的问题，尤其是潜油伺服电机控制箱的密封问题，本发明提出了一种具有分级密封结构的密封装置。 

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，该密封装置可靠性高、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，包括密封装置本体和穿设在其中的导线，所述的密封装置本体包括密封连接法兰、密封壳体和不锈钢罩，密封连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内设有第一绝缘挡板，第一绝缘挡板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间；第 一绝缘挡板和密封壳体上分别开设有出线口，导线从密封连接法兰穿入该密封装置本体的密封空间中，从出线口穿出；密封空间中充满密封填充物。其中，密封填充物可以是环氧胶，或者是任何一种耐高温、粘性好的粘接胶。 

优选地，所述的密封空间内还可以设有第二绝缘挡板，其上开设有出线口。 

所述的第二绝缘挡板的设置数量可以为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。 

优选的是，所述的第二绝缘挡板的设置数量为2个。 

应理解地是，可以根据实际需要、工况条件、使用场合、压力大小、密封要求等决定第二绝缘挡板的设置数量。 

相邻的两个所述的第二绝缘挡板上开设的出线口彼此错开一个角度。值得注意的是，错开的角度会根据导线缠绕的圈数而发生变化，并非定值。 

所述的一个以上第二绝缘挡板的径向尺寸可以相同。 

可选择地，所述的一个以上第二绝缘挡板的径向尺寸也可以沿着密封连接法兰至密封壳体的方向逐个递减，密封壳体的内腔与第二绝缘挡板外围相配合设置，形成多级阶梯密封空间。 

所述密封壳体的内壁上还可以设有凸台，所述凸台的内径与第二绝缘挡板的外径配合设置。 

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。本发明采用分级密封，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。整个密封空间内的导线是完整的，中间不存在连接件，保证密封装置两侧的导线导通。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，对导线的密封处理通过手工缠线就可以完成，不需要额外的设备辅助作业。 

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。 

说明书附图 

图1为本发明实施例一的密封装置的整体剖面示意图； 

图2为本发明实施例二的密封装置的整体剖面示意图； 

图3为图2中密封装置的立体分解示意图；以及 

图4为本发明的密封装置与潜油伺服电机、控制箱连接的整体结构示意图。 

具体实施方式

实施例一 

图1为本发明实施例一的密封装置的整体剖面示意图。如图1所示，本实施例提供一种密封装置901，该密封装置901包括密封装置本体和穿设在其中的导线910。该密封装置本体由密封连接法兰911、密封壳体912和不锈钢罩913组成。密封连接法兰911与密封壳体912相连，而不锈钢罩913穿设在两者之间。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913，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912是整个密封装置901的支承件。在密封壳体912内设有第一绝缘挡板914。第一绝缘挡板914、不锈钢罩913外壁和密封壳体912内壁围设成密封空间。在第一绝缘挡板914和密封壳体912上分别开设有出线口915，导线910从密封连接法兰911穿入该 密封装置本体的密封空间中，在密封空间中缠绕，然后从出线口915穿出。密封壳体912在其出线口915端与不锈钢罩913螺纹连接，并涂有螺纹密封胶，从而使密封壳体912与不锈钢罩913之间密封。密封空间中充满密封填充物916，例如环氧胶。当然，根据实际需要也可以采用耐高温、粘性好的粘接胶，同样可以达到良好的密封效果。 

导线的具体密封方法将在下述的实施例二中详细说明，在此不再赘述。 

此外，在由第一绝缘挡板914、不锈钢罩913和密封壳体912围成的密封空间中，还可以设有第二绝缘挡板917。在第二绝缘挡板917上也开设有出线口(图未示)，以便导线910穿出。 

实施例二 

图2为本发明实施例二的密封装置的整体剖面示意图。图3为图2中密封装置的立体分解示意图。如图2和图3所示，密封装置901的第二绝缘挡板917的设置数量可以是一个以上，从而将密封空间分割为多级密封空间。第二绝缘挡板917的设置数量优选为2个。第二绝缘挡板917的径向尺寸可以相同，或者另一选择为，第二绝缘挡板917的径向尺寸沿着密封连接法兰911至密封壳体912的方向逐个递减，密封壳体912的内腔与第二绝缘挡板917的外圆周配合设置，例如：其内壁上可以设置用于使第二绝缘挡板搭设在其上的凸台918，凸台918的内径与第二绝缘挡板的外径配合设置，从而形成多级阶梯密封空间(可参照图1和2)。本发明主要是基于分级密封，达到逐层递减压力和防止泄露的原理。具体如图2所示，本实施例中设有2个第二绝缘挡板917，从而将密封空间分割成三级密封空间。 

导线密封是分级密封的重点。下面以图2所示的实施例来说明本发明对导线910的密封。密封壳体912在与绝缘挡板917配合的位置处设有几级台阶，图中示出三级台阶，也就是说形成了内径不同的三个沉孔。根据内径从小到大，即沿着从密封壳体912的出线口915侧到密封连接法兰911侧的方向，三个台阶依次被称为第一台阶、第二台阶和第三台阶，相应地，三个沉孔依次被称为第一层内孔、第二层 内孔和第三层内孔。两组导线910分别通过密封壳体912两侧的出线口915穿出。需要指出的是，究竟用几组导线是根据实际穿线的数目确定的，而分级密封的层数是由密封要求、工况条件等确定。例如，随着压力提升，分级的层数也相应增加。以一组导线为例，在第一层内孔，导线在不锈钢罩的外圆周进行缠绕。具体缠绕的圈数根据实际操作决定。缠绕好后，用易于固化的厌氧胶将密封壳体912的出线口915堵住。然后向第一层内孔灌注环氧胶，直至环氧胶充满到第一台阶处停止。然后将带有出线口的绝缘挡板盖在第一台阶上，置于烘箱内烘干。待到第一层环氧胶固化后，导线绕不锈钢罩的外圆周进行第二层缠绕，按照上述相同的方式依次灌注环氧胶，盖上绝缘挡板。以同样方式依次完成以下各层的密封，从而在密封壳体912内实现对导线910的密封。这就是按照分层缠绕，分层灌注环氧胶的方式来完成对导线的分级密封。多层密封，每一层的导线是围绕着密封壳体的中心盘绕，然后通过开设在绝缘板上的出线口绕出。相邻的两个第二绝缘挡板上开设的出线口可以彼此错开一定角度。每一层导线缠绕的圈数优选为3/8圈以上，因此，错开的角度会根据导线缠绕的圈数而发生变化，并非定值。 

图4为本发明的密封装置与潜油伺服电机、控制箱连接的整体结构示意图。如图4所示，密封装置901介于潜油电机902和控制箱903之间，并且与潜油电机902和控制箱903相连接。具体来说，密封装置901的密封壳体912在其出线口915端与控制箱903连接，该端为低压腔端，两者可以通过螺纹进行连接。密封装置901的密封连接法兰911与潜油电机902连接，该端为高压侧，两者可以通过螺栓进行连接。密封连接法兰911与密封壳体912连接，例如可以通过螺纹进行连接。 

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。此外，本发明的密封装置适用于较宽的压力范围，特别适用于高压场合。该密封装置的可靠性高、便于安装、结构简化且成本低。 

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 (8)

1.一种密封装置，包括密封装置本体和穿设在其中的导线，其特征在于，所述的密封装置本体包括密封连接法兰、密封壳体和不锈钢罩，密封连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内设有第一绝缘挡板，第一绝缘挡板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间；第一绝缘挡板和密封壳体上分别开设有出线口，导线从密封连接法兰穿入该密封装置本体的密封空间中，从出线口穿出；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，所述的密封空间内还设有第二绝缘挡板，其上开设有出线口。

3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述的第二绝缘挡板的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。

4.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，所述的第二绝缘挡板的设置数量优选为2个。

5.根据权利要求3或4所述的密封装置，其特征在于，相邻的两个所述的第二绝缘挡板上开设的出线口彼此错开一个角度。

6.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，所述的一个以上第二绝缘挡板的径向尺寸相同。

7.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，所述的一个以上第二绝缘挡板的径向尺寸沿着密封连接法兰至密封壳体的方向逐个递减，密封壳体的内腔与第二绝缘挡板外围相配合设置，形成多级阶梯密封空间。

8.根据权利要求7所述的密封装置，其特征在于，所述密封壳体的内壁上设有凸台，所述凸台的内径与第二绝缘挡板的外径配合设置。

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