CN104389778B - 盘根密封装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

盘根密封装置及应用方法是油田油井柱塞泵技术，在本发明中，密封函体与压力调节器由高压连接管通过接头连接；本发明的意义是：它对工作介质采用双级密封，并通过压力调节器在两级密封之间的补偿腔内保持的压力，抵消一级密封所承受的部分单向压力，同时二级密封仅承受补偿腔的压力，起到分散密封工作压力、降低盘根工作负荷的作用，大幅度提高了密封寿命；在函体内增加固体润滑剂，降低摩擦系数；在函体外口，开设导流孔，改变水流方向，避免水流飞溅污染机油；经过现场试验，该结构延长密封寿命高达10倍以上。

Description

盘根密封装置及应用方法

技术领域：本发明涉及油田油井柱塞泵技术，尤其是盘根密封装置及应用方法。

背景技术：目前高压柱塞泵柱塞密封采用盘根整体受力密封，缺乏润滑，导致盘根在密封柱塞工作中承受柱塞泵工作压力过高，失效速度快，更换频繁，并且，盘根出现泄漏后，水流会随柱塞飞溅，随同连接杆进入机油箱，造成机油乳化，形成较大损失。

发明内容：本发明的目的是提供结构简单，能够延长盘根使用寿命的盘根密封装置及应用方法，本发明的目的是这样实现的，密封函体与压力调节器由高压连接管通过接头连接。在密封函体内侧安放一个内导向环，内导向环外面安放减磨环，减磨环的外侧安装压环，压环外侧安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为一级密封；一级密封盘根后面安装减磨环，减磨环后面安装隔环，隔环位置构成补偿腔，隔环外面再安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为二级密封，二级密封盘根后面安装减磨环，减磨环后面安装外导向环，外导向环外面安装大压紧螺母，外导向环和大压紧螺母通过燕尾槽或直槽连接，外导向环通过燕尾槽，在大压紧螺母带动下旋转；在密封函体中间对应隔环位置上方有丝扣台阶孔，通过丝扣台阶孔、接头、高压管线连接外部压力调节器，通过压力调节器调节补偿腔压力，实现对盘根压力补偿，起到降低盘根承受压力的目的；在密封函体下部对应大压紧螺母导流槽部位，开设泄流孔，泄流孔下端安装泄流管；水封位于大压紧螺母内，并由水封压紧螺母压紧；柱塞位于密封函体的中间；在密封函体的一端外圆有连接台阶，密封函体端部有密封圈槽，密封函体内孔一端有柱塞通孔，柱塞通孔右端是组合密封孔，组合密封孔右边是集液槽，集液槽的右边是压紧丝扣孔，密封函体的中间位置正上方有连接丝扣通孔，密封函体正下方有泄流孔。

在压力调节器上有外壳，外壳的一端与端盖连接，端盖上有出口，出口处有单向节流阀孔，孔内有钢球；在外壳的中间依次安装着密封圈、阀座、阀芯、内弹簧座、弹簧、丝扣弹簧座、锁紧环，阀座上有阀芯，阀座外圆有密封圈槽，密封圈槽内安装有密封圈，在外壳的另一端有进口。

在大压紧螺母的外表面有集水槽，大压紧螺母的内部为柱塞通孔，内端端部有燕尾槽，在集水槽的中间设置有1-8个内导流孔；在大压紧螺母的外圆有连接丝孔，大压紧螺母的一端有六方。

在减磨环上有压紧面、外配合面、内配合面和紧缩斜面，紧缩斜面的斜度为单向0-45°；减磨环由铅固体减磨材料制成。

在隔环上有加强棱角，外圆有外导流槽，内圆有内导流槽，内外导流槽中间有数个导流孔连通；隔环的一端有与减磨环斜面对应的单向0-45°的压紧斜面；隔环由铜耐磨且硬度较低的耐磨材料制成。

在压环上有压环外配合面、压环内配合面、支撑面、压紧斜面和压环加强棱角，压紧斜面斜度为单向0-45°；压环由铜耐磨且硬度较低的金属材料制成。

在外导向环上有连接燕尾槽或直槽，连接燕尾槽上有燕尾槽内口和燕尾槽外口。

本发明的应用方法是，两级盘根中间的隔环位置为压力补偿区，使用中，一级密封盘根会产生泄露，泄露出的介质液体通过减磨环进入隔环内导流槽、通孔进入外导流槽，然后从外导流槽通过函体丝扣通孔、连接高压管进入压力调节器，当一级密封泄露介质泄漏量达到一定程度的时候就会形成高压，该部分高压通过压力调节器调节到需要的压力，形成补偿腔压力；这样补偿腔压力形成后，一级密封承受的单向工作压力为工作腔压力与补偿压力之差，二级密封承受的压力为补偿压力与外部压力之差，这样一、二级密封均只承受部分工作腔压力，实现了两级密封分散承受工作腔高压的目的；如果密封压力较高，在超过单级密封承受负荷的情况下，按照两级密封结构及原理，增加到三级以上密封结构；在一、二级密封前后均装有固体减磨环，通过柱塞往复运动，将减磨环上的润滑材料连续带到盘根密封部位，起到减磨作用；从二级盘根密封泄漏的液体，在大压紧螺母上水封的阻挡下，汇集流入大压紧螺母上的集水槽，然后通过泄水孔、泄流管排出。

本发明的意义是：它对工作介质采用双级密封，并通过压力调节器在两级密封之间的补偿腔内保持的压力，抵消一级密封所承受的部分单向压力，同时二级密封仅承受补偿腔的压力，起到分散密封工作压力、降低盘根工作负荷的作用，大幅度提高了密封寿命；在函体内增加固体润滑剂，降低摩擦系数；在函体外口，开设导流孔，改变水流方向，避免水流飞溅污染机油；经过现场试验，该结构延长密封寿命高达10倍以上，根本上避免了油箱进水失效，大量减少了维修时率，大幅度节约了维修人力、物力，降低了材料消耗。

附图说明：图1为盘根密封装置的结构示意图，图中1、密封函体 2、高压连接管3、接头 4、压力调节器 5、出口。

图2为密封函体总成的结构示意图，图中1、密封函体 6、内导向环 7、减磨环 8、压环 9、盘根 10、丝孔 11、外导向环 12、大压紧螺母 13、水封 14、水封压紧螺母 15、柱塞16、泄流孔 17、泄流管。

图3密封函体的结构示意图，图中1、密封函体 18、连接台阶 19、连接通孔 20、密封圈槽 21、柱塞通孔 22、组合密封孔 23、集液槽 24、泄流孔 25、压紧丝扣孔。

图4为密封函体的侧视图，图中19、连接通孔 24、泄流孔。

图5为大压紧螺母的结构示意图，图中26、连接燕尾槽 27、内导流孔 28、柱塞通孔29、集水槽 30、水封台阶 31、连接丝孔 32、六方。

图6为减磨环的示意图，图中33、压紧面 34、外配合面 35、内配合面 36、紧缩斜面。

图7为隔环的主视图。

图8为隔环的侧视图，图中37、加强棱角 38、外导流槽 39、内导流槽 40、导流孔41、压紧斜面。

图9为压环的主视图。

图10为压环的侧视图，图中42、压环外配合面 43、压环内配合面 44、支撑面 45、压紧斜面 46、压环加强棱角。

图11为外导向环的主视图，图中47、燕尾槽。

图12为外导向环的侧视图，图中48、燕尾槽外口 49、燕尾槽内口。

图13为压力调节器的结构示意图，图中5、出口 50、端盖 51、锁紧环 52、丝扣弹簧座 53、弹簧 54、内弹簧座 55、阀芯 56、阀座 57、外壳 58、进口 59、密封圈槽 60、密封圈。

具体实施方式：实施例1、在本发明中，密封函体1与压力调节器4由高压连接管2通过接头3连接。

实施例2、在密封函体1内侧安放一个内导向环6，内导向环6外面安放减磨环7，减磨环7的外侧安装压环8，压环8外侧安装一组长度为10-70mm的密封盘根9，作为一级密封；盘根9后面安装减磨环，减磨环后面安装隔环，隔环外面再安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为二级密封，密封盘根后面安装减磨环，减磨环后面安装外导向环11，外导向环11外面安装大压紧螺母12，外导向环11和大压紧螺母12通过燕尾槽47连接，外导向环11通过燕尾槽47，在大压紧螺母12带动下旋转；在密封函体1中间对应隔环位置上方有丝扣台阶孔，通过丝孔10连接外部压力调节器4，通过压力调节器4调节压力，实现对盘根9压力补偿，起到降低盘根9承受压力的目的；在密封函体1下部对应大压紧螺母12导流槽部位，开设泄流孔16，泄流孔16下端安装泄流管17；水封13位于大压紧螺母12内，并由水封压紧螺母 14固定；柱塞15位于密封函体1的中间；在密封函体1的一端外圆有连接台阶18，在密封函体1端部有密封圈槽20，密封函体1内孔一端有柱塞通孔21，柱塞通孔21右端是组合密封孔22，组合密封孔22右边是集液槽23，集液槽23的右边是压紧丝扣孔25，密封函体1的中间位置正上方有连接通孔19，密封函体1正下方有泄流孔24。

实施例3、在压力调节器4上有外壳57，外壳57的一端与端盖50连接，端盖50上有出口5,出口5处有单向节流阀孔，孔内有钢球；在外壳57的中间依次安装着密封圈60、阀座56、阀芯55、内弹簧座54、弹簧53、丝扣弹簧座52、锁紧环51，阀座56上有阀芯55，阀座56外圆有密封圈槽59，密封圈槽59内安装有密封圈60，在外壳57的另一端有进口58。

实施例4、在大压紧螺母12的外表面有集水槽29，大压紧螺母12的内部为柱塞通孔28，内端端部有连接燕尾槽26，在集水槽29的中间设置有内导流孔27；在大压紧螺母12的外圆有连接丝孔31，大压紧螺母12的中间有水封台阶30，大压紧螺母12的一端有六方32。

实施例5、在减磨环7上有压紧面33、外配合面34、内配合面35和紧缩斜面36，紧缩斜面36的斜度为单向0-45°；减磨环7由铅固体减磨材料制成。

实施例6、在隔环上有加强棱角37，隔环的外圆有外导流槽38，内圆有内导流槽39，内外导流槽中间有数个导流孔40连通；隔环的一端有与减磨环7斜面对应的单向0-45°的压紧斜面41；隔环由铜耐磨且硬度较低的耐磨材料制成。

实施例7、在压环8上有压环外配合面42、压环内配合面43、支撑面44、压紧斜面45和压环加强棱角46，压紧斜面45有与减磨环7斜面对应的单向0-45°的斜面斜度；压环由铜耐磨且硬度较低的金属材料制成。

实施例8、在外导向环11上有燕尾槽47，燕尾槽47上有燕尾槽内口49和燕尾槽外口48。

实施例9、本发明的应用方法是，两级盘根中间的隔环位置为压力补偿区，使用中，一级密封盘根会产生小量泄露，泄露出的介质液体通过减磨环7进入隔环内导流槽39、通孔进入外导流槽38，然后从外导流槽38通过函体丝扣通孔、连接高压管2进入压力调节器4，当一级密封泄露介质泄漏量达到一定程度的时候就会形成高压，该部分高压通过压力调节器4调节到需要的补偿压力，形成补偿腔压力；这样补偿腔压力形成后，一级密封承受的单向工作压力为工作腔压力与补偿压力之差，二级密封承受的压力为补偿压力与外部压力之差，这样一、二级密封均只承受部分工作腔压力，实现了两级密封分散承受工作腔高压的目的；如果密封压力较高，在超过单级密封承受负荷的情况下，按照两级密封结构及原理，增加到三级以上密封结构；在一、二级密封前后均装有固体减磨环7，通过柱塞15往复运动，将减磨环7上的润滑材料连续带到盘根密封部位，起到减磨作用；从二级盘根密封泄漏的液体，在大压紧螺母12上水封的阻挡下，汇集流入大压紧螺母12上的集水槽29，然后通过泄水孔、泄流管排出。

Claims (7)

1.盘根密封装置，其特征是：密封函体（1）与压力调节器（4）由高压连接管（2） 通过接头（3）连接；在密封函体（1）内侧安放一个内导向环（6），内导向环（6）外面安放减磨环一(7)，减磨环一(7)的外侧安装压环（8），压环（8）外侧安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为一级密封；一级密封盘根（9）后面安装减磨环二，减磨环二后面安装隔环，隔环外面再安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为二级密封，二级密封盘根后面安装减磨环三，减磨环三后面安装外导向环（11），外导向环（11）外面安装大压紧螺母（12），外导向环（11）和大压紧螺母（12）通过燕尾槽（47）连接，外导向环（11）通过燕尾槽（47），在大压紧螺母（12）带动下旋转；在密封函体（1）中间对应隔环位置上方有丝扣台阶孔，通过丝扣台阶孔连接外部压力调节器（4），通过压力调节器（4）调节压力，实现对一级密封盘根（9）压力补偿，起到降低一级密封盘根（9）承受压力的目的；在密封函体（1）下部对应大压紧螺母（12）导流槽部位，开设泄流孔（16），泄流孔（16）下端安装泄流管（17）；水封（13）位于大压紧螺母（12）内，并由水封压紧螺母（14）固定；柱塞（15）位于密封函体（1）的中间；在密封函体（1）的一端外圆有连接台阶（18），密封函体（1）端部有密封圈槽（20），密封函体（1）内孔一端有柱塞通孔（21），柱塞通孔（21）右端是组合密封孔（22），组合密封孔（22）右边是集液槽（23），集液槽（23）的右边是压紧丝扣孔（25），密封函体（1）的中间位置正上方有所述丝扣台阶孔，密封函体（1）正下方有所述泄流孔。

2.根据权利要求1所述的盘根密封装置，其特征是：在压力调节器（4）上有外壳（57），外壳（57）的一端与端盖（50）连接，端盖（50）上有出口（5），出口（5）处有单向节流阀孔，孔内有钢球；在外壳（57）的另一端有进口（58）。

3.根据权利要求1所述的盘根密封装置，其特征是：在大压紧螺母（12）的外表面有集水槽（29），大压紧螺母（12）的内部为柱塞通孔（28）、内端端部有连接燕尾槽（26），在集水槽（29）的中间设置有内导流孔（27）；在大压紧螺母（12）的外圆有连接丝扣（31），大压紧螺母（12）的中间有水封台阶（30），大压紧螺母（12）的一端有六方（32）。

4.根据权利要求1所述的盘根密封装置，其特征是：在减磨环一（7）上有压紧面（33）、外配合面（34）、内配合面（35）和紧缩斜面（36），紧缩斜面（36）的斜度为单向0-45°。

5.根据权利要求1所述的盘根密封装置，其特征是：在隔环上有加强棱角（37），隔环的外圆有外导流槽（38），内圆有内导流槽（39），内外导流槽中间有数个导流孔（40）连通；隔环的一端有与减磨环二斜面对应的单向0-45°的压紧斜面（41）。

6.根据权利要求1所述的盘根密封装置，其特征是：在压环（8）上有压环外配合面（42）、压环内配合面（43）、支撑面（44）、压紧斜面（45）和压环加强棱角（46），压紧斜面（45）有与减磨环一(7)斜面对应的单向0-45°的斜面斜度。

7.根据权利要求1所述的盘根密封装置，其特征是：在外导向环（11）上有燕尾槽（47），燕尾槽（47）上有燕尾槽内口（49）和燕尾槽外口（48）。