CN113216888A - 一种光杆新型磁密封结构装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光杆新型磁密封结构装置，由磁流体密封形成一级密封，形状记忆合金密封形成二级密封，自动补偿压缩结构形成三级密封，井口手动密封结构形成四级密封，整体结构通过法兰盘与井口三通连接为一体。磁流体与形状记忆合金组成的密封结构处于光杆密封装置上部并环抱光杆，自动补偿压缩弹簧依据弹簧压缩作用，压缩补偿密封盘根，结合前两部分实现光杆的三次密封，两套井口手动密封结构通过法兰盘对称连接在光杆密封装置两侧，通过旋转手轮推动前密封挤压光杆实现密封作用。

Description

一种光杆新型磁密封结构装置

技术领域

本发明涉及井口密封技术领域，更具体的是，本发明涉及一种光杆新型磁密封结构装置。

背景技术

在我国油田发展中，主要是机械采油，油杆抽油设备是最主要的设备。根据实际调查显示，我国的油杆抽油设备在使用的油井占总油井数的半数以上，在这些设备中光杆密封装置是其中最主要的装置。

有杆抽油机的常规光杆密封装置的密封圈寿命长短不一，但大都不超过三个月，短的甚至不足一天。所以密封圈需要经常更换，并且在更换密封圈的时候不能开启油井，需要对油井进行停井处理。此外，为避免井口的泄露污染，工人还必须定期巡视油井，并检查盘根的密封状态，给采油工作带来了大量的麻烦，一旦发生事故，将造成非常严重的损失。

现有的光杆密封装置，其存在的问题和缺陷主要有：密封材料在需要更换时拆卸与安装不是很方便，人工劳动程度增加。在井口喷发时，未曾有专门的密封结构用以密封井口防止石油的喷发。在光杆运动中，密封材料容易磨损，不能保证密封材料的动密封可靠性，从而导致原油的泄露。且在高温、低温、腐蚀等极端环境下，原有密封结构会快速失效。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种光杆新型磁密封结构装置，磁流体润滑并一级密封光杆，同时将光杆摩擦产生的热量传递到密封弹簧，形成二级密封光杆，压缩弹簧自动补偿密封盘根，形成三级密封光杆，防喷装置对光杆进行四级密封，提高了密封性能。

本发明提供的技术方案为：

一种光杆新型磁密封结构装置，包括：

第一壳体，其一端可拆卸的设置在井口上且套设在光杆的外侧，所述第一壳体具有第一容纳腔和第二容纳腔；

压缩弹簧，其一端固定在所述第一容纳腔的底部；

密封盘根，其一端设置在所述压缩弹簧的另一端；

第二壳体，其设置在所述密封盘根的另一端；

密封槽块，其设置在所述第二壳体内，且所述密封槽块上依次平行间隔设置有第三容纳腔、第四容纳腔和第五容纳腔；

第一密封弹簧，其设置在所述第三容纳腔中；

第一密封橡胶，其设置在所述第一密封弹簧与所述光杆之间；

第二密封弹簧，其设置在所述第五容纳腔中；

第二密封橡胶，其设置在所述第二密封弹簧与所述光杆之间；

励磁线圈，其设置在所述第四容纳腔中；

密封端，其设置在所述第一壳体的另一端，用于密封所述光杆；

两个防喷装置，其对称设置在所述第二容纳腔中，用于可选择的将所述光杆密封；

其中，所述压缩弹簧、密封盘根和第二壳体均同轴套设在所述光杆的外侧，且所述压缩弹簧、密封盘根和第二壳体均设置在所述第一容纳腔中，所述第三容纳腔和第五容纳腔相连通，且所述第三容纳腔和第五容纳腔中均设置有磁流体，用于密封所述光杆。

优选的是，还包括：

弹簧座，其固定在所述第一容纳腔的底部，且所述弹簧座与所述压缩弹簧的一端相连接；

顶套，其设置在所述压缩弹簧的另一端和密封盘根的一端之间。

优选的是，还包括：

磁流孔，其设置在所述第二壳体上，且所述磁流孔与所述第三容纳腔相连通；

磁流通道，其设置在所述密封槽块与光杆之间，且所述磁流通道与所述第三容纳腔和第五容纳腔相连通。

优选的是，还包括：

卡块，其设置在所述第四容纳腔与第二壳体之间，用于所述励磁线圈的定位；

导线，其一端与所述励磁线圈相连接，另一端与电源相连通。

优选的是，所述密封端包括：

压帽，其可拆卸的套设在所述第一壳体的另一端；

压套，其设置在所述压帽和第二壳体之间，用于对所述密封盘根进行挤压；

其中，所述光杆可转动的穿过所述压帽。

优选的是，所述防喷装置包括：

手轮；

阀杆，其一端与所述手轮相连接；

阀盖，其一端与所述第一壳体相连接，另一端套设在所述阀杆上；

填料压盖，其固定在所述阀盖的另一端，且所述填料压盖套设在所述阀杆上；

滑块压盖，其一端与所述阀杆的另一端相连接；

滑块，其设置在所述第二容纳腔中，且所述滑块一端与所述滑块压盖相连接；

对开环，其设置在所述阀杆的另一端与滑块之间，用于所述滑块和阀杆相对固定；

前密封，其套设在所述光杆的外侧，且所述前密封嵌入所述滑块的另一端。

优选的是，还包括：

填料，其设置在所述填料压盖和阀杆之间；

两个固定圈，其分别设置在所述第二壳体与光杆之间，用于密封所述第二壳体。

优选的是，所述阀盖与阀杆之间填充密封材料。

优选的是，所述滑块与第二容纳腔之间填充密封材料。

本发明所述的有益效果：

(1)、本发明设计开发的一种光杆新型磁密封结构装置，采用了新型密封结构，具有优越的润滑性能，且磁流体密封与形状记忆合金组成的联动密封结构延缓了磁流体在介质中扩散，能快速及时方便添加保证在光杆运动时具有良好的动密封效果；

(2)、本发明设计开发的光杆新型磁密封结构装置，采用了自动补偿装置，密封材料下安装压缩弹簧，在光杆运动时，能对密封材料起到补偿压缩作用，大大增加了密封材料的密封性能，提高了光杆密封装置的整体密封性能；

(3)、本发明设计开发的光杆新型磁密封结构装置，采用了井口手动防喷装置，其启动极为方便，且安全可靠，在井口需要防喷时能够快速的做出反应，高效安全的对井口起到防喷作用，避免了原油油气的喷发，保护了环境，减少了浪费。

附图说明

图1为本发明所述光杆新型磁密封结构装置的结构示意图。

图2为本发明所述磁密封装置的结构示意图。

图3为本发明所述井口手动密封的结构示意图。

图4为本发明所述阀盖的结构示意图。

图5为本发明所述前密封的结构示意图。

图6为本发明所述阀杆与阀块连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供的一种光杆新型磁密封结构装置，新型磁密封装置140、补偿压缩弹簧122自上而下同轴布置，两套井口手动防喷装置通过法兰盘连接，布置于补偿压缩弹簧的下方两侧，第一壳体110通过法兰盘与井口三通连接为一体，具体包括：第一壳体110、弹簧座121、压缩弹簧122、顶套123、密封盘根130、磁密封装置140、密封端、两个防喷装置和光杆190，所述第一壳体110的一端可拆卸的设置在井口上且同轴套设在光杆190的外侧，所述第一壳体110下接井口三通，通过法兰盘螺栓连接；所述第一壳体110具有第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔为与所述第一壳体110同轴的开口结构，所述第一容纳腔设置在所述第一壳体110的另一端，所述密封端将所述开口的第一容纳腔密封，所述密封端用于密封所述光杆190；所述第二容纳腔与所述第一容纳腔相垂直，且所述第二容纳腔与所述第一容纳腔相分隔，所述第二容纳腔为对称开口结构，所述第二容纳腔设置在所述第一容纳腔的下端；所述弹簧座121固定在所述第一容纳腔的底部，所述压缩弹簧122的一端与所述弹簧座121相连接；顶套123的一侧与所述压缩弹簧122的另一端相连接；所述密封盘根130的一端与所述顶套123的另一侧相连接；所述磁密封装置140的一端设置在所述密封盘根130的另一端，所述密封端设置在所述磁密封装置140的另一端；所述两个防喷装置沿光杆190对称设置在所述第二容纳腔中，用于可选择的将所述光杆190密封；所述压缩弹簧、密封盘根和磁密封装置140均同轴套设在所述光杆的外侧，且所述压缩弹簧、密封盘根和磁密封装置140均设置在所述第一容纳腔中。

如图2所示，磁密封装置140具体包括：第二壳体141、密封槽块142、第一密封弹簧143a、第一密封橡胶144a、第二密封弹簧143b、第二密封橡胶144b和励磁线圈145，第二壳体141设置在所述密封盘根130的另一端；密封槽块142设置在所述第二壳体141内，且所述密封槽块142上从上至下依次平行间隔设置有第三容纳腔、第四容纳腔和第五容纳腔；第一密封弹簧143a设置在所述第三容纳腔中；第一密封橡胶144a设置在所述第一密封弹簧143a与所述光杆190之间；第二密封弹簧143b设置在所述第五容纳腔中；第二密封橡胶144b设置在所述第二密封弹簧143b与所述光杆190之间；励磁线圈145设置在所述第四容纳腔中；其中，所述第一密封弹簧143a和第二密封弹簧143b均为形状记忆合金，所述第二壳体141同轴套设在所述光杆190的外侧，所述第二壳体上设置有磁流孔147，所述磁流孔147与所述第三容纳腔相连通；磁流通道148设置在所述密封槽块142与光杆190之间，且所述磁流通道148与所述第三容纳腔和第五容纳腔相连通，且所述第三容纳腔和第五容纳腔中均设置有磁流体，磁流体可流经第三容纳腔、第五容纳腔与形状记忆合金组成的第一密封弹簧143a、第二密封弹簧143b接触，用于密封所述光杆190；两个卡块146设置在所述第四容纳腔与第二壳体141之间，用于所述励磁线圈145的定位；导线的一端与所述励磁线圈145相连接，另一端与电源相连通。

所述密封端包括：压帽151和压套152，所述压帽151通过螺纹可拆卸的套设在所述第一壳体110的另一端；压套152设置在所述压帽151和第二壳体141之间，用于对所述密封盘根130进行挤压；所述光杆190可转动的穿过所述压帽151。

在光杆190上下往复运动时，由于摩擦力的影响对压缩弹簧122有压紧力，压缩弹簧122反向对密封盘根130有向上的作用力，由于压帽151和压套152的旋紧，使密封盘根130产生横向变形与光杆190紧密接触，加强了密封效果，可调节压帽151的旋紧程度来实现密封盘根130的径向补偿压缩。

如图3所示，所述防喷装置包括：手轮161、阀杆162、滑块压盖163、对开环164、滑块165、两个前密封166、阀盖171和填料压盖172，所述阀杆162的一端具有螺纹，通过螺母与所述手轮161相连接；如图4所示，阀盖171的一端与所述第一壳体110通过法兰盘用螺栓181相连接，通过螺母182固定，另一端套设在所述阀杆162上，所述的阀盖171与阀杆162之间填充有密封材料；填料压盖172通过螺栓183固定在所述阀盖171的另一端，且所述填料压盖172套设在所述阀杆162上，填料压盖172与阀杆162之间填充有填料，起密封作用；滑块压盖163的一端与所述阀杆162的另一端相连接；滑块165设置在所述第二容纳腔中，且所述滑块165一端与所述滑块压盖163通过螺纹相连接；如图6所示，所述阀杆162的另一端内端有凹槽，外接对开环164，对开环164设置在所述阀杆162的另一端与滑块165之间，用于所述滑块165和阀杆162相对固定；两个前密封166对称套设在所述光杆190的外侧，且所述两个前密封166嵌入所述滑块165的另一端，所述滑块压盖163顶住对开环164，实现阀杆162与滑块165的连接，所述滑块165内嵌密封橡胶的前密封166环抱光杆190，所述的滑块165上部与第一壳体110有密封材料密封。

当需要密封时，拧动手轮161，滑块165在阀杆162的带动下，压紧前密封166，抱紧光杆190实现防喷；当不需要防喷时，反向转动手轮161，滑块165在阀杆162的带动下，向右退出，前密封166退回封井阀内，不工作。

本发明所述的光杆新型磁密封结构装置包含如下工作过程：

光杆190往复运动过程中，新型磁密封结构内含磁流体，润滑并密封光杆190；同时磁流体将光杆190摩擦产生的热量传递给形状记忆合金组成的第一密封弹簧143a和第二密封弹簧143b，形状记忆合金具有在较低的温度下发生变形，通过加热回复到其变形前的形状的性能，当温度升高时，形状记忆合金组成的第一密封弹簧143a和第二密封弹簧143b吸热恢复原来形状挤压第一密封橡胶144a和第二密封橡胶144b密封光杆190，构成了光杆190密封的一、二级密封。

光杆190往复运动过程中，压缩弹簧122自动补偿压缩密封盘根130补偿密封光杆190，构成了光杆190密封的三级密封，大大增加了密封盘根130的密封性能，提高了光杆190密封装置的整体密封性能。

光杆190往复运动过程中，手动旋转手轮161，推动阀杆162朝着挤压光杆190方向移动，手动实现光杆190密封，构成了光杆190密封的四级密封。

本发明具有良好的防喷功能，其中部的井口手动防喷装置启动极为方便，且安全可靠，在井口需要防喷时能够快速的做出反应，高效安全的对井口起到防喷作用，避免了原油油气的喷发，保护了环境，减少了浪费。

本发明在结构的设计及校核方面符合强度，能够完成对井口的密封工作，本发明结构较为简单，便于安装拆卸，且配件丰富，便于制造，适合大范围推广，有利于油田产量的增加，有利于对环境的保护。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (9)

1.一种光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，包括：

第一壳体，其一端可拆卸的设置在井口上且套设在光杆的外侧，所述第一壳体具有第一容纳腔和第二容纳腔；

压缩弹簧，其一端固定在所述第一容纳腔的底部；

密封盘根，其一端设置在所述压缩弹簧的另一端；

第二壳体，其设置在所述密封盘根的另一端；

密封槽块，其设置在所述第二壳体内，且所述密封槽块上依次平行间隔设置有第三容纳腔、第四容纳腔和第五容纳腔；

第一密封弹簧，其设置在所述第三容纳腔中；

第一密封橡胶，其设置在所述第一密封弹簧与所述光杆之间；

第二密封弹簧，其设置在所述第五容纳腔中；

第二密封橡胶，其设置在所述第二密封弹簧与所述光杆之间；

励磁线圈，其设置在所述第四容纳腔中；

密封端，其设置在所述第一壳体的另一端，用于密封所述光杆；

两个防喷装置，其对称设置在所述第二容纳腔中，用于可选择的将所述光杆密封；

其中，所述第一密封弹簧和第二密封弹簧均为形状记忆合金，所述压缩弹簧、密封盘根和第二壳体均同轴套设在所述光杆的外侧，且所述压缩弹簧、密封盘根和第二壳体均设置在所述第一容纳腔中，所述第三容纳腔和第五容纳腔相连通，且所述第三容纳腔和第五容纳腔中均设置有磁流体，用于密封所述光杆。

2.如权利要求1所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，还包括：

弹簧座，其固定在所述第一容纳腔的底部，且所述弹簧座与所述压缩弹簧的一端相连接；

顶套，其设置在所述压缩弹簧的另一端和密封盘根的一端之间。

3.如权利要求2所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，还包括：

磁流孔，其设置在所述第二壳体上，且所述磁流孔与所述第三容纳腔相连通；

磁流通道，其设置在所述密封槽块与光杆之间，且所述磁流通道与所述第三容纳腔和第五容纳腔相连通。

4.如权利要求3所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，还包括：

卡块，其设置在所述第四容纳腔与第二壳体之间，用于所述励磁线圈的定位；

导线，其一端与所述励磁线圈相连接，另一端与电源相连通。

5.如权利要求4所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，所述密封端包括：

压帽，其可拆卸的套设在所述第一壳体的另一端；

压套，其设置在所述压帽和第二壳体之间，用于对所述密封盘根进行挤压；

其中，所述光杆可转动的穿过所述压帽。

6.如权利要求5所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，所述防喷装置包括：

手轮；

阀杆，其一端与所述手轮相连接；

阀盖，其一端与所述第一壳体相连接，另一端套设在所述阀杆上；

填料压盖，其固定在所述阀盖的另一端，且所述填料压盖套设在所述阀杆上；

滑块压盖，其一端与所述阀杆的另一端相连接；

滑块，其设置在所述第二容纳腔中，且所述滑块一端与所述滑块压盖相连接；

对开环，其设置在所述阀杆的另一端与滑块之间，用于所述滑块和阀杆相对固定；

前密封，其套设在所述光杆的外侧，且所述前密封嵌入所述滑块的另一端。

7.如权利要求6所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，还包括：

填料，其设置在所述填料压盖和阀杆之间；

两个固定圈，其分别设置在所述第二壳体与光杆之间，用于密封所述第二壳体。

8.如权利要求7所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，所述阀盖与阀杆之间填充密封材料。

9.如权利要求8所述的光杆新型磁密封结构装置，其特征在于，所述滑块与第二容纳腔之间填充密封材料。

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