CN208280934U - 一种壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，包括内置有闸板总成的壳体、配套设置在壳体两侧的侧门总成、及设置在壳体与侧门联接面上的密封骨架和配套密封圈，关键在于：所述密封骨架位于侧门端面上的匹配凹槽内，密封骨架与壳体和侧门上的凹槽底面贴合的端面上分别设置有密封槽，匹配设置在密封槽内的两密封圈中第一密封圈与壳体端面接触配合形成端面密封，第二密封圈与侧门上凹槽的外圈圆周面接触形成周面密封、同时与侧门上的凹槽底面预紧接触形成端面密封；密封骨架与侧门上凹槽的内圈圆周面及凹槽底面间具有供高压井液通过的缝隙，借助高压井液的推动，密封骨架向壳体挤压形成浮动密封结构。

Description

一种壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器

技术领域

本实用新型属于石油设备技术领域，涉及闸板防喷器，具体涉及壳体与侧门之间浮动密封的闸板防喷器。

背景技术

作为最重要的井控设备，液压防喷器主要有闸板防喷器和环形防喷器两种形式。闸板防喷器是利用液压推动活塞，通过与活塞相连的闸板轴带动闸板开合，从而封闭或打开井口，达到封井、开井的目的。闸板防喷器的侧门与壳体联接，主要用于封闭壳体的闸板腔、并使闸板轴穿出，以便于闸板轴带动闸板开合。该类防喷器中，侧门对闸板腔的密封环节一直是防喷器的薄弱环节，其质量决定了闸板防喷器密封性能的好坏，关系到整个防喷器的质量。

受结构和使用工况的限制，现有防喷器的侧门密封一般采用端面密封，也即在防喷器的壳体与侧门的装配面之间直接采用端面密封圈进行密封。这种方式，虽结构简单，使用装配方便，但存在诸多不足。一是对壳体和侧门装配端面的加工要求较高，壳体的重量较重，其加工难度非常大。二是侧门大多是通过螺栓与壳体联接，当防喷器承受一定井压时，侧门螺栓受拉伸长，使壳体与侧门的间隙增大，导致泄露，密封圈的使用寿命短。第三，侧门密封的维修以及螺栓上紧工作的难度和劳动强度较大，防喷器在钻井装置中所在的位置一般距地面较高，同时受到钻井装置工作平台的限制，维修人员需站在防喷器上才能上紧侧门的多根螺栓，其工作难度非常大，也增加了整个钻井装置维修操作的停机时间。也有部分防喷器的侧门密封采用周面密封，周面密封是在壳体和侧门之间设置一个支撑架，在支撑架的外圆周面上设置密封圈，这种方式虽然克服了端面密封的不足，但单纯的周面密封也存在诸多不足。第一，侧门与壳体的端面上均设有安装支撑架的内圆凹槽，机加工工序较多。第二，因支撑架与侧门和壳体之间都用“O”形密封圈实现密封，打开侧门更换闸板时，支撑架或连在壳体上、或连在侧门上，不能保证支撑架随侧门一起取下。第三，单纯的周向密封，使端面的密封性能以及端面的抗高压性能相对较差。

发明内容

本实用新型为了克服单纯周向密封或单纯端面密封的不足，设计了一种壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，采用端面密封与周向密封结合的方式，适应不同井压下的侧门间隙，自动浮动调节，实现全方位密封。

本实用新型为实现上述发明目的采用的技术方案为：一种壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，包括内置有闸板总成的壳体、配套设置在壳体两侧的侧门总成、及设置在壳体与侧门联接面上的密封骨架和配套密封圈，关键在于：所述密封骨架位于侧门端面上的匹配凹槽内，密封骨架与壳体和侧门上的凹槽底面贴合的端面上分别设置有密封槽，匹配设置在密封槽内的两密封圈中第一密封圈与壳体端面接触配合形成端面密封，第二密封圈与侧门上凹槽的外圈圆周面接触形成周面密封、同时与侧门上的凹槽底面预紧接触形成端面密封；密封骨架与侧门上凹槽的内圈圆周面及凹槽底面间具有供高压井液通过的缝隙，借助高压井液的推动，密封骨架向壳体挤压形成浮动密封结构。

该闸板防喷器的侧门密封结构中，仅在侧门端面上开设凹槽，避免对壳体端面进行加工。第一密封圈通过密封骨架保持压紧在壳体端面上，起端面密封作用。第二密封圈具有密封和橡胶弹簧的作用。在低压时，第二密封圈即可为密封骨架推压第一密封圈提供预紧力，又可以起到端面密封和周面密封作用。高压时，侧门螺栓受拉伸长，使壳体与侧门的间隙增大，井液进入侧门凹槽底部，推动密封骨架和第二密封圈向壳体浮动，使第一密封圈压紧在壳体上，同时第一密封圈被井液挤压变形，与密封骨架和壳体端面紧密贴合。第二密封圈也受压与凹槽的外圈圆周面贴合的更紧密，周面密封效果更好。

进一步的，所述侧门上凹槽的内圈圆周面与壳体上闸板腔的端口顶面之间具有供高压井液通过的径向缝隙，且该径向缝隙大于侧门上凹槽的内圈圆周面与密封骨架下边沿的缝隙。采用这种结构，高压井液可以从闸板腔进入第一密封圈的密封槽挤压第一密封圈，同时进入侧门凹槽的底部，挤压密封骨架和第二密封圈。密封骨架与侧门上凹槽的内圈圆周面间隙不能过大。

进一步的，所述密封骨架的横截面呈“ㄣ”形，第一密封圈位于左下方的“┓”形密封槽内，第二密封圈位于右上部的“┗”形密封槽内。采用这种结构，一方面便于密封骨架的加工和安装。另一方面可使第二密封圈与侧门凹槽的底部接触，以达到提供预紧力的目的；可使第一密封圈便于安装和取下，及使高压井液从闸板腔进入第一密封圈的密封槽挤压第一密封圈。

进一步的，所述密封骨架端面与侧门上的凹槽底面贴合的间隙为0.01-0.1mm。该侧门密封结构仅仅使用两根密封圈，简化密封结构。并可在安装时，保证第二密封圈与侧门凹槽的底部压紧的同时，降低侧门螺栓上紧扭矩，使密封骨架端面与侧门上的凹槽底面贴合的间隙较小，同时使侧门与壳体的间隙较小。

进一步的，所述密封骨架两端面之间的厚度小于等于Cameron防喷器的侧门密封槽深度，上、下周面之间的高度小于等于Cameron防喷器的侧门密封槽宽度。

进一步的，所述密封骨架两端面之间的厚度为11.1mm，上、下周面之间的高度为15mm。

Cameron防喷器U型系列中，侧门的密封结构仅仅是在侧门上开设凹槽，凹槽内放置密封圈实现壳体与侧门端面密封，侧门密封凹槽的尺寸统一。但是限于端面密封的的诸多不足，在使用Cameron防喷器时，可以将该防喷器中的侧门密封骨架和配套密封圈安装于Cameron防喷器的侧门密封凹槽中，以在优化密封效果的同时，提高行业通用性。

进一步的，所述“┓”形密封槽槽顶面与“┗”形密封槽槽底面之间的距离大于等于3mm小于等于4mm。在确保骨架具有足够强度，高压条件下变形较小的前提下，尽量增大密封圈截面尺寸，受压时，挤胶量大，密封效果好。

本实用新型的有益效果为：1、该防喷器的侧门和端面密封结构，可同时实现端面和周向的全方位密封，当承受井压、侧门与壳体的间隙增大时，密封骨架自动产生浮动密封，可在低压及高压下可靠工作，减少密封件的挤出失效，密封性能稳定、可靠。2、密封骨架仅设置于侧门端面的凹槽中，壳体上不设有凹槽，使壳体加工更方便，减少了加工工序。3、由于密封骨架可以浮动密封，所以对壳体和侧门装配面的表面光洁度和平面度的要求不高，加工方便。4、对侧门螺栓的上紧扭矩要求较低，降低了工人的劳动强度，减少了现场的停工与检修时间。侧门螺栓的预紧力比之前要小10％左右。5、密封圈橡胶截面大，工作时挤胶量大，密封可靠，该闸板防喷器经过现场试压，在70MPa稳压时，无泄露。6、该防喷器采用简便的结构，实现了高寿命、高可靠度的密封，加工成本低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图：

图2是密封骨架和密封圈的安装结构示意图；

图3是密封圈被高压井液挤压时的结构示意图；

图4是密封骨架的结构示意图：

附图中，1代表壳体，11代表闸板腔，111代表端口顶面，2代表闸板总成，3代表侧门，31代表底面，32外圈圆周面，33代表内圈圆周面，4代表密封骨架，5代表第一密封圈，6代表第二密封圈，箭头方向为浮动密封时井液流向。

具体实施方式

参见附图，一种壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，包括内置有闸板总成2的壳体1、配套设置在壳体1两侧的侧门总成、及设置在壳体1与侧门3联接面上的密封骨架4和配套密封圈。密封骨架4的形状与闸板腔形状相匹配，安装在侧门3端面上的匹配凹槽内，密封骨架4与壳体1和侧门3上的凹槽底面31贴合的端面上分别设置有密封槽，匹配设置在密封槽内的两密封圈中第一密封圈5与壳体1端面接触配合形成端面密封，第二密封圈6与侧门3上凹槽的外圈圆周面32接触，同时与侧门3上的凹槽底面31预紧接触。密封骨架4的横截面呈“ㄣ”形，第一密封圈5位于左下方的“┓”形密封槽内，第二密封圈6位于右上部的“┗”形密封槽内。

密封骨架4与侧门3上凹槽的内圈圆周面33及凹槽底面31间具有供高压井液通过的缝隙。侧门3上凹槽的内圈圆周面33与壳体1上闸板腔11的端口顶面111之间具有供高压井液通过的径向缝隙，且该径向缝隙大于侧门3上凹槽的内圈圆周面33与密封骨架4下边沿的缝隙。

在侧门3与壳体1用螺栓上紧以后，密封骨架4与侧门3凹槽的周向间隙为0.001-0.1mm。在低压时，第二密封圈6既起到低压密封作用，同时也起到橡胶弹簧的作用，使壳体1与密封骨架4之间具有接触压力，实现低压可靠密封。高压时，参见附图3，第一密封圈5和第二密封圈6被挤压，实现井液助封。

密封骨架4两端面之间的厚度小于等于Cameron防喷器的侧门密封槽深度，上、下周面之间的高度小于等于Cameron防喷器的侧门密封槽宽度。可装入Cameron防喷器的侧门密封槽内配套使用。

当该防喷器中的密封骨架和密封圈具体应用于Cameron U型系列防喷器时，密封骨架4两端面之间的厚度为11.1mm，上、下周面之间的高度为15mm。“┓”形密封槽槽顶面与“┗”形密封槽槽底面之间的距离为3.5mm。

Claims (7)

1.一种壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，包括内置有闸板总成（2）的壳体（1）、配套设置在壳体（1）两侧的侧门总成、及设置在壳体（1）与侧门（3）联接面上的密封骨架（4）和配套密封圈，其特征在于：所述密封骨架（4）位于侧门（3）端面上的匹配凹槽内，密封骨架（4）与壳体（1）和侧门（3）上的凹槽底面（31）贴合的端面上分别设置有密封槽，匹配设置在密封槽内的两密封圈中第一密封圈（5）与壳体（1）端面接触配合形成端面密封，第二密封圈（6）与侧门（3）上凹槽的外圈圆周面（32）接触形成周面密封、同时与侧门（3）上的凹槽底面（31）预紧接触形成端面密封；密封骨架（4）与侧门（3）上凹槽的内圈圆周面（33）及凹槽底面（31）间具有供高压井液通过的缝隙，借助高压井液的推动，密封骨架（4）向壳体（1）挤压形成浮动密封结构。

2.根据权利要求1所述的壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，其特征在于：所述侧门（3）上凹槽的内圈圆周面（33）与壳体（1）上闸板腔（11）的端口顶面（111）之间具有供高压井液通过的径向缝隙，且该径向缝隙大于侧门（3）上凹槽的内圈圆周面（33）与密封骨架（4）下边沿的缝隙。

3.根据权利要求1所述的壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，其特征在于：所述密封骨架（4）的横截面呈“ㄣ”形，第一密封圈（5）位于左下方的“┓”形密封槽内，第二密封圈（6）位于右上部的“┗”形密封槽内。

4.根据权利要求1所述的壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，其特征在于：所述密封骨架（4）端面与侧门（3）上的凹槽底面（31）贴合的间隙为0.01-0.1mm。

5.根据权利要求3所述的壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，其特征在于：所述密封骨架（4）两端面之间的厚度小于等于Cameron防喷器的侧门密封槽深度，上、下周面之间的高度小于等于Cameron防喷器的侧门密封槽宽度。

6.根据权利要求5所述的壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，其特征在于：所述密封骨架（4）两端面之间的厚度为11.1mm，上、下周面之间的高度为15mm。

7.根据权利要求5所述的壳体与侧门浮动密封的闸板防喷器，其特征在于：所述“┓”形密封槽槽顶面与“┗”形密封槽槽底面之间的距离大于等于3mm 小于等于4mm 。