CN218780340U - 一种零泄漏油田注水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田注水装置技术领域，具体为一种零泄漏油田注水装置，包括有驱动机、联轴器、磁力驱动组件、进水段组件、筒体部件、平衡水管和底座，联轴器连接在驱动机与磁力驱动组件之间，磁力驱动组件远离联轴器的一端连接在进水段组件上，进水段组件远离驱动组件的一端连接在筒体部件上，平衡水管连接在磁力驱动组件和筒体部件之间。本实用新型采用轴分段设计，加工更加方便，解决现有技术细长轴加工难度大的问题；叶轮数量多，单个叶轮的扬程小，从而叶轮所产生的轴向力小；解决轴向力无法平衡导致轴承甚至机组使用寿命短的问题；密封方式无填料、零泄漏，使用寿命长，维护方便，有效降低检修次数，保持工作现场干净整洁。

Description

一种零泄漏油田注水装置

技术领域

本实用新型涉及油田注水装置技术领域，具体为一种零泄漏油田注水装置。

背景技术

注水是油田增产普遍采用的措施之一，油田开发后期，大部分采用油层注水，以保持油层压力，从而提高原油产量。随着油田钻井深度的增加，注水油层也不断加深。

现有技术的油田注水装置，通常存在以下问题：

1.细长轴加工难度大；

2.级数多，轴向力无法平衡导致轴承甚至机组使用寿命短；

3.采用机械密封或填料密封，填料密封泄漏大，导致现场混乱，并且频发返修耽误工期；密封腔压力大，机械密封成本高且使用寿命短；

4.出口压力不足而导致注水欠压的现象；

5.填料密封部位泄漏严重，导致现场环境混乱污染；

6.需经常性的停泵预紧填料部位减小泄漏，耽误工期；

7.需定期更换填料，检修非常麻烦，不利于操作；

8.检修太频繁；

9.密封部位采用机械密封，密封压力高达20Mpa，机械密封成本高且寿命短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种零泄漏油田注水装置，所有密封部位均为静密封，在进口压力20 MPa -25MPa,出口压力30MPa-35MPa下无任何泄漏，无需频繁的维护，使用成本低，使用寿命长。

为解决上述技术问题，本实用新型一种零泄漏油田注水装置包括有驱动机、联轴器、磁力驱动组件、进水段组件、筒体部件、平衡水管和底座，驱动机、联轴器、磁力驱动组件、进水段组件、筒体部件和平衡水管均连接在底座上，联轴器连接在驱动机与磁力驱动组件之间，磁力驱动组件远离联轴器的一端连接在进水段组件上，进水段组件远离驱动组件的一端连接在筒体部件上，平衡水管连接在磁力驱动组件和筒体部件之间。

进一步的，所述的磁力驱动组件包括有轴甲、内磁、隔离套、外磁、滚动轴承和托架，轴甲连接在外磁上，轴甲与外磁为一体结构，轴甲与外磁转动连接在托架内，轴甲伸出托架，滚动轴承连接在托架与轴甲之间，滚动轴承设有两个，隔离套连接在外磁内，内磁连接在隔离套内，隔离套将内磁与外磁隔离开，轴甲伸出托架一端与联轴器连接，内磁设在磁力驱动组件远离联轴器的一端。

进一步的，所述的进水段组件包括有转接盘、轴乙、第一滑动轴承、进水段、进水接管、固定盘和固定套，进水接管焊接在进水段上，进水接管与进水段联通，转接盘通过螺钉固定连接在进水段靠近磁力驱动组件的一端，固定盘连接在进水段远离磁力驱动组件的一端，固定盘固定套压装在进水段内，固定套螺纹连接在固定盘外侧进水段内，轴乙转动连接在转接盘、进水段、固定盘和固定套上，轴乙两端分别伸出转接盘和固定盘，第一滑动轴承设有两组，两组第一滑动轴承分别连接在轴乙两端，两组第一滑动轴承其中一组通过螺钉固定在转接盘与轴乙之间，两组第一滑动轴承其中另一组通过螺钉固定连接在固定盘与轴乙之间，进水段与转接盘之间连接有两个O形密封圈。

进一步的，所述的轴乙伸出转接盘得一端连接在内磁上，轴乙穿过内磁，轴乙与内磁之间连接有键，轴乙穿过内磁的一端连接有螺母，螺母上连接有顶丝，顶丝顶接在轴乙上，所述的隔离套通过螺钉与转接盘连接，隔离套与转接盘之间连接有密封垫，密封垫厚度为1mm-5mm，轴乙伸出固定盘的一端远离磁力驱动组件。

进一步的，所述的两组第一滑动轴承相互背离的端面均存在0.05mm-0.25mm的间隙。

进一步的，所述的筒体部件包括有设有轴丙、筒体、叶轮、导叶、出水管、调整块、轴头螺母、筒体螺母、第二滑动轴承、轴承支架，轴承支架设有两个，两个轴承支架均连接在筒体内，两个轴承支架分别连接在筒体两端，第二滑动轴承设有两组，两组第二滑动轴承分别连接在两个轴承支架内，轴丙转动连接在两个轴承支架内，轴丙两端分别伸出两个轴承支架，叶轮与导叶配对依次连接在轴丙上，叶轮与导叶设在两个轴承支架之间，叶轮与轴丙之间连接有键，叶轮与轴丙轴向无定位，筒体螺母通过螺纹连接于筒体靠近进水段组件的一端，筒体螺母顶接在筒体靠近进水段组件一端的轴承支架上，轴丙穿过筒体螺母，出水管通过止口连接在筒体远离进水段组件的端面上，出水管与筒体通过螺栓固定连接，调整块通过止口连接在出水管内，轴头螺母连接在远离进水段组件一端轴丙的端部，轴头螺母端面与调整块之间设有0.1mm-0.3mm的间隙。

进一步的，所述的叶轮与导叶设有10-100对，每个叶轮前后均连接有止推垫，止推垫的材质为铜；每个叶轮上均设有多个平衡孔，多个平衡孔以叶轮中心为轴圆周均布，多个平衡孔数量与叶轮的叶片数量相同。

进一步的，所述的轴丙靠近进水段组件一端与轴乙通过花键连接，筒体与进水段通过螺栓连接。

进一步的，所述的固定盘上设有多个过流孔，多个过流孔以固定盘中心为轴圆周均布，过流孔的面积大于叶轮的进口面积的2倍。

进一步的，所述的平衡水管连通托架与筒体，平衡水管两端分别焊接在隔离套和筒体上。

本实用新型的有益效果是：

1.轴分段设计，加工更加方便，解决现有技术细长轴加工难度大的问题；

2.本实用新型叶轮数量多，单个叶轮的扬程小，从而叶轮所产生的轴向力小；解决轴向力无法平衡导致轴承甚至机组使用寿命短的问题；

3.本实用新型的密封方式无填料、零泄漏，使用寿命长，维护方便，有效降低检修次数，保持工作现场干净整洁。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型磁力驱动组件的结构示意图；

图3为本实用新型进水段组件的结构示意图；

图4为本实用新型筒体部件的结构示意图；

图5为本实用新型固定盘的结构示意图；

图6为本实用新型叶轮的机构示意图；

图7为本实用新型介质流向示意图。

图中：1.驱动机；2.联轴器；3.磁力驱动组件；301.轴甲；302.内磁；303.隔离套；304.外磁；305.滚动轴承；306.托架；4.进水段组件；401.转接盘；402.轴乙；403.第一滑动轴；404.进水段；405.进水接管；406.固定盘；407固定套；5.筒体部件；501.轴丙；502.筒体；503.叶轮；504.导叶；505.出水管；506.调整块；507.轴头螺母；508.筒体螺母；509.第二滑动轴承；510.轴承支架；511.止推垫；6.平衡水管；7.底座。

具体实施方式

如图1-图7所示，本实用新型一种零泄漏油田注水装置包括有驱动机1、联轴器2、磁力驱动组件3、进水段组件4、筒体部件5、平衡水管6和底座7，驱动机1、联轴器2、磁力驱动组件3、进水段组件4、筒体部件5和平衡水管6均连接在底座7上，所述的磁力驱动组件3包括有轴甲301、内磁302、隔离套303、外磁304、滚动轴承305和托架306，轴甲301连接在外磁304上，轴甲301与外磁304为一体结构，轴甲301与外磁304转动连接在托架306内，轴甲301伸出托架306，滚动轴承305连接在托架306与轴甲301之间，滚动轴承305设有两个，隔离套303连接在外磁304内，内磁302连接在隔离套303内，隔离套303将内磁302与外磁304隔离开，轴甲301伸出托架306一端与联轴器2连接，内磁302设在磁力驱动组件3远离联轴器2的一端。所述的进水段组件4包括有转接盘401、轴乙402、第一滑动轴承403、进水段404、进水接管405、固定盘406和固定套407，进水接管405焊接在进水段404上，进水接管405与进水段404联通，转接盘401通过螺钉固定连接在进水段404靠近磁力驱动组件3的一端，固定盘406连接在进水段404远离磁力驱动组件3的一端，固定盘406固定套压装在进水段404内，固定套407螺纹连接在固定盘406外侧进水段404内，轴乙402转动连接在转接盘401、进水段404、固定盘406和固定套407上，轴乙402两端分别伸出转接盘401和固定盘406，第一滑动轴承403设有两组，两组第一滑动轴承403分别连接在轴乙402两端，两组第一滑动轴承403其中一组通过螺钉固定在转接盘401与轴乙402之间，两组第一滑动轴承403其中另一组通过螺钉固定连接在固定盘406与轴乙402之间，进水段404与转接盘401之间连接有两个O形密封圈，轴乙402的端面中心与外表面开有小孔；所述的轴乙402伸出转接盘401得一端连接在内磁302上，轴乙402穿过内磁302，轴乙402与内磁302之间连接有键，轴乙402穿过内磁302的一端连接有螺母，螺母上连接有顶丝，顶丝顶接在轴乙402上，所述的隔离套303通过螺钉与转接盘401连接，隔离套303与转接盘401之间连接有密封垫，密封垫厚度为1mm-5mm，轴乙402伸出固定盘406的一端远离磁力驱动组件3；所述的两组第一滑动轴承403相互背离的端面均存在0.05mm-0.25mm的间隙；所述的固定盘406上设有多个过流孔，多个过流孔以固定盘406中心为轴圆周均布，过流孔的面积大于叶轮503的进口面积的2倍。所述的筒体部件5包括有设有轴丙501、筒体502、叶轮503、导叶504、出水管505、调整块506、轴头螺母507、筒体螺母508、第二滑动轴承509、轴承支架510，轴承支架510设有两个，两个轴承支架510均连接在筒体502内，两个轴承支架510分别连接在筒体502两端，第二滑动轴承509设有两组，两组第二滑动轴承509分别连接在两个轴承支架510内，轴丙501转动连接在两个轴承支架510内，轴丙501两端分别伸出两个轴承支架510，叶轮503与导叶504配对依次连接在轴丙501上，叶轮503与导叶504设在两个轴承支架510之间，叶轮503与轴丙501之间连接有键，叶轮503与轴丙501轴向无定位，筒体螺母508通过螺纹连接于筒体502靠近进水段组件4的一端，筒体螺母508顶接在筒体502靠近进水段组件4一端的轴承支架510上，轴丙501穿过筒体螺母508，出水管505通过止口连接在筒体502远离进水段组件4的端面上，出水管505与筒体502通过螺栓固定连接，调整块506通过止口连接在出水管505内，轴头螺母507连接在远离进水段组件4一端轴丙501的端部，轴头螺母507端面与调整块506之间设有0.1mm-0.3mm的间隙；所述的叶轮503与导叶504设有10-100对，每个叶轮503前后均连接有止推垫511，止推垫511的材质为铜；每个叶轮503上均设有多个平衡孔，多个平衡孔以叶轮503中心为轴圆周均布，多个平衡孔数量与叶轮503的叶片数量相同；所述的轴丙501靠近进水段组件4一端与轴乙402通过花键连接，筒体502与进水段404通过螺栓连接。

所述的平衡水管6连通托架306与筒体502，平衡水管6两端分别焊接在隔离套303和筒体502上。

驱动机1通过联轴器2与轴甲301连接，联轴器2可使用膜片联轴器、注销联轴器、或爪型联轴器等，隔离套303与转接盘401之间安装有1mm-5mm厚度聚四氟乙烯密封垫进行密封防止高压介质泄漏。

驱动机1旋转通过联轴器2带动轴甲301旋转，轴甲301直接带动外磁304旋转，外磁通过磁耦合带动内磁302旋转，内磁302通过键带动轴乙402旋转，轴乙402通过花键与轴丙501连接从而带动轴丙501旋转，轴丙501通过键带动叶轮503旋转对介质进行做功；介质从进水段404上进水接管处进入，后经过固定盘406上多个过流孔流进筒体部件5中逐一经过叶轮503进行加压后从出水管505流出。另一方面，筒体部件5中一小部分水经过平衡水管6进入隔离套303内，再从轴上小孔中流到泵进口形成循环；该循环水一方面对磁钢及滑动轴承进行润滑散热，另一方面对转子产生一个向右的力用来平衡转子所受到的向左的轴向力；图7中的箭头表示介质流向。驱动机1可根据用户要求调整旋向，即可逆时针，也可顺时针；驱动机1可使用变频驱动，可根据现场所需压力进行自动变频调节.

现有技术的多级离心泵轴向力平衡方式大多为平衡盘、平衡鼓或平衡孔平衡；本实用新型平衡轴向力的方式较为独特，叶轮503数量多，为10-100个，单个叶轮503的扬程小，从而叶轮503所产生的轴向力小；还可以在每个叶轮503上开设与叶片数量相同的平衡孔，尽可能的使叶轮503所产生的轴向力自行平衡；叶轮503在轴上无轴向定位，使得每个叶轮503受到轴向力时可在轴上窜动，从而使得叶轮503受到的轴向力不叠加并且传递不到转子上；在叶轮503的前后镶嵌有1mm-3mm的止推垫511，该止推垫511具有自润滑特性，从而避免叶轮503在窜动时与导叶504直接干磨擦而发生抱死等问题。

本实用新型在轴乙402的端面中心与外表面开有小孔，使得轴端面与泵进口连通；平衡水管6一端焊接于筒体1，焊接位置通过转子所产生的轴向力进行计算，平衡水管6另一端连接于隔离套303上，使得介质可以通过水管进入隔离套303中。取合适压力的介质经平衡水管流进隔离套303，后经过轴乙402上的小孔到达泵进口，从而使得转子受到一个向右的力用来平衡转子受到的向左的轴向力。

现有技术的多级离心泵轴大多为单根轴，因该型泵叶轮个数众多，10-100级，故该轴长度很长，长达4000 mm ~6000mm，而轴径较小，10mm~35mm，其长径比大，标准规定长径比大于80时属于细长轴范畴。故采用一根轴时其加工工艺存在巨大的困难，并且除加工工艺之外，轴容易弯曲或扭曲变形从而导致机组使用寿命下降等。本实用新型将轴分为三部分，轴甲301、轴乙402与轴丙501，轴甲301主要用于连接驱动机1与外磁转子用于传动，其不与介质接触；轴乙402主要用于连接内磁302与两组第一滑动轴承403，主要用于轴向定位防止轴乙402轴向窜动；轴丙501主要用于驱动叶轮503旋转对介质做功。轴乙402与轴丙501之间通过花键进行连接与传动。

此外，所有轴的选材可以选用蒙乃尔合金材质，具有极高的机械强度、良好的延展性以及耐腐蚀性能。

Claims (10)

1.一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：包括有驱动机（1）、联轴器（2）、磁力驱动组件（3）、进水段组件（4）、筒体部件（5）、平衡水管（6）和底座（7），驱动机（1）、联轴器（2）、磁力驱动组件（3）、进水段组件（4）、筒体部件（5）和平衡水管（6）均连接在底座（7）上，联轴器（2）连接在驱动机（1）与磁力驱动组件（3）之间，磁力驱动组件（3）远离联轴器（2）的一端连接在进水段组件（4）上，进水段组件（4）远离驱动组件（3）的一端连接在筒体部件（5）上，平衡水管（6）连接在磁力驱动组件（3）和筒体部件（5）之间。

2.根据权利要求1所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的磁力驱动组件（3）包括有轴甲（301）、内磁（302）、隔离套（303）、外磁（304）、滚动轴承（305）和托架（306），轴甲（301）连接在外磁（304）上，轴甲（301）与外磁（304）为一体结构，轴甲（301）与外磁（304）转动连接在托架（306）内，轴甲（301）伸出托架（306），滚动轴承（305）连接在托架（306）与轴甲（301）之间，滚动轴承（305）设有两个，隔离套（303）连接在外磁（304）内，内磁（302）连接在隔离套（303）内，隔离套（303）将内磁（302）与外磁（304）隔离开，轴甲（301）伸出托架（306）一端与联轴器（2）连接，内磁（302）设在磁力驱动组件（3）远离联轴器（2）的一端。

3.根据权利要求2所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的进水段组件（4）包括有转接盘（401）、轴乙（402）、第一滑动轴承（403）、进水段（404）、进水接管（405）、固定盘（406）和固定套（407），进水接管（405）焊接在进水段（404）上，进水接管（405）与进水段（404）联通，转接盘（401）通过螺钉固定连接在进水段（404）靠近磁力驱动组件（3）的一端，固定盘（406）连接在进水段（404）远离磁力驱动组件（3）的一端，固定盘（406）固定套压装在进水段（404）内，固定套（407）螺纹连接在固定盘（406）外侧进水段（404）内，轴乙（402）转动连接在转接盘（401）、进水段（404）、固定盘（406）和固定套（407）上，轴乙（402）两端分别伸出转接盘（401）和固定盘（406），第一滑动轴承（403）设有两组，两组第一滑动轴承（403）分别连接在轴乙（402）两端，两组第一滑动轴承（403）其中一组通过螺钉固定在转接盘（401）与轴乙（402）之间，两组第一滑动轴承（403）其中另一组通过螺钉固定连接在固定盘（406）与轴乙（402）之间；进水段（404）与转接盘（401）之间连接有两个O形密封圈，轴乙（402）的端面中心与外表面开有小孔。

4.根据权利要求3所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的轴乙（402）伸出转接盘（401）得一端连接在内磁（302）上，轴乙（402）穿过内磁（302），轴乙（402）与内磁（302）之间连接有键，轴乙（402）穿过内磁（302）的一端连接有螺母，螺母上连接有顶丝，顶丝顶接在轴乙（402）上，所述的隔离套（303）通过螺钉与转接盘（401）连接，隔离套（303）与转接盘（401）之间连接有密封垫，密封垫厚度为1mm-5mm，轴乙（402）伸出固定盘（406）的一端远离磁力驱动组件（3）。

5.根据权利要求4所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的两组第一滑动轴承（403）相互背离的端面均存在0.05mm-0.25mm的间隙。

6.根据权利要求5所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的筒体部件（5）包括有设有轴丙（501）、筒体（502）、叶轮（503）、导叶（504）、出水管（505）、调整块（506）、轴头螺母（507）、筒体螺母（508）、第二滑动轴承（509）、轴承支架（510），轴承支架（510）设有两个，两个轴承支架（510）均连接在筒体（502）内，两个轴承支架（510）分别连接在筒体（502）两端，第二滑动轴承（509）设有两组，两组第二滑动轴承（509）分别连接在两个轴承支架（510）内，轴丙（501）转动连接在两个轴承支架（510）内，轴丙（501）两端分别伸出两个轴承支架（510），叶轮（503）与导叶（504）配对依次连接在轴丙（501）上，叶轮（503）与导叶（504）设在两个轴承支架（510）之间，叶轮（503）与轴丙（501）之间连接有键，叶轮（503）与轴丙（501）轴向无定位，筒体螺母（508）通过螺纹连接于筒体（502）靠近进水段组件（4）的一端，筒体螺母（508）顶接在筒体（502）靠近进水段组件（4）一端的轴承支架（510）上，轴丙（501）穿过筒体螺母（508），出水管（505）通过止口连接在筒体（502）远离进水段组件（4）的端面上，出水管（505）与筒体（502）通过螺栓固定连接，调整块（506）通过止口连接在出水管（505）内，轴头螺母（507）连接在远离进水段组件（4）一端轴丙（501）的端部，轴头螺母（507）端面与调整块（506）之间设有0.1mm-0.3mm的间隙。

7.根据权利要求6所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的叶轮（503）与导叶（504）设有10-100对，每个叶轮（503）前后均连接有止推垫（511），止推垫（511）的材质为铜；每个叶轮（503）上均设有多个平衡孔，多个平衡孔以叶轮（503）中心为轴圆周均布，多个平衡孔数量与叶轮（503）的叶片数量相同。

8.根据权利要求7所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的轴丙（501）靠近进水段组件（4）一端与轴乙（402）通过花键连接，筒体（502）与进水段（404）通过螺栓连接。

9.根据权利要求8所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的固定盘（406）上设有多个过流孔，多个过流孔以固定盘（406）中心为轴圆周均布，过流孔的面积大于叶轮（503）的进口面积的2倍。

10.根据权利要求9所述的一种零泄漏油田注水装置，其特征在于：所述的平衡水管（6）连通托架（306）与筒体（502），平衡水管（6）两端分别焊接在隔离套（303）和筒体（502）上。

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