DE1653561C3 - Plungerstopfbüchse für Erdölpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Plungerstopfbüchse für Erdölpumpen mit einem Plungerkolben, welcher innerhalb des Bohrlochstranges in einer zylinderförmigen, am oberen Teil des Pumpenzylinders verankerten Kassette geführt ist, in welcher eine Dichtungspackung aus übereinandergeschichteten Dichtungsmuffen angeordnet ist, die am unteren Ende der Kassette auf einem metallischen Bund aufsitzt und von oben über eine, in die Kassette eingeschraubte Mutter zusammengepreßt wird.

Eine derartige Plungerstopfbüchse ist aus der US-PS 11 18 787 bekannt. Dabei besteht die Dichtungspackung aus mehreren untereinander gleichen und scheibenförmig ausgebildeten Dichtungsmuffen, die durch eine zwischen Mutter und oberster Dichtungsmuffe vorgesehenen Schraubenfeder elastisch vorgespannt ist. Mit zunehmender Abnützung der einzelnen Dichtungsmuffen nimmt der durch die Feder auf die Packung ausgeübte Druck entsprechend der Federkennlinie ab. Da auch ein Nachstellen der Schraube während des Betriebes nicht möglich ist, muß bei der bekannten Plungerstopfbüchse nach längerem Betrieb und entsprechender Abnützung der Dichtungsmuffen mit einer mangelhaften Abdichtung zwischen Plungerkolben und Pumpenzylinder gerechnet werden. Durch die nachlassende Druckbelastung entsteht aber auch ein Spiel zwischen den einzelnen Dichtungsmuffen, so daß sich diese verformen können und dadurch ein Verklemmen zwischen Plungerkolben und Packung auftreten kann, was wiederum einen frühzeitigen Verschleiß der Plungerstopfbüchse zur Folge hat.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, eine Dichtungspackung für einfachwirkende Tauchkolbenpumpen der eingangs erv/ähnten Art so auszubilden, daß längere Betriebszeiten als mii tier. bekannten Dichtungspackungen erreicht werden und die Packung nicht ständig nachgespannt werden muß.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Kombination der Merkmale erreicht, daß die Dichtungsmuffen V-förmig ausgebildet und in Sandwich-Bauart auf gleiche, V-Querschnitt aufweisende Zwischenringe aufgesetzt sind und daß die Zwischenringe aus Metall bestehen, die V-Querschnitte sich nach oben öffnen und ein Ringspalt zwischen oberer Anschlußmutter und dem

Kolben besteht

Aus der US-PS 23 20 589 ist es zwar an sich bekannt, Dichtungspackungen aus mehreren V-förmigen Dichtungsmuffen mit dazwischen angeordneten Zwischenringen aufzubauen. Diese Dichtungspackungen sind jedoch nicht für Tauchkolbenpumpen sondern für Zylinder-Kolbenpumpen vorgesehen, wobei keine Materialangabe für die Zwischenringe aus der Entgegenhaltung entnehmbar ist und die Dichtungspackun- gen jeweils durch Schraubenfedern vorgespannt sind, so daß die hierzu oben angegebenen Nachteile auftreten. Ferner sind die Dichtungsmuffen gruppenweise so ausgerichtet, daß sich ihr V-Querschnitt einmal nach oben und einmal nach unten öffnet

Bei der erfindungsgemäßen Plungerstopfbüchse öffnen sich dagegen die V-Querschnitte nur nach oben. Infolge der sich über der Dichtungszone beim Aufwärtshub sammelnden Flüssigkeitssäule wirkt der durch diese aufgebrachte Druck durch den Ringspalt auf die Dichtungspackung, wodurch eine Spreizung der Dichtungsmuffen und somit eine dichte Anlage der nach oben gerichteten Lippen der Dichtungsmuffen an den Plungerkolben erreicht wird. Ein Lecken der Dichtungspackung wird also gerade während dieser kritischen Phase vermieden. Beim Abwärtshub dagegen, wenn der Druck unterhalb des Kolbens dem Druck oberhalb desselben entspricht bzw. diesen übersteigt, werden die Dichtungspackung entlastet und der Kolben ohne Überwindung größerer Reibungskräfte nach unten geführt Durch die festen metallischen Zwischenringe entstehen alleinstehende selbstabdichtende Elemente, die bewirken, daß die Dichtungsmuffen nacheinander arbeiten, so daß die oberste Dichtungsmuffe zuerst und danach von oben nach unten aufeinander folgend die anderen Dichtungsmuffen verschlissen werden. Somit bleibt die Dichtung auch nach völligem Verschleiß der oberen Dichtungsmuffen bis zum Verschleißen der untersten Dichtungsmuffe voll funktionsfähig, so daß die Standzeit der Dichtungspackung erhöht ist. Außerdem verhindern die metallischen Zwischenringe eine übermäßige Verformung der Zwischenringe unter dem Flüssigkeitsdruck beim Aufwärtshub.

Ferner ist eine leichte Montage der Dichtungspakkung erreicht und es bedarf keiner koaxialen Zentrie- rung der Pumpenbuchsen mit Fluchtungsbuchsen. Die Dichtungpackung kann dabei aus einer Anzahl elastischer Dichtungsmuffen aus Kunststoff oder aus anderen den Betriebsbedingungen entsprechenden Materialien bestehen, so daß die Härte der Dichtungen den Betriebsbedingungen in der Bohrung entspricht. Ferner gestattet die erfindungsgemäße Plungerstopfbüchse eine einfache Herstellung des Kolbens, der auch eine große Länge aufweisen kann. Die Verwendung elastischer Elemente zur Abdichtung bewirkt eine Erhöhung der Betriebsdauer der Pumpe und es werden die Folgen von Korrosion und Verschleiß zum großen Teil beseitigt.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Pumpe ist zusammen mit dem Pumpengestänge in die Bohrung einzuführen.

An einem Förderrohrstrang 1 ist am unteren Ende mittels eines Reduktionsstückes 2 eine Hülse 3

⁶S angeschraubt, in der sich ein Pumpensitz 4 und kleine lamellenartige Beftstigungsfedern 5 befinden.

Der rohrförmige Pumpenkolben 6 mit feinbearbeiteter Außenfläche ist wie üblich unten mit einem nicht

gezeigten Kugelventil versehen. An seinem Oberteil ist der Kolben 6 über den Kolbenanschluß 12 durch Verschraubung an einem Pumpengestänge U befestigt

Ein Hohlzylinder 13 bildet den Pumpenkopf, oberhalb dessen ist eine Verankerung 14 mit einer schrägen Schulter b verschraubt, auf die sich die Befestigungsfedern 5 stützen. Mittels der Verankc-ung 14 ist an dem Zylinder 13 eine Kassette 15 mit einem Dichtungskegel c befestigt, um die Pumpe mittels der Hülse 3 in ihrem Sitz zu befestigen. Zwecks Abdichtung umfaEi die Kassette «S eine Anzahl Dichtungsmuffen 16 aus nicht metallischen Material aus Kunststoff, wie den unter der Handelsbezeichnung Polyamid, Textolit, Polistyrol und Teflon bekannten, oder auch aus Gummi oder ähnlichen Materialien und in Becherform oder einer sonstigen Form, die unter dem Einfluß des von der Flüssigkeitssäule ausgeübten Druckes die Muffen gleichzeitig an dem Kolben 6 und der unteren Wand der Kassette 15 zur Abdichtung bringt

Die Dichtungsmuffen 16 sind alle von gleicher Form und aus demselben Material, oder aber von verschiedenen Formen und Materialien gemäß den Betriebsbedingungen der Erdölbohrung. Zwischen den Dichtungsmuffen 16 sind metallische Zwischenringe 16a eingesetzt, deren Profil dem der Dichtungsmuffen entspricht.

Am oberen Ende ist die Kassette 15 mittels einer Mutter 17 abgeschlossen, die innerhalb der Kassette 15 verschraubt ist; diese Mutter preßt die Dichtur.gsmuffen 16 zwischen zwei Metallteile 18, deren Profil dem der Dichtungsmuffen entspricht

Die Pumpe ist mit dem Pumpengestängestrang 11 in das Gehäuse 3 am unteren Ende der Förderrohre 1 eingeführt und mit einem Dichtungskegel cder Kassette 15 auf dem Sitz 4 befestigt, indem die Befestigungsfeder! 5 sich mit ihren Spitzen auf die schräge Schulter b der Verankerung 14 stützen.

Während des Betriebes beim Aufwärtshub des Kolbens 6 drückt die Kugel des Kugelventils den unteren Ende des Kolbens auf ihren Sitz und unterhalb des Kolbens wird aus der produktiven Schicht Flüssigkeit angesaugt. Inzwischen ist der Druck der Flüssigkeitssäule oberhalb des Kolbens 6 größer als der Druck unter dem Kolben. Die Dichtungsmuffen 16 üben nun dank ihrer Elastizität und ihrer Form unter dem Einfluß dieses Druckunterschiedes von oben nach unten eine erhöhte Abdichtung gegen den Kolben 6 aus.

Beim Aufwärtshub des Kolbens 6 wird die Kugel des Kugelventils von ihrem Sitz in dem Augenblick gehoben, wenn der Druck unterhalb des Kolbens 6 den Druck oberhalb desselben überschreitet. Dieser verhältnismäßig geringe Druckunterschied, der auf die Dichtungsmuffen 16 von unten nach oben ausgeübt wird, bietet dem Kolben 6 die Möglichkeit, den Aufwärtshub wie üblich durchzuführen, während beim Aufwärtshub die angesaugte Flüssigkeit durch das Kugelventil und über den Käfig 7 über den Kolben 6 strömt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Plungerstopfbüchse für Erdölpumpen mit einem Plungerkolben, welcher innerhalb des Bohrlochstranges in einer zylinderförmigen, am oberen Teil des Pumpenzylinders verankerten Kassette geführt ist, in welcher eine Dichtungspackung aus übereinandergeschichteten Dichtungsmuffen angeordnet ist, die am unteren Ende der Kassette auf einem metallischen Bund aufsitzt und von oben über eine, in die Kassette eingeschraubte Mutter zusammengepreßt wird, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß die Dichtungsmuffen (16) V-förmig ausgebildet und in Sandwich-Bauart auf gleiche, V-Querschnitt aufweisende Zwischenringe (16a,) aufgesetzt sind und daß die Zwischenringe \\6a) aus Metall bestehen, die V-Querschnitte sich nach oben öffnen und ein Ringspalt zwischen oberer Abschlußmutter (17) und dem Kolben (6) besteht