RU2005935C1

RU2005935C1 - Seal of assembling piston

Info

Publication number: RU2005935C1
Authority: RU
Inventors: Борис Семенович Захаров
Original assignee: Борис Семенович Захаров
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: pairs of rigid rings provided with eccentric openings are mounted on a flexible race of a case. The rings are spring-loaded to each other and to a cylinder alternately. The ring pairs are turned relatively each other dividing the cylinder periphery into equal parts by longitudinal planes. The planes pass through eccentricities of the rings of each pair with rotation of each pair of rings relatively the previous one in opposite direction. Inner cylindrical surfaces of the rings are provided with longitudinal grooves. Sealing collars made of elastomer material are set from the side of higher or lowered pressure. EFFECT: enhanced reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в поршневых насосах, перекачивающих преимущественно абразивосодержащие жидкости. The invention relates to petroleum engineering and can be used in piston pumps that pump mainly abrasive liquids.

Известно уплотнение сборного поршня бурового насоса, включающее сердечник, на который надета манжета, закрепленная с помощью кольцевой шайбы и стопорного пружинного кольца. It is known to seal the assembly piston of a mud pump, including a core, on which a cuff is attached, secured with an annular washer and a snap ring.

Известно также уплотнение сборного поршня, содержащее установленные в цилиндре корпус с упругой обоймой, на которой надеты притертые друг к другу и поджатые к цилиндру в противоположных направлениях пары жестких колец с эксцентричными отверстиями. It is also known to seal a prefabricated piston, comprising a housing with an elastic casing installed in the cylinder, on which pairs of rigid rings with eccentric holes are pressed against each other and pressed against the cylinder in opposite directions.

Однако в известном уплотнении при перекачке абразивосодержащих жидкостей, например бурового раствора, за счет протока жидкости через щелевой зазор совместно с самопритиркой эксцентричных колец и компенсацией износа будет наблюдаться более интенсивное разрушение поверхностей щелевого зазора за счет эрозионного износа. However, in the known seal, when pumping abrasive fluids, for example, drilling fluid, due to fluid flow through the slotted gap together with self-locking of the eccentric rings and wear compensation, more intense destruction of the surfaces of the slotted gap due to erosion wear will be observed.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения за счет исключения протока жидкости через щелевой зазор в период притирки эксцентричных колец. The aim of the invention is to increase the reliability of the seal by eliminating the flow of fluid through the slotted gap during grinding of eccentric rings.

Это обеспечивается тем, что в уплотнении, содержащем корпус с упругой обоймой и надетыми на нее эксцентричными кольцами и зафиксированными относительно друг друга соответствующим образом с помощью продольных пазов, дополнительно со стороны повышенного и/или пониженного давления установлены уплотнительные манжеты, выполненные из эластомерного материала, например резины. This is ensured by the fact that in the seal containing the housing with an elastic cage and eccentric rings put on it and fixed relative to each other by means of longitudinal grooves, additionally, from the high and / or low pressure side, sealing cuffs made of elastomeric material are installed, for example rubber.

Признаки изобретения как новые (наличие манжеты из эластомерного материала), так и известные, образуют совокупность, ранее неизвестную и нигде ранее неиспользовавшуюся, что позволяет считать предлагаемую конструкцию уплотнения соответствующим критерию изобретения "новизна". Signs of the invention, both new (the presence of a cuff of elastomeric material) and known, form a combination previously unknown and never used before, which allows us to consider the proposed seal design in accordance with the criteria of the invention of "novelty."

На фиг. 1 представлен разрез уплотнения двухстороннего поршня для насоса "Дуплекс"; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез уплотнения одностороннего сборного поршня для насоса "Триплекс"; на фиг. 4 - один из вариантов выполнения эластичного элемента сборного поршня. In FIG. 1 is a sectional view of a double-sided piston seal for a Duplex pump; in FIG. 2 - section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a sectional view of a seal of a single-sided assembly piston for the Triplex pump; in FIG. 4 - one of the embodiments of the elastic element of the assembled piston.

Уплотнение состоит из эластичного элемента 1 и набора эксцентричных колец 2 с пазами 3. Оно собрано на корпусе 4 поршня и плотно зажато между буртом поршня 5 и крышкой 6 с помощью винтов 7. Поршень в сборе надевается на конусный шток 8 и фиксируется с помощью гайки 9. Поршень вместе со штоком вставляется в цилиндровую втулку 10 насоса. Эластичный элемент 1 состоит из манжеты 11 и обоймы 12, имеющих свои функциональные назначения. Манжета 11 и обойма 12 могут быть изготовлены раздельно из различных марок резин. The seal consists of an elastic element 1 and a set of eccentric rings 2 with grooves 3. It is assembled on the piston body 4 and tightly sandwiched between the piston collar 5 and the cover 6 using screws 7. The piston assembly is put on the cone rod 8 and fixed with a nut 9 The piston together with the rod is inserted into the cylinder sleeve 10 of the pump. The elastic element 1 consists of a cuff 11 and a cage 12 having their own functional purpose. The cuff 11 and the cage 12 can be made separately from various grades of rubber.

При установке поршня в цилиндровую втулку насоса эластичная манжета 11 деформируется и плотно входит в контакт с поверхностью цилиндровой втулки 10. Эксцентричные кольца 2 за счет того, что имеют неодинаковую ширину в различных сечениях, при установке поршня в цилиндрическую втулку 10 стремятся вдавиться в упругую обойму 12, при этом паз 3 заполняется резиной, а само кольцо 2 прижимается к поверхности цилиндровой втулки 10 в том месте, где ширина кольца 2 максимальная. В местах прижатия колец 2 к цилиндровой втулке 10 (точки а, б, в, г и т. д. ) зазор равен нулю. С противоположной от точки касания стороны уплотнительный зазор максимальный. Однако ввиду того, что кольца 2 по торцам плотно прижаты друг к другу и соответствующим образом развернуты, между стенками цилиндровой втулки 10 и набором колец 2 образуется сложная лабиринтная цепь и, следовательно, большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости. When installing the piston in the cylinder sleeve of the pump, the elastic sleeve 11 is deformed and comes into close contact with the surface of the cylinder sleeve 10. Eccentric rings 2 due to the fact that they have unequal width in different sections, when the piston is installed in the cylindrical sleeve 10 they tend to press into the elastic sleeve 12 while the groove 3 is filled with rubber, and the ring 2 itself is pressed against the surface of the cylinder sleeve 10 in the place where the width of the ring 2 is maximum. In places where the rings 2 are pressed against the cylinder bushing 10 (points a, b, c, d, etc.), the gap is zero. On the opposite side from the point of contact, the sealing gap is maximum. However, due to the fact that the rings 2 are firmly pressed against each other at the ends and are respectively deployed, a complex labyrinth chain is formed between the walls of the cylinder sleeve 10 and the set of rings 2 and, therefore, a large hydraulic resistance to the fluid flow.

В случае одностороннего поршня с тыльной стороны поршня со стороны атмосферы устанавливается вспомогательная манжета 13 с целью исключения попадания воздуха в рабочую камеру цилиндра. Герметичность посадки поршня по штоку обеспечивается резиновым кольцом круглого сечения 14. In the case of a one-sided piston, an auxiliary cuff 13 is installed on the back of the piston on the atmospheric side in order to prevent air from entering the working chamber of the cylinder. The tightness of the piston landing on the rod is provided by a rubber ring of circular cross-section 14.

Уплотнение работает следующим образом. Sealing works as follows.

В первоначальный период работы насоса герметичность поршня по отношению к цилиндровой втулке 10 обеспечивается только за счет эластичных манжет 11. Набор металлических эксцентричных колец 2, касающихся поверхности цилиндровой втулки 10 только по линии, не сможет полностью препятствовать протоку абразивосодержащей жидкости и размыву соединения. Однако по мере износа поверхности втулки 10 абразивными частицами, попадающими в зону контакта манжеты 11 и втулки 10, одновременно происходит самопритирка и восстановление повреждений на поверхности втулки 10 эксцентричными металлическими кольцами 2, которые все время поджимаются к втулке 10 за счет упругих свойств резиновой обоймы 1. К тому времени, когда манжета 11 износится и потеряет герметичность, эксцентричные кольца 2 успеют притереться, каждое по своему полупериметру, и полностью перекроют путь потоку жидкости. В таком состоянии уплотнение поршня может проработать еще достаточно большое время. In the initial period of operation of the pump, the tightness of the piston with respect to the cylinder sleeve 10 is ensured only by means of elastic cuffs 11. A set of metal eccentric rings 2, touching the surface of the cylinder sleeve 10 only along the line, will not be able to completely impede the flow of abrasive fluid and erosion of the connection. However, as the surface of the sleeve 10 deteriorates with abrasive particles falling into the contact zone of the sleeve 11 and the sleeve 10, self-lapping and damage repair on the surface of the sleeve 10 with eccentric metal rings 2 occur, which are constantly pressed against the sleeve 10 due to the elastic properties of the rubber sleeve 1. By the time the cuff 11 is worn out and loses its tightness, the eccentric rings 2 will have time to grind, each in its own half-perimeter, and completely block the path to the fluid flow. In this state, the piston seal can work for a rather long time.

Таким образом, ресурс работы поршня, а следовательно, и его надежность возрастает. Уплотнение поршня может дать значительный эффект при использовании отработанных цилиндровых втулок, изношенная поверхность которых будет автоматически восстанавливаться за счет самопритирки эксцентричными кольцами. Кроме того, экономический эффект может быть также получен за счет повторного использования металлоемких корпусов и крышек, которые при работе практически не изнашиваются. Thus, the service life of the piston, and consequently, its reliability increases. Piston sealing can have a significant effect when using spent cylinder liners, the worn surface of which will be automatically restored by self-locking by eccentric rings. In addition, the economic effect can also be obtained through the reuse of metal-intensive cases and covers, which practically do not wear out during operation.

(56) Мкртычан Я. С. Повышение эффективности эксплуатации буровых насосных установок. М. : Недра, 1984, с. 15, рис. 15. (56) Mkrtychan Ya. S. Improving the efficiency of the operation of drilling pumping units. M.: Nedra, 1984, p. 15, fig. fifteen.

Авторское свидетельство СССР N 391315, кл. F 16 J 15/28, 1971. USSR author's certificate N 391315, cl. F 16 J 15/28, 1971.

Claims

Mud piston seal, comprising a casing with an elastic cage, on which pairs of rigid rings with eccentric holes are installed, which are lapped one to the other and alternately pressed against the cylinder and casing, characterized in that it is equipped with sealing cuffs made of elastomeric material, for example, rubber, a pair of rings rotated one relative to another with dividing the cylinder circumference into equal parts by longitudinal planes passing through the eccentricities of the rings of each pair with rotation in the opposite direction to zhdoy couples with the rotation in the opposite direction relative to each pair of preceding rings, on the inner cylindrical surfaces of the rings there are longitudinal grooves, and on the high and / or low-pressure seals are installed.