RU2025629C1

RU2025629C1 - Mechanical seal

Info

Publication number: RU2025629C1
Authority: RU
Inventors: Борис Семенович Захаров
Original assignee: Борис Семенович Захаров
Priority date: 1991-01-03
Filing date: 1991-01-03
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: sealing technology. SUBSTANCE: plunger with flexible holder is mounted in the cylinder. Pairs of rigid rings having eccentric holes which are lapped to each other and pressed to the plunger in the opposite directions are arranged in the holder. Several pairs of rings are turned relative to one another dividing cylinder circle into equal parts by longitudinal planes passing through eccentricity of rings of each pair; each pair of rings is turned relative to previous one in opposite direction. Inner cylindrical surfaces are provided with longitudinal slots in zone of their maximum width. The holder is vulcanized to the plunger body. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному и газовому машиностроению и может быть использовано в скважинных насосах плунжерного типа. The invention relates to oil and gas engineering and can be used in borehole plunger type pumps.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнений за счет создания максимального гидравлического сопротивления в зазоре между цилиндром и плунжером насоса. The aim of the invention is to increase the reliability of seals by creating maximum hydraulic resistance in the gap between the cylinder and the plunger of the pump.

На фиг. 1 изображено предложенное уплотнение, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показана в качестве примера схема установки пакета из четырех пар колец. In FIG. 1 shows the proposed seal, section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. Figure 3 shows, as an example, the installation diagram of a package of four pairs of rings.

Уплотнение включает цилиндр 1, в котором размещен плунжер 2, на корпусе плунжера 2 имеется упругая обойма 3, на которой размещены жесткие эксцентричные кольца 4. Кольца 4 установлены попарно так, что центры их эксцентрично смещенных окружностей развернуты на 180^о. Внутренние цилиндрические поверхности колец в местах своей наибольшей ширины имеют продольные пазы 5.The seal includes a cylinder 1, in which the plunger 2 is placed, on the body of the plunger 2 there is an elastic sleeve 3 on which rigid eccentric rings are placed 4. The rings 4 are mounted in pairs so that the centers of their eccentrically displaced circles are rotated 180 ^° . The inner cylindrical surfaces of the rings in places of their greatest width have longitudinal grooves 5.

Уплотнение работает следующим образом. Sealing works as follows.

При установке плунжера 2 с эксцентричными кольцами 4 в цилиндр 1 центры наружных поверхностей колец стремятся совпасть с осью цилиндра, а внутренние поверхности колец вдавливаются в упругую обойму 3 тем больше, чем больше эксцентриситет кольца. Упругая обойма 3 прижимает эксцентричные кольца 4 в месте их наибольшей ширины к стенкам цилиндра 1. При этом резина обоймы частично затекает в паз 5. В местах прижатия колец 4 к цилиндру 1 (см.фиг. 2, точки а-г) зазор равен нулю. С противоположной от точки касания стороны зазор между кольцом и цилиндром максимальный. Однако ввиду того, что кольца 4 по торцам плотно прижаты одно к другому и развернуты, между стенками цилиндра и набором колец образуется сложная лабиринтная щель и, следовательно, большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости. When installing the plunger 2 with eccentric rings 4 in the cylinder 1, the centers of the outer surfaces of the rings tend to coincide with the axis of the cylinder, and the inner surfaces of the rings are pressed into the elastic sleeve 3 the more, the greater the eccentricity of the ring. The elastic cage 3 presses the eccentric rings 4 in the place of their greatest width to the walls of the cylinder 1. In this case, the rubber of the cage partially flows into the groove 5. In the places where the rings 4 are pressed against cylinder 1 (see Fig. 2, points a-d), the gap is zero . On the opposite side from the point of contact, the gap between the ring and the cylinder is maximum. However, due to the fact that the rings 4 are densely pressed against each other and turned around, a complex labyrinth gap is formed between the walls of the cylinder and the set of rings and, therefore, a large hydraulic resistance to the fluid flow.

Для того, чтобы утечки через уплотнение плунжера были минимальными и с целью получения равномерного износа стенок цилиндра, предлагается эксцентричные кольца устанавливать так, чтобы точки касания колец делили окружность цилиндра на равные части. Например, если в пакете имеется четыре кольца, то кольца развернуты под 90^о одно относительно другого, причем первое и второе кольца развернуты под 180^о, а вторая пара повернута относительно первой на 90^о (см.фиг.2).In order to minimize leakage through the seal of the plunger and in order to obtain uniform wear of the cylinder walls, it is proposed to install eccentric rings so that the contact points of the rings divide the cylinder circumference into equal parts. For example, if there are four rings in the package, the rings are deployed under ⁹⁰ relative to each other, wherein the first and second rings are deployed under the ¹⁸⁰ and the second pair is rotated relative to the first 90 ^a (sm.fig.2).

Еще больший эффект можно получить, если кольца устанавливать попарно, причем так, чтобы зазор в щели не получился в виде винта. An even greater effect can be obtained if the rings are installed in pairs, so that the gap in the gap does not turn out in the form of a screw.

Для этого каждую последующую пару колец, начиная с третьей, нужно поворачивать в сторону, противоположную повороту предыдущей пары. В этом случае поток жидкости (утечка) будет резко менять направление движения и в щели будет создаваться дополнительное гидравлическое сопротивление. To do this, each subsequent pair of rings, starting with the third, must be turned in the direction opposite to the rotation of the previous pair. In this case, the fluid flow (leak) will abruptly change the direction of movement and additional hydraulic resistance will be created in the gap.

На фиг. 3 показан пример установки пакета колец из четырех пар. Стрелки указывают направление поворота пары колец по отношению к предыдущей. Устанавливая несколько пакетов, можно добиться равномерного износа цилиндра и минимальной утечки, причем пакеты могут состоять из трех, четырех, пяти и т.д. пар колец. In FIG. Figure 3 shows an example of installing a pack of rings of four pairs. The arrows indicate the direction of rotation of the pair of rings relative to the previous one. By installing several packages, it is possible to achieve uniform cylinder wear and minimal leakage, moreover, packages can consist of three, four, five, etc. pairs of rings.

Выполнение на внутренних поверхностях, на их широких участках, продольных пазов 5 (см.фиг.2) позволяет более надежно фиксировать каждое кольцо 4 на упругой обойме 3 за счет затекания массы резины в указанные пазы и предотвращения углового смещения колец во время работы. Упругая обойма 3 за счет того, что она привулканизирована к поверхности плунжера 3, надежно зафиксирована на плунжере. The execution on the inner surfaces, on their wide sections, of the longitudinal grooves 5 (see Fig. 2) makes it possible to more reliably fix each ring 4 on the elastic sleeve 3 by flowing the mass of rubber into these grooves and preventing the angular displacement of the rings during operation. The elastic cage 3 due to the fact that it is vulcanized to the surface of the plunger 3, is securely fixed to the plunger.

Предложенное уплотнение плунжера имеет следующие положительные свойства: износ пары трения плунжер-цилиндр компенсируется за счет упругих свойств резиновой обоймы, причем сама резина не подвергается износу, т.е. уплотнение будет более долговечным; уплотнение работоспособно на изношенных цилиндрах; герметичность узла плунжера со временем повышается за счет притирки; плунжер легко поддается ремонту; уменьшена вероятность заклинивания плунжера в цилиндре. The proposed plunger seal has the following positive properties: the wear of the friction pair of the plunger-cylinder is compensated by the elastic properties of the rubber cage, and the rubber itself is not subject to wear, i.e. the seal will be more durable; the seal is operable on worn cylinders; the tightness of the plunger assembly increases over time due to lapping; the plunger is easy to repair; the probability of jamming of the plunger in the cylinder is reduced.

Claims

MECHANICAL SEALING of a borehole plunger of a borehole pump, comprising a plunger installed in the cylinder with an elastic cage, in which pairs of rigid rings with eccentric holes are placed against one another and pressed against the plunger, characterized in that the seal is made in the form of several pairs of rings rotated by one ring relative to another, dividing the cylinder circumference into equal parts by longitudinal planes passing through the eccentricity of the rings of each pair and turning in the opposite direction each pair of rings relative to the previous one, while longitudinal grooves are made on the inner cylindrical surfaces in the area of their maximum width, and the elastic clip is vulcanized to the plunger body.