RU93479U1

RU93479U1 - DOUBLE MECHANICAL SEALING OF PLUNGER PUMP

Info

Publication number: RU93479U1
Application number: RU2009125744/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Семенович Захаров
Original assignee: Борис Семенович Захаров
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2010-04-27

Abstract

Двойное механическое уплотнение плунжерного насоса, содержащее охватывающий уплотняемый плунжер корпус, в котором установлены две группы эксцентричных относительно оси уплотнения уплотнительных колец и эластичная манжета со стороны низкого давления, при этом каждая группа уплотнительных колец расположена в эластичной втулке, и в каждой группе уплотнительные кольца поджаты друг к другу в осевом направлении, отличающееся тем, что в корпусе со стороны высокого давления установлена вторая эластичная манжета, и между группами эксцентричных уплотнительных колец в корпусе выполнен канал для подвода под давлением затворной жидкости. A double mechanical seal of the plunger pump, comprising a housing enclosing the sealed plunger, in which two groups of sealing rings are eccentric with respect to the sealing axis and an elastic sleeve on the low pressure side, wherein each group of sealing rings is located in the elastic sleeve and the sealing rings are pressed in each group to the friend in the axial direction, characterized in that a second elastic sleeve is installed in the housing from the high pressure side, and between the groups an eccentric Of the o-rings in the housing, a channel is made for supplying pressure of the barrier fluid.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к области нефтяного машиностроения, и может быть использована в поршневых и плунжерных насосах, предназначенных для перекачивания различного рода жидких сред, в том числе химреагентов и воды, при добыче нефти и проведении технологических операций на нефтяных и газовых месторождениях.The utility model relates to the field of mechanical engineering, mainly to the field of petroleum engineering, and can be used in piston and plunger pumps designed for pumping various kinds of liquid media, including chemicals and water, during oil production and carrying out technological operations in oil and gas fields .

Известно уплотнение штока или поршня, содержащее притертые друг к другу и поджимаемые к штоку в противоположных направлениях кольца из антифрикционного не эластомерного материала, при этом кольца имеют эксцентричные отверстия и установлены в упругой обойме (см. авторское свидетельство СССР 391315, кл. F16J 15/26, 25.07.1973).A rod or piston seal is known that contains rings of antifriction non-elastomeric material lapped to each other and pressed against the rod in opposite directions, while the rings have eccentric holes and are mounted in an elastic cage (see USSR author's certificate 391315, class F16J 15/26 July 25, 1973).

Однако при перекачке жидкостей, например бурового раствора, нефти или нефтепродуктов, через щелевой зазор будет наблюдаться большая потеря в виде утечек ценных продуктов и загрязнение окружающей среды.However, when pumping liquids, such as drilling mud, oil or oil products through a slit gap, there will be a large loss in the form of leakage of valuable products and environmental pollution.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является механическое уплотнение плунжерного насоса, содержащее корпус в котором установлены, по крайней мере, две группы уплотнительных колец и эластичная манжета со стороны низкого давления, при этом каждая группа уплотнительных колец расположена на эластичной втулке, уплотнительные кольца со стороны их внешней цилиндрической поверхности установлены с эксцентриситетом относительно оси уплотнения, при этом уплотнительные кольца установлены парами и в каждой паре колец последние со стороны их внешней поверхности установлены с эксцентриситетом в противоположном относительно оси уплотнения направлении, а в каждой группе смежные уплотнительные кольца поджаты в осевом направлении (см. патент РФ на полезную модель №68084, кл. F16J 15/16, 19.07.2007).The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a mechanical seal of the plunger pump, comprising a housing in which at least two groups of o-rings and an elastic sleeve on the low pressure side are installed, with each group of o-rings located on the elastic sleeve, the rings from the side of their outer cylindrical surface are eccentric with respect to the axis of the seal, while the seal rings are installed in pairs and for each pair of rings, the latter from the side of their outer surface are eccentric in the opposite direction with respect to the sealing axis, and in each group adjacent sealing rings are pressed in the axial direction (see RF patent for utility model No. 68084, class F16J 15/16, 19.07. 2007).

В этом уплотнении за счет установки манжеты со стороны низкого давления утечка направляется обратно во всасывающую линию насоса.In this seal, by installing the cuff on the low pressure side, the leak is directed back to the pump suction line.

Однако при перекачке абразивосодержащих жидкостей, например бурового раствора или откачки нефти из скважин с большим содержанием мехпримесей (песка) и химически активных продуктов, например, сероводорода, 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 абразивного и химико-механического изнашивания.However, when pumping abrasive fluids, such as drilling mud or pumping oil from wells with a high content of solids (sand) and chemically active products, such as hydrogen sulfide, due to fluid flow through the slot gap, self-locking of eccentric rings and wear compensation will result in more intense fracture surfaces of the gap due to abrasive and chemical-mechanical wear.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является предотвращение абразивного и химико-механического изнашивания уплотнения за счет создания лучших условий работы пар трения.The task to which the present utility model is directed is to prevent abrasive and chemical-mechanical wear of the seal by creating better working conditions for friction pairs.

Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является повышение надежности работы механического уплотнения и упрощение его эксплуатации.The technical result achieved by the implementation of the utility model is to increase the reliability of the mechanical seal and simplify its operation.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что двойное механическое уплотнение плунжерного насоса содержит охватывающий уплотняемый плунжер корпус, в котором установлены, по крайней мере, две группы эксцентричных относительно оси уплотнения уплотнительных колец и эластичная манжета со стороны низкого давления, при этом каждая группа уплотнительных колец расположена в эластичной втулке, в каждой группе уплотнительные кольца поджаты в осевом направлении, в корпусе со стороны высокого давления установлена вторая эластичная манжета и между группами эксцентричных уплотнительных колец в корпусе выполнен канал для подвода под давлением затворной жидкости.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the double mechanical seal of the plunger pump contains a housing enclosing the sealed plunger, in which at least two groups of sealing rings are eccentric with respect to the seal axis and an elastic sleeve is installed on the low pressure side, while each group of o-rings is located in the elastic sleeve, in each group the o-rings are axially pressed, in the housing from the high pressure side ene second elastic cuff and the eccentric between groups of sealing rings in the housing a passageway for supplying pressurized sealing fluid.

Установка манжет со стороны низкого и высокого давления и выполнение в корпусе канала для подвода затворной жидкости под давлением, превышающим давление перекачиваемой жидкости и обладающей смазывающей и нейтрализующими свойствами, предотвращает утечку перекачиваемой жидкости и защищает уплотнение от абразивного и химико-механического изнашивания, что повышает надежность работы и экологическую безопасность эксплуатации плунжерного насоса.Installation of cuffs on the low and high pressure sides and execution of a channel in the casing for supplying the gate fluid under a pressure exceeding the pressure of the pumped liquid and having lubricating and neutralizing properties, prevents leakage of the pumped liquid and protects the seal from abrasive and chemical-mechanical wear, which increases the reliability of operation and environmental safety of plunger pump operation.

На фиг. представлен в качестве примера продольный разрез двойного механического уплотнения для штангового плунжерного насоса.In FIG. an example is a longitudinal section of a double mechanical seal for a plunger rod pump.

Двойное механическое уплотнение плунжерного насоса содержит охватывающий уплотняемый плунжер (на чертеже не показан) корпус 1 с установленными в нем, по крайней мере, двумя группами 2 и 3 пар уплотнительных колец 4 и 5 и эластичными манжетами 6 и 7, установленными одна - 6 со стороны высокого и другая - 7 низкого давления насоса. Каждая группа 2 и 3 пар уплотнительных колец 4 и 5 расположена в своей эластичной втулке 8 и 9 соответственно. Уплотнительные кольца 4 и 5 со стороны их внешней цилиндрической поверхности установлены с эксцентриситетом относительно оси уплотнения, при этом в каждой паре уплотнительных колец 4 и 5 последние со стороны их внешней поверхности установлены с эксцентриситетом в противоположном относительно оси уплотнения направлении. Кроме того, в каждой группе 2 и 3 уплотнительные кольца 4 и 5 поджаты друг к другу в осевом направлении. Отверстие уплотнительных колец 4 и 5, ограничивающее их внутреннюю цилиндрическую поверхность, выполнено концентрично внешней цилиндрической поверхности уплотнительных колец 4 и 5. В каждой эластичной втулке 8 и 9 выполнены эксцентричные относительно оси уплотнения кольцевые канавки, в каждой из которых установлено одно из уплотнительных колец 4, 5. Соседние канавки попарно смещены относительно друг друга в диаметрально противоположном направлении. Каждая эластичная втулка 8 и 9 с группой 2 и 3 пар уплотнительных колец 4 и 5 расположена в выполненных в корпусе 1 с образованием между группами эксцентричных уплотнительных колец 4 и 5 упорного бурта 10 расточках.The double mechanical seal of the plunger pump comprises a housing 1 enclosing a sealing plunger (not shown in the drawing) with installed at least two groups of 2 and 3 pairs of o-rings 4 and 5 and elastic cuffs 6 and 7, installed one to 6 from the side high and the other - 7 low pressure pumps. Each group of 2 and 3 pairs of o-rings 4 and 5 is located in its elastic sleeve 8 and 9, respectively. O-rings 4 and 5 from the side of their outer cylindrical surface are installed with eccentricity relative to the axis of the seal, while in each pair of O-rings 4 and 5, the latter from the side of their outer surface are installed with eccentricity in the opposite direction to the axis of the seal. In addition, in each group 2 and 3, the o-rings 4 and 5 are axially pressed against each other. The opening of the sealing rings 4 and 5, limiting their inner cylindrical surface, is made concentric with the outer cylindrical surface of the sealing rings 4 and 5. In each elastic sleeve 8 and 9, annular grooves are eccentric with respect to the sealing axis, each of which has one of the sealing rings 4, 5. Adjacent grooves are pairwise offset relative to each other in a diametrically opposite direction. Each elastic sleeve 8 and 9 with a group of 2 and 3 pairs of o-rings 4 and 5 is located in the housing 1 made with the formation between the groups of eccentric o-rings 4 and 5 of the thrust shoulder 10 bores.

Кроме того, в каждой расточке корпуса 1 установлено размещенное в опорном кольце 11 поджимающее уплотнительные кольца 4 и 5 в осевом направлении эластичное кольцо 12, а в упорном бурте 10 выполнен канал 13 для подвода под давлением затворной жидкости. Эластичные кольца 12 поддерживают в процессе эксплуатации заданное усилие поджатия пар уплотнительных колец 4 и 3 друг к другу в осевом направлении.In addition, in each bore of the housing 1 is installed placed in the support ring 11 compressive sealing rings 4 and 5 in the axial direction of the elastic ring 12, and in the thrust shoulder 10 is made a channel 13 for supplying pressure of the shutter fluid. The elastic rings 12 during operation maintain a predetermined compressive force of the pairs of sealing rings 4 and 3 to each other in the axial direction.

При установке механического уплотнения в корпус 1 пары уплотнительных колец 4 и 5 прижимаются к уплотняемой поверхности плунжера в тех местах, где ширина уплотнительного кольца 4 и 5 вместе с толщиной стенки эластичных втулок 8 и 9 максимальна. В местах прижатия колец 4 и 5 щелевой зазор равен нулю. С противоположной от точки касания стороны щелевой зазор максимальный. Однако ввиду того, что кольцевые канавки в эластичных втулках 8 и 9 выполнены эксцентричными и уплотнительные кольца 4 и 5 по торцам плотно прижаты друг к другу и соответствующим образом попарно развернуты относительно одно от другого, между уплотняемой поверхностью плунжера и каждой группой уплотнительных колец 4 и 5 образуется сложная лабиринтная щель и, следовательно, большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости из полости высокого давления в полость низкого давления. Гидравлическое сопротивление в зазоре уплотнения возрастает также ввиду того, что поток жидкости, проходя через зазор, многократно меняет свое направление. Размеры зазора в работающем уплотнении постепенно уменьшаются за счет приработки трущихся поверхностей колец 4 и 5 и уплотняемой поверхности плунжера, при этом происходит автоматическое прижатие трущихся поверхностей и, следовательно, компенсация износа за счет эластичных втулок 8 и 9, в которых установлены уплотнительные кольца 4 и 5. Утечки затворной жидкости через эластичные манжеты 6 и 7 непрерывно пополняются через канал 13 из напорной линии от внешнего источника.When installing a mechanical seal in the housing 1, the pairs of sealing rings 4 and 5 are pressed against the sealing surface of the plunger in those places where the width of the sealing ring 4 and 5 together with the wall thickness of the elastic bushings 8 and 9 is maximum. In places of pressing rings 4 and 5, the gap gap is equal to zero. On the opposite side from the point of contact, the slot gap is maximum. However, due to the fact that the annular grooves in the elastic bushings 8 and 9 are eccentric and the sealing rings 4 and 5 are tightly pressed against each other at the ends and are accordingly deployed in pairs relative to one another, between the sealing surface of the plunger and each group of sealing rings 4 and 5 a complex labyrinth gap is formed and, therefore, a large hydraulic resistance to the fluid flow from the high-pressure cavity to the low-pressure cavity. The hydraulic resistance in the seal gap also increases due to the fact that the fluid flow passing through the gap repeatedly changes its direction. The dimensions of the gap in the working seal are gradually reduced due to the running-in of the friction surfaces of the rings 4 and 5 and the sealing surface of the plunger, while the friction surfaces are automatically pressed and, therefore, wear is compensated by elastic bushings 8 and 9, in which the sealing rings 4 and 5 are installed Leakages of the barrier fluid through the elastic cuffs 6 and 7 are continuously replenished through the channel 13 from the pressure line from an external source.

Двойное механическое уплотнение служит для увеличения надежности и долговечности поршневых и плунжерных насосов при работе в осложненных условиях (гидроабразивные и коррозионные смеси). Для подвода к уплотнению затворной жидкости под давлением могут использоваться различные гидросистемы - гиравлические, пружинные, грузовые аккумуляторы, проточные системы и другие источники давления, при этом давление затворной жидкости должно быть выше давления перекачиваемой жидкостиThe double mechanical seal serves to increase the reliability and durability of piston and plunger pumps when operating in difficult conditions (hydroabrasive and corrosive mixtures). Various hydraulic systems can be used to bring sealing fluid to the seal under pressure - hydraulic, spring, cargo batteries, flow systems and other pressure sources, while the pressure of the sealing fluid must be higher than the pressure of the pumped liquid

Полезная модель может применяться в насосах, компрессорах, мешалках, в запорной арматуре, в гидравлических и пневматических устройствах и других машинах и аппаратах, работающих под избыточным давлением в осложненных условияхThe utility model can be used in pumps, compressors, mixers, valves, in hydraulic and pneumatic devices and other machines and devices operating under excessive pressure in difficult conditions

Claims

A double mechanical seal of the plunger pump, comprising a housing enclosing the sealed plunger, in which two groups of sealing rings are eccentric with respect to the sealing axis and an elastic sleeve on the low pressure side, wherein each group of sealing rings is located in the elastic sleeve and the sealing rings are pressed in each group to the friend in the axial direction, characterized in that a second elastic sleeve is installed in the housing from the high pressure side, and between the groups an eccentric Of the o-rings in the casing, a channel is made for supplying a sealant fluid under pressure.