一种井口密封器的随动式结构的制作方法

本实用新型涉及抽油机井口密封用的盘根盒，特别是一种井口密封器的随动式结构，属于油田机械技术领域。

背景技术：

在油田抽油机的生产过程中，盘根盒是对井口和光杆间起密封作用的一种密封装置。然而由于采油现场抽油井况复杂，常常使抽油机光杆磨偏，进而缩短盘根盒的使用寿命。当光杆表面有划伤、腐蚀等现象时，更加快了盘根盒的磨损，从而导致油井跑油，造成漏油、漏汽，污染环境。

传统抽油机光杆密封装置的功能是，通过压紧耐磨盘根对光杆实施“抱死”密封，防止油井中的带压油、气、水随光杆的往复运动而冒出井口。这种密封存在的问题主要表现在以下几个方面：（1）造成严重环境污染：“抱死”密封必然导致盘根密封圈磨损，磨损缝隙泄露出的石油伴生气污染大气；磨损到一定程度后，原油和高矿化度地表水就会外泄到地面，造成地表环境的严重污染。（2）工人劳动强度大：采油工人每天必须巡视井场，拧紧盘根压盖，而且每2周必须停产更换新盘根，这两项日常作业对工人来说是巨大的负担，尤其是冬季北方油田。（3）增加能耗：光杆始终处于被盘根抱紧的状态，增加了运动阻力，从而增加了抽油机的能耗。（4）损坏光杆：光杆始终处于被盘根抱紧的摩擦状态，摩擦损耗使光杆由粗变细，疲劳应力使光杆内部产生裂纹，双重作用大大缩短了光杆使用寿命。（5）容易造成抽油杆偏磨：由于光杆始终处于刚性压迫状态，当它的运动脱离油井中轴线时，就会带动下面的抽油杆偏离油井中轴线而运动，造成抽油杆偏磨，从而增加抽油机电耗，而且容易造成断杆事故，使油井被迫停产。

从上述分析可以看出，井口密封装置不仅对抽油机设备本身造成威胁，也对周围的环境和人身安全造成严重威胁。因此，针对产生上述问题的原因，对井口密封装置进行优化和改进，成为迫切需要解决的问题。

目前对井口密封装置的结构已有相关的研究和技术，但实际效果不够理想，平移、随动、偏磨、密封或润滑等方面仍是目前需要解决的关键问题。为了解决光杆的偏移问题，有人提出了运用万向球来进行调整，但万向球只能够调整光杆的倾斜，无法调整光杆的平移问题，而光杆平移却是实际应用中常见的问题；也有人设计了可进行人工调整光杆偏移的盘根盒，但其不能使盘根盒随着光杆的偏移而随动的发生偏移。当光杆发生平移时，会引起雨水、污水或沙尘的渗入，这不仅会使光杆和盘根盒的磨损加大，而且会对光杆和盘根盒造成腐蚀，严重影响其使用寿命。为了解决光杆偏磨问题，有人设计了可移动的盘根盒来抱紧光杆，但盘根盒抱紧光杆的状态使得它们的摩擦力增大、抽油机的能耗也相应增加。润滑特性在井口密封器的结构改造中，迄今未能得到有效的应用。因此，针对井口密封器的随动、密封和寿命等方面，仍需要对井口密封装置的结构方面做进一步的改进。

通过对背景资料分析可以看出，井口密封器的随动性差、偏磨严重、密封差、能耗高、寿命短、耐压差等方面是迫切需要解决的问题，也应该是针对其结构进行研究和解决的重点方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、安装维护方便、防偏磨、密封好、节能、寿命长的井口密封器的随动式结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种井口密封器的随动式结构，包括密封盖（1）、密封外壳（2）、上随动平台（3）、随动盘根盒（4）、下随动平台（5）、密封基座（6），且中部均有圆孔，光杆（7）从圆孔穿过，并可沿着上述各组件中部圆孔构成的通道进行上下运动。

密封盖（1）与密封外壳（2）上部紧密连接、距离可调，密封盖（1）和随动盘根盒（4）之间为上随动平台（3），随动盘根盒（4）和密封基座（6）之间为下随动平台（5），密封基座（6）与密封外壳（2）下部紧密连接；密封盖（1）与密封外壳（2）之间的上下距离可调，以便调整对内部各部件，尤其是对上随动平台（3）、随动盘根盒（4）和下随动平台（5）的压紧程度。

随动盘根盒（4）通过其中部圆孔处的盘根与光杆（7）紧密接触，在光杆（7）相对随动盘根盒（4）上下运动工作时，起到对光杆（7）密封的作用，同时，随动盘根盒（4）和光杆（7）在水平方向是相对静止的，光杆（7）发生偏心时，带动随动盘根盒（4），依托上随动平台（3）和下随动平台（5）进行水平面内任意方向平行移动。

随动盘根盒（4）的外径小于密封外壳（3）的内径，中间构成环形腔（8），密封盖（1）和密封基座（6）的中部圆孔的内径大于光杆（7）的外径，这样就给随动盘根盒（4）和光杆（7）共同的水平面内任意方向平行移动提供了空间。

本实用新型对随动盘根盒（4）的内部结构没有特殊的定义和要求，虽然不同的盘根盒内部结构各异，但都是依靠内部盘根抱紧光杆（7），在保证光杆（7）上下自由运动的同时，起到对光杆（7）的密封作用。因此，只要是外部结构满足本实用新型要求的盘根盒，都可作为本实用新型中的随动盘根盒（4）。

密封外壳（2）的内径与随动盘根盒（4）的外径之差，小于密封盖（1）和密封基座（6）的中部圆孔的内径与光杆（7）的外径之差。这种结构可保证在光杆（7）发生极端偏心情况时，随动盘根盒（4）先接触到密封外壳（2）的内侧，无法进一步产生平移，此时的光杆（7）不会与密封盖（1）和密封基座（6）中部圆孔发生接触，即不会对光杆（7）造成磨损，同时也不会导致由于这种摩擦产生的额外能耗，还起到节能作用。

上随动平台（3）固定在密封盖（1）或随动盘根盒（4）上，以避免平移时发生串位，失去支撑、密封和润滑作用。当固定在密封盖（1）上时，上随动平台（3）就是静止的，随动盘根盒（4）相对其平移滑动；当固定在随动盘根盒（4）上时，上随动平台（3）随着随动盘根盒（4）共同平移运动，与密封盖（1）之间相对平移滑动。当然，上随动平台（3）如果包括不止1个组件时，多个组件也可以分别固定在密封盖（1）和随动盘根盒（4）上，只要能保证随动盘根盒（4）正常的平移运动即可。

下随动平台（5）固定在密封基座（6）或随动盘根盒（4）上，与上随动平台（3）的情况相同。

上随动平台（3）和下随动平台（5）可采用耐腐蚀的、具有弹性的环形密封材料构成，主要起支撑、密封、减少平移摩擦的作用。采用弹性环形密封材料，调整密封盖（1）与密封外壳（2）之间的上下距离时，可对其产生不同的压力，从而导致不同的形变，从而调整密封程度和平移摩擦力的大小。

保护盖（9），位于密封盖（2）上方，通过其中部的圆孔与光杆（7）紧密接触，随光杆（7）进行水平面内任意方向平行移动。保护盖（9）与光杆（7）之间可采用密封材料，防止雨水或污水渗入，并能有效防止沙尘进入，避免沙尘加剧随动盘根盒（4）和光杆（7）的磨损。由于保护盖（9）可以随着光杆（7）进行水平面内任意方向平行移动，光杆（7）发生偏心时，不会发生偏磨。

保护盖（9）为伞形结构，便于雨水或污水沿伞形结构面滑落。

保护盖（9）下部与密封盖（1）上表面之间为磁性连接，可以采用在该部分嵌入磁铁来实现，则保护盖（9）被磁力吸附在密封盖（1）上表面，在不影响保护盖（9）平移运动的同时，不至于被光杆（7）带着上下移动。

密封盖（1）的上部有护环（10），与光杆（7）之间构成环形腔（11），以润滑油填充。则润滑油可随着光杆（7）的上下运动，均匀稳定的为随动盘根盒（4）内的盘根提供润滑，降低磨损、节约电能、提高使用寿命；同时，随着随动盘根盒（4）的平移运动，均匀稳定的为上随动平台（3）提供润滑，减少偏磨、增强密封能力、提高使用寿命。

此处的环形腔（11），还能对上随动平台（3）和光杆（7）起到油封的作用，进一步增强密封效果，防止井口漏油。

此外，护环（10）还可以有效的阻挡雨水或污水经密封盖（1）的上表面进入环形腔（11），避免腐蚀或影响润滑效果。

在密封外壳（2）上有加油孔（12），正常工作时封闭，需要补充润滑油时，经加油孔（12）向环形腔（8）内注入润滑油。随着随动盘根盒（4）的平移运动，均匀稳定的为下随动平台（5）提供润滑，减少偏磨、增强密封能力、提高使用寿命。

此处的环形腔（8），还能对下随动平台（5）起到油封的作用，进一步增强密封效果，防止井口漏油。

密封基座（6）的下部有连接件（13），可做成螺纹、法兰或者卡箍接头方式，与其它井口装置或井口直接相连。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下优点：

本实用新型结构简单、成本低廉、安装维护方便，采用随动盘根盒依托上随动平台和下随动平台随着光杆实现水平面内任意方向自由移动的结构，以及各部件径向尺寸的配合设计，有效的解决了偏磨问题，且可保证对光杆密封效果，大大提高了盘根盒和光杆的使用寿命，并可起到节能效果。保护盖随着光杆平移，且采用伞形结构，有效的防止雨水、污水或沙尘进入，大大改善了随动盘根盒的工作环境，延长了使用寿命，保证了润滑效果。利用密封盖护环处和密封外壳处构成的环形腔以润滑油填充，可分别为上随动平台、下随动平台，以及光杆乃至盘根提供持续润滑及油封，减小了径向和轴向摩擦，同时起到节能、密封、延长使用寿命等多重作用。

附图说明

图1：整体剖面结构图。

图2：最大偏心平移剖面结构图。

图中：1—密封盖、2—密封外壳、3—上随动平台、4—随动盘根盒、5—下随动平台、6—密封基座、7—光杆、8—环形腔、9—保护盖、10—护环、11—环形腔、12—加油孔、13—连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明：

如图1，整体剖面结构图由密封盖（1）、密封外壳（2）、上随动平台（3）、随动盘根盒（4）、下随动平台（5）、密封基座（6）、光杆（7）、环形腔（8）、保护盖（9）、护环（10）、环形腔（11）、加油孔（12）、连接件（13）构成。

密封盖（1）、密封外壳（2）、上随动平台（3）、随动盘根盒（4）、下随动平台（5）、密封基座（6）中部均有圆孔，光杆（7）从圆孔穿过，并可沿着上述各组件中部圆孔构成的通道进行上下运动。

密封盖（1）与密封外壳（2）上部紧密连接、距离可调，密封盖（1）和随动盘根盒（4）之间为上随动平台（3），随动盘根盒（4）和密封基座（6）之间为下随动平台（5），密封基座（6）与密封外壳（2）下部紧密连接；密封盖（1）与密封外壳（2）之间的上下距离可调，以便调整对内部各部件，尤其是对上随动平台（3）、随动盘根盒（4）和下随动平台（5）的压紧程度。

随动盘根盒（4）通过其中部圆孔处的盘根与光杆（7）紧密接触，在光杆（7）相对随动盘根盒（4）上下运动工作时，起到对光杆（7）密封的作用，同时，随动盘根盒（4）和光杆（7）在水平方向是相对静止的，光杆（7）发生偏心时，带动随动盘根盒（4），依托上随动平台（3）和下随动平台（5）进行水平面内任意方向平行移动。

随动盘根盒（4）的外径小于密封外壳（2）的内径，中间构成环形腔（8），密封盖（1）和密封基座（6）的中部圆孔的内径大于光杆（7）的外径，这样就给随动盘根盒（4）和光杆（7）共同的水平面内任意方向平行移动提供了空间。

上随动平台（3）固定在密封盖（1）或随动盘根盒（4）上，下随动平台（5）固定在密封基座（6）或随动盘根盒（4）上，以避免平移时发生串位。

保护盖（9）位于密封盖（1）上方，通过其中部的圆孔与光杆（7）紧密接触，可随光杆（7）进行水平面内任意方向平行移动。保护盖（9）与光杆（7）之间采用密封材料，防止雨水或污水渗入，并能有效防止沙尘进入，避免沙尘加剧随动盘根盒（4）和光杆（7）的磨损。而且保护盖（9）为伞形结构，便于雨水或污水沿伞形结构面滑落。

密封盖（1）的上部护环（10）与光杆（7）之间构成环形腔（11），以润滑油填充。护环（10）可以有效的阻挡雨水或污水经密封盖（1）的上表面进入环形腔（11）。润滑油可随着光杆（7）的上下运动，均匀稳定的为随动盘根盒（4）内的盘根提供润滑；同时，随着随动盘根盒（4）的平移运动，均匀稳定的为上随动平台（3）提供润滑。环形腔（11）还能对上随动平台（3）和光杆（7）起到油封的作用，进一步增强密封效果，防止井口漏油。

在密封外壳（2）上有加油孔（12），正常工作时封闭，需要补充润滑油时，经加油孔（12）向环形腔（8）内注入润滑油。随着随动盘根盒（4）的平移运动，均匀稳定的为下随动平台（5）提供润滑，同时还能对下随动平台（5）起到油封的作用。

密封基座（6）的下部有连接件（13），可做成螺纹、法兰或者卡箍接头方式，与其它井口装置或井口直接相连。

当光杆（7）发生偏心情况时，如图2，密封盖（1）、密封外壳（2）、密封基座（6）、护环（10）、加油孔（12）、连接件（13）始终处于固定的状态；而随动盘根盒（4）依托上随动平台（3）和下随动平台（5）随着光杆（7）一起自由偏心平移，保护盖（9）被磁力吸附在密封盖（1）上表面，也随着光杆（7）一起自由偏心平移，同时也保证了光杆（7）上下运动时，不会与随动盘根盒（4）和保护盖（9）发生偏磨。

而且，由于本实用新型中密封外壳（2）的内径与随动盘根盒（4）的外径之差，小于密封盖（1）和密封基座（6）的中部圆孔的内径与光杆（7）的外径之差。因此，即使是发生极端最大偏心的情况，也是随动盘根盒（4）先接触到密封外壳（2）的内侧，从而阻止光杆（7）产生进一步平移，则光杆（7）不会与密封盖（1）和密封基座（6）中部圆孔发生接触，即不会对光杆（7）造成磨损，同时也不会导致由于这种摩擦产生的额外能耗，还起到节能作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施实例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。