往复式轴向密封调偏节能防喷装置的制作方法

本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种往复式轴向密封调偏节能防喷装置。

背景技术

抽油机是油田生产过程中最常用的一种采油机械，为了防止井下液体从抽油光杆的周围泄漏至地面，在抽油机井的井口处均设置有封井器。封井器通常包括光杆密封装置、调偏装置、封井装置和光杆夹紧装置，其中，光杆密封装置的作用是在抽油机工作状态下对上下往复运动的抽油光杆进行密封，封井装置的作用是在更换密封件时对静止的抽油光杆进行密封。现有的封井器种类繁多，但均具有显著缺陷：

1、现有的封井器中，光杆密封装置内的盘根可在磨损后，拧动调整套，调整套在螺纹的作用下压紧盘根，从而使盘根继续发挥密封作用，但现有封井器中，盘根的硬度较大，再次压紧时比较费力，另外，再次压紧盘根时，调整套的行程较长，不但对操作效率产生不利影响，而且不利于封井器的小型化。

2、现有封井器大多采用径向封井结构，在这种结构形式中，封井阀门需要从抽油光杆的两侧同时关闭两个阀芯，才能保证较好的封井效果，但在生产实践中，两个阀芯很难保证同时关闭，由此导致抽油光杆密封受力不均、井口密封不严的后果。

3、现有的封井器中，封井装置中通常采用径向夹紧的方式来夹住抽油光杆，从而避免维修过程中抽油光杆落井，但这种夹紧机构不但占用空间大，而且操作非常费力。另外，这种夹紧机构要求从抽油光杆的两侧同步夹紧，因此对操作者的技术水平要求较高。

技术实现要素：

本发明提供一种往复式轴向密封调偏节能防喷装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明包括包括光杆密封装置、调偏装置、封井装置和光杆夹紧装置，抽油光杆插在以上各装置的中央，所述的光杆密封装置包括盘根盒、调整套、盘根和盘根压盖，调整套通过螺纹连接在盘根盒的上端，盘根压盖和盘根安装在盘根盒内，盘根磨损后，通过旋转调整套可使盘根压盖向下运动从而轴向压缩盘根，盘根被压缩后发生形变，从而进一步贴合在抽油光杆上，所述的盘根为内外双层结构，内层盘根和外层盘根的外表面均为中间粗两端细的锥面结构，外层盘根的两端分别扣合有结构完全相同的两个压套，两个压套上相对的端面上均设置有沿压套的轴线均匀分布的轴向切口，相邻的两个轴向切口之间形成了与轴向切口匹配的插入部，插入部插在轴向切口内；

所述的封井装置包括胶筒、支撑套、上压环、下压环和外筒，胶筒位于支撑套的内侧，上压环和下压环分别压紧在支撑套的上下两端，从而将胶筒的上下两端固定，胶筒、支撑套、上压环和下压环均安装在外筒内，支撑套的上下两端的外侧与外筒内壁之间通过密封圈密封，支撑套的中部设置有过液孔，外筒上与所述的过液孔对应设置有进液管，进液管上串联有单向阀，进液管的侧面设置有泄压支路，泄压支路上串联有泄压阀；

所述的光杆夹紧装置包括涡轮、蜗杆和用于安装涡轮和蜗杆的安装壳体，涡轮和蜗杆组成涡轮蜗杆传动机构，涡轮的中部设置有偏心圆孔a，涡轮的上下两侧分别设置有偏心圆孔b和偏心孔c，偏心孔b和偏心孔c的直径和偏心距均与偏心孔a相同，但偏心方向与偏心孔a相反。

所述的内层盘根的硬度低于外层盘根的硬度。所述的偏心孔b直接加工在所述的安装壳体上，所述的偏心孔c设置在一个偏心环上，偏心环固定连接在所述的安装壳体上。

本发明的有益效果为：

1、本发明对光杆密封装置的内部结构进行了改进，盘根磨损后再次压紧盘根时，两个压套相互靠近，两个压套上的插入部相互交错，在盘根盒和盘根之间撑出一部分不需要盘根填充的空间，使盘根更多更快地向抽油光杆一侧形变，从而缩短了调整套的行程，最终达到了节省操作时间，缩短光杆密封装置的长度的效果。另外，压套的设置使盘根直接承受压套施加的径向压缩力，该径向压缩力与同样由压套施加的轴向压缩力共同作用，最终达到了省力的效果。

2、本发明创造性地采用液压封井机构，封井时，在所述的进液管上连接手动液压泵、或者车载液压泵，通过向胶筒外侧的密封腔室内注入高压液体介质实现封井，与现有技术相比，不但封井效果可靠，而且结构简单、体积小巧、易于加工。

3、本发明将涡轮蜗杆机构与偏心锁紧机构结合实现抽油光杆的夹紧，与现有技术相比，操作更加省力，对操作者的技术水平要求较低。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是光杆密封装置的结构示意图；

图3是封井装置和光杆夹紧装置的结构示意图；

图4是图1中a处的截面图；

图5是光杆夹紧装置的工作原理图。

图中：1-抽油光杆，2-涡轮，3-安装壳体，4-支撑套，5-过液孔，6-胶筒，7-压套，8-盘根盒，9-外层盘根，10-内层盘根，11-调整套，12-盘根压盖，13-上压环，14-单向阀，15-泄压支路，16-下压环，17-蜗杆，18-轴向切口，19-插入部，20-偏心环，21-调偏装置，22-偏心孔a，23-偏心孔b，24-偏心孔c，25-外筒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本发明包括光杆密封装置、调偏装置21、封井装置和光杆夹紧装置，抽油光杆1插在以上各装置的中央，所述的光杆密封装置包括盘根盒8、调整套11、盘根和盘根压盖12，调整套11通过螺纹连接在盘根盒8的上端，盘根压盖12和盘根安装在盘根盒8内，盘根磨损后，通过旋转调整套11可使盘根压盖12向下运动从而轴向压缩盘根，盘根被压缩后发生形变，从而进一步贴合在抽油光杆1上。以上为现有技术中已经存在的结构，在此不再赘述。

所述的盘根为内外双层结构，内层盘根10和外层盘根9的外表面均为中间粗两端细的锥面结构，外层盘根9的两端分别扣合有结构完全相同的两个压套7，压套7的内侧与外层盘根9外侧的锥面匹配。盘根被压缩时，两个压套7从上下两侧楔入盘根盒8和外层盘根9之间，在此过程中，盘根直接承受压套7施加的轴向和径向两个方向的压缩力，与现有的单纯承受轴向压缩力的结构相比，径向压缩力可直接将盘根向内侧挤压，作用力的来源更加直接，因此更加省力。

所述的两个压套7上相对的端面上均设置有沿压套7的轴线均匀分布的轴向切口18，相邻的两个轴向切口18之间形成了与轴向切口18匹配的插入部19，插入部19插在轴向切口18内。盘根被压缩时，两个压套7相互靠近，两个压套7上的插入部19相互交错，在盘根盒8和盘根之间撑出一部分不需要盘根填充的空间(即从相邻的两个插入部19之间的空间中去除插入部19所占空间后剩余的体积)，在盘根磨损量一定的情况下，使盘根更多更快地向抽油光杆1一侧形变，从而缩短了调整套11的行程，最终达到了节省操作时间，缩短光杆密封装置的长度的效果。

所述的封井装置包括胶筒6、支撑套4、上压环13、下压环16和外筒25，胶筒6位于支撑套4的内侧，上压环13和下压环16分别通过锥面配合压紧在支撑套4的上下两端，从而将胶筒6的上下两端固定，胶筒6、支撑套4、上压环13和下压环16均安装在外筒25内，支撑套4的上下两端的外侧与外筒25内壁之间通过密封圈密封，从而在胶筒6和外筒25之间形成一个密封的环形空间。支撑套4的中部设置有过液孔5，外筒25上与所述的过液孔5对应设置有进液管，进液管上串联有单向阀14，本发明创造性地采用液压封井机构，封井时，在所述的进液管上连接手动液压泵、或者车载液压泵，通过向胶筒6外侧的密封腔室内注入高压液体介质实现封井，与现有技术相比，不但封井效果可靠，而且结构简单、体积小巧，操作省力、易于加工。

进液管的侧面设置有泄压支路15，泄压支路15上串联有泄压阀，打开泄压阀后便可将封井状态快速解除，与现有技术相比，同样具有操作方便省力的特点。

所述的光杆夹紧装置包括涡轮2、蜗杆17和用于安装涡轮2和蜗杆17的安装壳体3，涡轮2和蜗杆17组成涡轮蜗杆传动机构，涡轮2的中部设置有偏心圆孔a22，涡轮2的上下两侧分别设置有偏心圆孔b23和偏心孔c24，偏心孔b23和偏心孔c24的直径和偏心距均与偏心孔a22相同，但偏心方向与偏心孔a22相反。需要夹紧抽油光杆1时，旋转蜗杆17，由于涡轮蜗杆机构具有传动比大的特点，因此用较小的力拧动蜗杆17便可提供很大的力矩供涡轮2旋转，涡轮2旋转后，偏心孔a22和偏心孔b23、偏心孔c24共同作用将抽油光杆1夹紧。由于涡轮蜗杆机构具有自锁的特点，因此抽油光杆1被夹紧后便不会自然松动，从而实现可靠的夹紧。另外，本发明所述的偏心夹紧机构在夹紧后可使抽油光杆1自然对中，因此对操作者的技术水平要求较低。

所述的内层盘根10的硬度较低，外层盘根9的硬度高。盘根采用双层结构，使得盘根在压缩状态下更容易“流动”，从而使盘根的压缩更加省力。同时，较软的内层盘根10更有利于保证盘根的密封性，而较硬的外层盘根9的抗变形能力较强，使盘根不会被挤入所述的轴向切口18内，从而使缩短调整套11的行程的目的得以实现。

所述的偏心孔b23直接加工在所述的安装壳体3上，所述的偏心孔c24设置在一个偏心环20上，偏心环20固定连接在所述的安装壳体3上，这样既便于安装壳体3的加工，又便于涡轮2的安装。