高效盘根密封装置及应用方法
【专利摘要】高效盘根密封装置及应用方法是油田油井柱塞泵技术，在本发明中，密封函体与压力调节器由高压连接管通过接头连接；本发明的意义是：它对工作介质采用双级密封，并通过压力调节器在两级密封之间的补偿腔内保持的压力，抵消一级密封所承受的部分单向压力，同时二级密封仅承受补偿腔的压力，起到分散密封工作压力、降低盘根工作负荷的作用，大幅度提高了密封寿命；在函体内增加固体润滑剂，降低摩擦系数；在函体外口，开设导流孔，改变水流方向，避免水流飞溅污染机油；经过现场试验，该结构延长密封寿命高达10倍以上。
【专利说明】高效盘根密封装置及应用方法
[0001]【技术领域】:本发明涉及油田油井柱塞泵技术，尤其是高效盘根密封装置及应用方法。
[0002]【背景技术】:目前高压柱塞泵柱塞密封采用盘根整体受力密封，缺乏润滑，导致盘根在密封柱塞工作中承受柱塞泵工作压力过高，失效速度快，更换频繁，并且，盘根出现泄漏后，水流会随柱塞飞溅，随同连接杆进入机油箱，造成机油乳化，形成较大损失。
[0003]
【发明内容】
:本发明的目的是提供结构简单，能够延长盘根使用寿命的高效盘根密封装置及应用方法，本发明的目的是这样实现的，密封函体与压力调节器由高压连接管通过接头连接。在密封函体内侧安放一个内导向环，内导向环外面安放减磨环，减磨环的外侧安装压环，压环外侧安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为一级密封；一级密封盘根后面安装减磨环，减磨环后面安装隔环，隔环位置构成补偿腔，隔环外面再安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为二级密封，二级密封盘根后面安装减磨环，减磨环后面安装外导向环，外导向环外面安装大压紧螺母，外导向环和大压紧螺母通过燕尾槽或直槽连接，外导向环通过燕尾槽，在大压紧螺母带动下旋转；在密封函体中间对应隔环位置上方有丝扣台阶孔，通过丝扣台阶孔、接头、高压管线连接外部压力调节器，通过压力调节器调节补偿腔压力，实现对盘根压力补偿，起到降低盘根承受压力的目的；在密封函体下部对应大压紧螺母导流槽部位，开设泄流孔，泄流孔下端安装泄流管；水封位于大压紧螺母内，并由水封压紧螺母压紧；柱塞位于密封函体的中间；在密封函体的一端外圆有连接台阶，端部有密封圈槽，密封函体内孔一端有柱塞通孔，柱塞通孔右端是组合密封孔，组合密封孔右边是集液槽，集液槽的右边是压紧丝扣孔，密封函体的中间位置正上方有连接丝扣通孔，正下方有泄流孔。
[0004]在压力调节器上有外壳，外壳与端盖连接，端盖上有出口，出口处有单向节流阀孔，孔内有钢球；在外壳的中间依次安装着密封圈、阀座、阀芯、内弹簧座、弹簧、丝扣弹簧座、锁紧环，阀座上有阀芯，阀座外圆有密封圈槽，密封圈槽内安装有密封圈，在外壳的另一端有进口。
[0005]在大压紧螺母的外表面有集水槽，内部为柱塞通孔，内端端部有燕尾槽或直槽，在集水槽的中间设置有1-8个内导流孔；在大压紧螺母的外圆有连接丝孔，大压紧螺母的一端有六方。
[0006]在减磨环上有压紧面、外配合面、内配合面和紧缩斜面，紧缩斜面的斜度为单向0-45° ;减磨环由铅等固体减磨材料制成。
[0007]在隔环上有加强棱角，外圆有外导流槽，内圆有内导流槽，内外导流槽中间有数个导流孔连通；隔环的一端有与减磨环斜面对应的单向0-45°的压紧斜面；隔环由铜等耐磨且硬度较低的耐磨材料制成。
[0008]在压环上有压环外配合面、压环内配合面、支撑面、压紧斜面和压环加强棱角，压紧斜面斜度为单向0-45° ;压环由铜等耐磨且硬度较低的金属材料制成。
[0009]在外导向环上有连接燕尾槽或直槽，连接燕尾槽上有燕尾槽内口和燕尾槽外口。
[0010]本发明的应用方法是，两级盘根中间的隔环位置为压力补偿区，使用中，一级密封盘根会产生泄露，泄露出的介质液体通过减磨环进入隔环内导流槽、通孔进入外导流槽，然后从外导流槽通过函体丝扣通孔、连接高压管进入压力调节器，当一级密封泄露介质泄漏量达到一定程度的时候就会形成高压，该部分高压通过压力调节器调节到需要的压力，形成补偿腔压力；这样补偿腔压力形成后，一级密封承受的单向工作压力为工作腔压力与补偿压力之差，二级密封承受的压力为补偿压力与外部压力之差，这样一、二级密封均只承受部分工作腔压力，实现了两级密封分散承受工作腔高压的目的；如果密封压力较高，在超过单级密封承受负荷的的情况下，按照两极密封结构及原理，可以增加到三级以上密封结构；在一、二级密封前后均装有固体减磨环，通过柱塞往复运动，将减磨环上的润滑材料连续带到盘根密封部位，起到减磨作用；从二级盘根密封泄漏的液体，在大压紧螺母上水封的阻挡下，汇集流入大压紧螺母上的集水槽，然后通过泄水孔、泄流管排出。
[0011]本发明的意义是:它对工作介质采用双级密封，并通过压力调节器在两级密封之间的补偿腔内保持的压力，抵消一级密封所承受的部分单向压力，同时二级密封仅承受补偿腔的压力，起到分散密封工作压力、降低盘根工作负荷的作用，大幅度提高了密封寿命；在函体内增加固体润滑剂，降低摩擦系数；在函体外口，开设导流孔，改变水流方向，避免水流飞溅污染机油；经过现场试验，该结构延长密封寿命高达10倍以上，根本上避免了油箱进水失效，大量减少了维修时率，大幅度节约了维修人力、物力，降低了材料消耗。
[0012]【专利附图】
【附图说明】:图1为高效盘根密封装置的结构示意图，图中1、密封函体 2、高压连接管 3、接头 4、压力调节器 5、出口。
[0013]图2为密封函体总成的结构示意图，图中1、密封函体6、内导向环 7、减磨环8、压环 9、盘根 10、丝孔 11、外导向环 12、大压紧螺母 13、水封 14、水封压紧螺母 15、柱塞 16、泄流孔 17、泄流管。
[0014]图3密封函体的结构示意图，图中1、密封函体 18、连接台阶 19、连接通孔20、密封圈槽 21、柱塞通孔 22、组合密封孔 23、集液槽 24、泄流孔 25、压紧丝扣孔。
[0015]图4为密封函体的侧视图，图中19、连接通孔 24、泄流孔。
[0016]图5为大压紧螺母的结构示意图，图中26、连接燕尾槽 27、内导流孔 28、柱塞通孔 29、集水槽 30、水封台阶 31、连接丝孔 32、六方。
[0017]图6为减磨环的示意图，图中33、压紧面 34、外配合面 35、内配合面36、紧缩斜面。
[0018]图7为隔环的主视图。
[0019]图8为隔环的侧视图，图中37、加强棱角 38、外导流槽 39、内导流槽 40、导流孔 41、压紧斜面。
[0020]图9为压环的主视图。
[0021]图10为压环的侧视图，图中42、压环外配合面 43、压环内配合面 44、支撑面45、压紧斜面 46、压环加强棱角。
[0022]图11为外导向环的主视图，图中47、燕尾槽。
图12为外导向环的侧视图，图中48、燕尾槽外口 49、燕尾槽内口。
[0023]图13为压力调节器的结构示意图，图中5、出口 50、端盖 51、锁紧环 52、丝扣弹簧座 53、弹簧 54、内弹簧座 55、阀芯 56、阀座 57、外壳 58、进口59、密封圈槽 60、密封圈。
[0024]【具体实施方式】:实施例1、在本发明中，密封函体I与压力调节器4由高压连接管2通过接头3连接。
[0025]实施例2、在密封函体I内侧安放一个内导向环6，内导向环6外面安放减磨环7，减磨环7的外侧安装压环8，压环8外侧安装一组长度为10-70mm的密封盘根9，作为一级密封；盘根9后面安装减磨环，减磨环后面安装隔环，隔环外面再安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为二级密封，密封盘根后面安装减磨环，减磨环后面安装外导向环11，外导向环11外面安装大压紧螺母12，外导向环11和大压紧螺母12通过燕尾槽47连接，外导向环11通过燕尾槽47，在大压紧螺母12带动下旋转；在密封函体I中间对应隔环位置上方有丝扣台阶孔，通过丝孔10连接外部压力调节器4，通过压力调节器4调节压力，实现对盘根9压力补偿，起到降低盘根9承受压力的目的；在密封函体I下部对应大压紧螺母12导流槽部位，开设泄流孔16，泄流孔16下端安装泄流管17 ;水封13位于大压紧螺母12内，并由水封压紧螺母14固定；柱塞15位于密封函体I的中间；在密封函体I的一端外圆有连接台阶18，端部有密封圈槽20，密封函体I内孔一端有柱塞通孔21，柱塞通孔21右端是组合密封孔22，组合密封孔22右边是集液槽23，集液槽23的右边是压紧丝扣孔25，密封函体I的中间位置正上方有连接通孔19，正下方有泄流孔24。
[0026]实施例3、在压力调节器4上有外壳57，外壳57与端盖50连接，端盖50上有出口5 ;在外壳57的中间依次安装着密封圈60、阀座56、阀芯55、内弹簧座54、弹簧53、丝扣弹簧座52、锁紧环51，阀座56上有阀芯55，阀座56外圆有密封圈槽59，密封圈槽59内安装有密封圈60，在外壳57的另一端有进口 58。
[0027]实施例4、在大压紧螺母12的外表面有集水槽29，内部为柱塞通孔28，内端端部有连接燕尾槽26，在集水槽29的中间设置有内导流孔27 ;在大压紧螺母12的外圆有连接丝孔31，大压紧螺母12的中间有水封台阶30，大压紧螺母12的一端有六方32。
[0028]实施例5、在减磨环7上有压紧面33、外配合面34、内配合面35和紧缩斜面36，紧缩斜面36的斜度为单向0-45° ;减磨环7由铅等固体减磨材料制成。
[0029]实施例6、在隔环上有加强棱角37，隔环的外圆有外导流槽38，内圆有内导流槽39，内外导流槽中间有数个导流孔40连通；隔环的一端有与减磨环7斜面对应的单向0-45°的压紧斜面41 ;隔环由铜等耐磨且硬度较低的耐磨材料制成。
[0030]实施例7、在压环8上有压环外配合面42、压环内配合面43、支撑面44、压紧斜面45和压环加强棱角46，压紧斜面45有与减磨环7斜面对应的单向0-45°的斜面斜度；压环由铜等耐磨且硬度较低的金属材料制成。
[0031]实施例8、在外导向环11上有燕尾槽47，燕尾槽47上有燕尾槽内口 49和燕尾槽外口 48。
[0032]实施例9、本发明的应用方法是，两级盘根中间的隔环位置为压力补偿区，使用中，一级密封盘根会产生小量泄露,泄露出的介质液体通过减磨环7进入隔环内导流槽39、通孔进入外导流槽38，然后从外导流槽38通过函体丝扣通孔、连接高压管2进入压力调节器4，当一级密封泄露介质泄漏量达到一定程度的时候就会形成高压，该部分高压通过压力调节器4调节到需要的补偿压力，形成补偿腔压力；这样补偿腔压力形成后，一级密封承受的单向工作压力为工作腔压力与补偿压力之差，二级密封承受的压力为补偿压力与外部压力之差，这样一、二级密封均只承受部分工作腔压力，实现了两级密封分散承受工作腔高压的目的；如果密封压力较高，在超过单级密封承受负荷的的情况下，按照两极密封结构及原理，可以增加到三级以上密封结构；在一、二级密封前后均装有固体减磨环7，通过柱塞15往复运动，将减磨环7上的润滑材料连续带到盘根密封部位，起到减磨作用；从二级盘根密封泄漏的液体，在大压紧螺母12上水封的阻挡下，汇集流入大压紧螺母12上的集水槽29，然后通过泄水孔、泄流管排出。
【权利要求】
1.高效盘根密封装置，其特征是:密封函体(I)与压力调节器(4)由高压连接管(2)通过接头(3)连接。
2.根据权利要求1所述的高效盘根密封装置，其特征是:在密封函体(I)内侧安放一个内导向环(6)，内导向环(6)外面安放减磨环，减磨环的外侧安装压环(8)，压环(8)外侧安装一组长度为10-70mm的密封盘根(9)，作为一级密封；盘根(9)后面安装减磨环，减磨环后面安装隔环，隔环外面再安装一组长度为10-70mm的密封盘根，作为二级密封，密封盘根后面安装减磨环，减磨环后面安装外导向环(11)，外导向环(11)外面安装大压紧螺母(12)，外导向环(11)和大压紧螺母(12)通过燕尾槽(47)连接，外导向环(11)通过燕尾槽(47)，在大压紧螺母(12)带动下旋转；在密封函体(I)中间对应隔环位置上方有丝扣台阶孔，通过丝孔(10)连接外部压力调节器(4)，通过压力调节器(4)调节压力，实现对盘根(9)压力补偿，起到降低盘根(9)承受压力的目的；在密封函体(I)下部对应大压紧螺母(12)导流槽部位，开设泄流孔(16)，泄流孔(16)下端安装泄流管(17);水封(13)位于大压紧螺母(12)内，并由水封压紧螺母(14)固定；柱塞(15)位于密封函体(I)的中间；在密封函体(I)的一端外圆有连接台阶(18 )，端部有密封圈槽(20 )，密封函体(I)内孔一端有柱塞通孔(21)，柱塞通孔(21)右端是组合密封孔(22 )，组合密封孔(22 )右边是集液槽(23 )，集液槽(23 )的右边是压紧丝扣孔(25)，密封函体(I)的中间位置正上方有连接通孔(19)，正下方有泄流孔(24)。
3.根据权利要求1所述的高效盘根密封装置，其特征是:在压力调节器(4)上有外壳(57)，外壳(57)与端盖(50)连接，端盖(50)上有出口(5);在外壳(57)的中间依次安装着密封圈(60)、阀座(56)、阀芯(55)、内弹簧座(54)、弹簧(53)、丝扣弹簧座(52)、锁紧环(51)，阀座(56)上有阀芯(55)，阀座(56)外圆有密封圈槽(59)，密封圈槽(59)内安装有密封圈(60)，在外壳(57)的另一端有进口(58)。
4.根据权利要求1或2所述的高效盘根密封装置，其特征是:在大压紧螺母(12)的外表面有集水槽(29)，内部为柱塞通孔(28)，内端端部有连接燕尾槽(26)，在集水槽(29)的中间设置有内导流孔(27);在大压紧螺母(12)的外圆有连接丝孔(31)，大压紧螺母(12)的中间有水封台阶(30)，大压紧螺母(12)的一端有六方(32)。
5.根据权利要求1或2所述的高效盘根密封装置，其特征是:在减磨环(7)上有压紧面(33)、外配合面(34)、内配合面(35)和紧缩斜面(36)，紧缩斜面(36)的斜度为单向0-45° ;减磨环(7)由铅等固体减磨材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的高效盘根密封装置，其特征是:在隔环上有加强棱角(37)，隔环的外圆有外导流槽(38)，内圆有内导流槽(39)，内外导流槽中间有数个导流孔(40)连通；隔环的一端有与减磨环(7)斜面对应的单向0-45°的压紧斜面(41);隔环由铜等耐磨且硬度较低的耐磨材料制成。
7.根据权利要求1或2所述的高效盘根密封装置，其特征是:在压环(8)上有压环外配合面(42)、压环内配合面(43)、支撑面(44)、压紧斜面(45)和压环加强棱角(46)，压紧斜面(45)有与减磨环(7)斜面对应的单向0-45°的斜面斜度；压环由铜等耐磨且硬度较低的金属材料制成。
8.根据权利要求1或2所述的高效盘根密封装置，其特征是:在外导向环(11)上有燕尾槽(47 )，燕尾槽(47 )上有燕尾槽内口( 49 )和燕尾槽外口( 48 )。
9.权利要求1所述高效盘根密封装置的应用方法，其特征是:两级盘根中间的隔环位置为压力补偿区，使用中，一级密封盘根会产生小量泄露，泄露出的介质液体通过减磨环(7)进入隔环内导流槽(39)、通孔进入外导流槽(38)，然后从外导流槽(38)通过函体丝扣通孔、连接高压管(2)进入压力调节器(4)，当一级密封泄露介质泄漏量达到一定程度的时候就会形成高压，该部分高压通过压力调节器(4)调节到需要的补偿压力，形成补偿腔压力；这样补偿腔压力形成后，一级密封承受的单向工作压力为工作腔压力与补偿压力之差，二级密封承受的压力为补偿压力与外部压力之差，这样一、二级密封均只承受部分工作腔压力，实现了两级密封分散承受工作腔高压的目的；如果密封压力较高，在超过单级密封承受负荷的的情况下，按照两极密封结构及原理，可以增加到三级以上密封结构；在一、二级密封前后均装有固体减磨环(7)，通过柱塞(15)往复运动，将减磨环(7)上的润滑材料连续带到盘根密封部位，起到减磨作用；从二级盘根密封泄漏的液体，在大压紧螺母(12)上水封的阻挡下，汇集流入大压紧螺母(12)上的集水槽(29)，然后通过泄水孔、泄流管排出。
【文档编号】F04B53/02GK104389778SQ201410566033
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】徐承韬 申请人:徐承韬