Манжетное уплотнение полированного штока

 

Использование: для герметизации устья скважин, оборудованных штанговыми насосами. Сущность изобретения: в манжетном уплотнении в расточке корпуса установлена обжимная обойма. Уплотнительный эластичный элемент размещен в обжимной обойме. Обойма уплотнена по торцу со стороны низкого давления. Между корпусом и обоймой имеется зазор. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для герметизации устья скважин, оборудованных штанговыми насосами.

Известно уплотнение штока, включающее комплект резинотканевых шевронных манжет, поджимаемых с помощью нажимной буксы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уплотнение полированного штока скважинного штангового насоса, содержащее корпус с шаровой опорой, в котором установлены манжеты, поджимаемые с помощью нажимной буксы.

Однако в этом уплотнении ввиду того, что уплотнительный элемент (манжета) не защищен от прямого воздействия радиальных нагрузок от давления уплотняемой среды и механических радиальных нагрузок из-за биений штока во время его возвратно-поступательных движений, работоспобность и долговечность его снижены.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения за счет гидравлической разгрузки манжеты и защиты ее от действия радиальных нагрузок.

Для этого в известном уплотнении полированного штока, содержащем корпус с шаровой опорой, в котором установлен уплотнительный эластичный элемент, последний размещен в обжимной обойме, установленной в расточке корпуса с зазором, при этом обжимная обойма со стороны низкого давления имеет уплотнение по торцу в виде кольца круглого сечения. Обжимная обойма со стороны высокого давления имеет упругий элемент в виде пружины, которая обеспечивает надежную работу кольца круглого сечения.

На фиг.1 представлен разрез манжетного уплотнения с одним уплотнительным эластичным элементом; на фиг.2 - вариант выполнения двойного манжетного уплотнения; на фиг.3 - узел I на фиг.1.

Манжетное уплотнение включает тройник 1, соединяющий колонну насосно-компрессорных труб с корпусом 2 манжетного уплотнения, через которое проходит полированный шток 3, и отводную линию для сбора продукции. Корпус 2 манжетного уплотнения крепится к тройнику 1 с помощью шарнирного соединения 4. Полированный шток 3 центрируется по отношению к оси скважины с помощью нижней 5 и верхней 6 направляющих втулок, размещенных в расточках корпуса 2. Шарнирное соединение 4 и верхняя направляющая втулка 6 уплотнены по корпусу 2 с помощью колец 7 и 8 круглого сечения. В расточке корпуса 2 между втулками 5 и 6 имеется плавающая обойма 9 с крышкой 10, в которой размещен уплотнительный эластичный элемент 11, контактирующий с полированным штоком 3. Торцовый стык обоймы 9 и втулки 6 уплотнен резиновым кольцом 12. Плавающая обойма 9 установлена в расточке корпуса 2 с зазором и имеет возможность радиального перемещения без разгерметизации стыка. Набор деталей - втулки 5 и 6, плавающая обойма 9 с крышкой 10, резиновым кольцом 12 и уплотнительным элементом 11 - зафиксирован от осевого смещения в корпусе 2 с помощью накидной гайки 13.

На фиг. 2 показано уплотнение с двумя уплотнительными эластичными элементами 11, между которыми имеется фонарное кольцо 14. В пространство между уплотнительными элементами 11 через штуцерное соединение 15 подается смазка (чистая вода, масло и т.п.). Дополнительное резиновое кольцо 16, установленное на фонарном кольце 14, отделяет первую ступень уплотнения от второй.

На фиг.3 показан вариант конструкции уплотнения, в котором для упрощения сборки и обеспечения более надежной герметизации торцового стыка плавающей обоймы 9 и втулки 6 использована тарельчатая пружина 17. В этом случае не требуется высокой точности изготовления деталей уплотнения.

Манжетное уплотнение работает следующим образом.

Уплотнительный эластичный элемент 11 установлен с натягом как в плавающую обойму 9, так и на полированный шток 3. При возвратно-поступательных движениях полированного штока 3 герметичность узла обеспечивается плотным контактом элемента 11 и кольца 12 (подвижные соединения) и кольцами 7, 8 и 16 (неподвижные соединения). Работоспособность и долговечность уплотнения зависят при прочих равных условиях от контактных нагрузок в паре трения, которые в свою очередь зависят от давления жидкости и от механических усилий, действующих на уплотнительный элемент 11 со стороны полированного штока 3. Установка уплотнительного эластичного элемента 11 в плавающую обойму 9 разгружает его от действия радиальных гидравлических усилий. По сравнению с неразгруженными манжетами, например шевронными манжетами, контактные нагрузки в предлагаемой конструкции будут примерно в 10 раз меньше. Наличие в конструкции уплотнения сферического шарнира, а также размещение уплотнительного элемента 11 в плавающей обойме разгрузит уплотнение от радиальных механических нагрузок, которые неизбежно возникают в уплотнительном узле в особенности при изношенных втулках 5 и 6.

Срок службы разгруженного уплотнения значительно выше, чем обычного сальника с нажимным пакетом шевронных манжет, например сальников типа СУС1 или СУС2. К преимуществам предлагаемого манжетного уплотнения следует отнести также значительно меньшие потери на трение, меньшие затраты на изготовление и эксплуатацию.

Применение двойных манжетных уплотнений еще более повысит эффективность работы скважинного оборудования за счет принудительной подачи смазки в зону трения. В этом случае можно полностью исключить попадание продукции скважины в атмосферу.

Формула изобретения

1. МАНЖЕТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ПОЛИРОВАННОГО ШТОКА скважинного штангового насоса, содержащее корпус с шаровой опорой, в расточке которого установлен уплотнительный эластичный элемент, отличающееся тем, что оно снабжено обжимной обоймой, установленной в расточке корпуса с зазором, причем уплотнительный эластичный элемент размещен в обжимной обойме, которая уплотнена по торцу со стороны низкого давления.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что обжимная обойма со стороны высокого давления подпружинена упругим элементом, например, в виде тарельчатой пружины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3