Уплотнение плунжера скважинного штангового насоса

 

Использование: в гидравлических машинах. Сущность изобретения: поверхность торцов распорных колец образована внутренней и наружной выпукло-гладкими поверхностями. Поверхности выполнены с непрерывно увеличивающейся кривизной от вершины пересечения к краям. Поверхности пересекаются на расстоянии 0,1 - 0,2 ширины кольца от его внутреннего края. 3 ил.

Изобретение относится к гидравлическим машинам, в частности к скважинным штанговым насосам с большими зазорами в паре плунжер цилиндр.

Известно уплотнение плунжера в виде слоя загумированной резины или резиновых манжет на поверхности плунжера. Уплотнение распирается давлением из полости плунжера при его ходе вверх через радиальные каналы в стенке плунжера [I] Однако область применения таких насосов ограничена малыми и средними перепадами давления по концам плунжера, т.е. для малых и средних глубин динамического уровня жидкости в скважине.

Известно также уплотнение плунжера скважинного штангового насоса, включающее установленный на трубчатом несущем стержне с возможностью осевого смещения набор чередующихся распорных и уплотнительных колец, выполненных с ответными поверхностями торцов. Торцы распорных колец выполнены коническими, а уплотнительные кольца имеют трапецеидальное сечение, обращенное широким основанием наружу. На стержне имеются стяжные средства [2] Недостатком известного уплотнения плунжера является то, что поверхность контакта между уплотнительным кольцом и распорным кольцом представляют собой в сечении прямую линию и, когда плунжер совершает ход вверх, распорные кольца совершают осевое перемещение, одинаковое по всей длине линии контакта. При этом резина уплотнительных колец сдавливается, но выдавливание ее в сторону зазоров затруднено силами трения и когезии между резиной и металлом, направленным в обратную сторону. Это обстоятельство приводит к тому, что радиальное движение резины происходит преимущественно по среднему сечению кольца. Работает только средняя часть уплотнительного кольца с очень ограниченным ресурсом, т.е. не компенсируется износ кольца о стенку цилиндра, но за счет упомянутых сил трения и когезии даже в малой части работающей резины возникают противоположно действующие внутренние напряжения, что обуславливает быстрое старение и разрушение уплотнительных колец. В результате уменьшается межремонтный период работы скважины.

Задача изобретения состоит в повышении эксплуатационной надежности и качества уплотнения плунжера скважинного штангового насоса.

Технический результат достигается тем, что в уплотнении плунжера скважинного штангового насоса, включающем установленный на трубчатом несущем стержне с возможностью осевого смещения набор чередующихся распорных и уплотнительных колец, выполненных с ответными поверхностями торцов, поверхность торцов распорных колец образована внутренней и наружной взаимопересекающимися выпукло-гладкими поверхностями с непрерывно увеличивающейся кривизной в направлении от вершины пересечения поверхностей к краям кольца, причем поверхности пересекаются на расстоянии 0,1 0,2 ширины кольца от его внутреннего края.

На фиг.1 изображено уплотнение плунжера скважинного штангового насоса в разрезе; на фиг. 2 распорное кольцо; на фиг.3 схема работы уплотнения. На фиг.2 обозначены: b расстояние точки пересечения поверхностей от внутреннего края кольца; a ширина кольца; с точка пересечения поверхностей; ес, cd ширина поверхностей.

Уплотнение плунжера включает трубчатый несущий стержень 1, на котором с возможностью осевого смещения установлен набор чередующихся распорных 2 и уплотнительных 3 колец, торцы которых имеют ответную поверхность. Уплотняется контакт со стенкой цилиндра 4 и стержня 1. Поверхность торцов распорных колец образована внутренней ec и наружной cd взаимопересекающимися выпукло-гладкими поверхностями с непрерывно увеличивающейся кривизной в направлении от вершины пересечения с поверхностей к краям кольца, причем поверхности пересечения на расстоянии b (0,1 0,2)d, т.е. 0,1 0,2 ширины кольца от его внутреннего края. Уплотнение поджато стяжными средствами (не показаны). Уплотнение работает следующим образом.

При ходе несущего стержня 1 плунжера вверх не уплотнение сверху действует сила перепада давления, между распорными кольцами 2 сжимается уплотнительное кольцо 3. Процессом охватывается вся длина уплотнения, поскольку набор колец 2, 3 установлен на трубчатом несущем стержне 1 с возможностью осевого перемещения. При этом уплотнительное кольцо 3 сжимается из-под вершины с в обе стороны, а именно: в сторону трубчатого стержня 1 и в сторону цилиндра 4 насоса, уплотняя соответственно зазоры, причем процессом отжатия в сторону трубчатого стержня охватывается меньшая часть уплотнительного кольца, а в сторону цилиндра большая его часть.

Процесс отжатия проходит беспрепятственно, поскольку отжимаемая поверхность торца состоит по обеим направлениям отжатия из двух выпукло-гладких поверхностей ес и cd, кривизна которых непрерывно увеличивается к краям распорных колец 2.

Благодаря этому же обстоятельству уплотнительное, например резиновое, кольцо 3 будет по мере износа непрерывно отжиматься до его полного расходования. В результате увеличивается ресурс работы и надежность уплотнения, а соответственно повышается межремонтный период работы добывающих скважин.

Уплотнение плунжера скважинного штангового насоса, включающее установленный на трубчатом несущем стержне с возможностью осевого смещения набор чередующихся распорных и уплотнительных колец, выполненных с ответными поверхностями торцов, отличающееся тем, что поверхность торцов распорных колец образована внутренней и наружной взаимопересекающимися выпукло-гладкими поверхностями с непрерывно увеличивающейся кривизной в направлении от вершины пересечения поверхностей к краям кольца, причем поверхности пересекаются на расстоянии 0,1 0,2 ширины кольца от его внутреннего края.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано преимущественно для подъема нефти или для откачки пластовых вод

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при тушении лесных пожаров, распыления жидких растворов (рабочей смеси), опрыскивании растений и подобных сферах применения

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в таких поршневых гидромашинах, как скважинные штанговые поршневые насосы, компрессоры и т.п

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при уплотнении плунжеров, штоков преимущественно штанговых насосов

Изобретение относится к области гидромашиностроения, в частности к скважинным штанговым насосам, предназначенным для добычи жидкости из скважин, и может быть использовано в нефтегазодобывающей отрасли

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам преобразования механической энергии в потенциальную энергию сжатого газа и наоборот, и может быть использовано для организации рабочего цикла в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, детандерах и других поршневых машинах. Способ взаимного преобразования механической энергии и потенциальной энергии сжатого газа заключается в циклическом изменении объема газа и периодическом обновлении газа в этом объеме через каналы подвода и отвода газа. Указанный объем газа заключен между цилиндром и помещенным внутрь него поршнем и изменяется при их перемещении относительно друг друга. Цилиндр и поршень выполняют в виде полых стаканов, имеющих дно и обечайку. Стаканы обращены открытыми торцами друг к другу и выполнены с гарантированным зазором между обечайками. Зазор заполняют жидкостью. Цилиндр и поршень с жидкостью помещают в поле действия потенциальных сил таким образом, что разница статических давлений столбов жидкости внутри поршня и в зазоре компенсирует разницу давления газа внутри поршня и внешнего давления, воздействующего на поверхность жидкости в зазоре. Изобретение позволяет повысить КПД процесса за счет уменьшения потерь на трение и приближения процесса сжатия к изотермическому процессу. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым ротативным машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа, и может быть использовано в качестве компрессорной ступени вместо динамического компрессора в составе газотурбинных установок. Ротативный компрессор включает кольцевой блок цилиндров, размещенные в цилиндрах поршни, механизм взаимного возвратно-поступательного перемещения поршней и цилиндров и клапанное устройство. Клапанное устройство обеспечивает подачу и отвод газа из полостей, образованных между цилиндрами и поршнями. Поршни и цилиндры выполнены в виде полых стаканов, имеющих дно и обечайку, при этом поршни помещены своими открытыми торцами внутрь цилиндров с гарантированным зазором между обечайками поршней и цилиндров. Указанный зазор и частично указанная полость заполнены жидкостью. При вращении блока цилиндров жидкость компенсирует разницу давления газа внутри поршня и давления на поверхности жидкости в зазоре за счет разницы статических давлений столбов жидкости в полостях и в зазорах. Изобретение позволяет повысить эффективность работы компрессора за счет уменьшения потерь на трение и приближения процесса сжатия газа к изотермическому процессу. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам преобразования механической энергии в потенциальную энергию сжатого газа и наоборот, и может быть использовано для организации рабочего цикла в компрессорах, детандерах и других поршневых машинах. Способ взаимного преобразования механической энергии и потенциальной энергии сжатого газа заключается в циклическом изменении объема газа в надпоршневой и/или подпоршневой полости при возвратно-поступательном перемещении поршня внутри цилиндра. Газ в указанной полости периодически обновляют через каналы подвода и отвода газа. Цилиндр и/или поршень вращают вокруг оси, параллельной направлению возвратно-поступательного движения поршня. Поршень размещают в цилиндре с гарантированным радиальным зазором. Цилиндр частично заполняют жидкостью. Под действием центробежных сил образуется свободная поверхность жидкости. Разница статических давлений жидкости в надпоршневой и подпоршневой полостях, обусловленная разницей радиусов свободной поверхности жидкости, компенсирует разницу давления газа в этих полостях. Изобретение позволяет повысить КПД процесса за счет уменьшения потерь на трение и приближения процесса сжатия к изотермическому процессу. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Наверх