УПЛОТНЕНИЕ СБОРНОГО ПОРШНЯ Российский патент 1994 года по МПК F16J15/00 

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в поршневых насосах, перекачивающих преимущественно абразивосодержащие жидкости.

Известно уплотнение сборного поршня бурового насоса, включающее сердечник, на который надета манжета, закрепленная с помощью кольцевой шайбы и стопорного пружинного кольца.

Известно также уплотнение сборного поршня, содержащее установленные в цилиндре корпус с упругой обоймой, на которой надеты притертые друг к другу и поджатые к цилиндру в противоположных направлениях пары жестких колец с эксцентричными отверстиями.

Однако в известном уплотнении при перекачке абразивосодержащих жидкостей, например бурового раствора, за счет протока жидкости через щелевой зазор совместно с самопритиркой эксцентричных колец и компенсацией износа будет наблюдаться более интенсивное разрушение поверхностей щелевого зазора за счет эрозионного износа.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения за счет исключения протока жидкости через щелевой зазор в период притирки эксцентричных колец.

Это обеспечивается тем, что в уплотнении, содержащем корпус с упругой обоймой и надетыми на нее эксцентричными кольцами и зафиксированными относительно друг друга соответствующим образом с помощью продольных пазов, дополнительно со стороны повышенного и/или пониженного давления установлены уплотнительные манжеты, выполненные из эластомерного материала, например резины.

Признаки изобретения как новые (наличие манжеты из эластомерного материала), так и известные, образуют совокупность, ранее неизвестную и нигде ранее неиспользовавшуюся, что позволяет считать предлагаемую конструкцию уплотнения соответствующим критерию изобретения "новизна".

На фиг. 1 представлен разрез уплотнения двухстороннего поршня для насоса "Дуплекс"; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез уплотнения одностороннего сборного поршня для насоса "Триплекс"; на фиг. 4 - один из вариантов выполнения эластичного элемента сборного поршня.

Уплотнение состоит из эластичного элемента 1 и набора эксцентричных колец 2 с пазами 3. Оно собрано на корпусе 4 поршня и плотно зажато между буртом поршня 5 и крышкой 6 с помощью винтов 7. Поршень в сборе надевается на конусный шток 8 и фиксируется с помощью гайки 9. Поршень вместе со штоком вставляется в цилиндровую втулку 10 насоса. Эластичный элемент 1 состоит из манжеты 11 и обоймы 12, имеющих свои функциональные назначения. Манжета 11 и обойма 12 могут быть изготовлены раздельно из различных марок резин.

При установке поршня в цилиндровую втулку насоса эластичная манжета 11 деформируется и плотно входит в контакт с поверхностью цилиндровой втулки 10. Эксцентричные кольца 2 за счет того, что имеют неодинаковую ширину в различных сечениях, при установке поршня в цилиндрическую втулку 10 стремятся вдавиться в упругую обойму 12, при этом паз 3 заполняется резиной, а само кольцо 2 прижимается к поверхности цилиндровой втулки 10 в том месте, где ширина кольца 2 максимальная. В местах прижатия колец 2 к цилиндровой втулке 10 (точки а, б, в, г и т. д. ) зазор равен нулю. С противоположной от точки касания стороны уплотнительный зазор максимальный. Однако ввиду того, что кольца 2 по торцам плотно прижаты друг к другу и соответствующим образом развернуты, между стенками цилиндровой втулки 10 и набором колец 2 образуется сложная лабиринтная цепь и, следовательно, большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости.

В случае одностороннего поршня с тыльной стороны поршня со стороны атмосферы устанавливается вспомогательная манжета 13 с целью исключения попадания воздуха в рабочую камеру цилиндра. Герметичность посадки поршня по штоку обеспечивается резиновым кольцом круглого сечения 14.

Уплотнение работает следующим образом.

В первоначальный период работы насоса герметичность поршня по отношению к цилиндровой втулке 10 обеспечивается только за счет эластичных манжет 11. Набор металлических эксцентричных колец 2, касающихся поверхности цилиндровой втулки 10 только по линии, не сможет полностью препятствовать протоку абразивосодержащей жидкости и размыву соединения. Однако по мере износа поверхности втулки 10 абразивными частицами, попадающими в зону контакта манжеты 11 и втулки 10, одновременно происходит самопритирка и восстановление повреждений на поверхности втулки 10 эксцентричными металлическими кольцами 2, которые все время поджимаются к втулке 10 за счет упругих свойств резиновой обоймы 1. К тому времени, когда манжета 11 износится и потеряет герметичность, эксцентричные кольца 2 успеют притереться, каждое по своему полупериметру, и полностью перекроют путь потоку жидкости. В таком состоянии уплотнение поршня может проработать еще достаточно большое время.

Таким образом, ресурс работы поршня, а следовательно, и его надежность возрастает. Уплотнение поршня может дать значительный эффект при использовании отработанных цилиндровых втулок, изношенная поверхность которых будет автоматически восстанавливаться за счет самопритирки эксцентричными кольцами. Кроме того, экономический эффект может быть также получен за счет повторного использования металлоемких корпусов и крышек, которые при работе практически не изнашиваются.

(56) Мкртычан Я. С. Повышение эффективности эксплуатации буровых насосных установок. М. : Недра, 1984, с. 15, рис. 15.

Авторское свидетельство СССР N 391315, кл. F 16 J 15/28, 1971.

Сущность изобретения: на упругой обойме корпуса установлены друг к другу и поочередно поджатые к цилиндру и обойме пары жестких колец с эксцентричными отверстиями. Пары колец повернуты друг относительно друга с делением окружности цилиндра на равные части продольными плоскостями, проходящими через эксцентриситеты колец каждой пары с поворотом в противоположном направлении каждой пары колец относительно предыдущей. На внутренних цилиндрических поверхностях колец выполнены продольные пазы, со стороны повышенного или пониженного давления установлены уплотнительные манжеты из эластомерного материала. 4 ил.

УПЛОТНЕНИЕ СБОРНОГО ПОРШНЯ бурового насоса, содержащее корпус упругой обоймой, на которой установлены притертые одна к другой и поочередно поджатые к цилиндру и обойме пары жестких колец с эксцентричными отверстиями, отличающееся тем, что оно снабжено уплотнительными манжетами из эластомерного материала, например, резины, пары колец повернуты одна относительно другой с делением окружности цилиндра на равные части продольными плоскостями, проходящими через эксцентриситеты колец каждой пары с поворотом в противоположном направлении каждой пары с поворотом в противоположном направлении каждой пары колец относительно предыдущей, на внутренних цилиндрических поверхностях колец выполнены продольные пазы, а со стороны повышенного и/или пониженного давления установлены уплотнительные манжеты.