УСТРОЙСТВО САЛЬНИКА УСТЬЕВОГО Российский патент 1997 года по МПК F16J15/56 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании фонтанной арматуры в качестве переходника для штока качалки штангового насоса.

Известны устройства сальника устьевого, содержащие корпус переходника, распорные кольца и уплотнительные манжеты.

Известные устройства недостаточно надежны при эксплуатации и требуют больших трудозатрат при обслуживании.

Известно устройство сальника устьевого, содержащее корпус переходника, в котором размещены распорные кольца и уплотнительные манжеты, а также уплотняемые поверхности.

Наиболее близкий аналог, принятый к эксплуатации, не удовлетворяет требованиям регламента обслуживания. Увеличение срока службы устройства связано с использованием новых материалов, например полиуретана.

Задача изобретения повышение долговечности и улучшение эксплуатационных характеристик, позволяющих обслуживать устройство с меньшими затратами труда и времени.

Принятое за прототип устройство сальника устьевого содержит корпус переходника, распорные кольца и уплотнительные манжеты.

Решение технической задачи обеспечивается тем, что в предлагаемом устройстве распорные кольца выполнены в виде разрезных тарельчатых колец треугольного сечения, а уплотнительные манжеты выполнены разрезными в виде тарельчатых колец клинообразного сечения с дугообразными поверхностями, установлены между распорными кольцами с взаимодействием с поверхностью скольжения, образующей которой ограничено клинообразное сечение.

Техническое решение, использованное в предлагаемом устройстве, в сравнении с известными отличается новизной, предполагает положительный технико-экономический эффект и может дать возможность широкого использования предлагаемого устройства в производстве.

На фиг.1 изображен узел сальника устьевого, расположенного на штоке качалки штангового насоса; на фиг.2 устройство сальника устьевого общий вид.

Устройство сальника устьевого имеет полированный шток 1 станка-качалки штангового насоса, разрезные тарельчатые кольца треугольного сечения 2, уплотнительные манжеты в виде разрезных тарельчатых колец клинообразного сечения с дугообразными поверхностями 3, направляющие манжеты 6, резьбовую втулку 7, втулку со сферой 8, гайку 9, уплотнительное кольцо 10, переходник 11, гайку 12, втулку 13.

Шарнирное соединение, обеспечивая самоустановку головки сальника при несоосности сальникового штока с осью ствола скважины, исключает односторонний износ набивки, увеличивает срок службы сальника. Сальник рассчитан на повышенные давления на устье скважины и обеспечивает надежное уплотнение штока при однотрубных системах сбора нефти и газа.

Устьевой сальник с двойным уплотнением позволяет подбивать верхние уплотнительные элементы. В предлагаемом устройстве сальника устьевого замена уплотнительных манжет может быть произведена на штоке в вертикальном положении благодаря разрезным распорным кольцам и разрезным манжетам. На фиг.1 показан узел в сборе перед установкой его в корпус. На деталях 2 показан разрез 4, а на деталях 3 разрез 5, которыми детали могут быть разделены на две части. При установке узла на шток 1 разрезы не могут находиться в одной плоскости для обеспечения герметизации, разрезы должны быть развернуты по периметру на определенный угол относительно друг друга. Полная сборка устройства показана на фиг.1 и 2.

Образующая внутренней поверхности разрезного тарельчатого кольца треугольного сечения 2 к оси направлена под углом α а образующая наружной поверхности направлена под углом a+β
Дугообразные поверхности уплотнительных манжет 3 ограничены окружностями радиусами r и R. При приложении усилий через гайку 12 и тарельчатые кольца треугольного сечения 2 дугообразные поверхности уплотнительной манжеты 3 выпрямляются.

Выпрямление манжеты обеспечивает изменение размера длины клинообразного сечения манжеты. Последовательное уплотнение за счет распрямления сечения манжеты и затем выдавливания массы материала тарельчатыми кольцами треугольного сечения 2 удлиняет срок службы устройства.

Работа устройства сальника устьевого состоит в следующем.

При вращении гайки 12 втулка 13 нажимает на первую манжету 3, которая выпрямляется, осуществляет герметизацию штока 1 и внутренней цилиндрической поверхности втулки 7, одновременно передавая усилия на кольцо 2. В свою очередь, кольцо 2 воздействует на вторую манжету, которая выпрямляется, осуществляет вторичную герметизацию штока 1 и внутренней цилиндрической поверхности втулки 7, одновременно передавая усилия на очередное кольцо 2.

При дальнейшем вращении гайки 12 за счет наличия угла b и полного контакта манжеты с поверхностями скольжения колец 2 манжета в сечении принимает форму клина, выдавливаемого в сторону штока в процессе поджатия гайкой 12 по мере износа, обеспечивая увеличение срока эксплуатации.

При замене манжет первоначально останавливается станок-качалка, жестко поджимается нижнее уплотнение вращением втулки 7, обеспечивая герметизацию штока 1 и внутренней цилиндрической поверхности втулки 8, отвинчивается гайка 12, удаляется нажимная втулка 13.

В ненагруженном состоянии манжеты принимают первоначальную форму в виде изогнутого клина, обеспечивая зазоры между штоком 1 и внутренней цилиндрической поверхностью втулки 7, что позволяет свободно их удалить.

Направляющие манжеты 6 выполняют функции центрирования штока 1 при работе станка-качалки.

Предлагаемое устройство сальника устьевого проще в изготовлении, незначительной металлоемкости и меньше габаритами. Устройство надежно в работе, ремонтнопригодно, взаимозаменяемо, более долговечно по сравнению с известными базовыми устройствами, используемыми в настоящее время.

В известных устройствах сальника устьевого, в основном, осуществляется подбивка сальника уплотняющим элементом и его поджатие, так как его полное удаление на скважине невозможно. Полное удаление изношенного уплотняющего элемента и зачистка посадочных мест осуществляется в стационарных условиях на базах производственного обслуживания. А для демонтажа устройства сальника устьевого необходимо заглушить скважину и демонтировать штанговую подвеску.

Предлагаемое устройство сальника устьевого позволяет произвести замену изношенных уплотнительных манжет 3 без операции глушения скважины, без демонтажа элементов штанговой подвески непосредственно на устье скважины. Эксплуатационные расходы значительно уменьшаются за счет увеличения сроков регламента межремонтного обслуживания. При использовании предлагаемого сальника устьевого российская нефтегазовая отрасль получит положительный экономический эффект и обеспечит требования промышленной безопасности и экологии.

Предлагаемое устройство сальника устьевого найдет широкое применение на промыслах Российской Федерации и за рубежом.

Использование: в машиностроении, в частности в нефтегазодобывающей промышленности, а именно в фонтанной арматуре в качестве переходника для штока качалки штангового насоса. Сущность изобретения: сальник содержит корпус, в котором размещены уплотнительные манжеты и распорные кольца, последние выполнены в виде разрезных тарельчатых колец треугольного сечения, а уплотнительные манжеты выполнены разрезными в виде тарельчатых колец клинообразного сечения с дугообразными поверхностями и установлены между распорными кольцами с взаимодействием с поверхностью скольжения, образующей которой ограничено клинообразное сечение. 2 ил.

Устройство сальника устьевого, содержащее корпус переходника, в котором размещены распорные кольца и уплотнительные манжеты, а также уплотняемые поверхности, отличающееся тем, что распорные кольца выполнены в виде разрезных тарельчатых колец треугольного сечения, а уплотнительные манжеты выполнены разрезными в виде тарельчатых колец клинообразного сечения с дугообразными поверхностями, установлены между распорными кольцами с взаимодействием с поверхностью скольжения, образующей которой ограничено клинообразное сечение.