Устройство для уплотнения штока глубинного насоса Советский патент 1986 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к исполнительной технике, в частнсУсти к уплотнениям движущихся возвратно-поступательно штоков и может быть использовано для уплотнения штока глубинного насоса на устье скважины.

По основному авт.св. № 1078129 известно устройство для уплотнения штока глубинного насоса, содержащее элемент привода штока, уплотнитель- ный элемент, размещенный в уплотни- тельной камере корпуса устьевого сальника и контактирующий со штоком, и нажимную втулку, в котором шток снабжен цилиндром и кольцевым поршнем с ХВОСТОВИКОМ; размещенными концентрич но на штоке с образованием замкнутой полости над устьевым сальником, сообщенной, через дополнительно установленный обратный клапан со скважиной, причем к ольцевой поршень расположен .с возможностью взаимодействия с элементом привода штока.

Хвостовик поршня снабжен уплот- нительным кольцом для штока и втулкой, установленной концентрично штоку над уплотнением с возможностью взаимодействия хвостовика через уп- лотнительное кольцо и втулку с элементом привода штока. Кроме трго, цилиндр выполнен составным в виде двух входящих одна в другую гильз с . уплотнением.

Недостатком известного устройства является низкая надежность, связа н-- ная со сложностью его обслуживания. Цель изобретения - повьшзение надежности работы путем обеспечения автоматического поджима основного уплотнительного элемента сальника при появлении утечки жидкости через него.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для уплотнения штока глубинного насоса полость над уп- лотнительным элементом связ&на с линией нагнетания через дополнительно установленный регулируемьш дроссель, а нажимная втулка снабжена фиксатором корпуса одностороннего действия, выполненным с возможностью обеспечения свободного перемещения хвостовика корпуса относительно втулки внутрь последней.

На фиг.1 представлено устройство для уплотнения штока глубинного насо са, общий вид; на фиг,2 - вариант вьшолнения узла I на фиг.1.

605592

Устройство для уплотнения штока глубинного насоса содержит элемент привода (толкатель) 1 штока 2, уп- лотнительный элемент 3, размещенный

5 ,в уплотнительной камере 4 корпуса 5 устьевого сальника 6 и контактирую- со штоком 2, и нажимную втулку 7. Шток 2 снабжен цилиндром 8 и кольцевым поршнем 9 с хвостовиком 10,

10 размещенными концентрично на штоке с образованием замкнутой полости 11 над устьевьм сальником 6, сообщенной через дополнительно установленный обратный клапан 12 со скважиной (не

15 показано).

Кольцевой поршень 9 расположен с возможностью взаимодействия с элементом привода 1 штока 2. Хвостовик 10 поршня 9 снабжен уплотнительным коль20 цом 13 для штока 2 и втулкой 14, установленной концентрично штоку 2 над уплотнением с возможностью взаимодействия хвостовика 10 через уп- ло тнительное кольцо 13 и втулку 14 с

25 элементом привода 1 штока 2. Цилиндр 8 выполнен составным в виде двух входящих одна в другую гильз (не показано) с уплотнением 15. Кольцевой поршень 9 герметизи30 рован по цилиндру 8 уплотнитель ными элементами 16, а по штоку 2 - уплот- нительными элементами 17. Ход кольцевого поршня 9 вверх ограничен накидной гайкой 18, навинченной на

35 корпус 5.

Полость 11 над уплотнительным элементом 3 связана с линией 19 на- |Гнетания скважины через дополнительно установленный регулируемый дрос40 сель 20, а нажимная втулка 7 снабжена фиксатором 21 корпуса 5 одностороннего действия, выполненным с возможностью обеспечения свободного перемещения хвостовика 22 корпуса 5 от45 носительно втулки 7 внутри последней.

Нажимная втулка 7 служит также и для поджима резервного уплотнения 23, размещенного в ниппеле 24, имеющем на нижнем конце сферическое утолщение

50 (не обозначено), входящее в ответную сферическую расточку (не обозначена) тройника 25, установленного при помощи резьбового соединения 26 на устьевой арматуре 27 скважины. Шар55 нирное соединение ниппеля 24 с тройником 25 обеспечивает самоустановку устройства по штоку 2, что снижает износ уплотнений, в то время как

фиксация положения ниппеля в тройнике достигается посредством фланца 28 и откидных болтов 29 с гайками 30.

В свою очередь, нажимная втулка 7 снабжена фланцем 31, связанным шпиль ками 32 с фланцем 33, соединенным на резьбе (не обозначена) с ниппелем 24 Посредством навернутых на шпильки 32 гаек 34 и 35 обеспечивается фиксация нажимной втулки 7 относительно нип- пеля 24 и резервного уплотнения 23 во время работы устройства, а также поджим резервного уплотнения в случа необходимости (например, при ревизии уплотнительного элемента 3, при про- ведении технологических операций со значительным повьшшнием давления в скважине и т.п.).

Первоначальный поджим основного уплотнительного элемента 3 осущест- вляется при помощи ввернутых во фланец 33 шпилек 36 с.гайками 37 и фланца 38, упирающегося в кольцевой бурт 39 корпуса 5. Для обеспечения величины давления в замкнутой полос- ти 11, достаточного для поджима основного уплотнительного элемента 3, обратный клапан 12 выполнен в виде регулируемого дросселя 20, в котором усилие поджима запорного элемента 40 к седлу 41 регулируется поджатием , пружины 42 путем вворачивания или выворачивания штока 43 в корпус 44 дроселя 20 или из него (фиг.1).

Регулируемый дроссель 20 может быть выполнен также и игольчатого типа, где усилие поджима запорного элемента 40 к его седлу 41 осуществляется посредством вворачивания или- выворачивания иглы 45 в корпус 44 дросселя 20 или из него (фиг.2).

Нажимная втулка 7 связана с корпусом 5 фиксатором 21 одностороннего действия, содержащим шарики 46, размещенные в зазоре между наружной noверхностью корпуса 5 и внутренней конической поверхностью втулки 47, жестко соединенной с нажимной втулкой 7, таким образом, что больший ,диаметр конической поверхности рас- полагается со стороны входа нажимной втулки 7 в корпус 5. Шарики 46 удерживаются в поджатом к корпусу 5 и втулке 7 состоянии пружиной 48. Такое вьгаолнение фиксатора обеспечивает свободное перемещение хвостовика 22 корпуса 5 относительно втулки 7 только внутрь нее, препятствуя его об

s Ю 5

20 25 о ,,

s g j

5

ратному перемеп(ению. При необходимости (например, при разборке устройства) фиксатор 21 освобождается при помощи вворачивания во втулку 47 гайки 49, которая при этом своим нижним торцом ; преодолевая усилие лружнны 48, перемещает шарики 46 в сторону большего диаметра конической втулки 47, выводя их из одновременного контакта с хвостовиком 22 корпуса 5 и втулкой 7.

Элемент привода 1 штока 2 выполнен в виде двух полухомутов 50, стянутых болтами 51. Место установки толкателя (элемента привода) на штоке 2 выбирается с таким расчетом, чтобы при нижнем положении кольцевого поршня 9 в цилиндре 8 толкатель в крайнем нижнем положении штока 2 не контактрфовал с втулкой 14, т.е.. чтобы между его нижней торцовой поверхностью и верхней торцовой поверхностью втулки 14 оставался гарантированный зазор (5-10 мм).

Устройство работает следующим образом.

Кольцевой поршень 9 устанавливают в цилиндре 8 в крайнем нижнем положении. При возвратно-поступательном движении штока поршень остается в установленном положении до тех пор, nor ка в результате износа основного уп- лотнительного элемента 3 не начнется пропуск скважинной жидкости через него в замкнутую полость 11. Накапливаясь в этой полости, утечки перемещают поршень 9 вверх. При перемещении поршня на величину, превьшаю- щую первоначально установленный зазор между втулкой 14 и толкателем 1, последний в нижней части своего хода нажимает на втулку 14, которая, перемещаясь в расточке хвостовика Ю поршня 9 вниз, поджимает уплотнитель- ное кольцо 13 к поверхности штока 2, обеспечивая надежную его герметизацию, и при дальнейшем ходе штока 2 вниз перемещает вместе с ним и кольцевой поршень 9, который вытесняет накопившуюся в полости 11 утечку через регулируемый дроссель 20 в линию 19 нагнетания скважины. При этом давление в полости 11 возрастает до величины, превьщ1ающей давление в скважине и определяемой настройкой регулируемого дросселя 20 (фиг.2 и 1). Под действием этого давления корпус 5 перемещается вниз, при этом

нажимная втулка 7 входит глубже внутрь корпуса, поджимая основной уплотнительный элемент 3. При движении штока 2 вверх толкатель 1 перестает контактировать с втулкой 14 и под действием сил упругости уплот- нительное кольцо 13 выходит из контакта с штоком и возвращает втулку 14 в исходное положение. Давление в полости 11 падает и становится близ- КИМ к атмосферному. При этом шарики 46 заклиниваются в зазоре между корпусом 5 и втулкой 47,препятствуя обратному перемещению корпуса вверх, тем самым обеспечивая поджатое сое- тояние основного уплотнительного элемента 3 при дальнейшей работе устройства . В дальнейшем при появлении утечки цикл повторяется, Так устройство работает до полного износа ос- новного уплотнительного элемента и н требует обслуживания. Степень износа уштотнительного элемента можно контролировать по величийе зазора между гайками 37 и фланцем 38. Настройку регулируемого дросселя в полости над уплотнением можно вести, ориентируясь на пленку смазки на штоке, т.е. необходимо найти такое положение регулирующего органа, при котором гюс- ле вытеснения утечки и соответствующего поджима уплотнителя на штоке оставалась бы сплошная тонкая пленка смазки, остающаяся на нем как при ходе вверх, так и при ходе вниз. Если шток выходит сухим или пленка смазки на нем становится прерывистой, регулируемый дроссель настраивают на меньшую величину перепада давления на нем. Если наоборот, пленка смазки на штоке становится слишком толстой и при ходе штока вниз счищается с него, загрязняя оборудование, регулируемый дроссель настраивают на большую величину перепада .давления. ..

Использование изобретения упрощает обслуживание устройства для уплотнения штока глубинного насоса, обеспечив автоматический поджим основного уплотнительного элемента сальника при появлении через него утечки жидкости, что повышает надежность и долговечность устройства в работе при одновременном снижении трудоемкости его обслуживания и предотвращении загрязнения окружающей среды.

ю

Редактор М.Келемеш

Составитель Э.Гинзбург Техред М.Ходанич.

Заказ 5205/30 . Тираж 586Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

fpus.2

Корректор С.Шекмар