Уплотнительное устройство штока поршневого насоса

О П И С А 1-Н"И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистмцеских Республик657183 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид(22) Заявлено 05.10.7 1) 2409022/25-0 51) М. Кл.Г 04 В 47/02// Г 16) 15/40 исоединением заявкиГосударственный намет СССР по делам нэооретеннй(72) Авторы изобретения М. Валовский, Х. А. Асфандияров, Р. А. Максутов, А. М. Ахунов и С. А. Мингуловд атарский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности - ТдтНИПИнесЬть(71) Заявител НИТЕЛЬНОЕ УСТРОЛСТВО ШТОКАПОРШНЕВОГО НАСОСА(54) УП Изобретение относится к уплотнениям, д именно к устройствам для уп,тотнения штоков поршневых насосов, и может оыть исполь зова но для уплотнения штока и:танговой глубиинонасосной установки для добычи нефти.Известно уплотнение штока насосд, содержащее уплотнительную набивку, размещенную в резиновой втулке, закрепленной по концам в корпусе и обжияаемую вокруг штока действием жидкости, подводимой в кольцевую камеру с наружной стороны втулки из цилиндра насоса 11.Однако одод жидо длянаоивки из цилиндра насоса не позволяет достигнуть высокой надежности уплотнения, так как контакгное давление между штоком и набивкой не превышает давления уплотняемой жидкости.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для уплотнения штока поршневого насоса, имеющее корпус, кольцевую полость вокруг штока, заполняемую уплотняющей средой. В этом устройстве с целью создания в кольцевой полости давления уплотняющей среды, равного или превышдощего двлсиие порок;чиве.;ои жидКости, применен иодпитпипой ичсс, нькид которого сообцен с кольцевой полостькк двд сливнык трубопровода с редукпионным клапаном, сообщенным каналом с приемом подпиточного насоса. а труоопровод лля по. дачи у плотняоигей с)оеды сн;бжен обратным клапаном 12) .Указанноес1 тойство сложно по конст)э кпии, тдк ик содержит несколько трс бопроводов с рсгулируние и здпорной арматурой, специальный приво;подпиточиого насоса, емкость для слива уплотняоцей среды, сальник для предотвраиения утечек уплотняошей среды из кольп.вой кдмеры в атмосферу и цилиндр насос. Ьольшое число соединений, находящихся под давлением, превышающим давление уплотняемой среды, снижает надежность рдоогы устройства, а выполнение штока с кольцевой проточкой не позволяет применят устройство для установок с большои длиной кода, например для штднговой гг;бинионасосной установки, тск кдк в этом слмч;с д, инс Проточки должна быть богьие длины кода, что ведет к неоправданночу унесичению длины узла уплотнения.Целью изобретения является повышение Благодаря такому выполнению устройства, длина хода штока не ограничивается и отпадает необходимость в специальном приводе подпиточного насоса, соединительных трубопроводах, запорной арматуре, емкости для слива уплотняюшей среды, сальниках для предотврашения утечек из кольцевой камеры, значительно сокращается число соединений, находящихся под избыточным давлением, превышающим давление уплотняемой среды.На фиг. 1 изображен продольный разрез уплотнительного устройства штока поршневого насоса; на фиг, 2 - нижняя часть устройства по фиг. 1; на фиг. 3 - узел на фиг. 1,Уплотнительное устройство штока штанговой глубиннонасосной установки содержит корпус, состоящий из двух частей 1 и 2. В нижней части 2 корпуса размещена эластичная мембрана 3, внутри которой вокруг штока 4 расположен уплотнитель 5, например стружка фторопласта с графитом. Эластичная мембрана закреплена по концам в корпусе при помаши втулок 6 и 7, поджимаемых соответственно верхней частью 1 корпуса и гайкой 8. Первоначальный поджим уплотнителя осуществляется при помоШи грундбуксы 9 и накидной гайки 1 О. Над уплотнителем в верхней части корпуса размещен подпиточный насос, включающий в себя цилиндр 11, рабочий орган 12, пружину 13, всасывающий клапан 14. Выкид 15 подпиточного насоса сообщен с выполненной в корпусе кольцевой полостью 16, Всасывающий клапан 14 сообщен через каналы 17 и 18 с цилиндром 11, а нагнетательный клапан 9 сообшен каналами 20 и 21 соответственно с цилиндром 11 насоса и с кольцевой полостью 16, которая, в свою очередь, через каналы 22 сообщена полостью 23, образованной наружной поверхностью мембраны 3 и внутренней поверхностью нижней части корпуса.В корпусе выполнена дополнительная кольцевая полость 24, сообшенная с приемом 25 подпиточного насоса. Кольцевая полость 16 через канал сообщена также с приемом редукционного клапана 26, размещенного в отверстии 27 верхней части корпуса, Выкид этого клапана через канал 28, выполнензо 35 40 аз 59 Я надежности устройства и увеличение длины хода штока.Цель достигается тем, что в уплотнительном устройстве подпиточный насос и редукционный клапан размещены в кольцевой полости корпуса над уплотнителем, причем шток снабжен толкателем для взаимодействия с рабочим органом подпиточного насоса, а в корпусе выполнена дополнительная кольцевая полость, сообщенная с приемом подпиточного насоса. ный в регулировочной гайке 29, и отверстие 30 сообщен с кольцевой полостью 24, а следовательно, и с приемом 25 подпиточного насоса. В корпусе выполнен также канал 31, перекрываемый пробкой 32, а отверстие 30 имеет место 33 для установки пробКи 34, На штоке 4 установлен толкатель 35, который благодаря цанговому зажиму 36, зажимаемому гайкой 37, может быть закреплен на любом участке штока. Ход рабочего органа 12 вверх ограничен гайкой 38. В верхней части корпуса выполнена присоединительная резьба 39.В рабочем положении устройство устанавливается в скважине на необходимой глубине в зависимости от длины хода) при помощи трубы, добываемая продукция скважины движется в обход уплотнительного устройства по колонне труб, подвешенной на устье скважины концентрично уплотнению. Дополнительная кольцевая полость 24 заполняется рабочей средой, например индустриальным маслом. Шток 4 приводится в возвратно-поступательное движение станком-качалкой и передает это движение через колонну насосных штанг плунжеру глубинного насоса, подвешенного на колонне насосных труб в скважине. Ход плунжера подпиточного насоса составляет сравнительно небольшую часть хода уплотняемого штока, поэтому место установки толкателя 35 на штоке выбирается так, чтобы взаимодействие его с плунжером подпиточного насоса имело место только в нижней части хода штока, при этом в крайнем нижнем положении штока не должно быть смыкания витков пружины 13, При ходе уплотняемого штока вниз толкатель 35 доходит до рабочего органа 12 подпиточного насоса и перемещает его вниз, при этом пружина3 сжимается, клапан 14 закрывается, давление в цилиндре 11 поднимается, клапан 19 открывается и рабочая жидкость из цилиндра 11 нагнетается в кольцевые полости 16 и 23. При ходе уплотняемого штока вверх пружина 13 перемешает рабочий орган подпиточного насоса вверх (до упора в гайку 38) при этом клапан 19 закрывается, а клапан 14 открывается и рабочая жидкость из дополнительной кольцевой полости 24 через каналы 17 и 18 всасывается в цилиндр подпиточного насоса, Таким образом, при каждом ходе уплотняемого штока определенная порция рабочей жидкости из дополнительной кольцевой полости24 подается подпиточным насосом в полости 16 и 23, в результате чего в этих полостях создается избыточное давление рабочей жидкости, которое через мембрану 3 прижимает уплотнитель 5 к поверхности уплотняемого штока. Для годдержания давления рабочей жидкости в полости 23 на определенном уровне служит редукционный клапан 26, который настраивается на необходимый перепад давленияпри помощи регулировочной гайки 29. Пока отсутствует износ уплотнительной набивки 5 после заполнения полостей 16 и 23, вся рабочая жидкость, подаваемая подпиточным насосом в эти полости, возвращается через редукционный клапан в полость 16 и вновь поступает на прием 25 подпиточного насоса. По мере износа уплотнителя часть, подаваемой подпиточным насосом рабочей жидкости идет на заполнение объема изношенной набивки, а остальная часть через редукционный клапан возврашается на прием подпиточного насоса. При этом давление рабочей жидкости в полости 23 остается постоянным и определяется только настройкой редукционного клапана. Величина этого давления выбирается такой, чтобы контактное давление между поверхностью уплотняемого штока и уплотнителем было оптимальным, то есть таким, при котором отсутствует пропуск продукции скважины через уплотнение и минимально изнашивается самоуплотнитель. В результате такого выполнения устройства отпадает необходимость в ручной периодической подтяжке уплотнителя по мере его износа. 20 В качестве рабочей жидкости в устройстве может использоваться и продукция сква жины. Для этого отверстие 30 заглушается пробкой 34, а отверстие 31 открывается. При работе устройства, по мере износа уплотнителя 5, продукция скважины начнет поступать в дополнительную кольцевую полость 24. При достижении уровня этой жидкости36 приема 25 подпиточного насоса, он начнет подавать ее в полость 23, создавая в ней избыточное давление, величина которого, как и в предыдущем случае, поддерживается редукционным клапаном 26. При этом часть жидкости, подаваемой подпиточным насосом идет на заполнение объема изношенной набивки, а остальная жидкость через редукционный клапан и канал 31 возвращается в скважину. В результате создания в полости 23 избыточного давления пропуск 40 скважинной жидкости через уплотнитель прекращается и после того, как подпиточный насос откачает жидкость, накопившуюся в дополнительной кольцевой полости 24, в скважину и будет работать в холостую до появления следующего пропуска жидкости.Регулировка производительности подпиточного насоса в случае необходимости может производиться перемещением толкателя 35 по штоку 4 и гайки 38 по резьбе корпуса.Такое выполнение уплотнительного устройства позволяет увеличить длину хода глубиннонасосной установки без подъема фундамента привода на любую необходимую величину.Применение длинноходового режима откачки жидкости из скважины значительно расширяет возможности штанговой глубиннонасосной установки по добыче, улучшает основные показатели ее работы: увеличивается коэффициент наполнения и подачи глубинного насоса и срок его службы, умень-. шаются вредные инерционные нагрузки, действующие в глубиннонасосной установке, увеличивается срок службы штанг и труб. Конструкция позволяет полностью ликвидировать утечки через уплотнение продукции скважины, что способствует охране окру жающей среды. Кроме того, значительно упрощается и облегчается труд оператора и повышается безопасность обслуживания, так как отпадает необходимость в периодической ручной подтяжке уплотнителя. Благодаря цанговому зажиму муфты и регулировочной гайке, ограничивающей ход плунжера, значительно упрощается настройка и регулировка устройства как в период пуска, так и в процессе эксплуатации.Формула изобретенияУплотнительное устройство штока поршневого насоса, содержащее корпус с размещенным в нем штоком и уплотнителем, подпиточный насос, кольцевую полость в корпусе, сообщенную с выкидом подпиточного насоса, редукционный клапан, сообщенныи каналами с приемом подпиточного насоса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и увеличения длины хода штока, подпиточный насос и редукционный клапан размещены в кольцевой полости корпуса над уплотнителем, причем шток снабжен толкателем для взаимодействия с рабочим органом подпиточного насоса, а в корпусе выполнена дополнительная кольцевая полость, сообщенная с приемом подпиточного насоса.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР142529, кл. Г 16;1 5/18, 1961.2. Авторское свидетельство СССР100902, кл. Г 1615/40, 1951.657183 багз Составитель Э. Гинзбур хред О. Луговая раж 771 итета СССР открытий ая наб., д. 415 д, ул. ПроектнэРедактор Л. Баглай Заказ 176334 ЦНИИПИ Госуда по делам и 111035, Москва,илиил ППП Пате, г. ого кРН ИЙРаушУжгор рректор М. Подписное