устьевой сальник

Формула изобретения

1. Устьевой сальник с шаровым шарниром, образованным трубным сферическим наконечником и охватывающей его корпусной обоймой со сферическими поверхностями, взаимодействующими с соответствующими поверхностями наконечника посредством верхнего и нижнего уплотнений, и содержащий переходник под насосно-компрессорную трубу и манжетно-уплотнительный блок с отверстием под сальниковый шток, отличающийся тем, что каждое уплотнение содержит по крайней мере две сферических прокладки из эластичного материала, между которыми установлена сферическая металлическая прокладка.

2. Сальник по п.1, отличающийся тем, что на сферических поверхностях наконечника и обоймы выполнены углубления со сферическими поверхностями, меридиональный размер которых превышает меридиональный размер уплотнительных прокладок на величину технологического зазора, а глубина меньше толщины прокладок, в которые установлены соответствующие прокладки.

3. Сальник по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные прокладки выполнены из резины.

4. Сальник по п.1, отличающийся тем, что корпусная обойма состоит из двух частей, соединенных между собой резьбовым соединением.

5. Сальник по п.1, отличающийся тем, что на контактирующие сферические поверхности нанесен клей.

6. Сальник по п.1, отличающийся тем, что трубный сферический наконечник выполнен по существу за одно целое с переходником под насосно-компрессорную трубу.

7. Сальник по п.4, отличающийся тем, что верхняя часть корпусной обоймы соединена с манжетно-уплотнительным блоком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в комплектах арматуры устья скважин для добычи нефти.

Известен /1, 3, 4, 6/ сальник устьевой, в основу конструкции которого положены свойства шаровых подшипников (напр., /2/), особенностью которого является пространственный шаровый шарнир, который обеспечивает самоустановку головки сальника при несоосности сальникового штока с осью скважины в целях уменьшения одностороннего износа набивки и увеличения срока службы сальника. Сальники с одним шаровым шарниром не всегда обеспечивают необходимое центрирование штока и оси скважины, которое достигается установкой второго шарового шарнира /5, 7/.

Ответственным конструктивным узлом является уплотнение по контактирующим шаровым (сферическим) поверхностям, которое должно обеспечивать работоспособность сальника в условиях действующих на сальник осевых и поперечных нагрузок и соответствующих угловых и линейных деформаций. В известных технических решениях это обстоятельство не акцентируется.

Например, в устройстве для уплотнения устьевого штока /6/, являющемся ближайшим техническим решением и содержащем корпус с размещенной в нем сферической опорой с верхним и нижним сальниковым уплотнением штока и уплотнительный элемент сферической опоры, решения, способствующие эффективной работоспособности шаровых уплотнений, не приводятся.

Техническим результатом изобретения является повышение конструктивной эффективности шарового уплотнения устьевых сальников.

Технический результат достигается тем, что в шаровом шарнире устьевого сальника, содержащем трубный сферический наконечник и охватывающую его корпусную обойму со сферическими поверхностями, взаимодействующими с соответствующими поверхностями наконечника посредством верхнего и нижнего уплотнений, каждое уплотнение содержит по крайней мере две сферические листовые прокладки из эластичного материала, между которыми установлена листовая сферическая металлическая прокладка, причем:

- на сферических поверхностях наконечника и обоймы выполнены углубления со сферическими поверхностями, меридиональный размер которых превышает меридиональный размер прокладок на величину технологического зазора, а глубина меньше толщины прокладок;

- уплотнительные прокладки выполнены из резины;

- корпусная обойма состоит из двух частей, соединенных между собой резьбовым шпилечным соединением;

- на контактирующие сферические поверхности нанесен клей;

- трубный сферический наконечник выполнен по существу за одно целое с переходником под насосно-компрессорную трубу;

- верхняя часть корпусной обоймы соединена с трубчатым манжетно-уплотнительным блоком, имеющим отверстие под сальниковый шток.

Повышение эффективности работы шарового уплотнения обеспечивается тем, что компенсация несоосности скважины и сальникового штока производится не за счет скольжения по уплотняющим поверхностям, а за счет сдвиговых деформаций уплотнительных прокладок, выполненных из эластичного материала, поэтому для такого шарового шарнира требования по шероховатости контактирующих уплотняющих поверхностей и допускам на изготовление снижены по сравнению со скользящими уплотнениями, значение шероховатости поверхности для которых, например, составляет R_a 0,4-0,8 мкм.

Выполнение на сферических поверхностях наконечника и обоймы углублений со сферическими поверхностями, меридиональный размер которых превышает меридиональный размер прокладок на величину технологического зазора, а глубина меньше толщины прокладок, направлено на повышение конструктивной надежности уплотнения. В этих же целях уплотнительные прокладки выполнены из резины и предусмотрено их склеивание, корпусная обойма состоит из двух частей, соединенных между собой резьбовым шпилечным соединением, трубный сферический наконечник выполнен по существу за одно целое с переходником под насосно-компрессорную трубу, а верхняя часть корпусной обоймы соединена с трубчатым манжетно-уплотнительным блоком, имеющим отверстие под сальниковый шток.

На чертеже показана конструкция устьевого сальника.

Устьевой сальник с шаровым шарниром состоит из трубного наконечника 1 со сферической головкой 2, состоящей из нижнего 3 и верхнего 4 полукорпусов, соединенных между собой шпилечным резьбовым соединением 5. К верхнему полукорпусу 4 присоединена цилиндрическая втулка 6, внутри которой находится уплотнение 7 сальникового штока 8, закрепленное гайкой 9. Диаметр уплотнения 7 соответствует диаметру штока, диаметр отверстия d в трубном наконечнике больше диаметра штока. Внутри полукорпусов 3 и 4 имеются сферические поверхности, эквидистантные сферическим поверхностям головки сальника. Между этими поверхностями установлены сферические уплотнительные прокладки 10 и 11, между которыми установлена сферическая металлическая прокладка 12. Прокладка 10 контактирует со сферической поверхностью полукорпусов, прокладка 11 контактирует со сферической поверхностью головки 2. Для установки на устье скважины наконечник 1 имеет в нижней части резьбу 13 под насосно-компрессорную трубу.

Прокладки 10 и 11 выполнены из резины. На сферических поверхностях полукорпусов и головки могут быть выполнены сферические углубления, глубина которых меньше толщины соответствующих прокладок, а ширина (меридиональный размер) больше ширины прокладок на некоторый технологический зазор, в эти углубления установлены уплотнительные прокладки. Углубления предназначены для фиксирования положения прокладок при сборке шарнира и его работе. Для повышения надежности уплотнения на контактирующие сферические поверхности может быть нанесен клей.

Источники информации

1. Бухаленко Е.И., Бухаленко В.Е. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. - М.: "Недра", 1991, с.26-27.

2. Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.2. Под ред. П.И.Учаева. - 3-е изд., исправл. - М.: "Машиностроение", 1988, с.372-373.

3. Сальник устьевой. Патент РФ № 2093663, Е21В 33/03.

4. Устьевой сальник глубиннонасосной скважины. Патент РФ № 2112860, Е21В 33/03.

5. Устройство для уплотнения штока глубинного насоса. Патент РФ № 2141061, Е21В 33/03.

6. Устройство для уплотнения устьевого штока. Патент РФ № 2243355, Е21В 33/03.

7. Самоустанавливающийся устьевой сальник. Патент РФ № 2149997, Е21В 33/03.