CN201068884Y - 一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，安装在旋转的叶轮和静止的壳体之间。该机械密封包括动环、防转销、静环、静环密封、弹簧和弹簧座。动环包括耐磨环、外套、卡套和橡胶波纹管，耐磨环套装在外套内，耐磨环外圆设有与外套内圆上的几个凸台相匹配的几个凹槽，外套和卡套的内圈装有一个橡胶波纹管，橡胶波纹管的内圆与轴紧密配合，外圆与卡套紧密配合。该机械密封通过在动环上设置橡胶波纹管，增强了动环的追随补偿性，提高了动环和静环之间的接触端面的密封性能，采用了新型高耐磨硬质合金材料可以将机械密封的寿命比传统结构的提高1倍左右。同时，橡胶波纹管与轴紧密配合的静密封，也提高了密封的可靠性。

Description

一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封

技术领域

本实用新型涉及一种密封装置，具体涉及一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封。

背景技术

石油天然气等勘探和生产钻井的钻井液是一种带有腐蚀性并含有很多不同大小的固体颗粒的悬浮液，这种悬浮液的输送广泛采用离心泵。在钻井液处理的固控系统中，离心泵常用作供料泵、灌注泵等，由于其输送的液体含有大量的砂粒，所以这种用途的离心泵被称为砂泵。机械密封是砂泵的关键部件之一，它的可靠性在很大程度上决定了砂泵工作的可靠性。机械密封也是砂泵的主要易损件，且价格昂贵。因此，用户在选购砂泵时，机械密封的性能与质量是用户重点关心的内容。

机械密封是一种依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧，而达到密封的轴向端面密封装置，又称为端面密封。机械密封有很多种类，按照摩擦副数目可分为单端面和双端面；按弹簧是否与介质接触可分为内装式和外装式；按照介质在端面引起卸载的程度可分为平衡型与非平衡性；按照弹簧的数目可分为单弹簧和多弹簧；按照介质泄露的方向可分为内流式和外流式；按照端面摩擦工况可分为边界摩擦和全液摩擦。

机械密封的典型结构包括动环、静环、动环密封、静环密封、弹簧、弹簧座、防转销等。动环和静环一般使用硬质合金材料或石墨，动环密封和静环密封一般使用O型密封圈。其中，动环的结构型式有：整体式、耐磨环与外套压配、耐磨环与外套镶嵌或热装、耐磨材料堆焊或喷涂在外套上。

由于砂泵输送的介质的特殊性，一般的机械密封在砂泵中的使用效果很差。由于细微砂粒的存在，机械密封的动环和静环之间一直处于高速旋转的研磨状态中，往往因为快速磨损而不能得到适当的补偿而泄露，或由于摩擦发热而很快烧损失效。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题在于，如何提供一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，该密封能提高动环和静环之间的接触端面的密封性能，并能使机械密封的寿命比传统结构的提高1倍左右。

本实用新型所提出的技术问题是这样解决的：构造一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，安装在旋转的叶轮和静止的壳体之间，其特征在于，所述机械密封包括动环、防转销、静环、静环密封、弹簧和弹簧座；所述动环包括耐磨环、外套、卡套和橡胶波纹管；所述耐磨环套装在外套内，二者之间设有间隙，用于装卸更换耐磨环；所述耐磨环、外套和卡套之间装有一个橡胶波纹管；所述橡胶波纹管右端有两圈波纹结构，和耐磨环、外套与卡套组合在一起；所述弹簧座支承弹簧，弹簧座的轴向位置由轴上的叶轮限制。

按照本实用新型所提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述橡胶波纹管的波纹管部分卡在外套、耐磨环及卡套之间，橡胶波纹管右端的一圈波纹凸沿卡在外套与耐磨环之间，一圈波纹凸沿卡在外套与卡套之间，左端一个环形凸沿在卡套外侧，左端内圆与轴紧密配合，外圆与卡套紧密配合。

按照本实用新型所提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述耐磨环外圆设有与外套内圆上的几个凸台相匹配的几个凹槽，用于传递扭矩。

按照本实用新型所提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述卡套装入外套的另一端，卡套和外套之间设有间隙，卡套外圆设有几个与外套端面的缺口匹配的凸台。

按照本实用新型所提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述弹簧采用大直径单弹簧结构。

按照本实用新型所提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述防转销固定静环防止转动，静环采用整体式硬质合金材料，并在静环外圆设O形密封圈结构。

按照本实用新型所提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述橡胶波纹管的内圆设有一个环形槽。

按照本实用新型所提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述耐磨环采用新型高耐磨硬质合金材料，外套、卡套、弹簧和弹簧座采用不锈钢材料，橡胶波纹管采用耐高温、低温和耐腐蚀的橡胶材料。

本实用新型提供的一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，通过在动环上特殊设计的橡胶波纹管，增强了动环的追随补偿性，显著提高了动环和静环之间的接触端面的密封性能，并且动环和静环使用了新型高耐磨硬质合金材料及整体硬质合金结构，先进的弹簧结构，适合泥浆介质。上述结构可以将机械密封的寿命比传统结构的提高1倍左右。同时，橡胶波纹管的与轴的紧密配合的静密封，也提高了密封的可靠性。

附图说明

下面将结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。

图1为本实用新型提供的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封一种实施方式的结构示意图。

其中，1、防转销，2、静环，3、静环密封，4、耐磨环，5、外套，6、卡套，7、橡胶波纹管，8、弹簧，9、弹簧座，10、叶轮，11、轴，12、壳体。

具体实施方式

如图1所示，由耐磨环4、外套5、卡套6和橡胶波纹管7组合成的动环和动环密封与防转销1、静环2、静环密封3、弹簧8、弹簧座9，共同构成本实用新型的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封的一种实施方式。本实施方式是一种单端面、内装式、非平衡型、单弹簧、内流式、边界摩擦式的机械密封。

机械密封安装在旋转的叶轮10和静止的壳体12之间，防止钻井液从左边的内腔泄露到右边壳体12以外。

弹簧8采用大直径单弹簧结构，防止钻井液沉淀堵塞。弹簧座9支承弹簧8，轴11上的叶轮10限制弹簧座9的轴向位置，使弹簧8保持预紧。防转销1防止静环2旋转。静环密封3为O型密封圈。动环由耐磨环4、外套5、卡套6、橡胶波纹管7组合而成。

耐磨环4套装在外套6内，二者之间有明显的间隙，便于耐磨环4的装卸更换。耐磨环4外圆有几个凹槽，与外套5内圆的几个凸台相匹配，传递扭矩。

卡套6装入外套5的另一端，卡套6和外套5之间有明显的间隙，便于装卸。卡套6外圆有几个凸台，与外套5端面的缺口匹配，传递扭矩。卡套6也是弹簧8的安装座。

外套5和卡套6的内圈，装有一个橡胶波纹管7。橡胶波纹管7右端有两圈波纹结构，卡在外套5与耐磨环4之间以及卡在外套5与卡套6之间的波纹管在弹簧压力和介质压力下或大气压力下均使耐磨环4与静环2良好贴合，起到端面密封的作用。同时，橡胶波纹管7与耐磨环4、外套5及卡套6组合在一起。

橡胶波纹管7的内圆有一个环形槽，增加了橡胶波纹管7的弹性。橡胶波纹管7的内圆与轴11紧密配合，外圆与卡套6紧密配合，起动环密封的作用，同时也传递扭矩。

耐磨环4和具有整体式结构的静环2使用新型高耐磨硬质合金材料；弹簧8、弹簧座9、外套5和卡套6使用不锈钢材料；橡胶波纹管7采用耐高温、低温和耐腐蚀的橡胶材料。

Claims (8)

1.一种用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，安装在旋转的叶轮(10)和静止的壳体(12)之间，其特征在于，所述机械密封包括动环、防转销(1)、静环(2)、静环密封(3)、弹簧(8)和弹簧座(9)；所述动环包括耐磨环(4)、外套(5)、卡套(6)和橡胶波纹管(7)：所述耐磨环(4)套装在外套(5)内，二者之间设有间隙，用于装卸更换耐磨环(4)；所述耐磨环(4)、外套(5)和卡套(6)之间装有一个橡胶波纹管(7)；所述橡胶波纹管(7)右端有两圈波纹结构，和耐磨环(4)、外套(5)与卡套(6)组合在一起；所述弹簧座(9)支承弹簧(8)，弹簧座(9)的轴向位置由轴(11)上的叶轮(10)限制。

2.根据权利要求1所述的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述橡胶波纹管(7)波纹管部分卡在外套(5)、耐磨环(4)及卡套(6)之间，橡胶波纹管(7)右端的一圈波纹凸沿卡在外套(5)与耐磨环(4)之间，一圈波纹凸沿卡在外套(5)与卡套(6)之间；左端一个环形凸沿在卡套(6)外侧，左端内圆与轴(11)紧密配合，外圆与卡套(6)紧密配合。

3.根据权利要求1所述的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述耐磨环(4)外圆设有与外套(5)内圆上的几个凸台相匹配的几个凹槽，用于传递扭矩。

4.根据权利要求1所述的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述卡套(6)装入外套(5)的另一端，卡套(6)和外套(5)之间设有间隙，卡套(6)外圆设有几个与外套(5)端面的缺口匹配的凸台。

5.根据权利要求1所述的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述弹簧(8)采用大直径单弹簧结构。

6.根据权利要求1所述的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述防转销(1)固定静环(2)防止转动，静环(2)采用整体式硬质合金材料，并在静环(2)外圆设O形密封圈结构。

7.根据权利要求1所述的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述橡胶波纹管(7)的内圆设有一个环形槽。

8.根据权利要求1所述的用于石油固控泥浆的砂泵机械密封，其特征在于，所述耐磨环(4)采用新型高耐磨硬质合金材料，外套(5)、卡套(6)、弹簧(8)和弹簧座(9)采用不锈钢材料，橡胶波纹管(7)采用耐高温、低温和耐腐蚀的橡胶材料。

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