поршень скважинного штангового насоса

Формула изобретения

Поршень скважинного штангового насоса, содержащий установленное в корпусе контактно-щелевое уплотнение, выполненное в виде уплотнительных колец, притертых друг к другу по торцам и поджатых к уплотняемым поверхностям упругой обоймой, причем на наружной поверхности обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты и соответственно уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах, отличающийся тем, что под нижним кольцом контактно-щелевого уплотнения с упором в него и торец упругой обоймы установлена гильза на упругом основании, обеспечивающая дополнительное щелевое уплотнение, причем гильза выполнена с твердым износостойким покрытием, например, из керамики и размещена с зазором относительно корпуса, перекрытого с двух сторон упругим основанием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к штанговым насосам, и касается поршней штанговых насосов, и может быть использовано при добыче нефти из скважин.

Известен скважинный штанговый насос, в цилиндре которого подвижно размещен плунжер с корпусом и разрезными уплотнительными кольцами, установленными в канавках /см. SU 840470 A 23.06.1981/.

Также известен поршень скважинного штангового насоса, содержащий установленное в корпусе контактно-щелевое уплотнение, выполненное в виде уплотнительных колец, притертых друг к другу по торцам и поджатых к уплотняемым поверхностям упругой обоймой, причем на наружной поверхности обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты, и соответственно уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах / см. RU 2037077 C1 06.06.1995/. Данное техническое решение рассматривается в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является то, что при больших перепадах давления нижние эксцентричные кольца контактно-щелевого уплотнения не работают, т.к. на них действует очень большая сила. Они быстро изнашиваются сами и изнашивают цилиндр.

Задача изобретения состоит в исключении указанных недостатков и увеличении срока службы поршней скважинных штанговых насосов.

Технический результат достигается тем, что в поршне скважинного штангового насоса, содержащем установленное в корпусе контактно-щелевое уплотнение, выполненное в виде уплотнительных колец, притертых друг к другу по торцам и поджатых к уплотняемым поверхностям упругой обоймой, на наружной поверхности которой выполнены эксцентрично расположенные бурты, и соответственно уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах, под нижним кольцом контактно-щелевого уплотнения с упором в него и торец упругой обоймы установлена гильза на упругом основании, обеспечивающая дополнительное щелевое уплотнение, причем гильза выполнена с твердым износостойким покрытием, например, из керамики, и размещена с зазором относительно корпуса, перекрытого с двух сторон упругим основанием.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен поршень штангового насоса.

Поршень скважинного штангового насоса содержит установленное в корпусе 1 контактно-щелевое уплотнение, которое содержит упругую обойму 2 из эластичного материала и набор уплотнительных колец 3. Упругая обойма выполнена, например, из резины. Уплотнительные кольца выполнены из жестких неэластомерных материалов. Кольца притерты друг к другу по торцам и поджаты к уплотняемым поверхностям упругой обоймой 2. Кольца 3 взаимодействуют с упругой обоймой 2 и с внутренней поверхностью цилиндра (на чертеже не показан). Упругая обойма 2 на своей наружной поверхности имеет ряд эксцентричных буртов и соответственно на уплотнительных кольцах 3 выполнены концентричные цилиндрические поверхности. Причем бурты выполнены попарно, и в каждой паре буртов их оси находятся симметрично с двух сторон от оси обоймы 2, то есть развернуты на 180 градусов. В зависимости от количества уплотнительных колец каждая пара буртов развернута на определенный угол с тем, чтобы максимально перекрыть проход среды из полости высокого давления в полость с низким давлением. Так, для уплотнения с одной парой колец лучшим вариантом является разворот колец на 180 градусов.

Под нижним кольцом 3 контактно-щелевого уплотнения с упором в него и торец упругой обоймы 2 установлена гильза 4. Гильза 4 установлена на упругом основании 5, выполненном, например, в виде резиновых колец, вставленных с двух сторон в расточки гильзы 4. Поджатие и фиксация колец 3 и гильзы 4 в осевом направлении осуществляется корпусом 6 напорного клапана 7. Седло 8 клапана 7 фиксируется относительно корпуса 6 штуцером 9. Гильза 4 обеспечивает дополнительное щелевое уплотнение, образованное с малым зазором. При этом гильза 4 выполнена с твердым износостойким покрытием, например, из керамики.

Дополнительное щелевое уплотнение, образованное гильзой 4, за счет установки ее с зазором относительно корпуса выполнено плавающим, обеспечивающим самоустановку последней.

По мере притирки трущихся поверхностей уплотнительных колец 3 и цилиндра, в котором поршень, описанный выше, используется, эффективность работы уплотнения увеличивается, так как уплотнительный зазор между кольцами 3 и цилиндром стремится к нулю, а само уплотнение из щелевого превращается в контактное. При этом в начальный момент работы поршня максимально используются функции щелевого уплотнения гильзы 4, а в дальнейшем по мере притирания уплотнительных колец последние воспринимают большую часть функциональной нагрузки, т.е. становятся основным уплотнением, а гильза 4 - дополнительным.

Изобретение может применяться в насосах, компрессорах, мешалках, запорной арматуре, в гидро- и пневмоустройствах и других машинах и аппаратах, работающих под избыточным давлением.