УСТЬЕВОЙ САЛЬНИК

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована 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 сферическим поверхностям, которое должно обеспечивать работоспособность сальника в условиях действующих на сальник осевых и поперечных нагрузок и соответствующих угловых и линейных деформаций. Например, в подвижных уплотнениях необходимо производить смазку контактирующих поверхностей, что усложняет конструкцию устройства. В известных технических решениях это обстоятельство не акцентируется.
Например, в устройстве для уплотнения устьевого штока /6/, являющимся 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 полезной модели является повышение конструктивной эффективности устьевых сальников по уплотнению шарового шарнира.
Технический результат достигается тем, что в устьевом сальнике, содержащем переходник под насосно-компрессорную трубу, уплотнительный блок с отверстием под устьевой шток, самоустанавливающийся шаровый шарнир, образованный имеющим отверстие под устьевой шток сферическим наконечником и охватывающей его корпусной обоймой со сферическими поверхностями, концентрическими сферическим поверхностям наконечника и взаимодействующими со сферическими поверхностями наконечника посредством неподвижных по контактирующим поверхностям верхнего и нижнего уплотнений, каждое из которых содержит по меньшей мере две сферических прокладки из эластичного материала, между эластичными перемычками установлена отбортованная по
торцу тонкослойная сферическая перемычка из жесткого материала, причем общая толщина сферических прокладок и перемычек равна разности радиусов сферических поверхностей корпусной обоймы и сферического наконечника, меридиональные размеры прокладок и перемычки соответствуют друг другу, а толщина сферической перемычки из жесткого материала меньше толщины эластичной прокладки, при этом дополнительно:
- отбортовки на торцах перемычки выполнены по меньшему радиусу - вовнутрь перемычки, по внешнему радиусу - наружу перемычки,
- на сферических поверхностях наконечника и корпусной обоймы выполнены кольцевые риски.
На фиг.1 чертежа показана конструкция устьевого сальника, на фиг.2 - уплотнение по шаровым поверхностям.
Устьевой сальник состоит из сферического наконечника 1, имеющего трубный участок 2 с отверстием диаметром D, который больше диаметра d устьевого штока 3. Сферический наконечник 1 является одновременно переходником под насосно-компрессорную трубу, для чего на трубном участке 2 выполнена соответствующая резьба 4. Сферический наконечник 1 и корпусная обойма 5 образуют самоустанавливающийся шаровый шарнир, для чего в обеих частях верхней 6 и нижней 7 корпусной обоймы 5 выполнены сферические поверхности радиусом R, который больше радиуса r сферических поверхностей наконечника 1. Между указанными концентрическими сферическими поверхностями установлено два сборных уплотнения, соответственно по частям корпусной обоймы верхнее и нижнее, каждое из которых состоит из двух эластичных сферических прокладок 8 тарельчатой формы, между которыми установлена тонкослойная сферическая перемычка 9. Общая толщина δ сборного уплотнения равна разности радиусов R и r.
Части корпусной обоймы 6 и 7 соединены между собой резьбовым соединением 10. Верхняя часть 6 сопряжена с уплотнительным блоком 11, который состоит из трубы 12, в которую вставлен устьевой шток. Внутри трубы 12 имеется буртик 13, на который опирается манжетно-уплотнительный узел 14, поджимаемый стаканом 15 и гайкой 16.
1
2
В месте контактирования сферических прокладок 8 со сферическими поверхностями наконечника 1 и корпусной обоймы 5 на указанных поверхностях выполнены кольцевые риски 17 и 18, необходимые для повышения сцепления и герметичности по контактирующим поверхностям, поскольку в основу обеспечения работоспособности данного устьевого сальника положены эффекты сдвиговых деформаций эластичных сферических прокладок, а не эффекты скольжения. Толщина сферической перемычки Δ меньше толщины Δ любой эластичной прокладки. Такое
соотношение толщин необходимо для обеспечения релаксационных свойств эластичных прокладок.
На перемычке 9 выполнены отбортовки: по меньшему радиусу отбортовка 19 вовнутрь, по внешнему радиусу - отбортовка 20 наружу перемычки. Такое выполнение перемычек направлено на улучшение сборки шарового шарнира и на предотвращение перекашивания перемычки в шарнире в процессе эксплуатации сальника.
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.