新型机械密封离心式砂泵的制作方法

专利名称：新型机械密封离心式砂泵的制作方法技术领域：本实用新型涉及采用密封装置的离心式砂泵。目前的离心式砂泵(附图1)主要用于石油钻井液净化系统。钻井液自钻杆中心压进油井之后再返回地面时，带回大量杂质颗粒，如石块、石子等。返回的钻井液通过振动筛过滤后，进入储液池，再经过离心式砂泵输送到除砂清洁器中，清除固体颗粒后回收再用。离心式砂泵在柴油机(或电动机)带动下，将钻井液经过进口法兰1吸入泵壳2，在叶轮4高速旋转产生的离心力作用下，形成连续液流从泵的排出口排出，出口压力为3～4Kgf／cm2，流量在300m3／h以上。现在国内江汉石油管理局、胜利油田机修厂等按照六十年代引进样机测绘统一设计、生产的砂泵和近年中原油田自美国白劳德公司引进的砂泵，都是由进口法兰1、泵壳2、叶轮4、转轴9、轴承7、轴承座3和填料密封装置5组成，国产砂泵采用球轴承，美国砂泵采用长内圈球轴承。现有砂泵虽然能够满足钻井液输送要求，但存在结构方面的缺陷，功耗大、寿命短，容易出现泄漏。填料密封形式容易失效，钻井液中的固体颗粒和转轴9发生摩擦，对转轴造成磨损，影响到泵的性能。球轴承7本身不可调整间隙，在安装和使用过程中容易造成轴承间隙过大或过小，对运转不利而且导致轴承过早损坏。轴承座3上放油孔螺塞11容易漏油，影响润滑。另外轴承润滑状况没有监控标志，对润滑情况不易掌握，润滑不当时容易损坏轴承。轴承储油室口盖8只用一个螺母压紧弹簧，在弹簧张力下使螺母松动，可能会掉入储油室10而对轴承造成损坏，致使砂泵不能持续正常工作。本实用新型的目的，就是在保证离心式砂泵的作用和性能的前提下，改进密封结构，减少泄漏，降低功耗；改进轴承的装配和润滑形式，保证轴承持续正常工作；延长离心式砂泵的连续工作时间，减少修理量，提高整机寿命。本实用新型的任务是以如下方式完成的将原来的填料密封装置改为机械密封装置；轴承座部分3采用顶部机油标尺16、口盖锁紧螺母28和放油孔螺塞密封垫12；轴承部分采用锥轴承15和轴向调整螺母14代替原来的球轴承7。本实用新型采用外装式线接触密封形式，由静环20、动环26、传动环22、密封套17、压板18、微调部分组成机械密封装置(图4)。静环20为工程塑料平面圆环，由两个半圆环组成，外圆截面呈135°钝角，从顶尖中心线分外端为60°，内端为75°。动环为金属锥环，锥形表面喷涂碳化钨，厚度为1～3毫米，动环内圆外端为一环形凹台，放置O形密封圈A。传动环22为金属平面圆环，由两个半圆环组成，在半园环靠近两端部位置分别有平台和螺孔，在半圆环弧线中间上部有一销孔。动环和传动环由两个销子连接，销子两端分别在传动环销孔和动环销槽内，工作时传动环通过销子拨动动环同步旋转。密封套17是呈T形的金属套，大端内孔为30°锥孔，与静环20外圆内端紧密接触，大端平面圆周均有三个螺孔和三个光孔；小端嵌入轴承座3与转轴9之间的空腔，外圆面开一圈凹槽放置密封圈B；密封套内孔为锥形孔，大端的内孔大，逐渐向小端缩小。压板18为金属圆环，内圆为60°锥孔，与静环20外端接触，压板平面圆周均有三个光孔和三个螺孔，通过三个螺栓与密封套17联接起来，同时压板内圆锥面压紧静环，使静环外圆内端与密封套大端30°内锥孔紧密接触。通过调整动环26轴向位置，使动环锥面与静环内圆外端棱边形成线接触，固定传动环22和动环轴向位置，然后利用微调部分调整动环26和静环20之间的接触压力，确定最佳位置。微调部分由调整螺栓27、调整弹簧30和弹簧帽29组成，共有三套，安装在压板18和密封套17上，在圆周面均匀分布；弹簧帽29和调整弹簧30在密封套17光孔内，调整螺栓27旋入压板18螺孔后顶紧弹簧帽29。弹簧帽压紧弹簧，使密封套形成反向作用于压板，顶着静环维持原接触位置，在动环、静环摩擦中保持线接触不变，起到自动补偿作用。在轴承座3顶部开一锥孔，放置机油标尺16，便于监控润滑油面，与机油标尺并列位置上开螺孔以便加油，口盖8旋入螺孔，口盖中心螺栓23末端用两个螺母紧固，锁紧螺母28的作用是防止螺母和弹簧转动，掉入储油室损坏轴承。在轴承座下部侧面的放油孔螺塞11上增加密封垫12，防止漏油，保证轴承可靠润滑。本实用新型所说的线接触是静环20内圆端面棱角与动环26锥面接触的结构形式；外装式为静环20、动环26、传动环22、压板18、微调部分均在密封腔之外装配的密封结构形式。本实用新型的作用、工作原理、性能与目前现有的离心式砂泵相同。经过上述改进，本实用新型提高了密封效果，减少了机油损耗，降低了功耗，防止了钻井液由泵内向外泄漏，改善了轴承的润滑状况和转轴的工作条件，减少了转轴磨损，保证了离心式砂泵长期连续工作，有效地延长了整机使用寿命。实际证明本实用新型解决了现有离心式砂泵结构上存在的缺陷，实现了予定目标。下面对附图加以说明。图1为现有离心式砂泵的整体主视图；图2为本实用新型整体主视图3为图2中“A－A”剖视图；图4为本实用新型机械密封装置主视图；图5为图4中“B－B”剖视图；图6为本实用新型口盖剖视图；图7为本实用新型静环主视图；图8为图7的右视剖面图。图中1是过口法兰，2是泵壳，3是轴承座，4是叶轮，5是填料密封装置，6是轴承压盖，7是球轴承，8是口盖，9是转轴，10是储油室，11是螺塞，12是密封垫，13是机械密封装置，14是轴向调整螺母，15是锥轴承，16是机油标尺，17是密封套，18是压板，19是螺栓，20是静环，21是销子A，22是传动环，23是螺栓，24是垫圈，25是O形圈A，26是动环，27是调整螺栓，28是锁紧螺母，29是弹簧帽，30是调整弹簧，31是O形圈B，32是销子B，33是垫板，34是螺钉，35是螺母。最后通过应用实例的对比进一步说明本实用新型。胜利油田32935钻井队过去使用现有离心式砂泵，1987年2月上井，到4月份因填料密封装置泄漏致使转轴严重磨损，加用新填料密封后仍存在泄漏，影响整机性能只好报废下井，总计工作时间600小时，钻井液泄漏量平均为2ml／min，而且轴承温升高，驱动电机超负荷运转。后来同一井队采用本实用新型，自1987年4月安装使用至9月井队搬家时下井，实际运行5个月总计2100小时，流量、压力始终均衡、正常，机械密封装置处基本没有泄漏，仅在后期发现轻微泄漏，约在0.5ml／min以下，经过调整微调部分之后继续保持无泄漏，同时未出现过电机超负荷现象，直至搬家拆卸下井，仍保持整机性能完好，安装之后即可正常工作，寿命明显提高。权利要求1.一种密封离心式砂泵，由进口法兰、泵壳、叶轮、转轴、轴承、轴承座和密封装置组成，其特征在于采用了外装式线接触密封形式，由静环、动环、传动环、密封套、压板、微调部分组成机械密封装置；轴承座部分采用顶部机油标尺、口盖紧固螺母和放油口螺塞密封垫；轴承部分采用锥轴承和轴向调整螺母。2.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的静环为工程塑料平面圆环，由两个半圆环组成，外圆截面呈135°钝角，从顶尖中心部分，外端为60°，内端为75°。3.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的动环为金属锥环，锥形表面喷涂碳化钨，厚度为1～3毫米。4.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的传动环为金属平面圆环，由两个半圆环组成，在半圆环靠近两端部位置分别有平台和螺孔，在半圆环弧形中间上部有一销孔。5.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的动环和传动环由两个销子连接，销子两端分别在传动环销孔和动环销槽内。6.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的密封套是呈T形的金属套，大端内孔为30°锥孔，与静环外圆内端紧密接触，大端平面圆周均有三个螺孔和三个光孔；小端嵌入轴承座与转轴之间的空腔，外圆面开一圈凹槽放置密封圈；密封套内孔为锥形孔，大端的内孔大。7.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的压板为金属圆环，内圆为60°锥孔，与静环外端接触，压板平面圆周均有三个光孔和三个螺孔。8.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的微调部分由调整螺栓、调整弹簧和弹簧帽组成，共有三套，安装在压板和密封套上，在圆周面均匀分布；弹簧帽和调整弹簧在密封套光孔内，调整螺栓旋入压板螺孔后顶紧弹簧帽。9.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的线接触是静环内圆端面棱角与动环锥面接触的结构形式。10.按照权利要求1所述的密封离心式砂泵，其特征在于所说的外装式为一静环、动环、传动环、压板、微调部分均在密封腔之外装配的密封结构形式。专利摘要本实用新型提供了一种新型机械密封离心式砂泵，主要用于油田钻井液净化系统。在现有离心式砂泵基础上，将填料密封改为机械密封，由静环、动环、传动环、密封套、压板和微调部分组成，具备自动补偿和调节功能；用锥轴承代替球轴承；增设机油标尺、口盖锁紧螺母和放油孔螺塞密封垫。改进之后，有效地防止了泄漏，杜绝了钻井液杂质对转轴的磨损，改善了轴承的润滑和工作条件，保证了整机长期连续工作，使用寿命由600小时提高到2100小时以上。文档编号F04D29/12GK2030267SQ8721274公开日1989年1月4日 申请日期1987年10月28日 优先权日1987年10月28日发明者刘广荣, 鲁梦山, 李玉华, 金培玉, 杨致敬, 靳德义 申请人:山东省临清机械厂