远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构

摘要

本申请涉及一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构，包括外压盖和转动设置在外压盖内的轴体，所述外压盖和轴体之间设置有轴套，所述轴套套设且固定连接至轴体上，所述轴套与外压盖之间设置有密封体，所述密封体包括动环和浮动组件，所述动环和浮动组件均环向设置在轴套的外壁上，所述浮动组件沿轴套的轴线方向滑动设置在外压盖和轴套之间，所述外压盖上设置有用于带动浮动组件始终抵接至动环上的抵接件，所述外压盖的内壁上环向设置有第一密封条，所述第一密封条用于在浮动组件滑动时始终与浮动组件抵接；本申请具有延长高压注水泵使用寿命的优点。

说明书

技术领域

本申请涉及密封件领域，尤其是涉及一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构。

背景技术

在远洋油气开采的钻井平台、油品输送中的长输管线等领域中，需要高压离心泵输送高粘度、含颗粒杂质或高压力的介质，如原油管道输送泵、油气田高压注水泵等，在炼化领域中也有压力较高的离心泵。

改进前的高压注水泵通常包括外压盖，外压盖上与外压盖连通设置有进液口和出液口，外压盖内转动设置有轴体，轴体的一端套设且固定连接有叶片，外压盖内固定设置有电机，轴体远离叶片的端部固定设置在电机的驱动端上，电机带动轴体上的叶片位于外压盖内转动，从而使得外压盖内产生离心力带动液体由进液口朝向出液口移动，完成液体的泵送，轴体在长期的转动过程的中会导致轴体与外压盖之间出现细微的间隙，当液体输送至外压盖内后，液体会沿着外压盖和轴体之间的间隙流动至电机所在的位置，导致整个注水泵出现故障，缩短了整个高压注水泵的使用寿命。

发明内容

为了延长高压注水泵的使用寿命，本申请提供一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构。

本申请提供的一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构采用如下的技术方案：

一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构，包括外压盖和转动设置在外压盖内的轴体，所述外压盖和轴体之间设置有轴套，所述轴套套设且固定连接至轴体上，所述轴套与外压盖之间设置有密封体，所述密封体包括动环和浮动组件，所述动环和浮动组件均环向设置在轴套的外壁上，所述浮动组件沿轴套的轴线方向滑动设置在外压盖和轴套之间，所述外压盖上设置有用于带动浮动组件始终抵接至动环上的抵接件，所述外压盖的内壁上环向设置有第一密封条，所述第一密封条用于在浮动组件滑动时始终与浮动组件抵接。

通过采用上述技术方案，当轴体带动轴套位于外压盖内转动时，抵接件可带动浮动组件始终抵接至动环上，从而使得对动环和浮动组件之间的间隙遮挡，使得动环和浮动组件对外压盖和轴套之间的间隙进行遮挡，因浮动组件滑动设置在外压盖和轴套之间，使得浮动组件与外压盖之间具有部分间隙，采用第一密封条的设置可对浮动组件和外压盖之间的间隙遮挡，从而阻止外压盖外的水沿着外压盖和轴套之间的间隙进入至外压盖内，防止水对外压盖内的其他电子元件造成损坏，延长了高压注水泵的使用寿命。

可选的，所述浮动组件包括推环和与推环同轴设置的静环组件，所述推环和静环组件均沿环向设置在轴套的外壁上，所述静环组件用于与动环抵接，所述第一密封条用于与推环抵接，所述抵接件包括位于推环和外压盖之间的多个弹簧，多个所述弹簧沿推环的周向位置均匀分布，所述弹簧的轴线与轴套的轴线相平行，所述外压盖上且位于弹簧的端部所在的位置开设有弹簧孔，所述弹簧的一端固定连接至弹簧孔的底壁上，另一端固定连接至推环上。

通过采用上述技术方案，当弹簧处于压缩状态时，静环组件可抵抗弹簧的弹力抵接至动环上，当轴套位于外压盖内转动时，静环组件可始终抵抗弹簧的弹力抵接至动环上，从而实现了动环和浮动组件之间的密封，使得动环和浮动组件对轴套与外压盖之间的缝隙起到密封的效果；弹簧孔的设置可对弹簧起到初步的导向效果，阻止弹簧倾斜；采用弹簧的设置其结构简单，提高了动环和浮动组件对外压盖和轴套之间的密封效果。

可选的，所述静环组件包括密封静环、第一保护环和第二保护环，所述第一保护环环向且固定设置在密封静环朝向轴套的面上，所述第二保护环环向且固定设置在密封静环背离轴套的面上，所述密封静环用于与动环抵接。

通过采用上述技术方案，第一保护环和第二保护环可对密封静环起到保护的效果，从而阻止在高压状态下密封静环变形，从而进一步提高了密封静环与动环之间的抵接效果，从而进一步提高了动环和浮动组件对外压盖和轴套之间的密封效果。

可选的，所述密封静环朝向动环的面上环向开设有流体动压槽。

通过采用上述技术方案，流体动压槽的设置减小了密封静环与动环之间的接触面积，从而在泄漏量在控制范围内的同时，最大限度的减小了转动的摩擦力，改善密封静环与动环接触效果，延长了动环和浮动组件接触面的使用寿命。

可选的，所述外压盖上沿推环的周向位置固定设置有多个导向杆，所述第二保护环和推环上均开设有用于供导向杆同时穿过的导向孔，所述第二保护环和推环通过导向孔滑动设置在导向杆上。

通过采用上述技术方案，导向杆可对第二保护环和推环的移动起到导向的效果，使得导向杆对密封静环的移动起到导向的效果，防止密封静环在移动时出现倾斜，进一步提高了密封静环和动环之间的抵接效果，从而进一步提高了密封静环和动环对外压盖和轴套之间的密封效果。

可选的，所述第二保护环的宽度小于密封静环的宽度，所述推环朝向密封静环的面上开设有用于供密封静环和第一保护环同时移入的安装槽，所述推环和密封静环之间呈相互抵接设置，所述推环朝向密封静环的面上环向设置有用于抵接至密封静环上的第二密封条。

通过采用上述技术方案，安装槽可对密封静环和第一保护环起到导向的效果，阻止密封静环朝向轴套的方向移动，从而进一步提高了密封静环与动环之间的抵接效果，从而提高了动环和密封静环对外压盖和轴套之间的密封效果。

可选的，所述轴套的外壁上且位于靠近动环的端部朝向远离轴套轴线的方向延伸设置有动环座，所述动环座环向设置在轴套外壁上，所述动环座朝向动环的面上环向开设有第三凹槽，所述动环上环向设置有用于插接至第三凹槽内的插条，所述动环座的第三凹槽底壁上设置有用于与插条抵接的第三密封条。

通过采用上述技术方案，动环座的设置可带动动环可拆卸连接至轴套上，符合实际安装应用，第三凹槽和插条的设置可对动环起到限位的作用，阻止动环与轴套脱离，密封静环可抵抗弹簧的弹力将动环带动插条抵接至第三凹槽内，从而提高了动环与密封静环之间的抵接效果，提高了动环和浮动组件对外压盖和轴套之间的密封效果。

可选的，所述外压盖上环向且可拆卸连接有内压盖，所述内压盖与外压盖之间留有环形的冲洗槽，所述冲洗槽位于相对于动环和浮动组件抵接的位置设置，所述内压盖上沿冲洗槽的周向位置开设有多个冲洗孔，所述外压盖上开设有冲洗通道，所述冲洗通道的一端与冲洗槽连通，另一端贯穿外压盖设置。

通过采用上述技术方案，通过将冲洗液体通入冲洗通道内，冲洗液体通过冲洗槽和冲洗孔冲入至动环和浮动组件抵接的位置，对动环和浮动组件抵接位置的部分杂质进行冲洗，同时冲洗液体可对动环和浮动组件进行冲洗冷却，均匀的带走动环和静环在摩擦额时产生的热量，阻止动环和动环在摩擦产生的大量热量导致动环和浮动组件损坏。

可选的，所述轴套的外壁上设置有用于将轴套抵紧至轴体上的安装件，所述安装件包括环向设置在轴套外壁上的锁紧环和第一楔形环，所述轴套上且位于锁紧环所在的位置沿轴套的周向位置开设有多个缝隙，所述第一楔形环用于插接至锁紧环与轴套之间、以带动轴套紧紧贴合至轴体上，所述第一楔形环上设置有用于将第一楔形环固定至插接至锁紧环与轴套之间状态的固定件。

通过采用上述技术方案，将第一楔形环插接至锁紧环和轴套之间，因缝隙的设置，使得轴套收缩至轴体上，从而使得轴套固定至轴体上跟随轴体同步转动，采用锁紧环和第一楔形环的设置便于将轴套固定至轴体上；固定件可将第一楔形环固定至锁紧环与轴套之间，从而使得轴套被固定至轴体上，提高了轴套固定至轴体上的固定效果。

可选的，所述轴套上环向开设有用于供第一楔形环移入的第一防脱槽，所述轴体上环向开设有第二防脱槽，所述第二防脱槽内环向设置有分瓣环，所述第一楔形环朝向轴套的面上环向设置有位于轴套和分瓣环之间的定位环，所述分瓣环背离轴体的面用于与第一楔形环抵接。

通过采用上述技术方案，第一防脱槽和分瓣环可对第一楔形环起到限位的效果，从而进一步阻止锁紧环和第一楔形环带动轴套位于轴体上沿轴体的轴线方向移动，进一步提高了轴套固定至轴体上的固定效果；分瓣环主要承受高压状态下的轴向推力，而安装件主要承受端面摩擦产生的扭矩。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

当轴体带动轴套位于外压盖内转动时，抵接件可带动浮动组件始终抵接至动环上，从而使得对动环和浮动组件之间的间隙遮挡，使得动环和浮动组件对外压盖和轴套之间的间隙进行遮挡，因浮动组件滑动设置在外压盖和轴套之间，使得浮动组件与外压盖之间具有部分间隙，采用第一密封条的设置可对浮动组件和外压盖之间的间隙遮挡，从而阻止外压盖外的水沿着外压盖和轴套之间的间隙进入至外压盖内，防止水对外压盖内的其他电子元件造成损坏，延长了高压注水泵的使用寿命；

当弹簧处于压缩状态时，静环组件可抵抗弹簧的弹力抵接至动环上，当轴套位于外压盖内转动时，静环组件可始终抵抗弹簧的弹力抵接至动环上，从而实现了动环和浮动组件之间的密封，使得动环和浮动组件对轴套与外压盖之间的缝隙起到密封的效果；弹簧孔的设置可对弹簧起到初步的导向效果，阻止弹簧倾斜；采用弹簧的设置其结构简单，提高了动环和浮动组件对外压盖和轴套之间的密封效果；

通过将冲洗液体通入冲洗通道内，冲洗液体通过冲洗槽和冲洗孔冲入至动环和浮动组件抵接的位置，对动环和浮动组件抵接位置的部分杂质进行冲洗，同时冲洗液体可对动环和浮动组件进行冲洗冷却，阻止动环和动环在摩擦产生的大量热量导致动环和浮动组件损坏。

附图说明

图1是本申请实施例的半剖面结构示意图；

图2是本申请实施例的部分结构示意图。

附图标记说明：1、外压盖；11、轴体；12、轴套；121、锁紧环；122、第一楔形环；123、第二楔形环；124、第一螺栓；125、第一凹槽；126、第一防脱槽；127、第二防脱槽；128、分瓣环；129、定位环；13、定位块；131、第二螺栓；132、安装槽；14、密封体；141、动环；142、浮动组件；143、推环；144、静环组件；145、密封静环；146、第一保护环；147、第二保护环；148、第二凹槽；149、第二密封条；1491、第二容纳槽；15、第一密封条；151、第一容纳槽；16、动环座；161、第三凹槽；162、插条；163、第三密封条；164、第三容纳槽；165、销轴；17、弹簧；171、弹簧孔；172、流体动压槽；173、导向杆；18、内压盖；181、第三螺栓；182、第一分布环；183、第二分布环；185、冲洗槽；186、冲洗孔；187、冲洗通道；188、挡板；19、第四容纳槽；191、第四密封条；192、第五容纳槽；193、第五密封条。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构。结合图1和图2，一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构，包括外压盖1和转动设置在外压盖1内的轴体11，外压盖1和轴体11之间设置有轴套12，轴套12套设且固定连接至轴体11上。

结合图1和图2，为了将轴套12固定至轴体11上，在轴套12的外壁上设置有用于将轴套12抵紧至轴体11上的安装件，安装件包括环向设置在轴套12外壁上的锁紧环121和第一楔形环122，为了便于将第一楔形环122插接至锁紧环121与轴套12之间，并带动第一楔形环122固定至锁紧环121和轴套12之间，将锁紧环121朝向轴套12的面与轴套12之间的间距朝向远离外压盖1的方向逐渐增大，第一楔形环122背离轴套12的面与轴套12之间的间距朝向远离外压盖1的方向逐渐增大；为了使得轴套12可完成伸缩从而固定至轴体11上，在轴套12上且位于锁紧环121所在的位置沿轴套12的周向位置开设有多个缝隙（图中未示出），缝隙的长度方向沿平行于轴体11的轴线方向设置；第一楔形环122在插接至锁紧环121与轴套12之间后，第一楔形环122可挤压轴套12变形，从而使得轴套12带动缝隙变小，从而使得轴套12收缩至轴体11上，使得轴套12进一步稳固的固定在轴体11上。

结合图1和图2，为了将第一楔形环122固定至锁紧环121和轴套12之间，在第一楔形环122上设置有用于将第一楔形环122固定至插接至锁紧环121与轴套12之间状态的固定件；第一楔形环122背离轴套12的面上环向设置有第二楔形环123，固定件包括多个穿设在第二楔形环123上的第一螺栓124，第一螺栓124用于插接且螺纹连接于锁紧环121内，从而使得第一楔形环122被固定至锁紧环121与轴套12之间；为了阻止第二楔形环123朝向远离轴套12的方向移动，从而进一步阻止第一楔形环122位于锁紧环121与轴套12之间脱离，在锁紧环121上环向开设有用于供第二楔形环123移入的第一凹槽125。

结合图1和图2，为了阻止轴套12带动外压盖1沿轴体11的轴线方向移动，在轴套12上环向开设有用于供第一楔形环122移入的第一防脱槽126，轴体11上环向开设有第二防脱槽127，第二防脱槽127内环向设置有分瓣环128，第一楔形环122朝向轴套12的面上环向设置有位于轴套12和分瓣环128之间的定位环129，分瓣环128背离轴体11的面用于与第一楔形环122抵接；当定位环129位于轴套12和分瓣环128之间时，因第二防脱槽127阻止了分瓣环128沿轴体11的长度方向移动，因定位环129位于轴套12和分瓣环128之间，使得定位环129和第一防脱槽126阻止了第二楔形环123带动轴套12沿轴体11的轴线方向移动。

结合图1和图2，为了进一步阻止外压盖1位于轴套12上沿轴体11的轴线方向移动，在外压盖1的外壁上环向且可拆卸连接有定位块13，定位块13上穿设有多个第二螺栓131，多个第二螺栓131用于插接且螺纹连接于外压盖1内，定位块13通过多个第二螺栓131可拆卸连接至外压盖1上，轴套12的长度方向沿垂直于定位块13所在的平面设置，轴套12的外壁上环向开设有用于供定位块13插入的第二凹槽132。

结合图1和图2，轴套12与外压盖1之间设置有密封体14，密封体14包括动环141和浮动组件142，在本实施例中，将动环141设置为碳化硅制成的，动环141和浮动组件142均环向设置在轴套12的外壁上，浮动组件142沿轴套12的轴线方向滑动设置在外压盖1和轴套12之间，浮动组件142包括推环143和与推环143同轴设置的静环组件144，推环143和静环组件144均沿环向设置在轴套12的外壁上，静环组件144包括密封静环145、第一保护环146和第二保护环147，第一保护环146环向且固定设置在密封静环145朝向轴套12的面上，第二保护环147环向且固定设置在密封静环145背离轴套12的面上；在本实施例中，将密封静环145采用石墨制成，采用石墨制成的密封静环145具有无辐射无污染耐高温的优点；在其他实施例中，可将密封静环145采用加碳碳化硅制成。

结合图1和图2，为了对推环143和外压盖1之间的间隙密封，在外压盖1的内壁上环向设置有第一密封条15，外压盖1的内壁上环向开设有第一容纳槽151，第一密封条15环向设置在第一容纳槽151内，第一密封条15部分伸出至第一容纳槽151外；在本实施例中，将推环143的横截面设置为“L”形，第一密封条15用于与“L”形的推环143背离轴套12的面抵接，当推环143沿着轴套12的轴线方向移动时，第一密封条15可始终抵接至推环143上，从而对推环143和外压盖1之间的间隙密封；为了进一步提高第一密封条15对外压盖1和推环143之间的密封效果，将第一密封条15包括横截面呈“C”形的第一密封圈和横截面呈矩形设置的第二密封圈，从而进一步提高了第一密封条15与推环143之间的抵接效果。

结合图1和图2，为了阻止密封静环145朝向远离轴套12的方向移动，将第二保护环147的宽度小于密封静环145的宽度，推环143朝向密封静环145的面上开设有用于供密封静环145和第一保护环146同时移入的安装槽148，推环143和密封静环145之间呈相互抵接设置，为了对推环143和密封静环145之间的间隙密封，在推环143朝向密封静环145的面上环向设置有用于抵接至密封静环145上的第二密封条149，推环143上且位于第二密封条149所在的位置环向开设有第二容纳槽1491，第二密封条149设置在第二容纳槽1491内，第二密封条149部分伸出至第二容纳槽1491外。

结合图1和图2，为了将动环141可拆卸连接至轴套12上，在轴套12的外壁上且位于靠近动环141的端部朝向远离轴套12轴线的方向延伸设置有动环座16，动环座16环向设置在轴套12外壁上，为了阻止动环141朝向远离轴套12的方向移动，在动环座16朝向动环141的面上环向开设有第三凹槽161，动环141上环向设置有用于插接至第三凹槽161内的插条162；为了对动环141和动环座16之间的间隙密封，在动环座16的第三凹槽161底壁上设置有用于与插条162抵接的第三密封条163，动环座16上且位于第三密封条163所在的位置环向开设有第三容纳槽164，第三密封条163设置在第三容纳槽164内，第三密封条163部分伸出至第三容纳槽164外；在本实施例中，为了使得动环141可跟随轴套12和动环座16同步转动，在动环座16和动环141上同时穿设有多个销轴165，多个销轴165沿动环座16和动环141的周向位置均匀分布。

结合图1和图2，为了带动密封静环145抵接至动环141上，在外压盖1上设置有用于带动浮动组件142始终抵接至动环141上的抵接件；抵接件包括位于推环143和外压盖1之间的多个弹簧17，多个弹簧17沿推环143的周向位置均匀分布，弹簧17的轴线与轴套12的轴线相平行，外压盖1上且位于弹簧17的端部所在的位置开设有弹簧孔171，弹簧17的一端固定连接至弹簧孔171的底壁上，另一端固定连接至推环143上；当弹簧17处于压缩状态时，密封静环145可抵抗弹簧17的弹力抵接至动环141上，从而对动环141和浮动组件142之间的间隙密封；在本实施例中，在密封静环145朝向动环141的面上环向开设有流体动压槽172，流体动压槽172的设置减小了密封静环145与动环141之间的接触面积，从而在泄漏量在控制范围内的同时，最大限度的减小了转动的摩擦力，改善密封静环145与动环141接触效果，延长了动环141和浮动组件142接触面的使用寿命。

结合图1和图2，为了对第二保护环147和推环143的移动导向，从而阻止密封静环145朝向远离轴套12的方向移动，在外压盖1上沿推环143的周向位置固定设置有多个导向杆173，第二保护环147和推环143上均开设有用于供导向杆173同时穿过的导向孔，第二保护环147和推环143通过导向孔滑动设置在导向杆173上。

结合图1和图2，为了对动环141和浮动组件142抵接的位置进行冲洗降温，在外压盖1上环向且可拆卸连接有内压盖18，在本实施例中，在内压盖18上穿设有多个用于插接且螺纹连接于外压盖1内的第三螺栓181，内压盖18通过多个第三螺栓181可拆卸连接至外压盖1上；内压盖18包括第一分布环182和第二分布环183，第一分布环182用于通过多个第三螺栓181可拆卸连接至外压盖1相邻于轴套12的面上，第二分布环183用于抵接至外压盖1朝向轴套12的面上，第二分布环183与外压盖1之间留有环形的冲洗槽185，冲洗槽185位于相对于动环141和浮动组件142抵接的位置设置，第二分布环183上沿冲洗槽185的周向位置开设有多个冲洗孔186，外压盖1上开设有冲洗通道187，冲洗通道187的一端与冲洗槽185连通，另一端贯穿外压盖1设置。

结合图1和图2，在本实施例中，为了提高冲洗液体对动环141和浮动组件142抵接位置的冲洗效果，在第二分布环183靠近第一分布环182的位置环向设置有挡板188，挡板188远离第二分布环183的边缘与动环141之间留有供冲洗液体通过的间隙；当冲洗液体对动环141和浮动组件142抵接的位置进行降温和冲洗杂质时，挡板188可对冲洗液体起到阻挡的效果，使得冲洗液体仅可沿着挡板188和动环141之间的间隙通过，提高了冲洗液体对动环141和浮动组件142抵接位置的冲洗效果。

结合图1和图2，在本实施例中，在内压盖18相邻于轴套12的两个面上均环向开设有第四容纳槽19，第四容纳槽19设置有第四密封条191，内压盖18朝向外压盖1的面上第四密封条191用于与外压盖1相抵接，从而保证了内压盖18和外压盖1之间的密封，轴套12的内壁上环向开设有第五容纳槽192，所述第五容纳槽192内环向设置有第五密封条193，第五密封条193用于与轴体11之间抵接，从而保证了轴套12与轴体11之间的密封效果。

在本实施例中，将第一密封条15、第二密封条149、第三密封条163、第四密封条191和第五密封条193均设置为橡胶圈。

本申请实施例一种远洋钻井平台和长输管线超高压泵用机械密封结构的实施原理为：第一密封条15可对推环143和外压盖1之间的间隙起到密封的效果，第二密封条149可对密封静环145和推环143之间的间隙起到密封的效果，第三密封条163可对动环141与动环座16之间的间隙起到密封的效果，当弹簧17处于压缩状态时，密封静环145可抵抗弹簧17的弹力抵接至动环141上，从而对动环141和浮动组件142之间的间隙起到密封的效果，同时动环141可抵抗弹簧17的弹力抵接至动环座16上，推环143可抵抗弹簧17的弹力抵接至密封静环145上，从而进一步提高了对外压盖1和轴套12之间的密封效果，当轴体11带动轴套12位于外压盖1内转动时，轴套12可带动动环141位于浮动组件142上转动，此时动环座16、动环141、密封静环145、推环143和外压盖1之间均保持密封，从而阻止水进入至高压注水泵内部造成损坏，延长了高压注水泵的使用寿命。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。