阅读说明：本技术 一种用于海上石油平台高压柱塞注水泵盘根的密封装置 (Sealing device for high-pressure plunger water injection pump packing of offshore oil platform ) 是由 曹玉林 宋海生 秦兆刚 安创峰 刘朋远 罗如岗 赵士奇 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于海上石油平台高压柱塞注水泵盘根的密封装置,包括套设在柱塞上的盘根盒,所述盘根盒与柱塞之间的空隙内在所述柱塞上自介质方向向上依次套设有减压底环、V型环组、压环、盘根密封组和端盖,所述V型环组的V型开口朝向介质侧,所述减压底环、所述V型环组、所述压环和所述盘根密封组的内径与所述柱塞的外径相契合。本发明中V型环由于其开口朝向介质侧而增大,从而缓冲来自介质的压力；硅胶芯盘根自带硅胶芯结构,代替弹簧盒补偿系统,提供持续的密封补偿力,极大地降低了安装的复杂程度。(The invention provides a sealing device for a packing of a high-pressure plunger water injection pump of an offshore oil platform, which comprises a packing box sleeved on a plunger, wherein a pressure reducing bottom ring, a V-shaped ring group, a pressure ring, a packing sealing group and an end cover are sequentially sleeved on the plunger from the medium direction upwards in a gap between the packing box and the plunger, a V-shaped opening of the V-shaped ring group faces the medium side, and the inner diameters of the pressure reducing bottom ring, the V-shaped ring group, the pressure ring and the packing sealing group are matched with the outer diameter of the plunger. The V-ring of the present invention increases due to its opening toward the medium side, thereby buffering the pressure from the medium; silica gel core packing replaces spring box compensation system from taking silica gel core structure, provides the sealed compensation power that lasts, has greatly reduced the complexity of installation.)

一种用于海上石油平台高压柱塞注水泵盘根的密封装置

技术领域

本发明涉及海上石油平台高压柱塞注水泵的技术领域，更具体地，涉及一种用于海上石油平台高压柱塞注水泵盘根的密封装置。

背景技术

高压柱塞注水泵作为海上石油平台关键设备。油气田开采中，注水开采是一种常见的工艺，具体方式是通过注水泵，将注水加压后通过注水井注入到油藏，保持或恢复油层压力，使油藏有很强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率。因此，注水系统是油田稳产的基本保障，注水泵则是注水系统的“心脏”，注水泵良好的运行状态能保证平台上的正常生产作业，因此，消除高压柱塞注水泵转运中的安全隐患，保证注水泵的安全、稳定运行非常重要。

目前，高压柱塞注水泵主要通过盘根密封的方式进行密封。盘根(packing)也叫密封填料，通常由较柔软的线状物编织而成，通常截面积是正方形或长方形、圆形的条状物填充在密封腔体内,从而实现密封。填料密封最早是以棉麻等纤维塞在泄漏通道内来阻止液流泄漏，主要用作提水机械的轴封。盘根被广泛用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封、活塞泵、往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。由于高压柱塞注水泵其本身设计和工况的局限，海上石油平台高压柱塞注水泵密封故障率高已是常态，使用的普通盘根密封已经无法满足该形式高压柱塞注水泵的运转使用。

现有技术中的高压柱塞注水泵密封方式如图2所示，主要存在如下几个问题：

首先，由于运行中介质压力的加大，就需要将压紧量压缩越紧，而压缩太紧，造成活塞与盘根的摩擦增大，而现有的密封结构没有辅助润滑，只是通过合理的泄露量来进行润滑冷却。当机组长时间运转造成柱塞等部位高温，少量的泄露量无法满足冷却和润滑的效果，运转一段时间后，就会使得盘根碳化、固化，没有压缩量，从而无法达到密封效果。

其次，盘根运转一段时间之后，高温使盘根膨胀，密度减小，机组运转在运转过程中，盘根长期承受压缩时的冲击载荷，造成盘根疲劳，长时间就会出现盘根结构破损，造成柱塞刺漏。

并且，现有技术中，相邻两个盘根之间用铅垫缓冲，并采用由依次设置的导向弹簧座、弹簧、弹簧底座构成的弹簧盒补偿系统来提供补偿力，结构复杂，成本高，易损耗。

同时，旋转密封、往复密封的盘根承受的压力大，而且运动方向不一样，盘根受挤压变形，会导致活塞运动轨迹发生变化，从而加剧活塞的磨损，使活塞磨损大大增加，过早报废。

此外，高压柱塞注水泵的注水压力高，温度高，刺漏的注水会通过挺杆密封进入曲轴箱，造成曲轴箱滑油乳化，引发设备故障。

因此，现有技术中亟需能够解决高压柱塞注水泵频繁密封泄漏问题的技术方案。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于海上石油平台高压柱塞注水泵盘根的密封装置。

为实现上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：

一种用于海上石油平台高压柱塞注水泵盘根的密封装置，包括套设在柱塞上的盘根盒，所述盘根盒与柱塞之间的空隙内在所述柱塞上自介质方向向上依次套设有减压底环、V型环组、压环、盘根密封组和端盖，所述V型环组的V型开口朝向介质侧，所述减压底环、所述V型环组、所述压环和所述盘根密封组的内径与所述柱塞的外径相契合。

所述端盖与所述盘根盒的接触面上均设置有密封胶，端盖内侧紧贴柱塞。

所述减压底环顶部设置有V型凸起。

所述压环底部设置有V型凹槽。

所述V型环组包括至少两级V型环。

所述盘根密封组包括至少两个硅胶芯盘根。

本发明与现有技术相比的有益效果是：减压底环能够缓冲来自介质的压力；当压力增大时，V型环由于其开口朝向介质侧而增大，从而缓冲来自介质的压力；压环可以使V型环保持持续压力，为V型环初步密封并减压，硅胶芯盘根自带硅胶芯结构，代替现有技术中的弹簧盒补偿系统，提供持续的密封补偿力，极大地降低了安装的复杂程度，提高了密封装置的使用寿命；改性聚四氟材料制成的V型环具有较高的弹塑性、追随性、耐磨性和耐温性；并且多级密封环的结构拆卸方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是现有技术中盘根密封装置的结构示意图。

附图标记：101-减压底环，102-V型环组，103-压环，104-盘根密封组，105-端盖，106-盘根盒，1-柱塞，2盘根盒压盖，3-压盖衬套，4-盘根，5-铅垫，6-定位套，7-导向弹簧座，8-弹簧，9-弹簧底座，10-盘根盒，11-盘根盒法兰，12-吊环，13-矩形密封圈，14-双头螺栓，15-六角螺母。

具体实施方式

下面根据具体实施方式对本发明做进一步阐述。

如图1所示的用于海上石油平台高压柱塞注水泵盘根的密封装置，包括套设在柱塞1上的盘根盒106，盘根盒106与柱塞1之间的空隙内在柱塞1上自介质方向向上依次套设有减压底环101、V型环组102、压环103、盘根密封组104和端盖105，V型环组102的V型开口朝向介质侧，减压底环101、V型环组102、压环103和盘根密封组104的内径与柱塞1的外径相契合。端盖105与盘根盒106的接触面上均设置有密封胶，端盖105内侧紧贴柱塞1，使端盖105与盘根盒106端口密封。减压底环101顶部设置有V型凸起。压环103底部设置有V型凹槽。V型环组102包括至少两级V型环，在本实施例中，V型环共有七级。第一级V型环与减压底环101相契合，最末一级与压环103相契合。盘根密封组104包括至少两个硅胶芯盘根，在本实施例中硅胶芯盘根共有四个。本实施例中，减压底环101由磷铜制成，V型环由改性聚四氟材质制成，改性聚四氟具有一定的弹塑性，当填料受轴向压紧时能有一定的补偿能力，即追随性好；并且化学性质稳定，既不易被介质所腐蚀、溶涨，也不易污染介质，且自润滑性好，摩擦系数小，当摩擦发热后能承受一定的温度。

在注水泵进行注水开采作业时，注水泵的高压柱塞长时间受到来自介质侧的冲击载荷。减压底环101先承受介质压力，V型环的第一级与减压底环101的V型凸起紧贴配合，多级V型环逐级紧贴，降低介质的压力。V型环的弹塑性好，由于V型口朝向减压底环101，在承受介质压力时，V型口开口会增大，多级V型环构成的V型环组102能够减轻介质压力，并且起到初步密封的作用。由多级硅胶芯盘根构成的盘根密封组104可以替代现有技术中弹簧盒补偿系统，在承受来自介质侧的压力时，硅胶芯盘根中自带的硅胶芯能够提供持续的补偿力。端盖105密封住盘根盒106，在V型环组102和盘根密封组104向上移动时，端盖105能够压住盘根密封组104，进一步保障了密封装置的密封效果。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。