一种自密封盘根盒

技术领域

本发明涉及油田采油设备技术领域，具体涉及一种自密封盘根盒。

背景技术

盘根盒是抽油机井口的光杆密封装置，是防止石油外溢的重要组成部分，盘根盒套设在抽油机光杆的外部，盘根盒内部的盘根紧贴光杆外壁，主要依靠橡胶盘根通过轴向受力压缩发生径向膨胀与光杆抱紧，以起到密封的作用，盘根盒的下端固定于井口装置上，在抽油作业时，抽油机光杆相对盘根盒上下反复运动。这种光杆密封装置在现场使用过程中，由于光杆不间断上下往复运动与盘根产生摩擦，导致橡胶盘根磨损严重，使用寿命短，甚至造成井口漏失，污染环境，需要频繁停井进行更换维护，由于操作空间狭小、井口偏磨等问题，很难快速将其完全取出和加入，只能延长更换时间，降低开井时率，劳动强度大，工作效率低。

公开号为CN111305786B的中国发明专利公开了一种自动紧盘根光杆密封器，通过在盘根下方的盘根盒内部设有下密封油腔，以及与下密封油腔联通的由活塞压盖、液压活塞和盘根盒共同围成上密封油腔，油井内的压力油经盘根盒与光杆之间的间隙依次流入下密封油腔和上密封油腔，方便地实现了将下密封油腔内的压力油引入上密封油腔内，压力油直接作用于液压活塞的上表面上，液压活塞在压力油的作用下对盘根加压密封，避免了通常采用手动增加预紧力的方式对盘根产生的过度磨损。该自动紧盘根光杆密封器在工作过程中，盘根加压压力来自于油井压力，压力油需要通过液体通道将下密封油腔内的带压液体传输到液压活塞上部的上密封油腔内，并作用于液压活塞上，才可通过液压活塞对盘根加压，实现对光杆的加压密封作用；但在压力油未到达上密封油腔时，液压活塞对盘根不存在加压压力，盘根加压压力跟随油井压力调节存在延迟，存在压力油从盘根处溢出的风险，影响后续加压效果，可靠性差。

发明内容

本发明提供一种自密封盘根盒，旨在解决相关技术中盘根加压压力调节存在延迟，加压密封不够可靠的问题。

本发明的一种自密封盘根盒，包括上盒体和下盒体，所述上盒体和所述下盒体均套设于光杆外部，所述上盒体和所述下盒体可拆卸连接，所述下盒体内设置有盘根，还包括调压机构、压盖、第一弹性件和压塞，所述压盖、所述第一弹性件和所述压塞自上至下依次相抵，且均套设于所述光杆外部，所述压塞的底部抵触所述盘根的顶部；所述调压机构包括第一伸缩件和第二伸缩件，所述第一伸缩件沿所述光杆的径向设置，所述第一伸缩件的第一端抵接所述光杆，并跟随所述光杆沿其长度方向移动，所述第一伸缩件的第二端抵接所述上盒体的内侧面，所述第二伸缩件通过固定轴与所述上盒体转动连接，所述第一伸缩件的第二端通过连杆带动所述第二伸缩件的第一端沿所述光杆的长度方向移动，所述第二伸缩件的第二端抵接所述压盖；所述光杆上移时，带动所述第一伸缩件的第一端上移，所述第二伸缩件的第二端下移，加大对所述压盖的压力；所述光杆下移时，带动所述第一伸缩件的第一端下移，所述第二伸缩件的第二端上移，减小对所述压盖的压力。

优选的，所述调压机构的数量为四个，四个所述调压机构以所述光杆为中心沿其圆周方向均匀排布；所述调压机构还包括抵接件，所述第一伸缩件的第一端通过所述抵接件抵接所述光杆，所述抵接件为滚轮，所述滚轮单向转动，所述滚轮下移时转动。

优选的，所述第一伸缩件的数量为一个，所述第二伸缩件的数量为两个，两个所述第二伸缩件对称设置于所述第一伸缩件的两侧；所述第一伸缩件包括第一伸缩套杆和第一伸缩杆，所述第一伸缩套杆的一端抵接所述上盒体的内侧面，所述第一伸缩套杆的另一端活动套装有所述第一伸缩杆，所述第一伸缩杆固定连接所述抵接件；所述第二伸缩件包括第二伸缩套杆和第二伸缩杆，所述第二伸缩套杆的一端与所述第一伸缩套杆通过连杆活动连接，所述第二伸缩套杆的另一端活动套装有所述第二伸缩杆，所述第二伸缩杆通过固定轴与所述上盒体转动连接，所述第二伸缩杆的一端抵接所述压盖。

优选的，所述第一伸缩杆套装有第二弹性件，所述第二弹性件抵触于所述第一伸缩套杆和所述第一伸缩杆之间；所述第二伸缩杆套装有第三弹性件，所述第三弹性件抵触于所述第二伸缩套杆和所述第二伸缩杆之间。

优选的，还包括衬套，所述衬套套设于所述下盒体和所述盘根之间，所述压塞套设于所述衬套，所述上盒体的内周侧沿其周向设置有凸台，所述压塞的外缘适配所述凸台；所述衬套具有沿所述光杆长度方向设置的安装槽，所述安装槽沿所述衬套周向均布有两个，所述压盖具有与所述安装槽适配的安装杆，所述压盖的外周侧设置有齿。

优选的，还包括调偏机构，所述调偏机构包括驱动装置、传动装置、控制器、偏正传感器和调偏齿轮，所述控制器与所述驱动装置和偏正传感器分别通信连接，所述偏正传感器用于检测所述光杆是否偏正，所述驱动装置与所述传动装置连接，所述驱动装置驱动所述传动装置，所述传动装置和所述调偏齿轮连接，所述调偏齿轮与所述压盖的外周侧的齿啮合；所述偏正传感器检测到光杆偏时，向所述驱动装置发送启动信号，所述偏正传感器检测到光杆正时，向所述驱动装置发送关闭信号。

优选的，所述驱动装置包括电动机、液压马达、液压缸和气动缸中的至少一种，所述传动装置包括传动齿轮。

优选的，所述调偏齿轮为不完全齿轮，所述压盖的外周侧均匀设置有齿，或所述调偏齿轮为完全齿轮，所述压盖的外周侧部分设置有齿。

优选的，还包括减速器，所述减速器设置在所述驱动装置和所述传动装置之间，并分别和所述驱动装置和所述传动装置连接。

优选的，还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括挡板、螺杆和手柄，所述第一伸缩件的第二端通过所述挡板抵接所述上盒体的内侧面，所述上盒体的侧面开设有螺纹孔，所述螺杆的一端安装于所述螺纹孔并抵接所述挡板，所述螺杆的另一端与所述手柄固定连接，所述手柄呈十字状；所述上盒体和所述下盒体通过螺纹配合连接；所述锁紧机构的数量为两个，两个所述锁紧机构对称设置于所述光杆的两侧。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：通过在光杆和盘根之间设置调压机构，利用光杆的上下移动带动调压机构的一端移动，借助杠杆原理和弹簧预紧作用，同步调节调压机构另一端施加于盘根的压力，以实现在光杆上移抽出原油时，调压机构的另一端同步下移，对盘根加压，保证盘根与光杆的密封间隙；在光杆下移复位时，调压机构的另一端同步上移，对盘根减压，减少盘根磨损，延长盘根使用寿命；不仅实现适配油井压力变化自动调节盘根加压压力，使盘根压力始终保持在理想状态，而且保证了盘根加压压力调节的即时性和同步性，避免了盘根加压压力调节存在延迟，加压密封不够可靠的问题，结构简单，可靠性高。

附图说明

图1是一实施例提供的自密封盘根盒的立体结构示意图。

图2是一实施例提供的自密封盘根盒在第一状态时的剖视图。

图3是一实施例提供的自密封盘根盒在第二状态时的剖视图。

图4是一实施例提供的自密封盘根盒在第三状态时的剖视图。

图5是一实施例提供的自密封盘根盒另一视角的剖视图。

图6是一实施例提供的自密封盘根盒的内部结构示意图。

附图标记：

10、上盒体；110、凸台；20、下盒体；30、光杆；40、盘根；510、第一伸缩件；511、抵接件；512、第一伸缩套杆；513、第一伸缩杆；514、第二弹性件；515、连杆；520、第二伸缩件；521、固定轴；522、第二伸缩套杆；523、第二伸缩杆；610、压盖；611、安装杆；620、第一弹性件；630、压塞；640、衬套；641、安装槽；710、驱动装置；720、传动装置；730、调偏齿轮；740、减速器；810、挡板；820、螺杆；830、手柄。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1和图2所示，自密封盘根盒，包括上盒体10、下盒体20、调压机构、压盖610、第一弹性件620、压塞630和衬套640。

如图1和图2所示，上盒体10和下盒体20均套设于光杆30外部，上盒体10和下盒体20可拆卸连接，下盒体20内设置有盘根40。压盖610、第一弹性件620和压塞630自上至下依次相抵，且均套设于光杆30外部，压塞630的底部抵触盘根40的顶部。本实施例中，第一弹性件620为弹簧，当然，也可以采用簧片等具有弹性的部件，不以此为限。通过第一弹性件620将加压压力施加于压塞630，再施加于盘根40，保证盘根40受压均匀，同时第一弹性件620产生弹性变形后积蓄的弹性势能，可反作用于调压机构，帮助调压机构复位。

如图1和图2所示，衬套640套设于下盒体20和盘根40之间，压塞630套设于衬套640，上盒体10的内周侧沿其周向设置有凸台110，压塞630的外缘适配凸台110；衬套640具有沿光杆30长度方向设置的安装槽641，安装槽641沿衬套640周向均布有两个，压盖610具有与安装槽641适配的安装杆611，压盖610的外周侧设置有齿。凸台110的设置便于拆取上盒体10时，上盒体10通过凸台110带动压塞630一同取出，便于后续更换盘根40。

如图2和图6所示，调压机构包括第一伸缩件510、第二伸缩件520和抵接件511。第一伸缩件510的数量为一个，第二伸缩件520的数量为两个，两个第二伸缩件520对称设置于第一伸缩件510的两侧。一个第一伸缩件510带动两侧的第二伸缩件520移动，受力均匀，结构稳定。

如图2所示，第一伸缩件510沿光杆30的径向设置，第一伸缩件510包括第一伸缩套杆512和第一伸缩杆513，第一伸缩套杆512的一端抵接上盒体10的内侧面，第一伸缩套杆512的另一端活动套装有第一伸缩杆513，第一伸缩杆513固定连接抵接件511，抵接件511抵接光杆30，并跟随光杆30沿其长度方向移动，抵接件511为滚轮，滚轮单向转动，滚轮下移时转动；第一伸缩杆513套装有第二弹性件514，第二弹性件514抵触于第一伸缩套杆512和第一伸缩杆513之间。本实施例中，滚轮安装有单向轴承，第二弹性件514为弹簧，当然，第二弹性件514也可以采用簧片等具有弹性的部件，不以此为限。第二弹性件514用于提供第一伸缩件510的两端抵接上盒体10的内侧面和光杆30的力。

如图2和图6所示，第二伸缩件520包括第二伸缩套杆522和第二伸缩杆523，第二伸缩套杆522的一端与第一伸缩套杆512通过连杆515活动连接，并跟随第一伸缩套杆512沿光杆30的长度方向移动，第二伸缩套杆522的另一端活动套装有第二伸缩杆523，第二伸缩杆523通过固定轴521与上盒体10转动连接，第二伸缩杆523的一端抵接压盖610；第二伸缩杆523套装有第三弹性件，第三弹性件抵触于第二伸缩套杆522和第二伸缩杆523之间。第三弹性件用于提供第二伸缩套杆522抵接连杆515的力，使得第二伸缩套杆522的一端可跟随第一伸缩套杆512移动。

对盘根40加压时滚轮上移，此时滚轮无法转动，滚轮与光杆30之间仅存在滑动摩擦，保证第二伸缩杆523对压盖610加压压力的稳定性，也即对盘根40加压压力的稳定性；对盘根40减压时滚轮滚动下移，滚轮与光杆30之间存在滑动摩擦和滚动摩擦，有利于释放第二伸缩杆523对压盖610的加压压力。

如图6所示，调压机构的数量为四个，四个调压机构以光杆30为中心沿其圆周方向均匀排布。保证调压机构对压盖610均匀施加压力，提高对盘根40加压密封的可靠性和稳定性。

如图2、图3和图4所示，光杆30上移时，通过抵接件511带动第一伸缩件510沿光杆30的长度方向上移，第一伸缩件510通过连杆515带动第二伸缩套杆522的一端上移且相对于第二伸缩杆523伸出，第二伸缩件520相对于固定轴521旋转，受杠杆挤压和第三弹性件的弹力作用，第二伸缩杆523抵接压盖610的一端下移，加大对压盖610的压力；光杆30下移时，通过抵接件511带动第一伸缩件510沿光杆30的长度方向下移，第一伸缩件510通过连杆515带动第二伸缩套杆522的一端下移且相对于第二伸缩杆523伸出，第二伸缩件520相对于固定轴521旋转，因第三弹性件的弹力作用和杠杆收回，第二伸缩杆523抵接压盖610的一端上移，减小对压盖610的压力。

通过在光杆30和盘根40之间设置调压机构，利用光杆30的上下移动带动调压机构的一端移动，借助杠杆原理和弹簧预紧作用，同步调节调压机构另一端施加于盘根40的压力，以实现在光杆30上移抽出原油时，调压机构的另一端同步下移，对盘根40加压，保证盘根40与光杆30的密封间隙；在光杆30下移复位时，调压机构的另一端同步上移，对盘根40减压，减少盘根40磨损，延长盘根40使用寿命；不仅实现适配油井压力变化自动调节盘根40加压压力，使盘根40压力始终保持在理想状态，而且保证了盘根40加压压力调节的即时性和同步性，避免了盘根40加压压力调节存在延迟，加压密封不够可靠的问题，结构简单，可靠性高。

实施例二

本实施例与实施例一相比，还包括调偏机构。

如图4和图6所示，调偏机构包括驱动装置710、减速器740、传动装置720、控制器、偏正传感器和调偏齿轮730，偏正传感器用于检测光杆30是否偏正，本实施例中，偏正传感器为压力传感器，压力传感器设置在四个抵接件511与光杆30连接处；传动装置720包括传动齿轮；驱动装置710为电动机。当然，本公开实施例包括但不限于此，驱动装置710也可为液压马达、液压缸和气动缸等其他形式的驱动源，只要可带动传动齿轮旋转即可。

如图4和图6所示，控制器与驱动装置710和偏正传感器分别通信连接， 驱动装置710与传动装置720连接，驱动装置710驱动传动装置720，减速器740设置在驱动装置710和传动装置720之间，并分别和驱动装置710和传动装置720连接，传动装置720和调偏齿轮730连接，调偏齿轮730与压盖610的外周侧的齿啮合；偏正传感器检测到光杆30偏时，向驱动装置710发送启动信号，偏正传感器检测到光杆30正时，向驱动装置710发送关闭信号。通过齿轮啮合把动力从驱动装置710传递到压盖610，实现压盖610的转动，使用效率高，结构紧凑。

如图4和图6所示，调偏齿轮730为不完全齿轮，压盖610的外周侧均匀设置有齿，或调偏齿轮730为完全齿轮，压盖610的外周侧部分设置有齿。本实施例中，调偏齿轮730为不完全齿轮，压盖610的外周侧均匀设置有齿。当光杆30偏斜时，为调节盘根40相对于光杆30的位置关系，避免光杆30对盘根40的某处持续磨损，微调旋转盘根盒即可，因此将调偏齿轮730设置为不完全齿轮，或压盖610的外周侧部分设置有齿，结构简单，节省成本。

调偏机构的工作方法包括如下步骤：

通过偏正传感器检测光杆30是否偏正；

当偏正传感器检测到光杆30偏时，向驱动装置710发送启动信号，开启驱动装置710，并通过传动装置720旋转调偏齿轮730，光杆30下移时，带动第一伸缩件510的第一端下移，第二伸缩件520的第二端上移至调偏齿轮730与压盖610的外周侧的齿啮合，调偏齿轮730带动压盖610旋转，压盖610通过安装杆611带动衬套640及其内部的盘根40旋转。

当偏正传感器检测到光杆30正时，向驱动装置710发送关闭信号，关闭驱动装置710。

在抽油作业时，抽油机光杆30与井口装置易发生偏移，即光杆30与井口的中心线偏移，常规的盘根盒不具备调整光杆30与井口装置的偏心的功能，随着抽油机带动光杆30上下反复运动，光杆30与盘根盒之间会发生偏磨，加速盘根40磨损，甚至造成原油泄漏。此时要关停抽油机，拆卸盘根盒，更换新的盘根40，造成油井的短期停产，增加作业次数和停井时间，从而造成采油效率降低，生产成本增加。本实施例通过在盘根盒内设置调偏机构，当光杆30相对井口的中心线发生偏移时，在光杆30下移，即对盘根40减压时微调旋转盘根盒，此时盘根40受压小，旋转动作阻力较小易于实现，从而改变盘根盒内的盘根40相对于光杆30的位置关系，避免光杆30对盘根40的某处持续磨损，延长了盘根40的使用寿命；而且通过设置压力传感器，可以实时监控四个抵接件511抵接光杆30处的压力，从而监控光杆30的偏正情况，实现远程监控的功能，节省人力成本。

本实施例的其余内容可参照实施例一，此处不再进行赘述。

实施例三

本实施例与实施例一相比，还包括锁紧机构。

如图5所示，锁紧机构包括挡板810、螺杆820和手柄830，第一伸缩件510的第二端通过挡板810抵接上盒体10的内侧面，上盒体10的侧面开设有螺纹孔，螺杆820的一端安装于螺纹孔并抵接挡板810，螺杆820的另一端与手柄830固定连接，手柄830呈十字状；上盒体10和下盒体20通过螺纹配合连接；锁紧机构的数量为两个，两个锁紧机构对称设置于光杆30的两侧。手柄830的设置增加了安装人员徒手安装时手抓的受力面积，提供了更好的受力点，便于手指抓握旋转用力。

更换盘根40时，先将上盒体10和下盒体20拆卸，再旋转光杆30两侧的手柄830，通过与两个锁紧机构连接的两个调压机构，将第一伸缩件510抵紧光杆30，使上盒体10固定在光杆30上，便于对盘根40进行更换，解决了由于盘根40拆卸安装时间较长，光杆30过长，难以将上盒体10取下，需要人工托举上盒体10进行更换的问题。

本实施例的其余内容可参照实施例一，此处不再进行赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。