孫 雷 李 劍（北方重工石油裝備有限公司，遼寧 沈陽 110027）

混砂車螺旋輸砂器底端密封結(jié)構(gòu)淺析

孫 雷 李 劍
（北方重工石油裝備有限公司，遼寧 沈陽 110027）

針對混砂車螺旋輸砂器底端密封性不佳的難題，分析了常用結(jié)構(gòu)的密封原理及失效原因，對常用結(jié)構(gòu)進行了改進，采用添充潤滑脂及骨架油封的方案，徹底解決了密封不佳的難題，提高了螺旋輸砂器的使用壽命。

混砂車；輸砂器；底端密封

壓裂成套裝備是頁巖氣開采及油氣田增產(chǎn)的必備裝備。混砂車是與壓裂車、儀表車、管匯車等配套使用的油田井下作業(yè)施工成套裝備之一。混砂車通過自動控制系統(tǒng)自動跟蹤壓裂施工過程，實現(xiàn)液面、添加劑、密度和砂泵排出壓力等參數(shù)的自動控制，其作用是混合、攪拌、輸送壓裂介質(zhì)。

混砂車配備左、右共兩個螺旋輸砂器，用于傳送陶粒砂、石英砂等硬度較大的細小固體顆粒。作為混砂車的關(guān)鍵部件，輸砂器的下部密封決定了整臺設(shè)備的使用效果。

因此設(shè)計一種高效、簡單、可靠的密封結(jié)構(gòu)就顯得尤為重要。

1 常用結(jié)構(gòu)介紹

混砂車螺旋輸砂器的底端常用毛氈形式進行密封，如圖1所示。該結(jié)構(gòu)的密封想法如下：通過合金密封圈組、推桿、橡膠彈簧、毛氈圈及其相關(guān)支撐構(gòu)件形成封閉空間，合金密封圈組為第一道阻擋，毛氈圈為最后一道阻擋，通過他們防止沙粒等雜質(zhì)進入軸承腔，避免輸砂軸軸承出現(xiàn)磨損，從而導(dǎo)致混砂車故障。該套結(jié)構(gòu)從原理上是可行的，但是從實際反饋效果來說，并不理想。一般工作150小時左右，毛氈圈開始損環(huán)，砂子進人軸承四周， 使軸承卡死。造成密封失效的主要原因為：（a）螺旋輸砂器輸砂軸較長，工況惡劣，易出現(xiàn)震動、變形等不良現(xiàn)象，導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)失效。（b）合金密封圈組雖然密封效果良好，但是石英砂顆粒細小并且硬度大，時間久后，還是容易造成泄漏，合金密封圈組的更換麻煩。（c）毛氈圈耐用性不好，易磨損，使用壽命短。

圖1

2 改進后的結(jié)構(gòu)

為了克服混砂車螺旋輸砂器底端密封性不佳的難題，需要對常用結(jié)構(gòu)進行合理的改進，從而實現(xiàn)提高密封性及使用壽命的目的。改進后的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖2所示，在保持密封原理不變的前提下，將原結(jié)構(gòu)中的毛氈圈改為骨架油封，并且設(shè)計成兩個骨架油封串聯(lián)使用，用擋圈定位的結(jié)構(gòu)，這樣充分發(fā)揮了骨架油封密封效果好的特點，并且大幅提高了可靠性。推桿同橡膠彈簧之間依舊為密封腔，新結(jié)構(gòu)放大了橡膠彈簧的徑向尺寸，對下蓋板進行了機加改型，在原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加工了潤滑脂油道，從而實現(xiàn)了從外部將潤滑脂打入上述密封腔中的設(shè)計思路。通過上述設(shè)計理念，在合金密封圈組同骨架油封之間填充滿潤滑脂，這些脂可以高效的阻隔砂粒的侵入，起到密封的作用。

圖2

結(jié)語

輸砂器底端密封改進后的結(jié)構(gòu)方便可靠的解決了密封性不好的難題。合金密封圈組是第一道“防線”，可以阻擋絕大部分砂料，密封腔內(nèi)的潤滑脂可以起到“阻隔劑”的作用，將砂料阻隔在外，骨架油封是最后一道密封，確保砂料無法侵入到軸承腔內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)簡單高效，壽命長，針對潤滑脂有揮發(fā)性的特點，需要定期在外部加注潤滑脂，保證密封腔內(nèi)潤滑脂充足。潤滑脂定期的加入可以確保內(nèi)部密封部件的可靠性，壽命更長，無需經(jīng)常更換，從而提高混砂車的工作效率。

通過這種新型結(jié)構(gòu)的使用，螺旋輸砂器可以長時間高效運轉(zhuǎn)，徹底解決了混砂車螺旋輸砂器底部密封性不佳的難題。

[1]李立，胡淵，吳漢川.混砂車螺旋輸砂器輸砂能力分析及優(yōu)化[J].石油機械，2010，38（06）：96-98.

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