[發明專利]用于螺桿泵轉子的環形密封件

無效

• 申請號: 200980132461.1
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN102124227A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: D·D·安德森;F·加西普爾;V·S·科特努爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F04C2/16
• 分類號: F04C2/16;F04C15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;曹若

技術領域

本文公開的主題一般地涉及螺桿泵，且更特別地，涉及用于螺桿泵轉子的環形密封件。

背景技術

在對于油氣的勘探中，將流體(油、水、氣體和外來固體)從井源輸送到遠程處理或存儲設施中的需求(并非在井源附近建造新的設施)是很好理解的。雙螺桿泵正日益用于幫助這些井源流體的生產。雙螺桿泵的使用使得能夠通過降低井源出口處的壓力而提高生產水平，以及在放棄生產之前通過容許更低的最終儲槽壓力而從儲槽獲得更大的總體回收。

圖1圖示了一種傳統的雙螺桿泵10。該圖簡單地呈現以圖示雙螺桿泵的主要構件，并且不應被認為以任何方式限制了本文公開的本發明。如圖所示，雙螺桿泵10典型地具有設置在轉子襯套19中的兩個轉子12和14。各個轉子均具有軸18，軸18具有設置在軸18的長度的至少一部分上的一組或多組向外延伸的螺紋20。軸18在轉子襯套19內軸向地延伸。兩個轉子12，14并不相互接觸，但它們各自相對的螺紋20是互繞的。泵10將常由電動機(未顯示)驅動，該電動機使轉子12和14旋轉。典型地，其中一個軸上的傳動齒輪22接合另一軸上的第二齒輪，使得當泵電動機使轉子12旋轉時，轉子14以相同的速率，但在相反的方向上旋轉。在操作中，包括顆粒材料的井源流體在入口24處被抽吸到泵10中。當轉子12和14旋轉時，在相鄰的螺紋20之間形成的轉子室26使井源流體沿著轉子軸18朝著出口室28而移動，該出口室28是轉子中心處最大壓力的點，井源流體從該點最終從泵10的出口30排出。轉子室26不是完全密封的，但在正常操作條件下，存在于轉子12，14之間以及在各個轉子和轉子襯套19之間的正常間隙空間被輸送流體填充。這些間隙空間中的輸送流體的液體部分用于限制被泵送的流體在相鄰室之間的泄漏。從轉子的出口側向入口逸回的流體的數量代表泵的滑流，已知該滑流會降低泵容積效率。如圖2中所示和上面所解釋的那樣，在各個轉子和轉子襯套19之間會發生泵滑流(圖2中的箭頭所示)。其它滑動路徑包括位于螺桿頂端和相鄰的轉子之間以及在螺紋20的面之間的滑動。

傳統的雙螺桿多相泵當前面臨若干挑戰。首先，假定每級固定的壓力上升，隨著總的壓力上升需求增加，轉子長度增加，導致在強加的壓力負載下增加的轉子偏移。此偏移導致轉子襯套19中的轉子12，14更加偏心的對準，這時常導致在轉子12，14和轉子襯套19之間過大的滑動或接觸，以及在轉子12，14之間或抵靠轉子襯套19的摩擦。另外，隨著泵滑流的增加，收集在滑流中的砂粒會由于被稱為水力噴射的現象而導致泵內增加的侵蝕或磨損，特別是在轉子頂端處。這種侵蝕或磨損會導致間隙輪廓的劣化和泵滑流的進一步增加。

因此需要研制一種泵轉子，其最小化或消除泵滑流，導致一種具有緊湊的轉子長度的高增壓差的多相泵。另外，在轉子的邊緣和泵殼之間改進的密封還將確保減少間隙內的固體顆粒侵蝕或磨損。還需要提供一種密封系統，其是耐用的，改善了泵的性能，并且即使在密封系統磨損之后也不會對泵造成任何損傷。

發明內容

根據本文公開的一個實施例，用于螺桿泵的泵轉子包括軸，軸上的螺紋和密封件，該螺紋包括設置在其外表面上的凹槽，并且密封件設置在凹槽中。密封件從位于軸的一端處的螺紋的起點盤旋到螺紋中。凹槽和密封件尺寸設置成在它們之間具有間隙，使密封件在泵轉子偏移時能夠相對于螺紋而徑向地移動。凹槽和密封件形成了互鎖機構，以便將密封件保持在凹槽中，同時容許密封件在泵轉子偏移時相對于螺紋而徑向移動。

根據本文公開的另一實施例，提供了一種減少螺桿泵中的滑流的方法，螺桿泵具有帶低壓入口和高壓出口的外殼、設置在外殼內部的襯套和設置在襯套內部的轉子，轉子具有軸和設置在軸的外表面上的螺紋，該方法包括在螺紋的外表面上形成凹槽，以及在凹槽中設置環形密封件，使得環形密封件從凹槽向外突出，并靠在螺桿泵的襯套的內表面上，從而減少來自高壓出口到低壓入口的滑流。環形密封件和凹槽構造成將密封件保持在凹槽中，同時容許密封件在泵轉子偏移時相對于螺紋的徑向移動。

根據本文公開的另一實施例，雙螺桿泵包括具有入口和出口的外殼、設置在外殼內部的襯套和設置在襯套內部的兩個轉子。各個轉子均包括軸、設置在軸的外表面的一部分上的螺紋、位于螺紋的外表面上的凹槽以及凹槽中的環形密封件，環形密封件配置成隨軸旋轉，并且從凹槽中向外突出，以便靠在襯套的內表面上。環形密封件和凹槽構造成將密封件保持在凹槽中，同時容許密封件在泵轉子偏移時相對于螺紋的徑向移動。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細說明時，將更好地理解本發明的這些以及其它特征、方面和優勢，其中在所有附圖中相似的標號表示相似的部件。