泥浆泵盘根盒失效分析及结构改进

　　摘 要：根据常规 F-1300/1600 泥浆泵盘根盒的结构和工作原理，分析盘根盒在实际生产中的设计缺陷。设计新型泥浆泵盘根盒，采用双向保护结构，从根本上解决盘根盒漏油和进泥浆的问题。

　　关键词：盘根盒;漏油;进泥浆;双向保护

　　0 引言

　　泥浆泵是钻机装备的重要部件，目前国内钻井普遍使用的F 型泥浆泵，盘根盒作为泥浆泵动力端中间拉杆的动密封装置，采用多级密封，以保证在中间拉杆往复运动过程中，动力端润滑油与冷却系统冷却液之间相互不污染。泥浆泵使用一段时间后，盘根盒部位长期存在漏油和进泥浆问题，对泥浆泵的整机性能构成严重威胁。

　　1 结构组成及工作原理

　　( 1)结构组成。常规 F-1300/1600 泥浆泵盘根盒结构如图 1所示，由双唇油封、 双唇油封、 浮动式油封环、 2 个 O 形密封圈锁紧弹簧和填料盒体组成。所有密封均安装在盘根盒内，2 个双唇油封同向，由锁紧弹簧轴向定位。盘根盒固定在泥浆泵墙板上。

　　( 2)工作原理。填料盒密封件安装在填料盒盒体内，由锁紧弹簧轴向定位， 2 个同向的双唇油封在油封刃口压力和自紧弹簧收缩力的作用下，对中间拉杆产生一定的径向抱紧力，达到密封润滑油沿中间拉杆渗漏的目的。 2 个 O 形密封圈的作用是防止冷却液沿中间拉杆、 填料盒盒体边缘向动力端渗漏。在中间拉杆未下沉时保证动力端润滑油与冷却系统冷却液之间相互不污染。

　　2 问题及原因分析

　　( 1)漏油。 泥浆泵使用初期，盘根盒密封效果良好，但在使用一段时间(约 1 年)后容易出现漏油现象。通过更换新油封和调整十字头间隙等手段可以暂时解决漏油问题，但使用一段时间后仍出现漏油现象。

　　( 2)油池进泥浆。 更换缸套时，泥浆会流入水箱，如不及时清除，运转时泥浆经喷淋泵吸入，由于中间拉杆偏心，冷却液容易从双唇油封处渗漏进入油池，污染润滑油，缩短设备使用寿命，甚至造成设备损坏。

　　导致以上问题的原因是盘根盒设计时没有考虑十字头磨损会造成拉杆下沉的工作状况，即十字头由于磨损而下沉，中间拉杆也跟着下沉，盘根盒由于是固定在泥浆泵墙体上不能做相应调整，润滑油顺着上部较松的地方流出;由于中间拉杆偏心，冷却液容易从双唇油封处渗漏进入油池，从而污染润滑油。

　　3 改进

　　( 1)改进思路。 分析常规 F-1300/1600 盘根盒在现场使用中存在的问题，针对常规盘根盒的缺点，确定采用分流控制的方法，解决泥浆泵漏油和进泥浆问题。

　　( 2)改进设计。 新型盘根盒在常规盘根盒的基础上，增设 1个反向的双唇油封、导油隔圈及压盖，导油隔圈两端分别设计导油和冷却液通道，内孔设计 O 形密封圈，如图 2 所示，新型盘根盒由盒体内 2 个同向的双唇油封、浮动式油封环、 O 形密封圈及压盖内的 1 个反向双唇油封组成，盒体内双唇油封和压盖内双唇油封之间设有导油隔圈，当双唇油封出现渗漏时，渗出的润滑油和冷却液通过导油隔圈下端的缺口分别流回润滑油池和冷却液箱内。实现中间拉杆往复运动的双向密封，保证动力端润滑油与冷却系统冷却液之间相互不污染。特别是在泥浆泵长时间工作出现双唇油封单边磨损出现渗漏时，起到双向保护作用。

　　( 3)改进效果。 新型泥浆泵盘根盒解决了漏油和进泥浆的问题，盘根盒密封件更换周期延长，节省了生产成本，减轻了工人的劳动强度。改进后的泥浆泵盘根盒已在川西钻探公司广泛使用，效果良好。

　　参考文献

　　[ 1] 成大先.机械设计手册[ M].北京：化学工业出版社，1993.

　　[ 2]宝鸡石油机械厂.F-1300/1600 钻井泵使用说明书[ R].2003.

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