一种基于抽油杆偏斜的防偏磨密封盘根盒 【技术领域】
本发明涉及一种基于抽油杆偏斜的防偏磨密封盘根盒， 属于油田机械技术领域。背景技术 抽油机即游梁式抽油机， 俗称 “磕头机” ， 是油田广泛应用的开采石油的一种机器 设备。为了使抽油机在不断的上下往复运动中井口不漏油， 在油井的井口均采用密封盘根 盒。
目前， 密封盘根盒的类型较多， ( 参考文献， 中国专利， 自调式防盗盘根盒， 申请号 为 02273558.5， 发明人 ： 李子高， 王金芝， 王明光 ； 中国专利， 申请号 CN01260289.2， 王洪信 杨旭东 ； 中国专利， 申请号 CN02241329.4， 发明人 ： 郑金华 ； 于洪海 ) 但是， 有效的基于抽油 杆偏斜的防偏磨密封盘根盒现在还没有。
实际上， 井口油管和在油管中作上下运动的抽油杆之间常有不同心现象， 这种不 同心现象造成抽油光杆对井口盘根盒内的胶质盘根的偏磨， 过度磨损的盘根失去密封性，
造成井口漏油。这种不同心现象根源在井内， 所以很难矫正。由于抽油杆往往向井口油管 某一方向偏斜， 偏斜的抽油杆在上下往复运动过程中会严重挤压并磨损密封盘根盒内的胶 质的密封盘根， 导致密封盘根受损并产生空隙而发生漏油。
目前使用的密封盘根盒的密封盘根损坏频繁， 几天至十几天就坏， 严重时一组新 加入的盘根 2-3 天就严重磨损不能使用且开始漏油， 因此造成资源浪费， 环境污染， 还要停 产检修， 降低生产效率， 增加企业成本。
上述原因造成的井口盘根盒漏油问题， 长期以来一直困扰石油机械领域的技术人 员。迄今为止， 还没有解决此问题的完善的技术方案。 发明内容 为了解决长期以来油田机械采油生产过程中， 由于井口油管和在油管中作上下运 动的抽油杆之间不同心现象造成的井口密封盘根产生偏磨使井口漏油的问题， 本发明提供 了一种基于抽油杆偏斜的抽油机用密封盘根盒。
一种基于抽油杆偏斜的防偏磨密封盘根盒， 其构成包括盘根盒主体、 胶质的盘根、 钢盘根压帽和钢盘根压盖 ； 其特征在于， 还包括基础胶垫、 钢板垫片和钢盘根钢套 ；
所述的盘根盒主体是一个用圆形钢材加工而成的管状部件 ； 盘根盒主体的上端外 管壁上有外螺纹， 用于连接盘根盒压盖 ； 盘根盒主体的下部的圆柱形的下端内管壁上有内 螺纹， 用于连接井口油管 ；
盘根盒主体的管内部分， 由管内壁形成自上至下四个直径和高度不等的空腔区， 它们自上而下依次是第一空腔区， 第二空腔区， 第三空腔区， 第四空腔区 ；
第一空腔区的直径最长， 第二空腔区的直径次之， 第三空腔区的直径最短 ； 第四空 腔区的直径与井口油管直径相等 ；
钢板垫片、 圆管状的盘根钢套和置于其内的胶质的盘根及钢盘根压帽均置于第一
空腔区 ； 盘根钢套外管壁与第一空腔区的内管壁之间要有足够的使圆管状的盘根钢套移动 的空间 ；
第一空腔区的直径比第二空腔区的直径长， 因此在第一空腔区与第二空腔区的交 界处形成第一环状圈台 ；
第三空腔区的直径比第二空腔区和第四空腔区的直径都短， 因此， 在第二空腔区 和第四空腔区之间形成一个与第三空腔区同心的第二环状圈台 ；
该第二环状圈台的技术功能是加强盘根盒主体的机械强度 ； 允许抽油光杆在其内 孔范围内向任意方向偏移 ； 另外， 还对基础胶垫起支撑作用 ； 第三， 基础胶垫下表面与第二 环状圈台的上表面接触并与第一空腔区， 第二空腔区的内管壁接触， 在受到压力时， 基础胶 垫下表面与第二环状圈台的上表面密闭封接， 同时也与第一空腔区、 第二空腔区的内管壁 密闭封接 ；
所述的基础胶垫是一个圆环体， 该圆环体是由上圆环体和下圆环体构成， 上圆环 体的直径与第一空腔区的直径相等， 下圆环体的直径与第二空腔区的直径相等 ； 这样， 把基 础胶垫的下圆环体置于第二空腔区内时， 基础胶垫的上圆环体底部与第一环状圈台上面接 触而受到第一环状圈台的支撑 ； 基础胶垫的下圆环体底部与第二环状圈台的上部接触而受 到第二环状圈台的支撑 ； 基础胶垫的侧面还与第一空腔区、 第二空腔区的内管壁接触 ；
在受到压力时， 基础胶垫下表面与第二环状圈台的上表面密闭封接， 同时也与第 一空腔区， 第二空腔区的内管壁密闭封接 ；
基础胶垫的中间有一个偏心孔， 该偏心孔的两端均为直径等于抽油杆直径的半圆 孔， 中间的矩形孔与两端半圆孔分别相切连接， 其中一端的半圆孔的圆心与盘根盒主体的 圆心重合 ；
所述的钢板垫片置于基础胶垫上面， 钢板垫片是一个环状的钢板片， 钢板垫片的 形状和尺寸与基础胶垫的上圆环体相同， 钢板垫片的中心有一个与基础胶垫的偏心孔相配 合的形状和尺寸完全一样的偏心孔 ；
这样， 钢板垫片与基础胶垫相配合， 当把抽油杆置于基础胶垫的偏心孔和钢板垫 片的偏心孔内时， 抽油杆如果偏斜， 所述的偏心孔会给出抽油杆上端的光杆足够的偏斜的 空间， 进而使套在光杆外部的盘根钢套带动放置在其内的圆状胶质的盘根也随之一起整体 沿着钢板垫片的上表面滑动到抽油光杆偏斜的位置并与抽油光杆同心 ；
所述的胶质的盘根是一个圆环体， 其放置于圆管状的盘根钢套内， 盘根的外径与 盘根钢套的内径相等 ； 盘根中间有一个直径与抽油杆直径相等的孔 ； 胶质的盘根的高度可 以有不同规格， 胶质的盘根可以组合起来使用 ；
所述的圆管状的盘根钢套置于钢板垫片的上面 ； 圆管状的盘根钢套和加入其中的 胶质盘根， 会随着穿过其中心孔的抽油光杆沿着钢板垫片的上表面向抽油光杆偏斜的方向 滑动 ；
盘根盒主体的内径与放入其内部的盘根钢套的外径之间， 有一定尺寸的环形空 间， 以保证盘根钢套及加入其中的盘根随抽油光杆偏斜的尺寸不受限。
圆管状的盘根钢套的内半径要大于基础胶垫的偏心孔的中间的矩形孔的长度与 一个半圆孔的半径之和 ； 以保证盘根钢套能够把整个钢板垫片的偏心孔全覆盖， 防止漏 油；圆管状的盘根钢套、 基础胶垫和钢制的盘根压帽的高度选择， 要综合统筹考虑， 要 符合下述条件 ： 当把圆管状的盘根钢套、 基础胶垫和钢制的盘根压帽组装起来， 均置于盘 根盒主体内时， 三者的高度总和， 要略大于第二环状圈台的上表面至盘根盒主体上端的高 度；
从而保证旋转紧固钢盘根压盖， 向下压盘根压帽并把置于盘根钢套内的圆状胶质 的盘根向下压紧达到与接触面密闭封接， 防止漏油 ； 同时， 向下运动的盘根压帽还向下压紧 盘根钢套， 进而向下压紧钢板垫片和基础胶垫 ； 基础胶垫也与接触面密闭封接， 防止漏油 ；
抽油杆上端的光杆是从中部贯穿整个防偏磨盘根盒 ； 当抽油杆与井口油管不同心 产生偏斜时， 穿入光杆中的基础胶垫和钢板垫片中部的偏孔方向会自然朝向光杆的偏斜方 向， 这样光杆在这个偏斜位置做上下运动时就不会与基础胶垫和钢板垫片产生硬性摩擦。 而在钢板垫片上部也同样穿入光杆中的盘根钢套和加入钢套中的盘根也同样会自然跟随 光杆到其偏斜位置， 且与光杆同心， 所以光杆的上下运动就不会对盘根产生偏磨。 也就避免 了盘根遭机械损伤而漏油的现象。
显而易见， 无论抽油杆向任何方向偏斜， 基础胶垫和钢板垫片的偏心孔总会适应 其偏斜的方向 ； 所述的钢制的盘根压帽形状是一个与基础胶垫相似的圆环体， 其由上圆环体和下 圆环体构成， 其中间的贯通孔的直径与抽油杆直径相等， 其上圆环体的高度比下圆环体短， 下圆环体的直径与盘根钢套的内径相等， 盘根压帽下圆环体置于盘根钢套内并与圆状胶质 的盘根上部接触 ； 其受到压力时， 会使下圆环体向下压紧盘根， 被压紧而膨胀的盘根与钢板 垫片的上表面及光杆外壁密闭封接， 防止漏油 ；
所述的钢盘根压盖是一个有凹口的钢制的盖状部件， 该盖状部件的盖顶部中心处 有一个与盖顶一体的六角螺母状紧固环， 该紧固环的中心处有一个通孔， 该通孔的直径要 比抽油杆上端的光杆直径长 ； 钢盘根压盖的凹口的内径与盘根盒主体的外径相等， 钢盘根 压盖的凹口的内壁有内螺纹并与盘根盒主体的上端的外管壁的外螺纹相配合， 通过六角螺 母状紧固环旋转紧固钢盘根压盖， 可以使钢盘根压盖的盖顶部分底面压在盘根压帽的顶 部， 并使盘根压帽在垂直方向上向下运动 ；
向下运动的盘根压帽把置于盘根钢套内的圆状胶质的盘根向下压紧， 使圆状胶质 的盘根受力后膨胀， 从而和抽油杆的上端的光杆达到密闭封接， 同时， 还会使放置在盘根钢 套内的圆状胶质的盘根与钢板垫片的上表面密闭封接， 防止漏油。
同时， 向下运动的盘根压帽还向下压紧盘根钢套， 进而向下压紧钢板垫片和基础 胶垫 ； 基础胶垫受力后膨胀， 从而和第一空腔区、 第二空腔区的管壁密闭封接， 同时， 基础胶 垫的底部还与第二环状圈台上表面密闭封接， 防止漏油 ；
下面介绍使用方法 ：
使用时， (1) 首先将光杆从抽油机驴头上所悬挂的悬绳器方卡中分离开 ； (2) 将盘 根盒主体内螺纹端向下穿入光杆到井口油管， 与井口油管旋紧密封连接 ； (3) 将基础胶垫 小径端向下穿入光杆， 压入盘根盒主体内部与相应的配合部位吻合， 此时基础胶垫中部的 偏孔方向自然随向光杆的偏斜方向 ； (4) 穿入钢板垫片至基础胶垫之上， 其偏孔方向也如 基础胶垫一样自然与光杆偏斜方向一致 ； (5) 穿入盘根钢套至钢板垫片之上 ； (6) 逐个穿入 盘根并置于盘根钢套内， 与盘根钢套上口平齐压紧 ； (7) 小径端向下穿入盘根压帽， 将下端
小径对准盘根钢套内孔 ； (8) 内螺纹端向下穿入盘根盒压盖， 与盘根盒主体上部的外螺纹 配合旋紧到合适位置， 此时盘根压帽受压， 下端进入盘根盒钢套， 将盘根盒钢套内的盘根压 缩并对光杆及下面的钢板垫片及基础胶垫产生压力， 基础胶垫膨胀与盘根盒主体底部及侧 面形成密封。
这样整套装置就完成了对来自下部油管的液体的密封。
有益效果 ： 本发明提供的一种基于抽油杆偏斜的防偏磨密封盘根盒， 采用了如下 特殊的技术结构 ：
(1) 盘根盒主体采用了独特四空腔区结构。
(2) 采用了基础胶垫和钢板垫片中间有相互配合的偏心孔的结构。由于基础胶垫 和钢板垫片中间的偏心孔， 才使得抽油杆偏斜时， 抽油杆上端的光杆可以在偏心孔中间移 动； 而且， 偏心孔的结构， 可以适应抽油杆向任何方向偏斜 ；
(3) 由于穿入抽油光杆中的盘根及盘根钢套与光杆同心， 并可随其偏斜， 就避免了 光杆对盘根的偏磨。
(4) 采用了基础胶垫的特殊结构和与其配合的相关结构， 进一步提高了密封效果。
(5) 结构简单， 零件容易加工和组装， 成本低。 (6) 使用寿命长。经过在油田实验， 连续使用了一年还完好无损。提高了生产效 率， 经济效益也大大提高。
(7) 本发明提供的一种基于抽油杆偏斜的防偏磨密封盘根盒， 不管抽油杆与密封 盘根盒同心与否， 都能达到密封不漏油， 使用寿命长一年以上， 解决了业界长期想解决而没 有解决的技术问题。
附图说明
图 1 是一种基于抽油杆偏斜的抽油机用密封盘根盒结构示意图主视图的剖面图。 其也是摘要附图。
图 2 是盘根盒主体 1 的结构示意图的主视图的剖面图。
图 3-2 是基础胶垫 2 的结构示意图的主视图的剖面图。
图 3-1 是基础胶垫 2 的结构示意图的俯视图。
图 4-2 是钢板垫片 3 的结构示意图的主视图的剖面图。
图 4-1 是钢板垫片 3 的结构示意图的俯视图。
图 5-2 是钢盘根钢套 5 的结构示意图的主视图的剖面图。
图 5-1 是钢盘根钢套 5 的结构示意图的俯视图。
图 6-2 是胶质的盘根 4 的结构示意图的主视图的剖面图。
图 6-1 是胶质的盘根 4 的结构示意图的俯视图。
图 7-2 是钢盘根压帽 6 的结构示意图的主视图的剖面图。
图 7-1 是钢盘根压帽 6 的结构示意图的俯视图。
图 8-2 是钢盘根压盖 7 的结构示意图的主视图的剖面图。
图 8-1 是钢盘根压盖 7 的结构示意图的俯视图。具体实施方式
实施例 1 一种基于抽油杆偏斜的防偏磨密封盘根盒， 如图 1 所示， 其构成包括盘 根盒主体 1、 胶质的盘根 4、 钢盘根压帽 6 和钢盘根压盖 7 ； 其特征在于， 还包括基础胶垫 2、 钢板垫片 3 和钢盘根钢套 5 ：
如图 1、 2 所示， 盘根盒主体 1 是一个用圆形钢材加工而成的管状部件 ； 盘根盒主体 1 的上端外管壁上有外螺纹， 盘根盒主体 1 的下部的圆柱形的下端内管壁上有内螺纹 ；
盘根盒主体 1 的管内部分， 由管内壁形成自上至下四个直径和高度不等的空腔 区， 它们自上而下依次是第一空腔区 30， 第二空腔区 31， 第三空腔区 32， 第四空腔区 33 ；
第一空腔区 30 的直径最长， 第二空腔区 31 的直径次之， 第三空腔区 32 的直径最 短； 第四空腔区 33 的直径与与井口管 8 直径相等 ；
钢板垫片 3、 圆管状的盘根钢套 5 和置于其内的胶质的盘根 4 及钢盘根压帽 6 均置 于第一空腔区 30 ； 盘根钢套 5 外管壁与第一空腔区 30 的内管壁之间要有足够的使圆管状 的盘根钢套 5 移动的空间 ；
第一空腔区 30 的直径比第二空腔区 31 的直径长， 因此在第一空腔区 30 的直径比 第二空腔区 31 的交界处形成第一环状圈台 41 ； 第三空腔区 32 的直径比第二空腔区 31 和第四空腔区 33 的直径都短， 因此， 在第 二空腔区 31 和第四空腔区 32 之间形成一个与第三空腔区 32 同心的第二环状圈台 42 ；
该第二环状圈台 42 的技术功能是加强盘根盒主体 1 的机械强度 ； 另外， 还对基础 胶垫 2 起支撑作用 ； 第三， 基础胶垫 2 下表面与第二环状圈台 42 的上表面接触并与第一空 腔区 30， 第二空腔区 31 的内管壁接触 ；
如图和 3-1 和 3-2 所示， 基础胶垫 2 是一个圆环体， 该圆环体是由上圆环体和下圆 环体构成， 上圆环体的直径与第一空腔区 30 的直径相等， 下圆环体的直径与第二空腔区 31 的直径相等 ； 这样， 把基础胶垫 2 的下圆环体置于第二空腔区 31 内时， 基础胶垫 2 的上圆环 体底部与第一环状圈台 41 上面接触而受到第一环状圈台 41 的支撑 ； 基础胶垫 2 的下圆环 体底部与第二环状圈台 42 的上部接触而受到第二环状圈台 42 的支撑 ； 基础胶垫 2 的侧面 还与第一空腔区 30， 第二空腔区 31 的内管壁接触 ；
基础胶垫 2 的中间有一个偏心孔 34， 偏心孔 34 的两端均为直径等于抽油杆 50 直 径的半圆孔， 中间的矩形孔与两端半圆孔分别相切连接， 其中一端的半圆孔的圆心与盘根 盒主体 1 的圆心重合 ；
在受到压力时， 基础胶垫 2 下表面与第二环状圈台 42 的上表面密闭封接， 同时也 与第一空腔区 30， 第二空腔区 31 的内管壁密闭封接， 防止漏油 ；
如图 4-1 和 4-2 所示， 钢板垫片 3 置于基础胶垫 2 上面， 钢板垫片 3 是一个环状的 钢板片， 钢板垫片 3 的形状和尺寸与基础胶垫 2 的上圆环体相同， 钢板垫片 3 的中心有一个 与基础胶垫 2 的偏心孔 34 相配合的形状和尺寸完全一样的偏心孔 35 ；
这样， 钢板垫片 3 与基础胶垫 2 相配合， 当把抽油杆 50 置于基础胶垫 2 的偏心孔 34 和钢板垫片 3 的偏心孔 35 内时， 抽油杆 50 如果偏斜， 所述的偏心孔会给出抽油杆 50 上 端的光杆足够的偏斜的空间， 进而使盘根钢套 5 带动放置在其内的圆状胶质的盘根 4 也随 光杆同步偏斜 ；
如图 5-1 和 5-2 所示， 所述的胶质的盘根是一个圆环体， 其放置于圆管状的盘根
钢套内， 盘根的外径与盘根钢套的内径相等 ； 盘根中间有一个直径与抽油杆直径相等的孔 ； 胶质的盘根 4 的高度可以有不同规格， 胶质的盘根 4 可以组合起来使用 ；
如图 6-1 和 6-2 所示， 所述的圆管状的盘根钢套 5 是一个管状部件， 置于钢板垫片 3 的上面 ；
圆管状的盘根钢套 5 的内半径要大于基础胶垫的偏心孔的中间的矩形孔的长度 与一个半圆孔的半径之和 ； 以保证盘根钢套 5 能够把整个钢板垫片的偏心孔 35 全覆盖， 防 止漏油 ；
圆管状的盘根钢套 5、 基础胶垫 2 和钢制的盘根压帽 6 的高度选择， 要综合统筹考 虑， 要符合下述条件 ： 当把圆管状的盘根钢套 5、 基础胶垫 2 和钢制的盘根压帽 6 组装起来， 均置于盘根盒主体 1 内时， 三者的高度总和， 要略大于第二环状圈台 42 的上表面至盘根盒 主体 1 上端的高度 ；
从而保证旋转紧固钢盘根压盖 7， 向下压盘根压帽 6 并把置于盘根钢套 5 内的圆状 胶质的盘根 4 向下压紧达到与接触面密闭封接， 防止漏油 ； 同时， 向下运动的盘根压帽 6 还 向下压紧盘根钢套 5， 进而向下压紧钢板垫片 3 和基础胶垫 2 ； 基础胶垫 2 也与接触面密闭 封接， 防止漏油 ；
所述的圆管状的盘根钢套 5 的外径至盘根盒主 1 内径之间， 要有足够的尺寸， 以保 证盘圆管状的盘根钢套 5 沿着钢板垫片 3 的上表面向任意方向滑动时不至于与盘根盒主体 1 内壁接触 ；
显而易见， 无论抽油杆向任何方向偏斜， 基础胶垫 2 和钢板垫片 3 的偏心孔总会适 应其偏斜的方向 ；
如图 7-1 和 7-2 所示， 钢制的盘根压帽 6 形状是一个与基础胶垫 2 相似的圆环体， 其由上圆环体和下圆环体构成， 其中间的贯通孔的直径与抽油杆 50 直径相等， 其上圆环体 的高度比下圆环体下部短， 下圆环体的外径与盘根钢套 5 的内径相等， 盘根压帽 6 下圆环体 置于盘根钢套 5 内并与圆状胶质的盘根 4 上部接触 ； 其受到压力时， 会使下圆环体向下压紧 盘根 4， 被压紧而膨胀的盘根 4 与钢板垫片 3 的上表面密闭封接， 防止漏油 ；
如图 8-1 和 8-2 所示， 钢盘根压盖 7 是一个有凹口的钢制的盖状部件， 该盖状部件 的盖顶部的上部中心处有一个与盖顶一体的六角螺母状紧固环 39， 该紧固环的中心处有一 个通孔 40， 该通孔的直径要比抽油杆 50 上端的光杆直径长 ； 钢盘根压盖 7 的凹口的内径与 盘根盒主体 1 的外径相等， 钢盘根压盖 7 的凹口的内壁有内螺纹并与盘根盒主体 1 的上端 的外管壁的外螺纹相配合， 通过六角螺母状紧固环 39 旋转紧固钢盘根压盖 7， 可以使钢盘 根压盖 7 的盖顶部分压在盘根压帽 6 的顶部， 并使盘根压帽 6 在垂直方向上向下运动 ；
向下运动的盘根压帽 6 把置于盘根钢套 5 内的圆状胶质的盘根 4 向下压紧， 使圆 状胶质的盘根 4 受力后膨胀， 从而和抽油杆 50 的上端的光杆达到密闭封接， 还会使放置在 盘根钢套 5 内的圆状胶质的盘根 4 与钢板垫片 3 的上表面密闭封接， 防止漏油 ；
同时， 向下运动的盘根压帽 6 还向下压紧盘根钢套 5， 进而向下压紧钢板垫片 3 和 基础胶垫 2 ； 基础胶垫 2 受力后膨胀， 从而和第一空腔区 30、 第二空腔区 31 的管壁密闭封 接， 同时， 基础胶垫 2 的底部还与第二环状圈台 42 上表面密闭封接， 防止漏油 ；
下面介绍使用方法 ：
使用时， (1) 把抽油杆 50 上端的光杆从防偏磨盘根盒中间穿过 ； (2) 通过盘根盒主体 1 的下端第四空腔区 33 的内管壁上的内螺纹与的井口油管 8 的外螺纹相配合， 把盘根盒 主体 1 与密封固定连接， 从而把所述的偏磨盘根盒与井口油管 8 密封固定连接 ； (3) 通过六 角螺母状紧固环 39 旋转紧固钢盘根压盖 7， 调整紧固相关部件， 达到密封不漏油。
为了适应抽油杆 50 的不同偏斜距离， 可以采用不同的规格和型号的防偏磨密封 盘根盒。