混砂车螺旋输砂器底端密封结构浅析

孙 雷 李 剑（北方重工石油装备有限公司，辽宁 沈阳 110027）

混砂车螺旋输砂器底端密封结构浅析

孙 雷 李 剑
（北方重工石油装备有限公司，辽宁 沈阳 110027）

针对混砂车螺旋输砂器底端密封性不佳的难题，分析了常用结构的密封原理及失效原因，对常用结构进行了改进，采用添充润滑脂及骨架油封的方案，彻底解决了密封不佳的难题，提高了螺旋输砂器的使用寿命。

混砂车；输砂器；底端密封

压裂成套装备是页岩气开采及油气田增产的必备装备。混砂车是与压裂车、仪表车、管汇车等配套使用的油田井下作业施工成套装备之一。混砂车通过自动控制系统自动跟踪压裂施工过程，实现液面、添加剂、密度和砂泵排出压力等参数的自动控制，其作用是混合、搅拌、输送压裂介质。

混砂车配备左、右共两个螺旋输砂器，用于传送陶粒砂、石英砂等硬度较大的细小固体颗粒。作为混砂车的关键部件，输砂器的下部密封决定了整台设备的使用效果。

因此设计一种高效、简单、可靠的密封结构就显得尤为重要。

1 常用结构介绍

混砂车螺旋输砂器的底端常用毛毡形式进行密封，如图1所示。该结构的密封想法如下：通过合金密封圈组、推杆、橡胶弹簧、毛毡圈及其相关支撑构件形成封闭空间，合金密封圈组为第一道阻挡，毛毡圈为最后一道阻挡，通过他们防止沙粒等杂质进入轴承腔，避免输砂轴轴承出现磨损，从而导致混砂车故障。该套结构从原理上是可行的，但是从实际反馈效果来说，并不理想。一般工作150小时左右，毛毡圈开始损环，砂子进人轴承四周， 使轴承卡死。造成密封失效的主要原因为：（a）螺旋输砂器输砂轴较长，工况恶劣，易出现震动、变形等不良现象，导致密封结构失效。（b）合金密封圈组虽然密封效果良好，但是石英砂颗粒细小并且硬度大，时间久后，还是容易造成泄漏，合金密封圈组的更换麻烦。（c）毛毡圈耐用性不好，易磨损，使用寿命短。

图1

2 改进后的结构

为了克服混砂车螺旋输砂器底端密封性不佳的难题，需要对常用结构进行合理的改进，从而实现提高密封性及使用寿命的目的。改进后的结构如图2所示。

如图2所示，在保持密封原理不变的前提下，将原结构中的毛毡圈改为骨架油封，并且设计成两个骨架油封串联使用，用挡圈定位的结构，这样充分发挥了骨架油封密封效果好的特点，并且大幅提高了可靠性。推杆同橡胶弹簧之间依旧为密封腔，新结构放大了橡胶弹簧的径向尺寸，对下盖板进行了机加改型，在原结构的基础上加工了润滑脂油道，从而实现了从外部将润滑脂打入上述密封腔中的设计思路。通过上述设计理念，在合金密封圈组同骨架油封之间填充满润滑脂，这些脂可以高效的阻隔砂粒的侵入，起到密封的作用。

图2

结语

输砂器底端密封改进后的结构方便可靠的解决了密封性不好的难题。合金密封圈组是第一道“防线”，可以阻挡绝大部分砂料，密封腔内的润滑脂可以起到“阻隔剂”的作用，将砂料阻隔在外，骨架油封是最后一道密封，确保砂料无法侵入到轴承腔内。这种结构简单高效，寿命长，针对润滑脂有挥发性的特点，需要定期在外部加注润滑脂，保证密封腔内润滑脂充足。润滑脂定期的加入可以确保内部密封部件的可靠性，寿命更长，无需经常更换，从而提高混砂车的工作效率。

通过这种新型结构的使用，螺旋输砂器可以长时间高效运转，彻底解决了混砂车螺旋输砂器底部密封性不佳的难题。

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