Абразивостойкое уплотнение высокого давления для валов

ООО «РЕАМ-РТИ» разработало перспективные конструкторские и технологические решения, на основании которых производит Абразивостойкие уплотнения высокого давления для вращающихся валов с низким моментом трения, работающих в осложненных условиях эксплуатации, например, скважинных, в том числе в абразивосодержащих средах, высоких перепадах давления, наличии гидродинамических ударов и вибрации.

В основу обеспечения эффективности работы уплотнений в условиях наличия во внешней среде абразивных частиц положены следующие принципы:

1. Простота монтажа, конфигурация кольцевой манжеты.

2. Противодействие проникновению внешних абразивных частиц, за счет:

• отсутствия зазора между контактной частью манжеты и валом (обеспечивается формой контактной зоны манжеты и контактным напряжением в этой зоне);
• смывания абразивной среды от торца манжеты втекающей в контактную зону смазочной жидкости, под насосным действием лабиринтного волнового профиля манжеты.

3. Достижение низкого момента трения в контакте манжета/вал путем:

• оптимизации контактного напряжения в этой зоне конструкцией уплотнения и монтажной полости;
• применением уникальной антифрикционной ААМ технологии обработки манжеты.

Данный тип манжетных уплотнений высокого давления широко используется в добывающем нефтепромысловом оборудовании, например, в буровых шпинделях, и рассчитаны на эксплуатацию до 13 МПа (фактически в результате испытаний (РУГ) были получены следующие показатели: динамическое давление при 60 об/мин 13,6 МПа, статическое давление 21 МПа). Среда применения данного типа уплотнений: растворы на углеводородной и водной основе, пластовые жидкости и газы.

Некоторые особенности манжетных уплотнений высокого давления иллюстрированы на рис. 2

Для выполнения своих функций данные манжетные уплотнения устанавливаются в монтажную полость корпуса и за счёт радиальной деформации радиального сечения прижаты к уплотняемой поверхности вала без зазора, со стороны смазочной полости на манжете выполнен лабиринтно-винтовой профиль, а со стороны окружающей среды соблюден без зазорный контакт. При вращении вала волны винтового профиля гидродинамически выступают в насосной роли. Перепад давления благодаря насосному лабиринтно-винтовому эффекту обеспечивает смазку контактной поверхности уплотнения и вала, предотвращая высокое трение и возможность сухого трения и износа при вращении вала, при этом, вытекая из контактной зоны, препятствует попаданию абразива в эту контактную зону, которое наблюдается с обычными резиновыми или пластмассовыми контактными  уплотнителями. При прекращении вращения вала, контактным усилием создается эффективная герметизация, таким образом обеспечивается более продолжительный срок эксплуатации в абразивосодержащей среде. Когда вращение останавливается, останавливается гидродинамическое насосное действие, и вступает в силу статическое уплотнительное прижатие.

Для придания надлежащего контактного напряжения зоне уплотнения в конструкции манжеты предусматривается композитное исполнение: твердость монтажной части — 65-75 Шор А, твердость контактной части – 85-95 Шор А.

Абразивостойкие уплотнения высокого давления для валов применимы не только в буровом оборудовании проходки скважин, но и в превенторах, приводах глубоководных подводных инструментов и других видах машин, где требуется эффективное уплотнение вывода вала в загрязненную мех. примесями среду.

ООО «РЕАМ-РТИ» освоен ряд абразивостойких уплотнений высокого давления: