牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置的製作方法

2023-10-28 12:13:17 1

專利名稱：牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於石油、地質鑽井技術領域的牙輪鑽頭的壓力平衡及儲油補償系統，尤其涉及一種用於牙輪鑽頭的軸承腔附加壓力平衡裝置。
背景技術：
對於牙輪鑽頭來說，保證其軸承的密封和潤滑是保證牙輪鑽頭正常運行和工作的重要前提之一，也是維持牙輪鑽頭具有足夠使用壽命的重要前提。為了使牙輪鑽頭軸承處於密封狀態及在良好的潤滑條件下工作，現有牙輪鑽頭在牙掌上均設計有壓力平衡及儲油補償裝置，用來平衡鑽頭軸承密封圈兩邊的壓力差並向軸承腔內補償漏失的潤滑脂。常規的壓力平衡及儲油補償裝置通常由儲油囊15、儲油保護杯16、壓蓋17、擋圈、密封圈等多個零件以及鑽頭體上的儲油腔18、長油孔19和傳壓孔20構成，如附圖11所示。常規的壓力平衡及儲油補償裝置大都布置在鑽頭體上部斜面處，因為那裡有較大的空間。然而，這樣的布置使壓力平衡及儲油補償裝置距軸承密封圈4太遠，傳遞壓力要通過長油孔19、牙掌橫向油孔10和軸承的徑向間隙傳遞給密封圈4，傳遞壓力的路徑既長空間又狹窄。由於潤滑脂的粘度比較高，這種壓力平衡裝置的靈敏性和可靠性都較差。實驗測試結果表明密封圈兩邊的壓力差仍然不小。壓力差大小對密封的壽命有重要影響。一方面它又是密封漏失的基本原因，另一方面，壓力差大會使密封圈的磨損加劇，使牙輪鑽頭的密封過早失效導致軸承和整個鑽頭的失效。壓力差有正有負，正壓力差(軸承腔外壓力大於裡面的)驅使泥漿侵入軸承腔內，將直接破壞軸承密封的可靠性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種結構簡單、變化反映靈敏，能更有效平衡和調節密封圈兩側壓力差的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，使牙輪鑽頭密封圈兩側的壓力差減小，從而為提高牙輪鑽頭密封和軸承的壽命創造條件。
為解決上述提出的問題，本發明採用以下的技術方案包括有牙輪11和牙掌7，牙掌通過其下端的軸頸8與牙輪相連接，牙輪內孔設置密封圈4與軸頸相配置形成軸承腔，在牙掌上設置有壓力平衡及儲油補償裝置與軸承腔相連通，其不同之處在於在靠近軸承密封圈的牙掌上設置附加壓力平衡裝置。
按上述方案，所述的附加壓力平衡裝置包括設置在牙掌下部靠近軸頸的通壓孔9，通壓孔的上部(近孔口處)通過外傳壓孔5與密封圈外側相導通，通壓孔中安設調壓儲油囊裝置，通壓孔的下部(近孔底處)通過內傳壓孔6與密封圈內側的軸承腔相導通。
按上述方案，所述的調壓儲油囊裝置包括彈性儲油囊1和槽管2，彈性儲油囊放置在槽管內，彈性儲油囊一端設置有與通壓孔配置的密封凸緣14和管口，管口與通壓孔的下部及內傳壓孔6相通。
按上述方案，所述的彈性儲油囊由橡膠材料製成，儲油囊內儲存有潤滑脂，其脹癟容積差為1毫升以上。
本發明的有益效果在於1、由於附加的壓力平衡裝置離軸承密封圈近，對軸承內外的壓力變化反映靈敏，使軸承腔內潤滑劑壓力與外界鑽井液壓力接近，可較好地減少密封圈兩邊的壓力差，使牙輪鑽頭軸承密封的可靠性進一步增強，密封圈磨損減少，也使軸承在更加良好的潤滑狀態下工作，從而提高鑽頭軸承密封的壽命，延長牙輪鑽頭的有效使用壽命。2、結構簡單，便於安設。


圖1為本發明一個實施例的剖視結構圖。
圖2為本發明一個實施例中在牙掌上開設傳壓孔的位置和結構圖。
圖3為圖2中的A-A剖視圖。
圖4為本發明一個實施例中在牙掌和軸頸上開設與密封圈內側軸承腔導通的傳壓孔的位置和結構圖。
圖5為圖4中的B-B剖視圖。
圖6為本發明一個實施例中調壓儲油囊裝置中槽管的剖視圖。
圖7為本發明一個實施例中調壓儲油囊裝置中槽管的另一種結構圖。
圖8為本發明一個實施例中調壓儲油囊裝置中儲油囊的剖視圖。
圖9為圖8中密封凸緣I處的局部放大圖。
圖10為本發明一個實施例中槽管與儲油囊的裝配圖。
圖11為現有牙輪鑽頭中壓力平衡及儲油補償裝置示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖進一步說明本發明的實施例。
包括有牙輪11和牙掌7，牙掌通過其下端的軸頸8與牙輪相連接，牙輪內孔埠設置密封圈4與軸頸相配置形成軸承腔，在牙掌上設置有壓力平衡及儲油補償裝置與軸承腔相連通，所述的壓力平衡及儲油補償裝置包括設在牙掌上部的儲油腔18，儲油腔中安設儲油囊15、儲油保護杯16和壓蓋17，壓蓋上開設傳壓孔20，儲油腔18通過長油孔19和橫向油孔10與軸承腔導通，如圖11所示。在靠近軸承密封圈的牙掌上設置附加壓力平衡裝置，所述的附加壓力平衡裝置包括設置在牙掌下部對應和靠近軸頸根部的通壓孔9，通壓孔可設在牙掌橫向油孔10中心半徑5～30mm範圍內，孔徑為10～25mm，孔深為20～50mm，通壓孔中安設調壓儲油囊裝置，所述的調壓儲油囊裝置包括彈性儲油囊1和槽管2，彈性儲油囊呈短管狀，一端開有管口，另一端封閉呈半球形，管口有向外翻的密封凸緣14，密封凸緣與通壓孔相配置，起密封圈的作用，使其分隔成內外兩個腔，儲油囊管口與內腔相通，緊接著密封凸緣14後有一段縮頸14A同槽管2的內翻凸緣12相配，彈性儲油囊由橡膠材料製成，儲油囊的外徑小於上述槽管的內徑，壁厚為0.1～2mm，儲油囊容積為1～4ml，如圖8所示，儲油囊內儲存有潤滑脂。彈性儲油囊套裝在槽管2中，槽管一端開口並設向內翻的凸緣12，與彈性儲油囊的縮頸相配置，底部封死內腔為半球形，管壁上開有通槽13或通孔，以使其與通壓孔外腔相通，槽管2的外徑比通壓孔9的內徑略小一點，槽管的壁厚為0.2～1.5mm。槽管安設在通壓孔內，通壓孔口安有絲堵3，將孔口封堵，同時擰緊頂住槽管2的底部，從而壓緊彈性儲油囊管口外翻的密封凸緣14，起密封彈性儲油囊內外腔壓力的作用。在通壓孔上方的牙掌上開設2個相互交叉串通的外傳壓孔5，兩外傳壓孔一端與牙掌外面開通，另一端分別與通壓孔9外腔和軸頸根部的密封圈外側相導通，如圖2、3所示，這樣可使通壓孔外腔的壓力與軸承密封圈外側的壓力保持一致。外傳壓孔直徑為2～10mm，可設置1～3個。在通壓孔9的下方底部開設彎折的內傳壓孔6與靠近軸頸根部的密封圈內側軸承腔相導通，內傳壓孔6直徑為2～8mm，可設置1～2個，使其與彈性儲油囊1內腔連通，如圖4、5所示，這樣通過附加壓力平衡裝置能將外部壓力較直接地傳遞至軸承腔，能更有效的平衡和調節密封圈兩側壓力差。
本發明所述的牙輪鑽頭可為單牙輪鑽頭或多牙輪鑽頭，多牙輪鑽頭通常為三牙輪鑽頭，在多牙輪鑽頭中相對每個牙輪牙掌的軸承腔均可設置附加壓力平衡裝置。
權利要求
1.一種牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，包括有牙輪(11)和牙掌(7)，牙掌通過其下端的軸頸(8)與牙輪相連接，牙輪內孔設置密封圈(4)與軸頸相配置形成軸承腔，在牙掌上設置有壓力平衡及儲油補償裝置與軸承腔相連通，其特徵在於在靠近軸承密封圈的牙掌上設置附加壓力平衡裝置。
2.根據權利要求1所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於所述的附加壓力平衡裝置包括設置在牙掌下部靠近軸頸的通壓孔(9)，通壓孔的上部通過外傳壓孔(5)與密封圈外側相導通，通壓孔中安設調壓儲油囊裝置，通壓孔的下部通過內傳壓孔(6)與密封圈內側的軸承腔相導通。
3.根據權利要求2所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於所述的調壓儲油囊裝置包括彈性儲油囊(1)和槽管(2)，彈性儲油囊放置在槽管內，彈性儲油囊一端設置有與通壓孔配置的密封凸緣(14)和管口，管口與通壓孔的下部及內傳壓孔相通。
4.根據權利要求3所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於所述的彈性儲油囊(1)由橡膠材料製成，儲油囊內儲存有潤滑脂，其脹癟容積差為1毫升以上。
5.根據權利要求2或3所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於通壓孔(9)設在牙掌橫向油孔(10)中心半徑5～30mm範圍內，孔徑為10～25mm，孔深為20～50mm。
6.根據權利要求3或4所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於彈性儲油囊呈短管狀，一端開有管口，另一端封閉呈半球形，管口有向外翻的密封凸緣(14)，密封凸緣與通壓孔相配置，起密封圈的作用，使其分隔成內外兩個腔，儲油囊管口與內腔相通，緊接著密封凸緣(14)後有一段縮頸(14A)同槽管(2)的內翻凸緣(12)相配。
7.根據權利要求6所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於槽管一端開口並設向內翻的凸緣(12)，與彈性儲油囊的縮頸相配置，底部封死內腔為半球形，管壁上開有通槽(13)或通孔，槽管安設在通壓孔內，通壓孔口安有絲堵(3)，將孔口封堵，同時擰緊頂住槽管(2)的底部，從而壓緊彈性儲油囊管口外翻的密封凸緣(14)，起密封彈性儲油囊內外腔壓力的作用。
8.根據權利要求5所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於在通壓孔上方的牙掌上開設2個相互交叉串通的外傳壓孔(5)，兩外傳壓孔一端與牙掌外面開通，另一端分別與通壓孔(9)外腔和軸頸根部的密封圈(4)外側相導通。
9.根據權利要求5所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於在通壓孔(9)的下方底部開設彎折的內傳壓孔(6)與靠近軸頸根部的密封圈內側軸承腔相導通。
10.根據權利要求1或2所述的牙輪鑽頭軸承腔附加壓力平衡裝置，其特徵在於所述的牙輪鑽頭為單牙輪鑽頭或多牙輪鑽頭，在多牙輪鑽頭中相對每個牙輪牙掌的軸承腔均設置所述的附加壓力平衡裝置。
全文摘要
本發明涉及石油、地質鑽井牙輪鑽頭上的一種軸承腔附加壓力平衡裝置。包括有牙輪和牙掌，牙掌通過其下端的軸頸與牙輪相連接，牙輪內孔設置密封圈與軸頸相配置形成軸承腔，在牙掌上設置有壓力平衡及儲油補償裝置與軸承腔相連通，其特徵是在靠近軸承密封圈的牙掌上設置附加壓力平衡裝置。本發明的有益效果在於1.由於附加壓力平衡裝置離軸承密封圈近，對軸承內外的壓力變化反映靈敏，使軸承腔內潤滑劑壓力與外界鑽井液壓力接近，可較好地減少密封圈兩邊的壓力差，使牙輪鑽頭軸承密封的可靠性進一步增強，密封圈磨損減少，也使軸承在更加良好的潤滑狀態下工作，從而提高鑽頭軸承密封的壽命，延長牙輪鑽頭的有效使用壽命。2.結構簡單，便於安設。
文檔編號E21B10/22GK1776186SQ20051001989
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月28日 優先權日2005年11月28日
發明者馬德坤, 郭國忠, 鄧嶸, 閆秋榮 申請人:江漢石油鑽頭股份有限公司, 西南石油學院