CN101106261A - 一种能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,特别适用于作与石油测井钢丝电缆头相连接的转接头;它包括前端插座组件,前端壳体组件,拉杆,后端壳体组件;前端壳体组件的前端有接口,其后端固定一个内置式压力平衡组件,平衡活塞座后端与一个旋转密封体活动旋转套接;旋转密封体与轴承壳体密封固定连接;拉杆中部依次与压力平衡组件的平衡活塞及旋转密封体密封活动连接,而与轴承组件通过轴承活动连接;拉杆的最后端通过螺旋销与电刷芯轴连接,电刷组件的电刷外壳与轴承壳体后端固定连接。本发明优点是:能承受拉力和压力,既能用于垂直井又能用于水平井,转动灵活、安全、可靠、能稳定旋转传输,结构简单、尺寸较小、易于维护保养。
Description
技术领域
本发明涉及一种能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,属于钻探井下探测技术领域,特别适用于作与石油测井钢丝电缆头相连接的转接头。
背景技术
目前,在深井探测中,特别是石油测井中,钢丝电缆头与井下仪器的连接方式有两种:一种是直接与井下仪器连接,测井时,由于钢丝的张力,将带动井下仪器在井下旋转,从而影响测井参数;另一种采用可旋转电缆转接头连接,测井时,由于井下仪器不旋转,钢丝电缆旋转,从而减小仪器旋转对测井参数的影响。此时,由于井下环境恶劣,泥浆压力高达140Mpa,温度175℃,腐蚀严重,这对旋转传输的电缆转接头的电气及机械性能都有严格的要求。目前使用的可旋转电缆转接头存在下述缺点:1、采用平衡弹簧外露式压力平衡结构,平衡弹簧裸露在泥浆里,易腐蚀,泥浆不易清洗,而且平衡活塞内外多采用2道密封圈动密封,导致平衡活塞不灵活,难于回位,严重时会导致缺油而压坏仪器;2、电气连接采用硬连接,无缓冲压紧设计,导致电气接触不可靠;3、关键部件电刷组件尺寸较大,加工复杂,绝缘和信号传输可靠性差;4、结构尺寸大,转动不灵活;而且多数只能承收拉力,不能承受压力,导致只能在垂直井测量中使用而不能用于水平井测量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺点,提供一种能承受拉力和压力,既能用于垂直井又能用于水平井,安全、可靠、能稳定旋转传输,结构简单、尺寸较小、易于维护保养、转动灵活的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头。
本发明技术方案是:所述一种能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,它包括前端插座组件,前端高压插针座,前端壳体组件,拉杆,平衡组件,旋转密封体,轴承组件,电刷组件,后端高压插针组件,后端壳体组件;其特征在于,前端壳体组件的前端具有能密封固定连接外接件的接口,用于工作时连接钢丝电缆头,储运中连接保护帽;前端壳体组件的后端密封固定连接压力平衡组件,该压力平衡组件为内置式,包括平衡壳体、平衡弹簧,所述平衡壳体内密封活动连接一个平衡活塞,其后端固定一个平衡活塞座,该平衡活塞座后端与一个旋转密封体的前端密封活动旋转套接;旋转密封体的后端与轴承组件的轴承壳体的前端密封固定连接;轴承壳体的后端与后端壳体组件前端密封固定连接;该后端壳体组件的后端具有能密封固定连接外接件的接口,用于工作时连接探测仪,储运中连接保护塞;所述的拉杆为中空的,其前端端面的内孔固定有前端高压插针座;拉杆前端在与平衡壳体的前端面处有一轴向定位构件,其中部依次与压力平衡组件的平衡活塞及旋转密封体密封活动连接,而与轴承组件通过轴承活动连接;拉杆的靠近后端在与轴承组件前端的2个推力轴承之间有轴向定位台肩,轴承壳体后端内孔有限位台阶;拉杆的最后端通过螺旋销与电刷芯轴连接,电刷组件的电刷外壳与轴承壳体后端固定连接。
在上述方案的基础上更进一步的技术方案是:
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其密封固定连接为0形圈密封,螺纹旋入固定连接,或螺钉定位固定连接;前端高压插针座与前端壳体组件通过键和O形圈密封连接,并与前端插座组件电气连接;焊接在前端高压插针座高压插针上的高温屏蔽线,穿过充满绝缘液压油的拉杆内孔,分别接入电刷芯轴的导电环和屏蔽导电环上。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其电刷组件包括电刷丝,其电刷盖板与电刷外壳固定连接,每对电刷丝分别与相应的电刷芯轴导电环弹性电气连接;后端高压插针组件与电刷外壳固定连接;每组电刷丝通过高温导线与后端高压插针组件的高压插针焊接。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其前端插座组件设有缓冲压紧弹簧。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其压力平衡组件的平衡弹簧选用拉簧,浸泡于压力平衡组件内部液压油中;所述平衡弹簧一端与平衡活塞固定,另一端通过拉环固定在拉杆上。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其平衡活塞内孔及外圆均采用O形圈加刮泥圈。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其旋转密封体内孔O形圈槽为组合结构,密封挡环与旋转密封体固定连接构成O形圈槽,密封垫套在拉杆上,O形圈套在密封垫上。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其电刷组件的电刷芯轴两端配有轴承与电刷壳体连接,电刷芯轴的进线口端设有护线套管,电刷盖板上各均匀布置为双电刷的电刷丝,用螺钉对称连接在电刷壳体上,与导电环分别弹性电气连接。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其导电环,与屏蔽导电环、绝缘环组成一组,绝缘环通过周向定位槽与电刷芯轴固定连接,屏蔽导电环套在电刷芯轴上,通过周向定位槽与绝缘环固定连接,和高温屏蔽电缆线的屏蔽线焊接,绝缘环通过周向定位键与导电环固定连接,使屏蔽导电环与导电环以及相邻一组导电环相互绝缘,导电环固定在绝缘环上,与高温屏蔽电缆线的芯线焊接。
所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其轴承组件包括2个推力轴承和2个向心球轴承以及能传递拉力和压力的轴承外壳。
本发明由于采用上述结构,具有以下优点:
1.安全可靠、结构简单、尺寸较小。采用平衡组件平衡弹簧内置设计,极大提高了平衡组件的灵活性和安全性,优化了旋转密封体、轴承组件和电刷组件设计,大大缩短了仪器尺寸,简化了结构。
2.提高了仪器寿命,易于维护保养。通过采用平衡组件平衡弹簧内置设计,使仪器内部零件均置于液压油中,减少了泥浆的腐蚀,便于冲洗存放,提高了仪器寿命。
3.旋转灵活。通过采用平衡组件平衡弹簧内置设计、平衡活塞的刮泥环设计、旋转密封体组合密封垫设计、轴承组件优化设计及各动密封压缩量的优化设计,极大的提高了旋转的灵活性。
4.耐高温、高压,抗泥浆腐蚀。最高使用温度175℃左右,最高使用压力140Mpa左右。
5.应用范围更大。能承受拉力和压力,广泛用于各种垂直及水平井的测量。
附图说明
图1为本发明的结构简图;
图2为前端壳体组件4与平衡组件6的连接及内部结构局部放大图;
图3为平衡组件6与前端壳体组件4、旋转密封体7的连接及内部结构局部放大图;
图4为轴承组件8与旋转密封体7、后端壳体组件11的连接及内部结构局部放大图;
图5为后端壳体组件11与电刷组件9、轴承组件8的连接及内部结构局部放大图。
图中各图号对应的构件名称为:1-保护帽,2-前端插座组件,3-前端高压插针座,4-前端壳体组件,5-拉杆,5.1-轴向定位构件(定位环),5.2-轴向定位台肩,6-压力平衡组件,7-旋转密封体,8-轴承组件,9-电刷组件,10-后端高压插针组件,11-后端壳体组件,12-保护塞,13-止动定位销,14-缓冲压紧弹簧,15-单向阀组件,16-溢流阀,17-拉环(拉弹簧),18-平衡弹簧,19-平衡壳体,20-平衡活塞,21-刮泥圈,22-平衡活塞座,23-密封垫,24-密封当环,25-向心球轴承,26-推力轴承,27-轴承壳体,27.1-限位台阶,28-螺旋销,29-护线套管,30-电刷芯轴,31-电刷外壳,32-导电环,33-绝缘环,34-屏蔽异电环,35-电刷丝,36-电刷盖板。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下:
如图1-5所示,是本发明的实施例。本发明所涉及的是一种能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,通常用于作与石油测井钢丝电缆头相连接的转接头,既可用于垂直井、也可用于水平井的测量。它有一个前端插座组件2,前端高压插针座3,前端壳体组件4,拉杆5,平衡组件6,旋转密封体7,轴承组件8,电刷组件9,后端高压插针组件10,后端壳体组件11;如图2、图3所示,前端壳体组件4的前端具有能密封固定连接外接件的接口,用于工作时连接钢丝电缆头,储运中连接保护帽1;前端壳体组件4的后端密封固定连接压力平衡组件6,该压力平衡组件6为内置式,包括平衡壳体19、平衡弹簧18,所述平衡壳体19内密封活动连接一个平衡活塞20,其后端固定一个平衡活塞座22,该平衡活塞座22后端与一个旋转密封体7的前端密封活动旋转套接;如图4所示,旋转密封体7的后端与轴承组件8的轴承壳体27的前端密封固定连接;轴承壳体27的后端与后端壳体组件11前端密封固定连接;如图5所示,后端壳体组件11的后端具有能密封固定连接外接件的接口,用于工作时连接探测仪,储运中连接保护塞12;如图1、图2所示,所述的拉杆5为中空的,其前端端面的内孔固定有前端高压插针座3;拉杆5前端在与平衡壳体19的前端面处有一轴向定位构件5.1(它是两个半环,并由一个园形圈固定,见图3),其中部依次与压力平衡组件6的平衡活塞20及旋转密封体7密封活动连接,而与轴承组件8通过轴承活动连接;拉杆5的靠近后端在与轴承组件8前端的2个推力轴承26之间有轴向定位台肩5.2,轴承壳体27后端内孔有限位台阶27.1(见图4);拉杆5的最后端通过螺旋销28与电刷芯轴30连接,电刷组件9的电刷外壳31与轴承壳体27后端固定连接(见图5);所述的密封固定连接为O形圈密封,螺纹旋入固定连接,或螺钉定位固定连接;如图2、图5所示,前端高压插针座3与前端壳体组件4通过键和O形圈密封连接,并与前端插座组件2电气连接;焊接在前端高压插针座3高压插针上的高温屏蔽线,穿过充满绝缘液压油的拉杆5内孔,分别接入电刷芯轴30的导电环32和屏蔽导电环34上;前端壳体组件4包括单向阀组件15、溢流阀16和注油孔;后端壳体组件11含有排气孔;如图5所示,所述的电刷组件9包括电刷丝35,其电刷盖板36与电刷外壳31固定连接,每对电刷丝35分别与相应的电刷芯轴导电环32弹性电气连接;后端高压插针组件10与电刷外壳31固定连接;每组电刷丝35通过高温导线与后端高压插针组件10的高压插针焊接;如图1所示,所述前端插座组件2设有缓冲压紧弹簧14;如图3所示,所述压力平衡组件6的平衡弹簧18选用拉簧,浸泡于压力平衡组件6内部液压油中;所述平衡弹簧18一端与平衡活塞20固定,另一端通过拉环17固定在拉杆5上;如图3所示,所述平衡活塞20内孔及外圆均采用O形圈加刮泥圈21;如图所示4,所述旋转密封体7内孔O形圈槽为组合结构,密封挡环24与旋转密封体7固定连接构成O形圈槽,密封垫23套在拉杆5上,O形圈套在密封垫23上;如图5所示,所述电刷组件9的电刷芯轴30两端配有轴承与电刷壳体31连接,电刷芯轴30的进线口端设有护线套管29,电刷盖板36上各均匀布置为双电刷的电刷丝35,用螺钉对称连接在电刷壳体31上,与导电环32分别弹性电气连接;所述导电环32,与屏蔽导电环34、绝缘环33组成一组,绝缘环33通过周向定位槽与电刷芯轴30固定连接,屏蔽导电环34套在电刷芯轴30上,通过周向定位槽与绝缘环33固定连接,和高温屏蔽电缆线的屏蔽线焊接,绝缘环33通过周向定位键与导电环32固定连接,使屏蔽导电环34与导电环32以及相邻一组导电环32相互绝缘,导电环32固定在绝缘环33上,与高温屏蔽电缆线的芯线焊接;如图4所示,所述轴承组件8包括2个推力轴承26和2个向心球轴承25以及能传递拉力和压力的轴承外壳27;在用于垂直井测量时,拉杆5受拉力,轴向定位台肩5.2前端面受力;在用于水平井测量时,拉杆5受压力,轴向定位台肩5.2后端面受力,通过推力轴承26和轴承衬套传到向心球轴承2 5和限位台阶2 7.1
本发明保护范围不限于上述实施例。
Claims (10)
1.一种能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,它包括前端插座组件(2),前端高压插针座(3),前端壳体组件(4),拉杆(5),平衡组件(6),旋转密封体(7),轴承组件(8),电刷组件(9),后端高压插针组件(10),后端壳体组件(11);其特征在于,前端壳体组件(4)的前端具有能密封固定连接外接件的接口,用于工作时连接钢丝电缆头,储运中连接保护帽(1);前端壳体组件(4)的后端密封固定连接压力平衡组件(6),该压力平衡组件(6)为内置式,包括平衡壳体(19)、平衡弹簧(18),所述平衡壳体(19)内密封活动连接一个平衡活塞(20),其后端固定一个平衡活塞座(22),该平衡活塞座(22)后端与一个旋转密封体(7)的前端密封活动旋转套接;旋转密封体(7)的后端与轴承组件(8)的轴承壳体(27)的前端密封固定连接;轴承壳体(27)的后端与后端壳体组件(11)前端密封固定连接;该后端壳体组件(11)的后端具有能密封固定连接外接件的接口,用于工作时连接探测仪,储运中连接保护塞(12);所述的拉杆(5)为中空的,其前端端面的内孔固定有前端高压插针座(3);拉杆(5)前端在与平衡壳体(19)的前端面处有一轴向定位构件(5.1),其中部依次与压力平衡组件(6)的平衡活塞(20)及旋转密封体(7)密封活动连接,而与轴承组件(8)通过轴承活动连接;拉杆(5)的靠近后端在与轴承组件(8)前端的2个推力轴承(26)之间有轴向定位台肩(5.2),轴承壳体(27)后端内孔有限位台阶(27.1);拉杆(5)的最后端通过螺旋销(28)与电刷芯轴(30)连接,电刷组件(9)的电刷外壳(31)与轴承壳体(27)后端固定连接。
2.根据权利要求1所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述的密封固定连接为O形圈密封,螺纹旋入固定连接,或螺钉定位固定连接;前端高压插针座(3)与前端壳体组件(4)通过键和O形圈密封连接,并与前端插座组件(2)电气连接;焊接在前端高压插针座(3)高压插针上的高温屏蔽线,穿过充满绝缘液压油的拉杆(5)内孔,分别接入电刷芯轴(30)的导电环(32)和屏蔽导电环(34)上。
3.根据权利要求1所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述的电刷组件(9)包括电刷丝(35),其电刷盖板(36)与电刷外壳(31)固定连接,每对电刷丝(35)分别与相应的电刷芯轴导电环(32)弹性电气连接;后端高压插针组件(10)与电刷外壳(31)固定连接;每组电刷丝(35)通过高温导线与后端高压插针组件(10)的高压插针焊接。
4.根据权利要求1或2所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述前端插座组件(2)设有缓冲压紧弹簧(14)。
5.根据权利要求1所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述压力平衡组件(6)的平衡弹簧(18)选用拉簧,浸泡于压力平衡组件(6)内部液压油中;所述平衡弹簧(18)一端与平衡活塞(20)固定,另一端通过拉环(17)固定在拉杆(5)上。
6.根据权利要求1或5所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述平衡活塞(20)内孔及外圆均采用O形圈加刮泥圈(21)。
7.根据权利要求1所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述旋转密封体(7)内孔O形圈槽为组合结构,密封挡环(24)与旋转密封体(7)固定连接构成O形圈槽,密封垫(23)套在拉杆(5)上,O形圈套在密封垫(23)上。
8.根据权利要求1所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述电刷组件(9)的电刷芯轴(30)两端配有轴承与电刷壳体(31)连接,电刷芯轴(30)的进线口端设有护线套管(29),电刷盖板(36)上各均匀布置为双电刷的电刷丝(35),用螺钉对称连接在电刷壳体(31)上,与导电环(32)分别弹性电气连接。
9.根据权利要求8所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述导电环(32),与屏蔽导电环(34)、绝缘环(33)组成一组,绝缘环(33)通过周向定位槽与电刷芯轴(30)固定连接,屏蔽导电环(34)套在电刷芯轴(30)上,通过周向定位槽与绝缘环(33)固定连接,和高温屏蔽电缆线的屏蔽线焊接,绝缘环(33)通过周向定位键与导电环(32)固定连接,使屏蔽导电环(34)与导电环(32)以及相邻一组导电环(32)相互绝缘,导电环(32)固定在绝缘环(33)上,与高温屏蔽电缆线的芯线焊接。
10.根据权利要求1所述的能旋转传输的耐高温、高压电缆转接头,其特征在于:所述轴承组件(8)包括2个推力轴承(26)和2个向心球轴承(25)以及能传递拉力和压力的轴承外壳(27)。
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