CN102587853A - 压力补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力补偿装置，该压力补偿装置包括腔体、安装体和封堵件，其中，腔体具有能够自由收缩和膨胀的腔室主体和位于该腔室主体一端的开口部；安装体在内部具有流道，且该流道的一端与腔体的开口部密闭连接，另一端安装有封堵件。当环境的压力升高时，压力补偿装置能够通过腔体的收缩来使其内部的液压油等流体的压力增大，从而阻止仪器的进一步变形，实现压力补偿功能。反之，当环境的压力降低时，所述压力补偿装置的腔体能够发生膨胀以降低压力补偿装置内部的压力，从而阻止仪器的进一步变形，实现压力补偿功能。与现有技术相比，本发明的压力补偿装置结构简单，不需要设置复杂的机械传动结构，因此响应速度快，性能可靠。

Description

压力补偿装置

技术领域

本发明涉及一种压力补偿装置。

背景技术

在石油勘探作业中，需要将具有大孔薄壁零件或液压系统的井下仪器送入到较深的井下。由于油井下压力较大并不断变化，上述井下仪器常常由于受到井下压力影响而无法正常工作。在上述情况下，就需要通过压力补偿装置来对井下仪器进行压力补偿，从而提高仪器的抗压能力，扩大仪器的工作范围。

现有的压力补偿装置主要包括活塞式压力补偿装置和波纹管式补偿装置。这两种压力补偿装置均能满足一般的压力补偿要求，但由于装置内包括机械传动结构，压力补偿时需要各个相互配合的部件完成一系列的机械动作，因此存在响应速度慢的缺陷。另外，上述两种压力补偿装置结构复杂，因此，还存在故障率高、难以维护等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种响应速度快且性能可靠的压力补偿装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压力补偿装置，所述压力补偿装置包括腔体、安装体和封堵件，其中：所述腔体具有能够自由收缩和膨胀的腔室主体和位于该腔室主体一端的开口部；所述安装体在内部具有流道，且该流道的一端与所述腔体的开口部密闭连接，另一端安装有所述封堵件。

优选地，所述腔体的开口部成缩口形状，所述安装体具有一端的外侧壁成扩开形状的筒状的第一锁紧接头、一端形成有锥口的筒状的第二锁紧接头和筒状的第三锁紧接头；其中，所述腔体的开口部套设在所述第一锁紧接头的具有扩开形状的一端，所述第二锁紧接头套设在所述第一锁紧接头的外侧并通过所述锥口的内锥面挤压所述腔体的开口部的外周面，所述第三锁紧接头的一端螺纹连接于所述第一锁紧接头并轴向挤压所述第二锁紧接头的端部，所述封堵件安装在所述第三锁紧接头的另一端。

优选地，所述腔体的开口部的内周面上形成有内凸缘，所述第一锁紧接头的具有扩开形状的外周面上形成有凹槽，所述内凸缘沉入到所述凹槽内。

优选地，所述第二锁紧接头的外侧壁上和所述第三锁紧接头的外侧壁上分别具有密封件安装槽。

优选地，所述安装体的位于所述第二锁紧接头的密封件安装槽和所述第三锁紧接头的密封件安装槽之间的侧壁上形成有用于与液压系统连接的出流口和入流口。

优选地，所述第一锁紧接头的侧壁和所述第二锁紧接头的侧壁上分别具有互相连通的、构成所述出流口的通孔，所述第三锁紧接头的侧壁上具有构成所述入流口的通孔。

优选地，所述第一锁紧接头的外周壁和所述第二锁紧接头的内周壁形状配合。

优选地，所述第一锁紧接头的外周壁具有外八方形状，所述第二锁紧接头的内周壁具有能够与所述外八方形状配合的内八方形状。

优选地，所述第一锁紧接头和所述第二锁紧接头之间具有限制二者的相对转动的紧固件。

优选地，所述紧固件为安装在所述第二锁紧接头的外周壁上的顶丝孔内的顶丝。

优选地，所述封堵件为旋塞。

优选地，所述压力补偿装置还包括套设在所述腔体的外侧并与所述第二锁紧接头连接的过滤筒。

优选地，所述腔体为橡胶制部件。

本发明的实施方式中的压力补偿装置通过腔体、安装体和封堵件形成密闭的空间。当井下仪器所处环境的压力升高时，所述压力补偿装置能够通过腔体的收缩使其内部的液压油等流体的压力增大，从而阻止井下仪器的进一步变形，实现对井下仪器的压力补偿功能。反之，当井下仪器周围环境的压力降低时，所述压力补偿装置的腔体又能够发生相应的膨胀以降低压力补偿装置内部的压力，从而阻止井下仪器的进一步变形，实现对井下仪器的压力补偿功能。与现有技术相比，本发明的实施方式中的压力补偿装置结构简单，不需要设置复杂的机械传动结构，因此响应速度快，性能可靠。

附图说明

图1(a)为表示本发明的实施方式提供的压力补偿装置的主视图；

图1(b)为图1(a)所示的压力补偿装置的剖视图。

图2为表示本发明的实施方式提供的压力补偿装置的腔体的剖视图。

图3(a)为表示本发明的实施方式提供的压力补偿装置的第一锁紧接头的主视图；

图3(b)为图3(a)所示的第一锁紧接头的A-A剖视图；

图3(c)为图3(a)所示的第一锁紧接头的B-B剖视图。

图4(a)为表示本发明的实施方式提供的压力补偿装置的第二锁紧接头的主视图；

图4(b)为图4(a)所示的第二锁紧接头的C-C剖视图；

图4(c)为图4(b)所示的第二锁紧接头的D-D剖视图。

图5(a)为表示本发明的实施方式提供的压力补偿装置的第三锁紧接头的主视图；

图5(b)为图5(a)所示的第三锁紧接头的剖视图。

图6(a)为表示发明的实施方式提供的压力补偿装置的过滤筒的主视图；

图6(b)为图6(a)所示的过滤筒的剖视图。

图7为表示将本发明的实施方式提供的压力补偿装置安装到井下仪器时的剖面示意图。

标记说明：

1压力补偿装置、2井下仪器、10腔体、11第一锁紧接头、12第二锁紧接头、13第三锁紧接头、14封堵件、15过滤筒、16密封圈、17密封圈、18顶丝、101腔室主体、102开口部、103内凸缘、111流体通道、112凹槽、113外螺纹、114通孔(长孔)、121安装通道、122通孔(长孔)、123顶丝孔、124端面、126密封件安装槽、131流体通道、132内螺纹、133注油口、134端面、135通孔(斜孔)、136密封件安装槽、151过滤孔、152内螺纹、S安装体

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

如图1(a)及图1(b)所示，本发明实施方式中的压力补偿装置1主要包括一端具有开口部102的腔体10、连接于该腔体10的安装体S和安装在该安装体S端部、用于密封压力补偿装置1的封堵件14。

具体地，如图2所示，腔体10具有腔室主体101和开口部102。腔室主体101主要用于盛装液压油等流体，是压力补偿装置1中能够起到压力补偿作用的关键部件。

腔室主体101能够根据其内部和外部的压力差而自由地收缩或膨胀，使压力补偿装置1内部的压力发生相应的变化，从而实现压力补偿。开口部102位于腔室主体101的端部，是腔室主体101与安装体S连接的部位。

在本实施方式中，为了能够将腔体10牢固地卡定于安装体S，优选将开口部102形成为缩口形状，即，开口部102的内径及外径随着开口部102从内侧向外侧(即，从图2中的左侧向右侧)的过渡而逐渐缩小。并且，开口部102内周面上还可以形成有内凸缘103，当与安装体S连接时，该内凸缘103能够沉入到后述的形成于安装体S的凹槽112内，从而确保腔体10与安装体S的可靠连接。

本实施方式中的腔体10可以通过任何能够发生弹性变形的材料构成，但优选利用橡胶制成，从而降低制造成本。

安装体S在内部具有供液压油等流体流动的流道(参照图1(b)中的流体通道111、131)，并且，该流道的一端密闭地连接于腔体10的开口部102，另一端安装有封堵件14。

上述的安装体S可以形成为各种结构，只要使压力补偿装置1能够承受足够的压力即可。本发明提供了如下一种结构简单、工作可靠的安装体结构。如图1(a)及图1(b)所示，安装体S具有连接在腔体10端部的第一锁紧接头11、套设在第一锁紧接头11外侧的第二锁紧接头12以及与上述第一锁紧接头11和第二锁紧接头12同轴设置的第三锁紧接头13。

另外，为了确保安装体S与井下仪器2之间的密封性，本发明还设置有密封件16和密封件17。在本发明的一种优选实施方式中，密封件16被安装在第二锁紧接头12的外侧壁上形成的密封件安装槽126内，密封件17被安装在第三锁紧接头13的外侧壁上形成的密封件安装槽136内。在将压力补偿装置1安装于井下仪器2(参照图7)时，密封件16和密封件17被装夹在压力补偿装置1和井下仪器2之间，从而起到密封作用。

如图3(a)及图3(b)所示，第一锁紧接头11是内部形成有流体通道111的管状部件，用于与第二锁紧接头12一起夹紧上述腔体10的开口部102处的内外管壁，防止腔体10在压力补偿时从第一锁紧接头11及第二锁紧接头12脱离。

第一锁紧接头11一端的外侧壁(参照图3(a)中的左端)形成为扩开形状，即，第一锁紧接头11在该端部的外径尺寸随着第一锁紧接头11从内侧向外侧(即从图3(a)中的右侧向左侧)的过渡而逐渐增大。这样，该端部便能与腔体10的缩口形状配合，牢固地安装在开口部102内。另外，如上所述，上述端部的外周壁上还可以形成有能够供腔体10的内凸缘103沉入的凹槽112，从而使第一锁紧接头11能够更加牢固地卡定在开口部102内。

另外，第一锁紧接头11在另一端(即图3中的右端)形成有外螺纹113，该外螺纹113能够与后述的形成于第三锁紧接头13端部的内螺纹132螺纹连接。并且，第一锁紧接头11的侧壁上设置有通孔(长孔)114，该通孔114与后述的第二锁紧接头12的侧壁上的通孔(长孔)122共同构成出流口，向与之连接的液压系统提供液压油等流体。

如图4(a)、图4(b)及图4(c)所示，第二锁紧接头12是内部形成有安装通道121的管状部件，与第一锁紧接头11一起夹紧上述腔体10的开口部102处的内外管壁，防止腔体10在压力补偿时从第一锁紧接头11及第二锁紧接头12脱离。

第二锁紧接头12的一端(参照图4(a)及图4(b)中的左端)形成为锥口，即，第二锁紧接头12在该端部的内径随着第二锁紧接头12从内侧向外侧(即，从图4(a)及图4(b)中的右侧向左侧)的过渡而逐渐增大。这样，第二锁紧接头12的该端部便可以与腔体10的缩口形状相配合，使其锥口的内锥面能够挤压腔体10的开口部102的外周面，从而与第一锁紧接头11一起牢固地锁紧腔体10的开口部102。

另外，第二锁紧接头12的侧壁上设置有通孔122。在装配状态下，第一锁紧接头11插入到第二锁紧接头12的上述安装通道121内，并使其通孔114与第二锁紧接头12侧壁上的通孔122相对，一起构成出流口。

另外，为了防止通孔114和通孔122在使用过程中的相对位置发生变化，本发明实施方式还可以在第一锁紧接头11及第二锁紧接头12之间设置用于限定二者的相对转动的紧固件。具体地，在本发明的实施方式中，如图4(b)及图4(c)所示，第二锁紧接头12的侧壁上形成有顶丝孔123，通过在该顶丝孔123内安装顶丝18等紧固件(参照图1(a))，来确保通孔114和通孔122能够始终相对。

如图5(a)及图5(b)所示，第三锁紧接头13是内部形成有流体通道131的管状部件，其一端(即图5(a)及图5(b)中的左端)形成有内螺纹132。如图1(b)所示，当处于装配状态时，第三锁紧接头13的上述端部以间隙配合的方式插入到第二锁紧接头12的右端，从而通过内螺纹132与第一锁紧接头11的上述外螺纹113螺纹连接，并使其端面134轴向顶靠于第二锁紧接头12右侧的端面124。

如果在装配状态下旋紧第三锁紧接头13，第一锁紧接头11将会由于受到第三锁紧接头13的拉力(在图1(b)中，该拉力朝向右侧)而被向右侧牵拉。并且，由于第三锁紧接头13具有向腔体10侧靠近的趋势，因此，第二锁紧接头12将会由于受到第三锁紧接头13的推力(在图1(b)中，该拉力朝向左侧)而被向左侧挤压。此时，第一锁紧接头11和第三锁紧接头13由于朝向相反的方向运动而向腔体10的开口部102的内外壁两侧施加压力，将腔体10的开口部102牢固地夹在二者的端部之间。

如上所述，在压力补偿装置1的工作过程中，第一锁紧接头11的通孔114需要与第二锁紧接头12的通孔122相对，从而形成供腔体10内的液压油等流体流出的出流口。但是，在旋紧第三锁紧接头13时，由于受到第一锁紧接头11施加的圆周方向的力的作用，第二锁紧接头12将会很容易相对于第三锁紧接头13发生圆周方向上的相对转动。

因此，为了避免上述周向相对运动的发生，本发明实施方式中的压力补偿装置1还在第一锁紧接头11和第二锁紧接头12之间设置有相对转动防止结构。具体地，在该相对转动防止结构中，第一锁紧接头11的外周壁和第二锁紧接头12的内周壁通过形状配合的方式安装在一起。例如，在一种优选实施方式中，第一锁紧接头11的外周壁和第二锁紧接头12的内周壁分别具有外八方形状和内八方形状，参照图3(c)及图4(c)。这样，当旋紧第三锁紧接头13时，内八方形状内周壁和外八方形状的外周壁便能够相互配合，避免第一锁紧接头11和第二锁紧接头12在圆周方向上发生相对转动。

另外，在第三锁紧接头13的外侧壁上还形成有通孔135，该通孔135构成用于与液压系统连接的入流口。通孔135可以为各种形式的孔，只要能够实现其入流功能即可。在本发明的实施方式提供的压力补偿装置1中，通孔135被设计为斜孔。

封堵件14为安装在安装体S的流道内的、用于对该流道进行密封的密封部件。在图1(b)所示的压力补偿装置1中，腔体10的内部空间依次通过流体通道111和流体通道131与外部连通。此时，封堵件14被安装在第三锁紧接头13的流体通道131端部的注油口133内。当需要注入液压油等液体时，将封堵件14拆下，并通过注油口133向压力补偿装置1内部添注液压油等液体。并且，当液压油等液体添注完毕后，将图1所示的封堵件14安装到上述注油口133内，从而对压力补偿装置1进行密封，避免液压油等液体在压力补偿过程中渗漏。封堵件14可以为多种常用的密封部件，只要能够实现其密封功能即可。在本实施方式中，封堵件14优选为旋塞。

另外，井下仪器所处的工作环境经常存在石子、沙砾等坚硬物体，这些坚硬物体在高压环境下挤压在腔体10的表面，会损伤腔体10，进而影响压力补偿装置1的使用寿命。为此，本实施方式的压力补偿装置1还设置了过滤筒15，参照图1(a)及图1(b)，该套筒15套设在腔体10的外侧并与第二锁紧装置12连接。

如图6(a)及图6(b)所示，过滤筒15为一端开放的筒状部件，其外壁上形成有多个过滤孔151，并在开口端形成有内螺纹152。当处于装配状态时，过滤筒15套设在腔体10的外围，并通过其内螺纹152可拆卸地安装在第二锁定接头12的端部(图1中为左端)，从而在阻挡石子、沙砾等坚硬物体的同时，减缓泥浆流速。

本发明的实施方式中的压力补偿装置1通过腔体10、安装体S(优选由第一锁紧接头11、第二锁紧接头12及第三锁紧接头13等构成)和封堵件14形成密闭的空间。当井下仪器所处环境的压力升高时，压力补偿装置1能够通过腔体10的收缩来使其内部的液压油等流体的压力增大，从而阻止井下仪器的进一步变形，实现对井下仪器的压力补偿功能。反之，当井下仪器周围环境的压力降低时，压力补偿装置1的腔体10又能够发生相应的膨胀以降低压力补偿装置1内部的压力，从而阻止井下仪器的进一步变形，实现对井下仪器的压力补偿功能。本发明的实施方式中的压力补偿装置1结构简单，不需要设置复杂的机械传动结构，因此响应速度快，性能可靠。

以上虽然以附图所示的结构为例来说明了本发明的优选实施方式，但上述内容只是为了便于理解本发明而做出，并非用以限定本发明。

虽然在上述实施方式中，开口部102的内周面上形成有内凸缘103，安装体S的端部形成有凹槽112，但本发明并不限于此。例如，也可以使凹槽形成在开口部102的内周面上，并使在安装体S的端部形成外凸缘，通过凹槽和外凸缘的卡合而将安装体S固定在腔体10的开口部102内。此外，还可以仅在安装体S的端部形成倒牙等结构，从而利用倒牙等结构与开口部102内周面的大的摩擦力来将安装体S固定在腔体10上。

另外，虽然在上述实施方式中，腔体10由橡胶制成，但本发明并不限于此。例如，还可以通过树脂材料等来制造腔体10。

另外，虽然在本实施方式中，密封件安装槽126和密封件安装槽136分别设置在第二锁紧接头12和第三锁紧接头13上，用于与液压系统连接的出流口和入流口分别形成在第二锁紧接头12和第三锁紧接头13的位于密封件安装槽126和密封件安装槽136之间的侧壁上，但本发明并不限于此。例如，也可将密封件安装槽126和密封件136全部形成在第二锁紧接头12上，此时，上述出流口和入流口均形成于第二锁紧接头12的侧壁。此外，也可以将密封件安装槽126和密封件安装槽136全部形成在第三锁紧接头13上，此时，上述出流口和入流口均形成于第三锁紧接头13的侧壁。

另外，虽然在本实施方式中，流体通道111形成在第一锁紧接头11内，但本发明并不限于此。例如，流体通道111也可以形成在第一锁紧接头11和第二锁紧接头12之间。

另外，虽然在本实施方式中，以顶丝18作为紧固件进行了说明，但本发明并不限于此。例如，也可以使用销钉、螺栓等零件代替顶丝。

另外，虽然在本实施方式中，通过形成于第一锁紧接头11端部的外螺纹113和形成于第三锁紧接头13端部的内螺纹132来实现第一锁紧接头11和第三锁紧接头13的螺纹配合，但本发明并不限于此。例如，也可以将内螺纹形成在第一锁紧接头11的端部，并将外螺纹形成于第三锁紧接头13。

另外，虽然在本实施方式中，第一锁紧接头11的内周面和第二锁紧接头12的外周面形状配合，但本发明并不限于此。例如，也可以键配合的方式来限制第一锁紧接头11和第二锁紧接头12之间的相对转动。

根据以上内容可知，任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的主旨和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何可行的修改及变化。本发明的专利保护范围，需要以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种压力补偿装置，其特征在于，所述压力补偿装置包括腔体、安装体和封堵件，其中：所述腔体具有能够自由收缩和膨胀的腔室主体和位于该腔室主体一端的开口部；所述安装体在内部具有流道，且该流道的一端与所述腔体的开口部密闭连接，另一端安装有所述封堵件。

2.根据权利要求1所述的压力补偿装置，其特征在于，所述腔体的开口部成缩口形状，所述安装体具有一端的外侧壁成扩开形状的筒状的第一锁紧接头、一端形成有锥口的筒状的第二锁紧接头和筒状的第三锁紧接头；

其中，所述腔体的开口部套设在所述第一锁紧接头的具有扩开形状的一端，所述第二锁紧接头套设在所述第一锁紧接头的外侧并通过所述锥口的内锥面挤压所述腔体的开口部的外周面，所述第三锁紧接头的一端螺纹连接于所述第一锁紧接头并轴向顶靠所述第二锁紧接头的端部，所述封堵件安装在所述第三锁紧接头的另一端。

3.根据权利要求2所述的压力补偿装置，其特征在于，所述腔体的开口部的内周面上形成有内凸缘，所述第一锁紧接头的具有扩开形状的外周面上形成有凹槽，所述内凸缘沉入到所述凹槽内。

4.根据权利要求3所述的压力补偿装置，其特征在于，所述第二锁紧接头的外侧壁上和所述第三锁紧接头的外侧壁上分别具有密封件安装槽。

5.根据权利要求4所述的压力补偿装置，其特征在于，所述安装体的位于所述第二锁紧接头的密封件安装槽和所述第三锁紧接头的密封件安装槽之间的侧壁上形成有用于与液压系统连接的出流口和入流口。

6.根据权利要求5所述的压力补偿装置，其特征在于，所述第一锁紧接头的侧壁和所述第二锁紧接头的侧壁上分别具有互相连通的、构成所述出流口的通孔，所述第三锁紧接头的侧壁上具有构成所述入流口的通孔。

7.根据权利要求6所述的压力补偿装置，其特征在于，所述第一锁紧接头的外周壁和所述第二锁紧接头的内周壁形状配合。

8.根据权利要求7所述的压力补偿装置，其特征在于，所述第一锁紧接头的外周壁具有外八方形状，所述第二锁紧接头的内周壁具有能够与所述外八方形状配合的内八方形状。

9.根据权利要求6所述的压力补偿装置，其特征在于，所述第一锁紧接头和所述第二锁紧接头之间具有限制二者的相对转动的紧固件。

10.根据权利要求9所述的压力补偿装置，其特征在于，所述紧固件为安装在所述第二锁紧接头的外周壁上的顶丝孔内的顶丝。

11.根据权利要求2所述的压力补偿装置，其特征在于，所述封堵件为旋塞。

12.根据权利要求2所述的压力补偿装置，其特征在于，所述压力补偿装置还包括套设在所述腔体的外侧并与所述第二锁紧接头连接的过滤筒。

13.根据权利要求1至12中任意一项所述的压力补偿装置，其特征在于，所述腔体为橡胶制部件。

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