CN103615194B - 螺杆钻具油密封主轴总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺杆钻具油密封主轴总成。其技术方案是：包括壳体部分和主轴，其中壳体部分由下外轴承壳体、下壳体和上壳体自下而上连接到一起形成，主轴穿过壳体部分的中间；所述下外轴承壳体下端与主轴之间设有第一密封圈和滑动密封，并且由压紧螺母和压紧垫片来提供定位和预紧力，形成下外轴承壳体部分密封结构，保证下外轴承壳体下端与主轴的密封；上壳体内的整体的滑动活塞可沿主轴上下滑动，保证密封腔与外部压力的平衡，实现油的密封。有益效果是：润滑和冷却都是润滑油来完成，不需要泥浆分流，泥浆100%流经主轴内孔，这样保证了足够的泥浆通过钻头水眼。油润滑环境提高了润滑效果，减少了摩擦损耗，使整体的工作效率和寿命都得到提高。

Description

螺杆钻具油密封主轴总成

技术领域

本发明涉及一种石油钻采工具螺杆钻具，特别涉及一种螺杆钻具油密封主轴总成。

背景技术

随着螺杆钻具行业不断的成熟，螺杆钻具从上往下主要分为五部分，旁通阀部分、防掉总成部分、马达部分、万向轴总成、主轴总成部分。泥浆流经马达做功驱动转子转动，经万向轴传输后带动主轴转动，在壳体部分不转动的情况下主轴可驱动钻头钻井。

目前，螺杆钻具的各个部分都得到了改进提高。马达部分由普通马达改进到等壁厚马达和高温马达，万向轴部分改进为球铰型万向轴和可调弯壳体，下面亟待改进的就是主轴总成部分，现有的主轴总成结构参照附图1，包括上螺母a1、上内TC轴承a2、上外TC轴承a3、轴承壳体a4、止推环a5、串轴承a6、下螺母a7、调整环a8、下内TC轴承a9、下外TC轴承a10、主轴a11，其中，泥浆通过内外TC轴承中间和串轴承中间，通过分流4%的泥浆来润滑和冷却轴承；泥浆流经上TC轴承，推力轴承和下TC轴承，由于泥浆中固相成分存在，增加了磨粒磨损和功率损失，对轴承组合的寿命有直接影响，仍然存在对钻具水眼压降、钻压承受能力差，及整体螺杆钻具的使用寿命低的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种螺杆钻具油密封主轴总成，润滑和冷却都是润滑油来完成，不需要泥浆分流，泥浆100%流经主轴内孔，这样保证了足够的泥浆通过钻头水眼。油润滑环境提高了润滑效果，减少了摩擦损耗，使整体的工作效率和寿命都得到提高。

其技术方案是：包括壳体部分和主轴，其中壳体部分由下外轴承壳体、下壳体和上壳体自下而上连接到一起形成，主轴穿过壳体部分的中间；

所述下外轴承壳体下端与主轴之间设有第一密封圈和滑动密封，并且由压紧螺母和压紧垫片来提供定位和预紧力，形成下外轴承壳体部分密封结构，保证下外轴承壳体下端与主轴的密封；

下外轴承壳体的上端安装下滑动轴承，下壳体的上端安装上滑动轴承，下滑动轴承的上部安装调整垫片，调整垫片的上部安装下推力轴承和上推力轴承；上滑动轴承和下滑动轴承用于平衡壳体部分与主轴的径向力；轴向力通过下推力轴承和上推力轴承传递到下壳体，从而实现轴向力钻压的转换；调整垫片起位置修正的作用，保证下外轴承壳体上端和下壳体之间螺纹连接的密封性；

在所述的下推力轴承和上推力轴承之间安装承压螺母和销钉，承压螺母通过紧定的销钉确保承压螺母与主轴的位置不变；

上壳体内的整体的滑动活塞可沿主轴上下滑动，保证密封腔与外部压力的平衡，实现油的密封。

其中，上述的滑动活塞设有内外两套密封组合，压紧螺套与压紧垫片配合提供第二密封圈和滑动密封保证了内圈的密封；第三密封圈和第四密封圈提供了滑动活塞的外圈的密封，紧定螺钉限制滑动活塞的外圈转动，只能上下滑动的行程。

另外，所述的注油口共有两套，供注油和放气使用。

本发明的有益效果是：在工作状态下，本发明与传统主轴总成的最大区别是，润滑和冷却的介质不同，传统主轴总成是泥浆通过内外TC轴承中间和串轴承中间，通过分流4%的泥浆来润滑和冷却轴承。泥浆流经上TC轴承，推力轴承和下TC轴承，由于泥浆中固相成分存在，增加了磨粒磨损和功率损失，对轴承组合的寿命有直接影响。油密封主轴总成润滑和冷却都是润滑油来完成，不需要泥浆分流，泥浆100%流经主轴内孔，这样保证了足够的泥浆通过钻头水眼。油润滑环境提高了润滑效果，减少了摩擦损耗，使整体的工作效率和寿命都得到提高。

附图说明

附图1是现有技术的结构示意图；

附图2是本发明的结构示意图；

附图3是图2中的A-A部分的放大图；

附图4是图2中的B-B部分的放大图；

附图5是本发明的上壳体的结构图；

附图6是本发明的下壳体的结构图；

附图7是本发明的滑动活塞的结构图；

上图中：主轴1、压紧螺母2、第一密封圈3、滑动密封4、注油口5、下外轴承壳体6、轴承下壳体7、调整垫片8、下推力轴承9、承压螺母10、销钉11、上推力轴承12、轴承上壳体13、压紧螺套14、压紧垫片15、第二密封圈16、紧定螺钉17、滑动密封18、第三密封圈19、第四密封圈20、上滑动轴承21、下滑动轴承22、垫片23、滑动活塞24。

具体实施方式

结合附图1-7，对本发明作进一步的描述：

本发明包括壳体部分和主轴1，其中壳体部分由下外轴承壳体6、下壳体7和上壳体13自下而上连接到一起形成，主轴1穿过壳体部分的中间形成主轴总成；

所述下外轴承壳体6下端与主轴1之间设有第一密封圈3和滑动密封4，并且，并由压紧螺母2和压紧垫片23来提供定位和预紧力，形成下外轴承壳体部分密封结构，保证下外轴承壳体6下端与主轴1的密封；

下外轴承壳体6的上端安装下滑动轴承22，下壳体7的上端安装上滑动轴承21，下滑动轴承22的上部安装调整垫片8，调整垫片8的上部安装下推力轴承9和上推力轴承12；上滑动轴承21和下滑动轴承22用于平衡壳体部分与主轴1的径向力；轴向力通过下推力轴承9和上推力轴承12传递到下壳体7，从而实现轴向力钻压的转换；调整垫片8起位置修正的作用，保证下外轴承壳体6上端和下壳体7之间螺纹连接的密封性；

在所述的下推力轴承9和上推力轴承12之间安装承压螺母10和销钉11，承压螺母10通过紧定的销钉11确保承压螺母10与主轴1的位置不变；

上壳体13内的整体的滑动活塞24可沿主轴1上下滑动，从而保证密封腔与外部压力的平衡，有利于实现油的密封，保证轴承工作环境。

所述的滑动活塞24内外两套密封组合，压紧螺套14与压紧垫片15配合提供第二密封圈16和滑动密封18保证了内圈的密封；第三密封圈19和第四密封圈20提供了滑动活塞的外圈的密封，紧定螺钉17限制滑动活塞24的外圈转动，只能上下滑动的行程，注油口5共有两套，供注油和放气使用，在确保内部无气泡空间后用螺钉封死。

上壳体13内为滑动活塞24，保证内外压力均衡。

下壳体7内为推力轴承组合部分，实现轴向力的转换，上推力轴承12和下推力轴承9之间是承压螺母10，承压螺母10与主轴1螺纹连接。

本发明是：利用双向平面推力轴承将作用在主轴上面的轴向力转化到壳体上去，轴承间的润滑和冷却均由润滑油来完成，主轴总成的上端有一个可以轴向滑动的活塞，实现主轴内外腔的压力平衡，同时和下端的密封装置共同起到密封的作用。摩擦轴承传导径向力到轴承壳体。万向轴驱动主轴小头部分转动，经摩擦轴承盒上下推力轴承平衡组合，最终由大头部分带动钻头一起转动。工作形式与传统结构主轴总成一致，润滑介质由泥浆改变为润滑油润滑，钻压转换和转动功率均提高了50%以上。

Claims (2)

1.一种螺杆钻具油密封主轴总成，其特征是：包括壳体部分和主轴（1），其中壳体部分由下外轴承壳体（6）、下壳体（7）和上壳体（13）自下而上连接到一起形成，主轴（1）穿过壳体部分的中间；

所述下外轴承壳体（6）下端与主轴（1）之间设有第一密封圈（3）和滑动密封（4），并且，由压紧螺母（2）和压紧垫片（23）来提供定位和预紧力，形成下外轴承壳体部分密封结构，保证下外轴承壳体（6）下端与主轴（1）的密封；

下外轴承壳体（6）的上端安装下滑动轴承（22），下壳体（7）的上端安装上滑动轴承（21），下滑动轴承（22）的上部安装调整垫片（8），调整垫片（8）的上部安装下推力轴承（9）和上推力轴承（12）；上滑动轴承（21）和下滑动轴承（22）用于平衡壳体部分与主轴（1）的径向力；轴向力通过下推力轴承（9）和上推力轴承（12）传递到下壳体（7），从而实现轴向力钻压的转换；调整垫片（8）起位置修正的作用，保证下外轴承壳体（6）上端和下壳体（7）之间螺纹连接的密封性；

在所述的下推力轴承（9）和上推力轴承（12）之间安装承压螺母（10）和销钉（11），承压螺母（10）通过紧定的销钉（11）确保承压螺母（10）与主轴（1）的位置不变；

上壳体（13）内的整体的滑动活塞（24）可沿主轴（1）上下滑动，保证密封腔与外部压力的平衡，实现油的密封。

2.根据权利要求1所述的螺杆钻具油密封主轴总成，其特征是：所述的滑动活塞（24）设有内外两套密封组合，压紧螺套（14）与压紧垫片（15）配合提供第二密封圈（16）和滑动密封（18）保证了内圈的密封；第三密封圈（19）和第四密封圈（20）提供了滑动活塞的外圈的密封，紧定螺钉（17）限制滑动活塞（24）的外圈转动，只能上下滑动的行程。