CN103775018B - 一种旋转密封总成 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转密封总成，它包括上端盖、壳体、轴承组、内筒、下端盖和密封件。壳体上加工有四条孔道；密封圈冷却油依次通过密封圈冷却孔道A、中间环形沟槽B、密封圈冷却孔道B、中间环形沟槽A以及上端盖孔道后，返回密封圈冷却油油箱，实现对密封圈的冷却。通过控制密封圈冷却油的压力可以控制活塞的运动，从而调节下旋转动密封的压紧程度。轴承组冷却润滑油通过轴承组润滑冷却孔道A进入轴承组底部空间，完成对轴承组的润滑冷却后进入轴承组润滑冷却孔道B，然后返回轴承组润滑油油箱。本发明具有下部动密封自动补偿功能，独立的密封圈冷却通道和轴承冷却润滑通道，提高了旋转密封总成的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转密封总成，尤其涉及石油钻井和修井作业用旋转防喷器的旋转密封总成。
背景技术
石油钻井和修井作业过程中，特别是在欠平衡钻井、气体钻井以及控制压力钻井过程中，要求在井口安装一套旋转防喷器来密封井眼与钻柱之间的环形空间，旋转防喷器应能随钻柱一起旋转，并且能够承受一定的井口压力，防止钻井液从井口喷出。旋转防喷器一般包括安装于井口的底座和可拆卸的旋转密封总成，旋转密封总成和底座之间通过液缸或者机械装置（如螺栓）来进行固定。旋转密封总成一般都含有轴承组和旋转动密封圈，因此需要冷却和润滑系统。在现有的旋转密封总成上，一般都有一个油口和两个冷却液口，冷却润滑油通过油口进入旋转密封总成，对轴承和旋转密封总成的下动密封圈进行强制润滑；冷却液通过两个冷却液口实现循环，对旋转密封总成的上动密封圈进行冷却。
现有的旋转密封总成的下部密封无法实现自动补偿密封，工作一定时间后密封圈受到磨损，密封能力显著下降，密封寿命有限。由于对轴承组进行冷却的润滑油直接经过下部密封进入井口环空，润滑油是不断损耗的，要求润滑油油泵排量很小，因此对轴承组的冷却能力有限。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种可以对轴承组进行充分冷却润滑、下密封可以进行自动补偿密封的旋转密封总成。
本发明的技术方案：一种旋转密封总成，包括套装在内筒外部的壳体、设在内筒和壳体之间的轴承组、以及封堵在壳体上下端口的上、下端盖和密封件，其特征在于:在上、下端盖与壳体对合面上设有中间环形沟槽，靠近中间环形沟槽的端盖外周边和内周边分别开设密封件槽，密封件安装在密封件槽后分别与壳体和内筒形成密封配合；内筒和壳体中部分别设置凸出挡环，轴承组沿轴向叠置在凸出挡环之间和上下，轴承组的上、下端面分别与上、下端盖的内端面形成轴向挤压配合；壳体上沿轴向设置一组密封圈冷却孔道和一组轴承组冷却孔道，其中，密封圈冷却孔道是由一条沿壳体上端面开口向下延伸至下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，和壳体上贯通于下、下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，以及与上端盖的中间环形沟槽贯通的上端盖孔道组成；轴承组冷却孔道是由两条沿壳体上端面开口后分别向下延伸至轴承组上、下端面的冷却孔道组成；上端盖外周边还设有分别与密封圈冷却孔道和轴承组冷却孔道贯通的通孔。
上述方案进一步包括：上、下端盖与轴承组的上、下端面对合处分别设有外凸沿，外凸沿上开设径向通孔，径向通孔与轴承组冷却孔道贯通。
所述的上端盖内周边密封件槽为双密封件槽，上、下密封件槽分别安装防尘圈和上旋转动密封件；所述的下端盖内周边密封件槽为轴向半封闭环形沟槽，环形沟槽的槽底靠近轴承组，并与中间环形沟槽连通，环形沟槽底部和封闭部分设有活塞和活塞密封圈，活塞下部的开放环空内设置下旋转动密封，旋转动密封下部由连接在下端盖上的密封圈压盘固定。
上端盖内壁的上旋转动密封采用Kalsi旋转动密封；下端盖内壁的下旋转动密封采用是V型组合密封圈。
本发明具有以下优点：（1）下部密封可以通过控制密封圈冷却孔道中液压油压力的大小来控制下部旋转动密封的压紧程度，从而控制密封圈的密封能力，实现自动补偿密封，提高了密封圈的使用寿命；（2）上部和下部密封采用了独立的冷却孔道进行冷却，带走了密封圈产生的热量，防止了密封圈的烧结，提高了密封寿命；（3）独立的轴承组冷却润滑油孔道，很好的保证了轴承组的润滑和冷却；（4）轴承组内的润滑油压力始终大于井筒内液体的压力，保证了钻井和修井作业的顺利进行，而且可以通过降低下部密封冷却系统的压力，使得润滑油达到部分漏失，漏失的润滑油经过下部密封圈与内筒之间的间隙进入井筒环空，可以很好的对下部密封进行润滑，延长了下部密封的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种旋转密封总成的示意图。
图2是本发明一种旋转密封总成的A-A向剖视图。
图1中：1.上端盖孔道,2.上端盖,3.上部环形沟槽A（即密封件槽之一）,4.密封圈冷却孔道A,5.中间环形沟槽A,6.下部环形沟槽A（即密封件槽之二）,7.轴承组,8.壳体,9.内筒,10.上部环形沟槽C（即密封件槽之三）,11.环形沟槽I,12.活塞密封圈,13.活塞,14.中间环形沟槽B,15.下旋转动密封,16.下部环形沟槽C（即密封件槽之四）,17.下端盖,18.密封圈压盖,19.密封圈冷却孔道B,20.下部环形沟槽B（即密封件槽之五）,21.上部环形沟槽B（即密封件槽之六）。
图2中：22.轴承组润滑冷却孔道A,23.轴承组润滑冷却孔道B。
具体实施方式
下面结合附图1和图2对本发明作进一步描述：
实施例1
一种旋转密封总成包括套装在内筒9外部的壳体8、设在内筒9和壳体8之间的轴承组7、以及封堵在壳体8上下端口的上、下端盖2、17和密封件；在上、下端盖2、17与壳体8对合面上设有中间环形沟槽A5、B14，靠近中间环形沟槽的端盖外周边和内周边分别开设密封件槽，密封件安装在密封件槽后分别与壳体8和内筒9形成密封配合；内筒9和壳体8中部分别设置凸出挡环，轴承组7沿轴向叠置在凸出挡环之间和上下，轴承组7的上、下端面分别与上、下端盖2、17的内端面形成轴向挤压配合；壳体8上沿轴向设置一组密封圈冷却孔道A4和一组轴承组润滑冷却孔道A22，其中，密封圈冷却孔道A4是由一条沿壳体8上端面开口向下延伸至下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，和壳体8上贯通于下、下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，以及与上端盖的中间环形沟槽贯通的上端盖孔道组成；轴承组冷却孔道A22是由两条沿壳体上端面开口后分别向下延伸至轴承组7上、下端面的冷却孔道组成；上端盖2外周边还设有分别与密封圈冷却孔道A4和轴承组润滑冷却孔道A22贯通的通孔。
实施例2
一种旋转密封总成包括套装在内筒9外部的壳体8、设在内筒9和壳体8之间的轴承组7、以及封堵在壳体8上下端口的上、下端盖2、17和密封件；在上、下端盖2、17与壳体8对合面上设有中间环形沟槽A5、B14，靠近中间环形沟槽的端盖外周边和内周边分别开设密封件槽，密封件安装在密封件槽后分别与壳体8和内筒9形成密封配合；内筒9和壳体8中部分别设置凸出挡环，轴承组7沿轴向叠置在凸出挡环之间和上下，轴承组7的上、下端面分别与上、下端盖2、17的内端面形成轴向挤压配合；壳体8上沿轴向设置一组密封圈冷却孔道A4和一组轴承组润滑冷却孔道A22，其中，密封圈冷却孔道A4是由一条沿壳体8上端面开口向下延伸至下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，和壳体8上贯通于下、下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，以及与上端盖的中间环形沟槽贯通的上端盖孔道组成；轴承组冷却孔道A22是由两条沿壳体上端面开口后分别向下延伸至轴承组7上、下端面的冷却孔道组成；上端盖2外周边还设有分别与密封圈冷却孔道A4和轴承组润滑冷却孔道A22贯通的通孔。上、下端盖2、17与轴承组7的上、下端面对合处分别设有外凸沿，外凸沿上开设径向通孔，径向通孔与轴承组润滑冷却孔道A22贯通。
实施例3
一种旋转密封总成包括套装在内筒9外部的壳体8、设在内筒9和壳体8之间的轴承组7、以及封堵在壳体8上下端口的上、下端盖2、17和密封件；在上、下端盖2、17与壳体8对合面上设有中间环形沟槽A5、B14，靠近中间环形沟槽的端盖外周边和内周边分别开设密封件槽，密封件安装在密封件槽后分别与壳体8和内筒9形成密封配合；内筒9和壳体8中部分别设置凸出挡环，轴承组7沿轴向叠置在凸出挡环之间和上下，轴承组7的上、下端面分别与上、下端盖2、17的内端面形成轴向挤压配合；壳体8上沿轴向设置一组密封圈冷却孔道A4和一组轴承组润滑冷却孔道A22，其中，密封圈冷却孔道A4是由一条沿壳体8上端面开口向下延伸至下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，和壳体8上贯通于下、下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，以及与上端盖的中间环形沟槽贯通的上端盖孔道组成；轴承组冷却孔道A22是由两条沿壳体上端面开口后分别向下延伸至轴承组7上、下端面的冷却孔道组成；上端盖2外周边还设有分别与密封圈冷却孔道A4和轴承组润滑冷却孔道A22贯通的通孔。上、下端盖2、17与轴承组7的上、下端面对合处分别设有外凸沿，外凸沿上开设径向通孔，径向通孔与轴承组润滑冷却孔道A22贯通。上端盖2内周边密封件槽为双密封件槽，上、下密封件槽B21、B20分别安装防尘圈和上旋转动密封件；下端盖17内周边密封件槽为轴向半封闭环形沟槽I11，环形沟槽I11的槽底靠近轴承组7，并与中间环形沟槽B14连通，环形沟槽I11底部和封闭部分设有活塞13和活塞密封圈12，活塞13下部的开放环空内设置下旋转动密封15，旋转动密封15下部由连接坐在下端盖17上的密封圈压盘18固定。
实施例4
一种旋转密封总成主要由上端盖2、壳体8、轴承组7、内筒9、下端盖17和密封件组成。壳体8上加工有四条孔道，分别是密封圈冷却孔道A4、密封圈冷却孔道B19、轴承组润滑冷却孔道A22和轴承组冷却润滑孔道B23；密封圈冷却孔道A4与旋转密封总成的密封圈冷却管线连接；轴承组润滑冷却孔道A22和轴承组冷却润滑孔道B23分别与旋转密封总成外部的轴承组冷却润滑管线连接，其中轴承组润滑冷却孔道A22与轴承组7底部空间连通，轴承组冷却润滑孔道B23与轴承组7顶部空间连通；上端盖2外周边加工有三个环形沟槽，上部环形沟槽A3和下部环形沟槽A6分别安装静密封圈，中间环形沟槽A5与密封圈冷却孔道B19连通；上端盖2的内周边加工有两个环形沟槽，上部环形沟槽B21安装防尘圈，下部环形沟槽B20安装旋转动密封；上端盖2上加工有上端盖孔道1，上端盖孔道1的分别与中间环形沟槽A5和外部密封圈冷却管线连通；下端盖17外周边加工有三个环形沟槽，上部环形沟槽C10和下部环形沟槽C16分别安装静密封圈，中间环形沟槽B14与密封圈冷却孔道A4和密封圈冷却孔道B19连通；下端盖17的内部加工有一个半封闭的环形沟槽I11，环形沟槽I11的槽底与旋转密封总成的轴向垂直，环形沟槽I11与中间环形沟槽B14连通，环形沟槽I11内部安装有活塞13，活塞13上安装有活塞密封圈12；下端盖17上连接密封圈压盘18，密封圈压盘18和活塞13之间放置下旋转动密封15。
下旋转动密封15是V型组合密封圈。
上端盖2内部的下部环形沟槽B20内安装的是Kalsi旋转动密封。
结合上述实施例，还可以作出如下调整。如上下端盖采用相同的内密封，包括全部采用上端盖的内密封方式或者全部采用下端盖的内密封方式。
其工作流程是：密封圈冷却油通过密封圈冷却孔道A4进入后，依次通过中间环形沟槽B14、密封圈冷却孔道B19、中间环形沟槽A5以及上端盖孔道1，然后返回密封圈冷却油油箱，实现对密封圈的冷却。通过控制密封圈冷却油的压力可以控制活塞13的运动，从而调节对下旋转动密封15的压紧程度。轴承组冷却润滑油通过轴承组润滑冷却孔道A22进入轴承组7底部空间，完成对轴承组7的润滑冷却后进入轴承组润滑冷却孔道B23，然后返回轴承组润滑油油箱。轴承运行过程，可以通过降低密封圈冷却油的压力，使得轴承组7内的润滑冷却油通过下旋转动密封15与内筒9之间的间隙进入井筒环空，从而对下旋转动密封15进行润滑。
Claims (3)
1.一种旋转密封总成，包括套装在内筒外部的壳体、设在内筒和壳体之间的轴承组、以及封堵在壳体上下端口的上、下端盖和密封件，其特征在于:在上、下端盖与壳体对合面上设有中间环形沟槽，靠近中间环形沟槽的端盖外周边和内周边分别开设密封件槽，密封件安装在密封件槽后分别与壳体和内筒形成密封配合；内筒和壳体中部分别设置凸出挡环，轴承组沿轴向叠置在凸出挡环之间和上下，轴承组的上、下端面分别与上、下端盖的内端面形成轴向挤压配合；壳体上沿轴向设置一组密封圈冷却孔道和一组轴承组冷却孔道，其中，密封圈冷却孔道是由一条沿壳体上端面开口向下延伸至下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，和壳体上贯通于下、下端盖的中间环形沟槽的冷却孔道，以及与上端盖的中间环形沟槽贯通的上端盖孔道组成；轴承组冷却孔道是由两条沿壳体上端面开口后分别向下延伸至轴承组上、下端面的冷却孔道组成；上端盖外周边还设有分别与密封圈冷却孔道和轴承组冷却孔道贯通的通孔；上、下端盖与轴承组的上、下端面对合处分别设有外凸沿，外凸沿上开设径向通孔，径向通孔与轴承组冷却孔道贯通。
2.根据权利要求1所述的旋转密封总成，其特征在于：所述的上端盖内周边密封件槽为双密封件槽，上、下密封件槽分别安装防尘圈和上旋转动密封件；所述的下端盖内周边密封件槽为轴向半封闭环形沟槽，环形沟槽的槽底靠近轴承组，并与中间环形沟槽连通，环形沟槽底部和封闭部分设有活塞和活塞密封圈，活塞下部的开放环空内设置下旋转动密封，旋转动密封下部由连接坐在下端盖上的密封圈压盘固定。
3.根据权利要求2所述的旋转密封总成，其特征在于：上端盖内壁的上旋转动密封采用Kalsi旋转动密封；下端盖内壁的下旋转动密封采用是V型组合密封圈。
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