CN105507879A - 设有压力平衡机构的旋转短节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设有压力平衡机构的旋转短节，涉及石油测井仪器领域。包括上接头。连接体，其与上接头相连。轴，轴可相对连接体转动，其至少部分位于连接体内，位于连接体内的部分包括轴前端。上推力轴承，其位于上接头和轴前端之间。下推力轴承，其位于连接体和轴前端之间。压力平衡机构，其包括滑套，滑套套设在连接体和轴上，滑套可沿连接体轴向滑动。注满液压油的封闭腔室，其包括相互连通的定容积腔室和变容积腔室，定容积腔室由上接头和轴前端围成，变容积腔室由连接体、轴和滑套围成，滑套滑动时改变变容积腔室容积。本发明中的设有压力平衡机构的旋转短节能承受双向的轴向力且在极深的井深处能正常转动。

Description

设有压力平衡机构的旋转短节

技术领域

本发明涉及石油测井仪器领域，具体涉及一种设有压力平衡机构的旋转短节。

背景技术

在电缆测井领域，测井仪器的井下仪器通过测井电缆与地面系统连接，电缆将井下仪器放到井下或上提进行测井。在实际测井过程中，井下仪器在下放或上提过程中往往产生旋转，旋转产生的扭力直接作用在仪器和电缆上。扭力首先使柔软的电缆发生扭转，严重时会扭断到电缆，造成严重事故；其次扭力会拧松井下仪器之间的连接螺纹，甚至使螺纹下端的仪器脱落，造成仪器落井事故。

为了解决上述问题，通常会采用旋转短节来抵消所产生的扭力，但是现有的旋转短节主要存在两方面的问题：

(1)在仪器下放的初始阶段，由于仪器重力大于井液的压力，旋转短节相对转动的两部分之间承受的是拉力。但在井下较深的位置时，井液压力远超过仪器重力，旋转短节相对转动的两部分之间承受的是压力。现有的旋转短节只能承受单向的轴向力，通常只能承受拉力，当井液压力很大的情况下便无法正常转动来释放旋转扭力。

(2)即使旋转短节能承受双向的轴向力，但在极深的井深处，巨大的井液压力超过旋转短节相对转动的两部分之间承受的的正常负载，同样旋转短节也不能正常转动来释放旋转扭力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够承受双向的轴向力且在极深的井深处仍能保证旋转短节正常转动的设有压力平衡机构的旋转短节。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种设有压力平衡机构的旋转短节，包括，

上接头；

连接体，其与所述上接头相连；

轴，所述轴可相对所述连接体转动，其至少部分位于所述连接体内，且所述位于所述连接体内的部分包括轴前端；

上推力轴承，其位于所述上接头和所述轴前端之间；

下推力轴承，其位于所述连接体和所述轴前端之间；

压力平衡机构，其包括滑套，所述滑套套设在所述连接体和轴上，且所述滑套可沿所述连接体轴向滑动；以及

注满液压油的封闭腔室，其包括相互连通的定容积腔室和变容积腔室，所述定容积腔室由所述上接头和轴前端围成，所述变容积腔室由所述连接体、轴和滑套围成，所述滑套滑动时改变所述变容积腔室容积。

在上述技术方案的基础上，所述压力平衡机构还包括滑动锁紧螺母，所述滑动锁紧螺母套设在所述连接体上并与所述滑套螺纹固定连接，且所述滑动锁紧螺母能沿所述连接体轴向滑动。

在上述技术方案的基础上，所述滑动锁紧螺母内孔设有凸起，所述连接体设有滑槽，所述凸起可滑动地置于所述滑槽内。

在上述技术方案的基础上，所述压力平衡机构还包括轴承挡圈和弹簧，所述轴承挡圈固定在所述连接体上，所述弹簧设于所述轴承挡圈和滑动锁紧螺母之间，且所述弹簧的两端分别抵持于所述轴承挡圈和滑动锁紧螺母。

在上述技术方案的基础上，所述轴前端设有上台阶面和下台阶面，所述上推力轴承位于所述上接头和所述上台阶面之间，所述下推力轴承位于所述连接体和所述下台阶面之间。

在上述技术方案的基础上，所述旋转短节受压力时，所述上推力轴承的两端分别抵持于所述上接头和上台阶面，所述下推力轴承一端抵持于所述连接体，另一端与所述下台阶面留有间隙；所述旋转短节受拉力时，所述上推力轴承一端抵持于所述上台阶面，另一端与所述上接头留有间隙，所述下推力轴承的两端分别抵持于所述连接体和下台阶面。

在上述技术方案的基础上，所述连接体和所述轴之间还设有轴承。

在上述技术方案的基础上，所述上接头和滑套上均设有注油塞，所述注油塞与所述封闭腔室相连。

在上述技术方案的基础上，所述上接头和所述轴还设有密封塞，所述密封塞与所述定容积腔室相连。

在上述技术方案的基础上，所述上接头与所述连接体之间设有静密封件、所述连接体与所述滑套之间设有滑动密封件、所述轴与所述滑套之间设有旋转密封件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的设有压力平衡机构的旋转短节，其轴由轴承支撑在连接体内，可以自由转动，从而可以来释放井下仪器的旋转扭力。

(2)本发明的设有压力平衡机构的旋转短节包括上推力轴承和下推力轴承。当旋转短节受压力时，上推力轴承受力；当旋转短节受拉力时，下推力轴承受力，从而旋转短节既能承受拉力也能承受压力。

(3)本发明的设有压力平衡机构的旋转短节，包括压力平衡机构，该压力平衡机构包括可沿连接体滑动的滑套，当滑套滑动时，通过改变其封闭腔室的容积，使得外部井液的压强与封闭腔室内液压油的压强相等，液压油对轴向下的压力与井液对轴向上的压力几乎相等，从而使得轴作用于下推力轴承的轴向力仅仅为仪器的重力，克服了巨大井液压力对轴的影响，使旋转短节在深水位下仍然能正常转动来释放旋转扭力。

附图说明

图1为本发明中设有压力平衡机构的旋转短节的结构示意图；

图2为本发明中连接体滑槽的结构示意图；

图3为本发明中滑动锁紧螺母的结构示意图。

图中：1-上接头，2-连接体，21-滑槽，3-轴，31-轴前端，4-上推力轴承，5-下推力轴承，6-压力平衡机构，61-滑套，62-滑动锁紧螺母，621-凸起，63-轴承挡圈，64-弹簧，7-封闭腔室，71-定容积腔室，72-变容积腔室，8-轴承，91-静密封件，92-滑动密封件，93-旋转密封件，100-注油塞，200-密封塞。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明提供一种设有压力平衡机构的旋转短节，其包括上接头1、连接体2、轴3、上推力轴承4、下推力轴承5、压力平衡机构6、封闭腔室7和轴承8。

其中上接头1与连接体2相连，在上接头1上设置有密封沟槽用来放置静密封件91，保证上接头1与连接体2之间的密封性。同时参见图2所示，连接体2还设有滑槽21。

轴3放置在连接体2内，在连接体2和轴3之间设置有两个轴承8，使得轴3能相对于连接体2转动。轴3至少部分位于连接体2内，位于连接体2内的部分包括轴前端31。

轴前端31设有上台阶面和下台阶面，上推力轴承4位于上接头1和上台阶面之间，下推力轴承5位于连接体2和下台阶面之间。当旋转短节受压力时，上推力轴承4受力，上推力轴承4的两端分别抵持于上接头1和上台阶面，下推力轴承5一端抵持于连接体2，另一端与下台阶面留有间隙。当旋转短节受拉力时，下推力轴承5受力，下推力轴承5的两端分别抵持于所述连接体2和下台阶面，上推力轴承4一端抵持于上台阶面，另一端与上接头1留有间隙。从而旋转短节既能承受拉力也能承受压力，不至于因轴向力在端面产生的摩擦力过大而影响正常的转动。

压力平衡机构6包括滑套61、滑动锁紧螺母62、轴承挡圈63和弹簧64。滑套61放置在轴3和连接体2下端的外面，在滑套61下端内孔设置有密封沟槽用来放置旋转密封件93，从而轴3能够可靠密封地在其孔内转动。参见图2和图3所示，滑动锁紧螺母62套设在连接体2上并通过螺纹与滑套61相连。滑动锁紧螺母62内孔设有凸起621，凸起621可滑动地置于滑槽21内。连接体2的中部设置有密封沟槽用来放置滑动密封件92，从而能够可靠地实现滑套61与连接体2之间的轴向滑动。

轴承挡圈63通过螺纹固定连接在连接体2下端，弹簧64带预压缩地放置在轴承挡圈63和滑动锁紧螺母62之间，弹簧预压缩力通过滑动锁紧螺母62作用在滑套61上，使滑套61相对于连接体2收缩。

封闭腔室7内注满液压油，其包括相互连通的定容积腔室71和变容积腔室72。定容积腔室71由上接头1和轴前端31围成，变容积腔室72由连接体2、轴3和滑套61围成。上接头1和滑套61上均设有注油塞100，注油塞100与封闭腔室7相连。上接头1和轴3还设有密封塞200，密封塞200与定容积腔室71相连。封闭腔室7内注满液压油，在温度和压力的影响下，液压油的体积会膨胀和收缩，当液压油体积膨胀时，滑套61向下移动；当液压油体积收缩时，滑套61在弹簧64作用下向上移动而复位，滑套61起到调节变容积腔室72容积的作用。当外部井液的压强发生变化时，如果忽略滑套61和连接体2的滑动摩擦力、滑套61的重力与弹簧64的弹力，由于滑套61可以滑动，滑套61相当于一个平衡活塞，滑套61处于内外液体压力平衡状态，外部井液的压强与封闭腔室7内液压油的压强相等，使得作用于轴3向上与向下的液压力相等，即井液压力被液压油的压力平衡掉，轴3所受的轴向力仅为仪器重力。

若不采取压力平衡措施，在井深较小时，仪器重力大于井液压力，轴3所受的轴向力向下，下推力轴承5受力，轴向力小于仪器重力，在下推力轴承5的基本额定动载荷的范围之内，旋转短节能正常工作。但当井深较大时，仪器重力远小于没有被平衡掉的巨大井液压力，轴3所受的轴向力向上，上推力轴承4受力，轴向力大小可能远超上推力轴承4的基本额定动载荷，旋转短节无法正常工作。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：包括，

上接头(1)；

连接体(2)，其与所述上接头(1)相连；

轴(3)，所述轴(3)可相对所述连接体(2)转动，其至少部分位于所述连接体(2)内，且所述位于所述连接体(2)内的部分包括轴前端(31)；

上推力轴承(4)，其位于所述上接头(1)和所述轴前端(31)之间；

下推力轴承(5)，其位于所述连接体(2)和所述轴前端(31)之间；

压力平衡机构(6)，其包括滑套(61)，所述滑套(61)套设在所述连接体(2)和轴(3)上，且所述滑套(61)可沿所述连接体(2)轴向滑动；以及

注满液压油的封闭腔室(7)，其包括相互连通的定容积腔室(71)和变容积腔室(72)，所述定容积腔室(71)由所述上接头(1)和轴前端(31)围成，所述变容积腔室(72)由所述连接体(2)、轴(3)和滑套(61)围成，所述滑套(61)滑动时改变所述变容积腔室(72)容积。

2.如权利要求1所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述压力平衡机构(6)还包括滑动锁紧螺母(62)，所述滑动锁紧螺母(62)套设在所述连接体(2)上并与所述滑套(61)螺纹固定连接，且所述滑动锁紧螺母(62)能沿所述连接体(2)轴向滑动。

3.如权利要求2所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述滑动锁紧螺母(62)内孔设有凸起(621)，所述连接体(2)设有滑槽(21)，所述凸起(621)可滑动地置于所述滑槽(21)内。

4.如权利要求2所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述压力平衡机构(6)还包括轴承挡圈(63)和弹簧(64)，所述轴承挡圈(63)固定在所述连接体(2)上，所述弹簧(64)设于所述轴承挡圈(63)和滑动锁紧螺母(62)之间，且所述弹簧(64)的两端分别抵持于所述轴承挡圈(63)和滑动锁紧螺母(62)。

5.如权利要求1所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述轴前端(31)设有上台阶面和下台阶面，所述上推力轴承(4)位于所述上接头(1)和所述上台阶面之间，所述下推力轴承(5)位于所述连接体(2)和所述下台阶面之间。

6.如权利要求5所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述旋转短节受压力时，所述上推力轴承(4)的两端分别抵持于所述上接头(1)和上台阶面，所述下推力轴承(5)一端抵持于所述连接体(2)，另一端与所述下台阶面留有间隙；所述旋转短节受拉力时，所述上推力轴承(4)一端抵持于所述上台阶面，另一端与所述上接头(1)留有间隙，所述下推力轴承(5)的两端分别抵持于所述连接体(2)和下台阶面。

7.如权利要求1所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述连接体(2)和所述轴(3)之间还设有轴承(8)。

8.如权利要求1-7任一项所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述上接头(1)和滑套(61)上均设有注油塞(100)，所述注油塞(100)与所述封闭腔室(7)相连。

9.如权利要求1-7任一项所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述上接头(1)和所述轴(3)还设有密封塞(200)，所述密封塞(200)与所述定容积腔室(71)相连。

10.如权利要求1-7任一项所述的设有压力平衡机构的旋转短节，其特征在于：所述上接头(1)与所述连接体(2)之间设有静密封件(91)、所述连接体(2)与所述滑套(61)之间设有滑动密封件(92)、所述轴(3)与所述滑套(61)之间设有旋转密封件(93)。