CN109185263B - 一种井下带液压系统及其平衡活塞 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种井下带液压系统及其平衡活塞。该平衡活塞包括：支撑体，所述支撑体的外周面上设置有第一容纳槽，所述支撑体的内周面上设置有第二容纳槽；两个密封圈，两个所述密封圈分别设置在所述第一容纳槽和所述第二容纳槽中，并且设置在所述第一容纳槽中的所述密封圈的外周面与所述支撑体的外周面平齐或突出于所述支撑体的外周面，设置在所述第二容纳槽中的所述密封圈的内周面与所述支撑体的内周面平齐或突出于所述支撑体的内周面；和压盖，所述压盖固定在所述支撑体的一端，并且压紧两个所述密封圈。本申请的井下带液压系统包括所述平衡活塞。本申请的平衡活塞具有较好的密封、刮泥与扶正的效果，而且结构简单、易装配、阻力小。

Description

一种井下带液压系统及其平衡活塞
技术领域
本申请涉及但不限于一种井下带液压技术，具体涉及但不限于一种井下带液压系统及其平衡活塞。
背景技术
井下带液压系统的设备作业时，面临的首要问题是随着深度增加，泥浆柱产生的外界压力逐步增加，对液压系统产生的附加压力也逐步增加。消除由泥浆柱产生的附加压力使液压系统处于稳定的状态，是设备能正常工作的基础。通用的技术是采用平衡活塞结构，如图1所示。平衡活塞结构由平衡弹簧1、平衡活塞2等部分组成，通过平衡活塞的移动来平衡泥浆3产生的压力。当泥浆柱的压力高于液压油4的压力时，平衡活塞左移并压缩液压油，液压油体积变小，承压加大直至与泥浆柱压力相等后平衡活塞停止运动；当泥浆柱压力小于液压油压力时，平衡活塞右移，液压油体积变大，承压变小直至与泥浆柱压力相等后平衡活塞停止运动。平衡弹簧用于平衡平衡活塞的摩擦力。
传统的平衡活塞的结构如图2所示，它由活塞本体5、刮泥环6、T圈7及耐磨环8等部件组成。传统的平衡活塞因密封件(包括刮泥环6、T圈7及耐磨环8)多，安装难度很大，需要使用专用工具进行安装，且安装过程中易损坏密封件，造成密封失效。而且，地面调试设备时(此时泥浆柱压力为大气压)，液压油界面是动态变化的，需要平衡活塞在平衡弹簧的作用下随时调整位置，使液压系统处于“饱和”状态(液压油充满整个腔体，不出现负压)。但传统平衡活塞阻力很大，时常出现因平衡弹簧无法拉回活塞，导致液压系统处于“亏空”状态(液压油未充满腔体，出现真空现象)，部分功能无法正常测试等问题。受结构及工作环境的限制，平衡弹簧的刚度很难增加，只能通过减小平衡活塞的阻力去解决。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供了一种结构简单、密封性能良好、阻力小的平衡活塞以及包含该平衡活塞的井下带液压系统。
具体地，本申请提供了一种平衡活塞，所述平衡活塞包括：
支撑体，所述支撑体的外周面上设置有第一容纳槽，所述支撑体的内周面上设置有第二容纳槽；
两个密封圈，两个所述密封圈分别设置在所述第一容纳槽和所述第二容纳槽中，并且设置在所述第一容纳槽中的所述密封圈的外周面与所述支撑体的外周面平齐或突出于所述支撑体的外周面，设置在所述第二容纳槽中的所述密封圈的内周面与所述支撑体的内周面平齐或突出于所述支撑体的内周面；和
压盖，所述压盖固定在所述支撑体的一端，并且压紧两个所述密封圈。
在本申请实施例中，所述密封圈可以包括密封环和弹簧，所述密封环可以具有沿圆周方向设置的凹槽，所述弹簧设置在整个的所述凹槽内。
在本申请实施例中，所述密封环可以为橡胶环。
在本申请实施例中，所述弹簧可以为斜圈弹簧。
在本申请实施例中，所述支撑体上可以设有沿周向方向设置的凸环，所述第一容纳槽可以设置在所述凸环上并且贯穿所述凸环的靠近所述压盖一端的端面。
在本申请实施例中，所述第二容纳槽可以贯穿所述支撑体的靠近所述压盖一端的端面。
在本申请实施例中，所述平衡活塞还可以包括结合件，所述结合件将所述支撑体与所述压盖固定。
在本申请实施例中，所述结合件可以为螺钉。
本申请还提供了一种井下带液压系统，所述井下带液压系统包括：
内管；
外管，所述外管套在所述内管外；
平衡弹簧，所述平衡弹簧套在所述内管上，且一端与所述内管或所述外管固定；和
如上所述的平衡活塞，所述平衡活塞套在所述内管上，并且与所述平衡弹簧的另一端相连接，所述平衡活塞两侧填充有不同的流体介质。
本申请的平衡活塞采用分体设计，由压盖和支撑体两部分共同形成活塞本体。本申请的密封圈中设置有弹簧，使得密封圈兼具传统平衡活塞结构中的刮泥环、T圈及耐磨环的功能，即具有密封、刮泥与扶正的作用。密封、刮泥及扶正的效果是靠弹簧的弹力来控制的；当密封圈两侧液压油与泥浆柱的压差越大时弹簧的沿径向方向上的弹力越大，弹簧外的密封环的变形越大；反之，当密封圈两侧的压差越小时，密封环的变形越小。弹簧沿着密封圈的圆周均匀分布，使密封、刮泥及扶正时各个方向受力均匀，效果较好，因此本申请的平衡活塞具有结构简单、易装配、密封性能良好的优点。而且，由于本申请的平衡活塞内侧和外侧各只有一道密封，大幅度降低了阻力(约为以前的1/3左右)。经过室内及实验井多次测试，本申请的平衡活塞的密封效果良好，且不会使液压系统处于“亏空”状态。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为传统平衡活塞的工作状态示意图；
图2为传统平衡活塞的结构示意图；
图3为本申请实施例的平衡活塞的结构示意图；
图4为本申请实施例的密封圈的安装示意图；
图5为图4的局部放大图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请实施例提供了一种平衡活塞，如图3所示，所述平衡活塞包括：
支撑体10，所述支撑体10的外周面上设置有第一容纳槽11，所述支撑体的内周面上设置有第二容纳槽12；
两个密封圈20，两个所述密封圈20分别设置在所述第一容纳槽11和所述第二容纳槽12中，并且设置在所述第一容纳槽11中的所述密封圈20的外周面与所述支撑体10的外周面平齐或突出于所述支撑体10的外周面，设置在所述第二容纳槽12中的所述密封圈22的内周面与所述支撑体10的内周面平齐或突出于所述支撑体10的内周面；和
压盖30，所述压盖30固定在所述支撑体10的一端，并且压紧两个所述密封圈20。
在本申请实施例中，如图4-5所示，所述密封圈20可以包括密封环21和弹簧22，所述密封环21具有沿圆周方向设置的凹槽，所述弹簧22设置在整个的所述凹槽内。
所述弹簧22可以为斜圈弹簧，例如，可以为巴塞尔(BAL SEAL)公司生产的斜圈弹簧。
在本申请实施例中，所述密封环可以为橡胶环。
在本申请实施例中，所述密封圈可以为巴塞尔(BAL SEAL)工程公司生产的型号为X6 23022ICD的密封圈。
在本申请实施例中，所述支撑体10上可以设有沿周向方向设置的凸环13，所述第一容纳槽11设置在所述凸环13上并且贯穿所述凸环13的靠近所述压盖30一端的端面。
在本申请实施例中，所述第二容纳槽12可以贯穿所述支撑体10的靠近所述压盖30一端的端面。
在本申请实施例中，所述平衡活塞还可以包括结合件40，所述结合件40将所述支撑体10与所述压盖30固定。所述结合件40可以为螺钉。
装配时将两个密封圈分别置于支撑体的第一容纳槽和第二容纳槽中，将压盖安装在支撑体上，然后通过结合件将支撑体与压盖固定在一起即可，非常方便。
由于本申请的平衡活塞只有一道密封，大幅度降低了阻力(约为以前的1/3左右)。经过室内及实验井多次测试，本申请的平衡活塞的密封效果良好，且不会使液压系统处于“亏空”状态。
本申请实施例还提供了一种井下带液压系统，所述井下带液压系统包括：
内管；
外管，所述外管套在所述内管外；
平衡弹簧，所述平衡弹簧套在所述内管上，且一端与所述内管或所述外管固定；和
本申请实施例提供的平衡活塞，所述平衡活塞套在所述内管上，并且与所述平衡弹簧的另一端相连接，所述外管内且所述平衡活塞两侧填充有不同的流体介质。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种平衡活塞，其特征在于，所述平衡活塞包括：
支撑体，所述支撑体的外周面上设置有第一容纳槽，所述支撑体的内周面上设置有第二容纳槽；
两个密封圈，两个所述密封圈分别设置在所述第一容纳槽和所述第二容纳槽中，并且设置在所述第一容纳槽中的所述密封圈的外周面与所述支撑体的外周面平齐或突出于所述支撑体的外周面，设置在所述第二容纳槽中的所述密封圈的内周面与所述支撑体的内周面平齐或突出于所述支撑体的内周面，所述密封圈包括密封环和弹簧，所述密封环具有沿圆周方向设置的凹槽，所述弹簧设置在整个的所述凹槽内，所述弹簧为斜圈弹簧；和
压盖，所述压盖固定在所述支撑体的一端，并且压紧两个所述密封圈。
2.根据权利要求1所述的平衡活塞，其中，所述密封环为橡胶环。
3.根据权利要求1所述的平衡活塞，其中，所述支撑体上设有沿周向方向设置的凸环，所述第一容纳槽设置在所述凸环上并且贯穿所述凸环的靠近所述压盖一端的端面。
4.根据权利要求1所述的平衡活塞，其中，所述第二容纳槽贯穿所述支撑体的靠近所述压盖一端的端面。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的平衡活塞，所述平衡活塞还包括结合件，所述结合件将所述支撑体与所述压盖固定。
6.根据权利要求5所述的平衡活塞，其中，所述结合件为螺钉。
7.一种井下带液压系统，其特征在于，所述井下带液压系统包括：
内管；
外管，所述外管套在所述内管外；
平衡弹簧，所述平衡弹簧套在所述内管上，且一端与所述内管或所述外管固定；和
根据权利要求1-6中任一项所述的平衡活塞，所述平衡活塞套在所述内管上，并且与所述平衡弹簧的另一端相连接，所述平衡活塞两侧填充有不同的流体介质。
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