CN110145278B - 具有胶筒组件的桥塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械结构领域，旨在解决现有的桥塞的胶筒组件无法再较高温度下保持较大承压能力的问题，提供一种桥塞，包括中心管，包括具有柱状外周面的柱段、柱段的轴向前端为径向扩大的管头段，管头段和柱段之间形成轴肩；胶筒组件套设在柱段的外周面；挤压环，螺纹连接于柱段的轴向后端的外周面，且挤压环能够在柱段上沿轴向推进自锁，且以轴肩为位置限定对胶筒组件施加沿轴向的挤压力；其中，胶筒组件包括沿轴向依次抵接并套设在柱段外周的前扩张环组、前锥垫、中部胶筒、后锥垫以及后扩张环组。本发明的有益效果是胶筒组件收到多项保护，使其在加温130℃时的承压能力仍然能够达到70MPa。

Description

具有胶筒组件的桥塞

技术领域

本发明涉及机械结构领域，具体而言，涉及一种具有胶筒组件的桥塞。

背景技术

胶筒组件是桥塞的一个功能结构，其作用是在套管中形成座封。

然而现有技术中的胶筒结构存在无法在较高温度下保持较大承压能力的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种具有胶筒组件的桥塞，以解决现有的桥塞的胶筒组件无法再较高温度下保持较大承压能力的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种桥塞，其具有胶筒组件，包括：

中心管，包括具有柱状外周面的柱段、柱段的轴向前端为径向扩大的管头段，管头段和柱段之间形成轴肩；

胶筒组件套设在柱段的外周面；

挤压环，螺纹连接于柱段的轴向后端的外周面，且挤压环能够在柱段上沿轴向推进自锁，且以轴肩为位置限定对胶筒组件施加沿轴向的挤压力；

其中，胶筒组件包括沿轴向依次抵接并套设在柱段外周的前扩张环组、前锥垫、中部胶筒、后锥垫以及后扩张环组；

所述前扩张环组、所述后扩张环组分别通过开设切缝的方式形成可变形结构，以使其在受挤压时能够沿径向向外扩张；所述中部胶筒结构为由柔性材料制成，且其在受挤压时能够发生沿径向向外的变形，以使得在胶筒组件受到沿轴向的挤压力时： a）挤压环和后锥垫两者对后扩张环组的作用力的合力驱使后扩张环沿径向向外扩张、b）前锥垫和后锥垫两者对中部胶筒的作用力的合力驱使中部胶筒沿径向向外扩张、c）轴肩和前锥垫两者对前扩张环组的作用力的合力驱使前扩张环沿径向向外扩张。

在一种实施方式下：

轴肩处的台阶面设置为朝外的台阶面，挤压环的前端面设置为朝外的挤压面；前锥垫的前端面、后锥垫的后端面均设置为朝外的锥面；

所述前扩张环组的轴向两端面均设置为朝内的锥面；所述后扩张环组的轴向两端面均设置为朝内的锥面；

轴肩的台阶面和前扩张环的前端面之间形成第一斜楔配合、前锥垫的前端面和前扩张环组的后端面之间形成第二斜楔配合，以使在胶筒组件受到沿轴向的挤压力时，前扩张环组受到轴肩通过第一斜楔配合施加的力和前锥垫通过第二斜楔配合施加的力的合力驱使前扩张环沿径向向外扩张；

挤压环的挤压面和后扩张环的后端面之间形成第三斜楔配合、后锥垫的后端面和后扩张环组的前端面之间形成第四斜楔配合，以使在胶筒组件受到沿轴向的挤压力时，后扩张环组受到挤压环通过第三斜楔配合施加的力和后锥垫通过第四斜楔配合施加的力的合力驱使后扩张环沿径向向外扩张。

在一种实施方式下：

中部胶筒包括中胶筒和两个分设于中胶筒轴向两端的端胶筒；所述端胶筒远离所述中胶筒的一端外表面套接有刚性材料构成的保护碗；保护碗的碗沿沿周向分布有多个切缝，以使保护碗受挤压时碗沿能够沿径向向外张开。

在一种实施方式下：

所述中胶筒的两端面设置为朝外的锥面；所述端胶筒靠近所述中胶筒的端面分别为朝内的锥面，以分别和中胶筒的两端面形成斜楔配合。

在一种实施方式下：

中胶筒的轴向长度大于端胶筒，且中胶筒从其内周面凹入形成环形凹槽，环形凹槽位于中胶筒的轴向中间位置。

在一种实施方式下：

前扩张环组包括相互配合的前凹扩张环和前凸扩张环；

前凹扩张环靠近前凸扩张环的端面内凹形成环槽、前凸扩张环靠近前凹扩张环的端面外凸形成配合所述环槽的环凸，以使前凹扩张环和前凸扩张环两者能够通过环槽和环凸形成轴向配合；

前凹扩张环靠近前凸扩展环的端面还设有沿周向间隔分布的多个凸柱，前凸扩展环靠近前凹扩张环的端面设有对应配合各个凸柱的凹孔，各个凸柱一一对应地插接在各个凹孔中形成插接配合；

前凹扩张环和前凸扩张环分别沿周向分布有多个切缝，且在两者在配合连接状态下，前凹扩张环上的切缝与前凸扩张环上的切缝彼此错开。

在一种实施方式下：

所述前凸扩张环上的切缝开设在各个凹孔处，所述前凹扩张环上的切缝设置在每组相邻的凸柱之间，以使在前凹扩张环和前凸扩张环的配合连接状态下，前凹扩张环上的切缝和前凸扩张环上的切缝彼此错开。

在一种实施方式下：

后扩张环组包括相互配合的后内扩张环和后外扩张环；

所述后内扩张环靠近后外扩张环的端面内凹形成凹环、所述后外扩张环靠近后内扩张环的端面外凸形成配合所述凹环的凸环，以使后内扩张环和后外扩张环两者能够通过凹环和凸环形成轴向配合；

所述后内扩张环远离所述后外扩张环的一端的内周面为用于和后锥垫形成斜楔配合的朝内的锥面、所述后外扩张环远离所述后内扩张环的一端的内周面为用于和挤压环的挤压面形成斜楔配合的朝内的锥面；

所述后内扩张环的环壁和所述后外扩张环的环壁分别开设有沿各自周向分布的切缝，该切缝从各自锥面的外沿起并向内延伸，但不沿轴向贯穿环壁，以使环壁部分保持封闭的环形。

在一种实施方式下：

所述后内扩张环和后外扩张环上的切缝设置为近似Z型，其包括依次连接的第一缝段、第二缝段和第三缝段；

所述第二缝段沿近似平行于径向的方向延伸；第一缝段连接于第二缝段的一端，并和第二缝段呈钝角；第三缝段连接于第二缝段的一端，并和第二缝段呈钝角；

所述切缝将后内扩张环和后外扩张环分割出活动部，活动部的周向一端固定，另一端自由且在受所述挤压时，能向外扩张。

在一种实施方式下：

舍去胶筒组件的前锥垫和后锥垫，而将中部胶筒的轴向两端面分别设置为朝外的锥面，以替代前锥垫和前扩张环组形成第二斜楔配合、替代后锥垫和后扩张环组形成第四斜楔配合。

本实施例中，当胶筒组件受到来自挤压环的挤压力时，该作用力沿着后内扩张环向前凹扩张环依次传递。各零件受力的同时，后外扩张环和后内扩张环向外张开，直至外圆贴住套管；中胶筒受挤压向外缘膨胀时，保护碗随之张开，对中胶筒起到保护作用，同时，前凹扩张环和前凸扩张环张开直至贴住套管。桥塞座封时，后外扩张环和后内扩张环的受力最大，所以斜Z字形割缝的设计有助于其承受更高的座封力，前凹扩张环和前凸扩张环在桥塞座封时受力最小，所以其沿径向的割缝更有利于向外张开。后外扩张环和后内扩张环、前凹扩张环和前凸扩张环在张开后贴住套管，其作用是使保护碗得到保护，在这种情况前，中胶筒受到的保护作用不仅来自于保护碗，也来自于前扩张环组和后扩张环组对保护碗的保护，所以胶筒组件在加温130℃时的承压能力仍然能够达到70MPa。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1中示出了本实施例中的桥塞的一种实施方式；

图2中示出了桥塞的立体视图（部分剖开展示）；

图3为防卡组件的结构示意图；

图4为中心管的立体视图；

图5为端头件的立体视图；

图6为卡瓦片的立体视图；

图7中示出了胶筒组件的结构视图；

图8为前凹扩张环的结构视图；

图9为前凹扩张环的剖视图；

图10为前凸扩张环的结构视图；

图11为前凸扩张环的剖视图；

图12为中胶筒的结构视图；

图13为端胶筒的结构视图；

图14为前锥垫的结构视图；

图15为前锥垫的剖视图；

图16为保护碗的结构视图；

图17为保护碗的剖视图；

图18为后锥垫的结构视图；

图19为后锥垫的剖视图；

图20为后内扩张环的结构视图；

图21为后内扩张环的剖视图；

图22为后外扩张环的结构视图；

图23为后外扩张环的剖视图；

图24为胶筒组件处于座封状态的结构示意图。

图标：100-桥塞；1-防卡组件；2-中心管；3-端头件；4-卡瓦片；5-胶筒组件；6-挤压环；7-柱段；8-管头段；9-轴肩；10-套管；12-锁套；11-锁环；13-防卡胶筒；14-防卡座；15-凸环；16-凹环；17-卡瓦组件；P2-径向内侧的后端面；P1-滑动斜面；P4-径向内侧的前端面；P3-朝外的斜面；19-滑孔；20-滑槽；21-端头部；22-滑轴部；23-凸耳；24-头部；25-颈部；26-T型容纳槽；27-前扩张环组；28-前锥垫；29-中部胶筒；30-后锥垫；31-后扩张环组；32-中胶筒；33-端胶筒；34-保护碗；35-切缝；36-前凹扩张环；37-前凸扩张环；38-环槽；39-环凸；40-凸柱；41-凹孔；42-切缝；43-后内扩张环；44-后外扩张环；45-凹环；46-凸环；47-切缝；48-第一缝段；49-第二缝段；50-第三缝段；51-环形凹槽；53-活动部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

参见图1、图2，本发明提供一种桥塞100，桥塞100的前部设置有防卡组件1。

该桥塞100包括中心管2、端头件3、多个卡瓦片4、胶筒组件5、挤压环6。

中心管2轴向可滑动地配合于端头件3；卡瓦片4配合于中心管2和端头件3之间，并且在中心管2受力朝端头件3方向轴向挤压时，通过中心管2和卡瓦片4的斜楔配合以及端头件3和卡瓦片4的斜楔配合，中心管2和端头件3对卡瓦片4的合力能够驱使卡瓦片4沿径向向外移动实现坐卡。

中心管2包括具有柱状外周面的柱段7、柱段7的轴向前端为径向扩大的管头段8，管头段8和柱段7之间形成轴肩9；胶筒组件5套设在柱段7的外周面。挤压环6螺纹连接于柱段7的轴向后端的外周面，且挤压环6能够在柱段7上沿轴向推进自锁，且以轴肩9为位置限定对胶筒组件5施加沿轴向的挤压力，胶筒组件5在该挤压力的作用下沿径向向外发生弹性变形至贴近套管10实现密封。

本可选的，挤压环6包括锁套12和锁环11；锁套12前端螺纹配合于中心管2外周，锁环11套设于锁套12后部的内周面和中心管2的柱段7的外周面之间，且锁环11的内周面和柱段7形成螺纹配合、锁环11的外周面和锁套12的内周面形成螺纹配合，实现挤压环6的螺纹挤压和锁紧。

本实施例中的桥塞100具有防卡组件1，防卡组件1的轴向一端被配置成用于连接在桥塞100的前端，在本实施例中，防卡组件1连接在端头件3的前端。

配合参见图3，本实施例中的防卡组件1的轴向另一端为由弹性材料构成的防卡胶筒13。可选的，防卡组件1的防卡胶筒13轴向连接一防卡座14，并通过该防卡座14实现连接于桥塞100前端。可选地，防卡座14由金属或合金（例如铝镁合金）构成，其前端轴向缩小，并且其前端的外周面设置多个沿轴向间隔分布的凸环15；防卡胶筒13的后端套接于防卡座14的前端，且设置配合凸环15的凹环16。在一种实施方式中，防卡胶筒13的前端设置倒角，使得防卡胶筒13前部的外周面呈锥面。构成防卡胶筒13的弹性材料可以为具有弹性的可溶解橡胶。

目前市面上的桥塞100在通过套管10变形较严重的时候，如果不能顺利通过，则会形成桥塞100前部与套管10的卡死，对后期处理措施带来很多困难。

本方案中公开的防卡组件1，其最前端设置为由弹性材料构成的防卡胶筒13，当配置有本防卡组件1的桥塞100在通过套管10变形较严重的时候，首先是桥塞100前端的具有弹性的防卡胶筒13部分与套管10接触，不容易卡死在套管10中。所以当不能顺利通过时，可以很容易地上提管柱，轻易地将桥塞100整个取出，以便做下一步措施，不会在套管10内造成复杂情况。

需要说明的是，上述由弹性材料构成的防卡胶筒13，其指该防卡胶筒13在受力时能够发生弹性变形。前述的前端和后端中的概念“前”和“后”应认定为：桥塞100使用时，先进入套管10的一端对应概念“前”，反之对应概念“后”。

本实施例中的中心管2、端头件3和卡瓦三者之间配合形成一种新型的卡瓦组件17；三者具体结构可进一步参见图4、图5、图6示出的立体图。配合参见图1、图2，以及图4、图5和图6，

本实施例中，卡瓦片4径向内侧的后端面P2斜楔配合于滑动斜面P1，以及卡瓦片4径向内侧的前端面P4斜楔配合于端头部2421的朝外的斜面P3，以使在中心管2相对端头件3滑动时，卡瓦片4通过该两个斜楔配合受到的来自管头段8和端头部21的作用力的合力能够驱使卡瓦片4沿径向向外移动。

在该实施方式下，参见图4，中心管2前端设置为管头段8，管头段8中心内凹形成滑孔19；管头段8的外周沿设置有多个沿周向分布的滑槽20；滑槽20的底面为朝外的滑动斜面P1。参见图5，端头件3包括前部的端头部21和后部的滑轴部22；滑轴部22沿轴向可滑动地配合于中心管2的滑孔19中，以使中心管2能够相对端头件3沿轴向滑动；端头部21的后端面具有朝外的斜面P3。参见图6，卡瓦片4径向内侧的后端面P2斜楔配合于滑动斜面P1，以及卡瓦片4径向内侧的前端面P4斜楔配合于端头部21的朝外的斜面P3，以使在中心管2相对端头件3滑动时，卡瓦片4通过该两个斜楔配合受到的来自管头段8和端头部21的作用力的合力能够驱使卡瓦片4沿径向向外移动。

使用时，在端头件3的位置固定后，压入中心管2，中心管2向前挤压各个卡瓦片4，卡瓦片4在中心管2和端头件3之间受挤压通过斜楔配合沿径向向外移动直到卡瓦片4的外侧面紧贴套管10，即实现了坐卡。可选的，滑槽20设置为T型导槽，对应地卡瓦片4的两侧向外延伸形成用于滑动配合在T型导槽下部槽段的凸耳23；凸耳23的上下表面平行于滑槽20的滑动斜面P1。在该实施方式中，卡瓦片4的前部包括头部24和颈部25，头部24的前端面为与端头部21斜楔配合的斜面；头部24的宽向尺寸大于颈部25的宽向尺寸；端头部21的后端设置有沿周向分布且一一对应中心管2的管头段8的滑槽20、并用于容纳和配合头部24和颈部25的T型容纳槽26；T型导槽限定卡瓦片4后部沿侧向的运动；T型容纳槽26限定卡瓦片4前部沿侧向的活动，以协同限制卡瓦片4在受挤压沿径向向外运动的过程中的侧向偏移。该设置方式，能够防止卡瓦在入井过程中侧向偏移，造成卡瓦外圆面与套管10接触而，形成遇卡，同时，在卡瓦坐卡时也能沿T形导槽的底部斜面均匀向外张开，使卡瓦坐卡稳定可靠。

在本实施例中，可以设置使卡瓦片4和管头部24之间的斜楔配合的配合斜面和中心管2的轴线方向呈12°，卡瓦片4和端头部21之间的斜楔配合的配合斜面和中心管2的轴线方向呈78°。

因此，本申请中的卡瓦组件17的结构具有不容易遇卡，且卡瓦坐卡稳定可靠的有益效果。

本实施例中的胶筒组件5可实现与套管10的密封，参见图7-图23，在一种实施方式中：

本实施例中的胶筒组件5包括沿轴向依次抵接并套设在柱段7外周的前扩张环组27、前锥垫28、中部胶筒29、后锥垫30以及后扩张环组31；

前扩张环组27、后扩张环组31分别通过开设切缝35的方式形成可变形结构，以使其在受挤压时能够沿径向向外扩张；中部胶筒29结构为由柔性材料制成，且其在受挤压时能够发生沿径向向外的变形，以使得在胶筒组件5受到沿轴向的挤压力时： a）挤压环6和后锥垫30两者对后扩张环组31的作用力的合力驱使后扩张环沿径向向外扩张、b）前锥垫28和后锥垫30两者对中部胶筒29的作用力的合力驱使中部胶筒29沿径向向外扩张、c）轴肩9和前锥垫28两者对前扩张环组27的作用力的合力驱使前扩张环沿径向向外扩张。胶筒组件5座封后的状态参见图24。

本实施例中，轴肩9处的台阶面设置为朝外的台阶面，挤压环6的前端面设置为朝外的挤压面；前锥垫28的前端面、后锥垫30的后端面均设置为朝外的锥面；前扩张环组27的轴向两端面均设置为朝内的锥面；后扩张环组31的轴向两端面均设置为朝内的锥面；该处描述的面的“朝外”指该面的法向量和径向向外的方向向量之间的夹角小于90°；相对地，本文中描述的面的“朝内”指该面的法向量和径向向外的方向向量之间的夹角大于90°的情形；

轴肩9的台阶面和前扩张环的前端面之间形成第一斜楔配合、前锥垫28的前端面和前扩张环组27的后端面之间形成第二斜楔配合，以使在胶筒组件5受到沿轴向的挤压力时，前扩张环组27受到轴肩9通过第一斜楔配合施加的力和前锥垫28通过第二斜楔配合施加的力的合力驱使前扩张环沿径向向外扩张；

挤压环6的挤压面和后扩张环的后端面之间形成第三斜楔配合、后锥垫30的后端面和后扩张环组31的前端面之间形成第四斜楔配合，以使在胶筒组件5受到沿轴向的挤压力时，后扩张环组31受到挤压环6通过第三斜楔配合施加的力和后锥垫30通过第四斜楔配合施加的力的合力驱使后扩张环沿径向向外扩张。

本实施例中，中部胶筒29包括中胶筒32和两个分设于中胶筒32轴向两端的端胶筒33；端胶筒33远离中胶筒32的一端外表面套接有刚性材料构成的保护碗34；保护碗34的碗沿沿周向分布有多个切缝35，以使保护碗34受挤压时碗沿能够沿径向向外张开。可选的，中胶筒32的两端面设置为朝外的锥面；端胶筒33靠近中胶筒32的端面分别为朝内的锥面，以分别和中胶筒32的两端面形成斜楔配合。中胶筒32的轴向长度大于端胶筒33，且中胶筒32从其内周面凹入形成环形凹槽51，环形凹槽51位于中胶筒32的轴向中间位置。本实施例中，可设置中胶筒32的两端面锥度相等，以使中胶筒32的旋转面为近似等腰梯形；环形凹槽51的截面形成也设置为近似等腰梯形的槽结构。

在一种实施方式中，前扩张环组27包括相互配合的前凹扩张环36和前凸扩张环37；前凹扩张环36靠近前凸扩张环37的端面内凹形成环槽38、前凸扩张环37靠近前凹扩张环36的端面外凸形成配合环槽38的环凸39，以使前凹扩张环36和前凸扩张环37两者能够通过环槽38和环凸39形成轴向配合；前凹扩张环36靠近前凸扩展环的端面还设有沿周向间隔分布的多个凸柱40，前凸扩展环靠近前凹扩张环36的端面设有对应配合各个凸柱40的凹孔41，各个凸柱40一一对应地插接在各个凹孔41中形成插接配合；前凹扩张环36和前凸扩张环37分别沿周向分布有多个切缝42，且在两者在配合连接状态下，前凹扩张环36上的切缝42与前凸扩张环37上的切缝42彼此错开。本实施例中，前凹扩张环36和前凸扩张环37各自沿径向延伸至切断前凹扩张环36和前凸扩张环37，使前凹扩张环36和前凸扩张环37被各自的多个切缝42分割成多个断开的弧形部分。

本实施例中，前凸扩张环37上的切缝42开设在各个凹孔41处，前凹扩张环36上的切缝42设置在每组相邻的凸柱40之间，以使在前凹扩张环36和前凸扩张环37的配合连接状态下，前凹扩张环36上的切缝42和前凸扩张环37上的切缝42彼此错开。后扩张环组31包括相互配合的后内扩张环43和后外扩张环44；后内扩张环43靠近后外扩张环44的端面内凹形成凹环45、后外扩张环44靠近后内扩张环43的端面外凸形成配合凹环45的凸环46，以使后内扩张环43和后外扩张环44两者能够通过凹环45和凸环46形成轴向配合；后内扩张环43远离后外扩张环44的一端的内周面为用于和后锥垫30形成斜楔配合的朝内的锥面、后外扩张环44远离后内扩张环43的一端的内周面为用于和挤压环6的挤压面形成斜楔配合的朝内的锥面；后内扩张环43的环壁和后外扩张环44的环壁分别开设有沿各自周向分布的切缝47，该切缝47从各自锥面的外沿起并向内延伸，但不沿轴向贯穿环壁，以使环壁部分保持封闭的环形。后内扩张环43和后外扩张环44上的切缝47设置为近似斜Z型，其包括依次连接的第一缝段48、第二缝段49和第三缝段50；第二缝段49沿近似平行于径向的方向延伸；第一缝段48连接于第二缝段49的一端，并和第二缝段49呈钝角；第三缝段50连接于第二缝段49的一端，并和第二缝段49呈钝角；切缝47将后内扩张环43和后外扩张环44分割出活动部53，活动部的周向一端固定，另一端自由且在受挤压时，能向外扩张。

本实施例中，当胶筒组件5受到来自挤压环6的挤压力时，该作用力沿着后内扩张环43向前凹扩张环36依次传递。各零件受力的同时，后外扩张环44和后内扩张环43向外张开，直至外圆贴住套管10；中胶筒32受挤压向外缘膨胀时，保护碗34随之张开，对中胶筒32起到保护作用，同时，前凹扩张环36和前凸扩张环37张开直至贴住套管10。桥塞100座封时，后外扩张环44和后内扩张环43的受力最大，所以斜Z字形割缝的设计有助于其承受更高的座封力，前凹扩张环36和前凸扩张环37在桥塞100座封时受力最小，所以其沿径向的割缝更有利于向外张开。后外扩张环44和后内扩张环43、前凹扩张环36和前凸扩张环37在张开后贴住套管10，其作用是使保护碗34得到保护，在这种情况前，中胶筒32受到的保护作用不仅来自于保护碗34，也来自于前扩张环组27和后扩张环组31对保护碗34的保护，所以胶筒组件5在加温130℃时的承压能力仍然能够达到70MPa。

在本发明的其他实施例中，胶筒组件5还可以舍去前述的前锥垫28和后锥垫30，而将中部胶筒29的轴向两端面分别设置为朝外的锥面，以替代前锥垫28和前扩张环组27形成第二斜楔配合、替代后锥垫30和后扩张环组31形成第四斜楔配合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种桥塞，其具有胶筒组件，其特征在于，包括：

中心管，包括具有柱状外周面的柱段、柱段的轴向前端为径向扩大的管头段，管头段和柱段之间形成轴肩；

胶筒组件套设在柱段的外周面；

挤压环，螺纹连接于柱段的轴向后端的外周面，且挤压环能够在柱段上沿轴向推进自锁，且以轴肩为位置限定对胶筒组件施加沿轴向的挤压力；

其中，胶筒组件包括沿轴向依次抵接并套设在柱段外周的前扩张环组、前锥垫、中部胶筒、后锥垫以及后扩张环组；

所述前扩张环组、所述后扩张环组分别通过开设切缝的方式形成可变形结构，以使其在受挤压时能够沿径向向外扩张；所述中部胶筒结构为由柔性材料制成，且其在受挤压时能够发生沿径向向外的变形，以使得在胶筒组件受到沿轴向的挤压力时：a)挤压环和后锥垫两者对后扩张环组的作用力的合力驱使后扩张环沿径向向外扩张、b)前锥垫和后锥垫两者对中部胶筒的作用力的合力驱使中部胶筒沿径向向外扩张、c)轴肩和前锥垫两者对前扩张环组的作用力的合力驱使前扩张环沿径向向外扩张；

后扩张环组包括相互配合的后内扩张环和后外扩张环；

所述后内扩张环靠近后外扩张环的端面内凹形成凹环、所述后外扩张环靠近后内扩张环的端面外凸形成配合所述凹环的凸环，以使后内扩张环和后外扩张环两者能够通过凹环和凸环形成轴向配合；

所述后内扩张环远离所述后外扩张环的一端的内周面为用于和后锥垫形成斜楔配合的朝内的锥面、所述后外扩张环远离所述后内扩张环的一端的内周面为用于和挤压环的挤压面形成斜楔配合的朝内的锥面；

所述后内扩张环的环壁和所述后外扩张环的环壁分别开设有沿各自周向分布的切缝，该切缝从各自锥面的外沿起并向内延伸，但不沿轴向贯穿环壁，以使环壁部分保持封闭的环形；

所述后内扩张环和后外扩张环上的切缝设置为近似Z型，其包括依次连接的第一缝段、第二缝段和第三缝段；

所述第二缝段沿近似平行于径向的方向延伸；第一缝段连接于第二缝段的一端，并和第二缝段呈钝角；第三缝段连接于第二缝段的一端，并和第二缝段呈钝角；

所述切缝将后内扩张环和后外扩张环分割出活动部，活动部的周向一端固定，另一端自由且在受所述挤压时，能向外扩张。

2.根据权利要求1所述的桥塞，其特征在于：

轴肩处的台阶面设置为朝外的台阶面，挤压环的前端面设置为朝外的挤压面；前锥垫的前端面、后锥垫的后端面均设置为朝外的锥面；

所述前扩张环组的轴向两端面均设置为朝内的锥面；所述后扩张环组的轴向两端面均设置为朝内的锥面；

轴肩的台阶面和前扩张环的前端面之间形成第一斜楔配合、前锥垫的前端面和前扩张环组的后端面之间形成第二斜楔配合，以使在胶筒组件受到沿轴向的挤压力时，前扩张环组受到轴肩通过第一斜楔配合施加的力和前锥垫通过第二斜楔配合施加的力的合力驱使前扩张环沿径向向外扩张；

挤压环的挤压面和后扩张环的后端面之间形成第三斜楔配合、后锥垫的后端面和后扩张环组的前端面之间形成第四斜楔配合，以使在胶筒组件受到沿轴向的挤压力时，后扩张环组受到挤压环通过第三斜楔配合施加的力和后锥垫通过第四斜楔配合施加的力的合力驱使后扩张环沿径向向外扩张。

3.根据权利要求1所述的桥塞，其特征在于：

中部胶筒包括中胶筒和两个分设于中胶筒轴向两端的端胶筒；所述端胶筒远离所述中胶筒的一端外表面套接有刚性材料构成的保护碗；保护碗的碗沿沿周向分布有多个切缝，以使保护碗受挤压时碗沿能够沿径向向外张开。

4.根据权利要求3所述的桥塞，其特征在于：

所述中胶筒的两端面设置为朝外的锥面；所述端胶筒靠近所述中胶筒的端面分别为朝内的锥面，以分别和中胶筒的两端面形成斜楔配合。

5.根据权利要求4所述的桥塞，其特征在于：

中胶筒的轴向长度大于端胶筒，且中胶筒从其内周面凹入形成环形凹槽，环形凹槽位于中胶筒的轴向中间位置。

6.根据权利要求1所述的桥塞，其特征在于：

前扩张环组包括相互配合的前凹扩张环和前凸扩张环；

前凹扩张环靠近前凸扩张环的端面内凹形成环槽、前凸扩张环靠近前凹扩张环的端面外凸形成配合所述环槽的环凸，以使前凹扩张环和前凸扩张环两者能够通过环槽和环凸形成轴向配合；

前凹扩张环靠近前凸扩展环的端面还设有沿周向间隔分布的多个凸柱，前凸扩展环靠近前凹扩张环的端面设有对应配合各个凸柱的凹孔，各个凸柱一一对应地插接在各个凹孔中形成插接配合；

前凹扩张环和前凸扩张环分别沿周向分布有多个切缝，且在两者在配合连接状态下，前凹扩张环上的切缝与前凸扩张环上的切缝彼此错开。

7.根据权利要求6所述的桥塞，其特征在于：

所述前凸扩张环上的切缝开设在各个凹孔处，所述前凹扩张环上的切缝设置在每组相邻的凸柱之间，以使在前凹扩张环和前凸扩张环的配合连接状态下，前凹扩张环上的切缝和前凸扩张环上的切缝彼此错开。

8.根据权利要求1-7任一项所述的桥塞，其特征在于：

舍去胶筒组件的前锥垫和后锥垫，而将中部胶筒的轴向两端面分别设置为朝外的锥面，以替代前锥垫和前扩张环组形成第二斜楔配合、替代后锥垫和后扩张环组形成第四斜楔配合。

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