[發(fā)明專(zhuān)利]一種垂直式高速牙輪鉆頭軸承螺旋密封試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710398937.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106989915B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周已;黃毓興;鄭悅明;肖揚(yáng);彭松;唐毅;王林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務(wù)所
• 代理人: 王加貴

本發(fā)明公開(kāi)了一種垂直式高速牙輪鉆頭軸承螺旋密封試驗(yàn)裝置，包括上固定板、液體筒、牙輪、螺旋軸套、軸和下固定板，螺旋軸套與牙輪螺紋連接，牙輪和螺旋軸套均套裝于軸的外徑上，螺旋軸套的內(nèi)表面上設(shè)置密封螺紋，密封螺紋與軸之間存在間隙，牙輪與軸之間形成密封的第一空腔，軸上設(shè)置第一通孔，第一通孔與第一空腔相連通，牙輪、螺旋軸套、和軸均設(shè)置于液體筒的內(nèi)部，上固定板、下固定板分別與液體筒的上下兩端連接形成第二空腔，第二空腔與第一空腔相連通。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置，模擬牙輪鉆頭軸承螺旋密封結(jié)構(gòu)，牙輪帶動(dòng)螺旋軸套旋轉(zhuǎn)，通過(guò)測(cè)量含砂介質(zhì)排出時(shí)間測(cè)試螺旋密封的排砂性能，為螺旋密封產(chǎn)品順利生產(chǎn)應(yīng)用提供了保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及牙輪鉆頭領(lǐng)域，特別是涉及一種垂直式高速牙輪鉆頭軸承螺旋密封試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

牙輪鉆頭是鉆井工程中最主要的破巖工具，在井底破巖中起著主導(dǎo)作用，其工作性能的好壞直接影響鉆井質(zhì)量、鉆井效率和鉆井成本，牙輪鉆頭的使用壽命幾乎直接取決于鉆頭軸承的壽命，而軸承的壽命在很大程度上又依賴(lài)密封的壽命。牙輪鉆頭目前的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)高速化，隨著鉆頭轉(zhuǎn)速的不斷提高，在惡劣環(huán)境下工作的普通軸承密封這一環(huán)節(jié)的薄弱性將顯得越來(lái)越突出。因此，在研究鉆頭的同時(shí)，決不可忽視對(duì)軸承壽命的研究和改進(jìn)。軸承密封是高速牙輪鉆頭最薄弱的環(huán)節(jié)，也是易損部件，是決定高速牙輪鉆頭壽命的最關(guān)鍵因素。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，因軸承先期損壞導(dǎo)致失效的鉆頭占失效鉆頭總數(shù)的80％，因密封先期失效而嚴(yán)重磨損的軸承占失效軸承總數(shù)的30％。牙輪鉆頭的軸承密封問(wèn)題已經(jīng)成為嚴(yán)重影響高速牙輪鉆頭鉆井效率及鉆井成本的技術(shù)瓶頸，是目前石油鉆采工程中亟待解決的問(wèn)題。

實(shí)踐表明，目前常規(guī)牙輪鉆頭軸承密封性能不能很好的滿(mǎn)足使用要求，特別是在較高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)的時(shí)候，其密封使用壽命更低，密封的耐久性能較差，密封的磨損、老化較嚴(yán)重。牙輪鉆頭密封的工況是十分惡劣的，包括高溫、高磨礪性介質(zhì)、高載荷，并且密封腔的尺寸很小，這些工況和環(huán)境就加劇了密封的失效，也給密封的研究帶來(lái)了巨大的困難和挑戰(zhàn)。泥漿磨礪介質(zhì)的進(jìn)入是影響高速牙輪鉆頭密封壽命的最關(guān)鍵因素，現(xiàn)有軸承密封均屬被動(dòng)密封方式，不具有自動(dòng)排砂功能，一旦泥漿顆粒進(jìn)入密封腔，密封將會(huì)快速磨損后失效。目前，針對(duì)高速牙輪鉆頭螺旋密封的試驗(yàn)裝置還未涉及，試驗(yàn)研究是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及產(chǎn)品應(yīng)用順利進(jìn)行的前提保障，而試驗(yàn)裝置更是決定試驗(yàn)研究成功與否的關(guān)鍵，進(jìn)行高速牙輪鉆頭螺旋密封試驗(yàn)裝置的開(kāi)發(fā)對(duì)提高鉆頭壽命具有重要意義。

因此，如何改變現(xiàn)有技術(shù)中，高速牙輪鉆頭螺旋密封試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行的現(xiàn)狀，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種垂直式高速牙輪鉆頭軸承螺旋密封試驗(yàn)裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，對(duì)牙輪鉆頭密封效果進(jìn)行可靠試驗(yàn)，確保牙輪鉆頭螺旋密封在實(shí)際生產(chǎn)中順利發(fā)揮作用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種垂直式高速牙輪鉆頭軸承螺旋密封試驗(yàn)裝置，包括上固定板、液體筒、牙輪、螺旋軸套、軸和下固定板，所述螺旋軸套與所述牙輪螺紋連接，所述牙輪和所述螺旋軸套均套裝于所述軸上，所述螺旋軸套的內(nèi)表面上設(shè)置密封螺紋，所述密封螺紋與所述軸之間存在間隙，所述牙輪與所述軸之間形成密封的第一空腔，所述軸上設(shè)置第一通孔，所述第一通孔與所述第一空腔相連通，所述牙輪、所述螺旋軸套、和所述軸均設(shè)置于所述液體筒的內(nèi)部，所述上固定板、所述下固定板分別與所述液體筒的上下兩端連接形成第二空腔，所述第二空腔與所述第一空腔相連通。

優(yōu)選地，所述軸上還設(shè)置第二通孔、第三通孔，所述第二通孔和所述第三通孔均與所述第二空腔相連通，所述第二通孔與所述第三通孔通過(guò)管路相連通。

優(yōu)選地，所述第一通孔與所述軸同軸設(shè)置，所述第二通孔與所述第三通孔相對(duì)于所述軸的軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置。

優(yōu)選地，所述第二通孔的軸線(xiàn)與所述第三通孔的軸線(xiàn)之間的距離不大于所述牙輪的內(nèi)徑。