一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊、膠囊安裝座、油缸活塞、高壓油道和通油孔；膠囊的上端面緊錮安裝在膠囊安裝座上，膠囊的下端面壓緊在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體上；液壓執(zhí)行機構(gòu)本體上開設(shè)有相應(yīng)的高壓油道和低壓油腔；油缸活塞安裝在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體的活塞孔中，液壓執(zhí)行機構(gòu)本體與膠囊下端面的貼合面開設(shè)有通油孔，使膠囊所形成的封閉空間與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體的低壓油腔相貫通；液壓執(zhí)行機構(gòu)的泵送機構(gòu)的進油口與低壓油腔相通；泵送機構(gòu)的出油口與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體上開設(shè)的高壓油道相通，形成實現(xiàn)泵送機構(gòu)輸出的高壓油液通過高壓油道傳輸?shù)接透谆钊牡撞康慕Y(jié)構(gòu)。其能夠保證液壓執(zhí)行機構(gòu)的穩(wěn)定可靠工作。
【專利說明】—種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于石油開采【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種油液平衡裝置，尤其涉及一種自動垂直鉆井系統(tǒng)中液壓執(zhí)行機構(gòu)的壓力及油液平衡裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]自動垂直鉆井系統(tǒng)作為一種能夠自動有效控制井斜、保證鉆頭始終沿垂直方向鉆進的機電液集成鉆井工具，是常規(guī)防斜技術(shù)的革命性突破，是當(dāng)前世界鉆井領(lǐng)域的一項前沿技術(shù)。液壓執(zhí)行機構(gòu)作為自動垂直鉆井工具的執(zhí)行機構(gòu)，其穩(wěn)定性與可靠性將直接影響自動垂直鉆井工具的糾斜能力。影響液壓執(zhí)行機構(gòu)可靠性的一部分主要問題集中在高溫高壓下環(huán)境壓力的傳遞以及液壓執(zhí)行機構(gòu)工作時油缸的油液平衡問題。目前，采用的壓力及油液平衡裝置為平衡柱塞或者環(huán)形橡膠筒，在實際工作中效果不甚理想，主要存在以下兩個方面的問題:(I)平衡柱塞結(jié)構(gòu)依靠動密封實現(xiàn)外部泥漿與內(nèi)部液壓油的隔離，動密封面容易受到泥漿的侵蝕造成密封失效，并且動密封面容易進入沙粒等顆粒物造成柱塞卡滯，從而失去油液平衡功能；(2)環(huán)形橡膠筒能夠?qū)崿F(xiàn)對油缸密封面的保護，但受油缸行程以及安裝空間尺寸影響，環(huán)形橡膠筒的油液補償量較少，為獲得較大補償量環(huán)形橡膠筒受到的張力就較大，長時間工作極易造成橡膠疲勞開裂。為此，需要一種能夠解決上述問題的能夠高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，滿足實際情況的需要。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于，提供一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，以解決垂直鉆井系統(tǒng)用液壓執(zhí)行機構(gòu)高環(huán)境壓力下內(nèi)外壓力平衡問題，以及油缸活塞運動時的油液平衡以及高溫環(huán)境下的油液膨脹補償問題，從而保證液壓執(zhí)行機構(gòu)的穩(wěn)定可靠工作。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊、膠囊安裝座、油缸活塞、高壓油道和通油孔；膠囊的上端面緊固安裝在膠囊安裝座上，膠囊的下端面壓緊在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體上；液壓執(zhí)行機構(gòu)本體上開設(shè)有相應(yīng)的高壓油道和低壓油道；油缸活塞安裝在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體的活塞孔中，液壓執(zhí)行機構(gòu)本體與膠囊下端面的貼合面開設(shè)有通油孔，使膠囊所形成的封閉空間與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體的低壓油腔相貫通；液壓執(zhí)行機構(gòu)的泵送機構(gòu)的進油口與低壓油腔相通；泵送機構(gòu)的出油口與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體上開設(shè)的高壓油道相通，形成實現(xiàn)泵送機構(gòu)輸出的高壓油液通過高壓油道傳輸?shù)接透谆钊牡撞康慕Y(jié)構(gòu)。
[0005]在以上方案中優(yōu)選的是，膠囊安裝座下部為半球形結(jié)構(gòu)，與液壓執(zhí)行機構(gòu)油缸活塞的球窩形機構(gòu)貼合于一起。
[0006]還可以優(yōu)選的是，膠囊設(shè)為在軸向拉伸變形時呈波形結(jié)構(gòu)。
[0007]還可以優(yōu)選的是，高壓油道開設(shè)在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體的底部位置處。
[0008]還可以優(yōu)選的是，低壓油腔設(shè)為整體式結(jié)構(gòu)。
[0009]還可以優(yōu)選的是，膠囊的上端面通過墊片和鎖緊螺母緊固安裝在膠囊安裝座上。
[0010]還可以優(yōu)選的是，膠囊的上端面緊固安裝在膠囊安裝座的上端位置處。
[0011]還可以優(yōu)選的是，膠囊的下端面通過壓板壓緊在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體上。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0013]本實用新型的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其能夠解決垂直鉆井系統(tǒng)用液壓執(zhí)行機構(gòu)高環(huán)境壓力下內(nèi)外壓力平衡問題，并解決油缸活塞運動時的油液平衡以及高溫環(huán)境下的油液膨脹補償問題，實現(xiàn)自動垂直鉆井系統(tǒng)中液壓執(zhí)行機構(gòu)油缸運動時的自動油液平衡補充，實現(xiàn)高壓環(huán)境壓力下壓力的內(nèi)外平衡，實現(xiàn)高溫狀態(tài)下油液膨脹量的自動補償；為垂直鉆井系統(tǒng)液壓執(zhí)行機構(gòu)在高溫高壓環(huán)境下提供了一種安全可靠的壓力及油液平衡解決方案，從而保證液壓執(zhí)行機構(gòu)的穩(wěn)定可靠工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明:
[0015]圖1是本實用新型的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，I為壓板，2為膠囊，3為墊片，4為膠囊安裝座，5為油缸活塞，6為鎖緊螺母，7為液壓執(zhí)行機構(gòu)本體，8為泵送機構(gòu)，9為高壓油道，10為低壓油腔，11為通油孔，12為封閉空間。

【具體實施方式】
[0017]為了更好地理解本實用新型，下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作了詳細說明。但是，顯然可對本實用新型進行不同的變型和改型而不超出后附權(quán)利要求限定的本實用新型更寬的精神和范圍。因此，以下實施例具有例示性的而沒有限制的含義。
[0018]實施例1:
[0019]一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊2、膠囊安裝座4、油缸活塞5、高壓油道9和通油孔11 ;膠囊2的上端面緊固安裝在膠囊安裝座4上，膠囊2的下端面壓緊在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7上；液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7上開設(shè)有相應(yīng)的高壓油道9和低壓油腔10 ;油缸活塞5安裝在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7的活塞孔中，液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7與膠囊2下端面的貼合面開設(shè)有通油孔11，使膠囊2所形成的封閉空間12與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7的低壓油腔10相貫通；液壓執(zhí)行機構(gòu)的泵送機構(gòu)8的進油口與低壓油腔10相通；泵送機構(gòu)8的出油口與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7上開設(shè)的高壓油道9相通，形成實現(xiàn)泵送機構(gòu)8輸出的高壓油液通過高壓油道9傳輸?shù)接透谆钊?的底部的結(jié)構(gòu)。
[0020]實施例2:
[0021]一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例1相似，所不同的是，膠囊安裝座4下部為半球形結(jié)構(gòu)，與液壓執(zhí)行機構(gòu)油缸活塞6的球窩形機構(gòu)貼合于一起。
[0022]實施例3:
[0023]一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例2相似，所不同的是，膠囊2設(shè)為在軸向拉伸變形時呈波形結(jié)構(gòu)。
[0024]實施例4:
[0025]一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例3相似，所不同的是，聞壓油道9開設(shè)在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7的底部位置處。
[0026]實施例5:
[0027]—種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例4相似，所不同的是，低壓油腔10設(shè)為整體式結(jié)構(gòu)。
[0028]實施例6:
[0029]一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例5相似，所不同的是，膠囊2的上端面通過墊片3和鎖緊螺母6緊固安裝在膠囊安裝座4的上端位置處；膠囊2的下端面通過壓板I壓緊在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體7上。
[0030]本實用新型的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，當(dāng)液壓執(zhí)行機構(gòu)中的泵送機構(gòu)8工作后，將低壓油腔10的油液增壓后泵送到油缸活塞5底部，此時油缸活塞5底部受力頂著膠囊安裝座4往上運動，膠囊安裝座4帶動膠囊2使膠囊2產(chǎn)生軸向伸長，膠囊2產(chǎn)生軸向伸長的同時依靠其特殊的波形結(jié)構(gòu)使膠囊2產(chǎn)生徑向收縮，將膠囊2里邊儲存的油液擠壓回液壓執(zhí)行機構(gòu)的低壓油腔10中，從而為泵送機構(gòu)8供油，此為其油液平衡功能；當(dāng)液壓執(zhí)行機構(gòu)外部存在環(huán)境壓力時，外部環(huán)境壓力直接作用在膠囊2外表面上，由于膠囊2為柔性橡膠結(jié)構(gòu)，外部壓力可以通過膠囊壁直接傳導(dǎo)至液壓執(zhí)行機構(gòu)的內(nèi)部油液，實現(xiàn)內(nèi)外壓力平衡；另外，在環(huán)境溫度上升后，液壓執(zhí)行機構(gòu)中的油液會產(chǎn)生受熱膨脹，油液所需的儲油空間變大，此時通過油液對膠囊2的作用使膠囊2產(chǎn)生一定的膨脹變形，從而對油液的體積變化進行補償。在高溫高壓環(huán)境下，當(dāng)液壓執(zhí)行機構(gòu)工作時，泵送機構(gòu)8的進油口從整體式低壓油腔10吸入液壓油，并從出油口往高壓油道9中排出高壓油，高壓油作用于油缸活塞5底部推動油缸活塞5往上運動，活塞油缸5驅(qū)動膠囊安裝座4往上運動，同時拖動膠囊2產(chǎn)生軸向拉伸變形，膠囊2產(chǎn)生拉伸變形的同時，由于其波形結(jié)構(gòu)，膠囊2的外圓同時產(chǎn)生徑向收縮變形，擠壓膠囊2的封閉空間12內(nèi)所存儲的液壓油通過通油孔11往液壓執(zhí)行機構(gòu)低壓油腔10內(nèi)回流，從而滿足泵送機構(gòu)8的吸油需求；外部高壓環(huán)境壓力則直接作用于膠囊2的外壁上，并將壓力傳導(dǎo)至封閉空間12中，由于帕斯卡原理，低壓油腔10也將與環(huán)境壓力保持平衡；當(dāng)高溫環(huán)境致使封閉空間12和低壓油腔10內(nèi)的油液產(chǎn)生受熱膨脹時，膠囊2能夠產(chǎn)生一定量的徑向膨脹，將油液的受熱膨脹量補償?shù)簟?br> 【權(quán)利要求】
1.一種高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊(2)、膠囊安裝座(4)、油缸活塞(5)、高壓油道(9)和通油孔(11);其特征在于:膠囊(2)的上端面緊固安裝在膠囊安裝座(4)上，膠囊(2)的下端面壓緊在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)上；液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)上開設(shè)有相應(yīng)的高壓油道(9)和低壓油腔(10);油缸活塞(5)安裝在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)的活塞孔中，液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)與膠囊(2)下端面的貼合面開設(shè)有通油孔(11)，使膠囊(2)所形成的封閉空間(12)與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)的低壓油腔(10)相貫通；液壓執(zhí)行機構(gòu)的泵送機構(gòu)(8)的進油口與低壓油腔(10)相通；泵送機構(gòu)(8)的出油口與液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)上開設(shè)的高壓油道(9)相通，形成實現(xiàn)泵送機構(gòu)(8)輸出的高壓油液通過高壓油道(9)傳輸?shù)接透谆钊?7)的底部的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特征在于:膠囊安裝座(4)下部為半球形結(jié)構(gòu)，與液壓執(zhí)行機構(gòu)油缸活塞(6)的球窩形機構(gòu)貼合于一起。
3.如權(quán)利要求2所述的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特征在于:膠囊(2)設(shè)為在軸向拉伸變形時呈波形結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特征在于:高壓油道(9)開設(shè)在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)的底部位置處。
5.如權(quán)利要求4所述的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特征在于:低壓油腔(10)設(shè)為整體式結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特征在于:膠囊(2)的上端面通過墊片(3)和鎖緊螺母(6)緊固安裝在膠囊安裝座(4)上。
7.如權(quán)利要求6所述的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特征在于:膠囊(2)的上端面緊固安裝在膠囊安裝座(4)的上端位置處。
8.如權(quán)利要求7所述的高溫高壓環(huán)境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特征在于:膠囊(2)的下端面通過壓板(I)壓緊在液壓執(zhí)行機構(gòu)本體(7)上。
【文檔編號】F15B1/04GK204041570SQ201420527124
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月13日
【發(fā)明者】秦二衛(wèi), 白玉新, 韓志富, 張朝陽, 張博 申請人:北京精密機電控制設(shè)備研究所