[发明专利]三牙轮钻头储油补偿压力平衡系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井中的牙轮钻头制造技术领域，尤其涉及一种三牙轮钻头储油补偿压力平衡系统。

背景技术

对三牙轮钻头失效的分析表明，轴承的损坏是牙轮钻头破坏的主要形式。进一步研究表明，轴承的损坏原因主要有:轴承本身的抗磨损、抗咬合和抗过热的能力低，在运转过程中使轴承早期损坏;密封储油补偿系统失效，轴承的润滑条件被破坏，使轴承在磨粒介质中工作，从而导致轴承早期破坏;使用不当，实际使用参数超过了轴承设计能力允许的范围。因此，要提高钻头的使用寿命，除了提高钻头轴承的抗磨损、抗咬合和抗过热能力以及正确使用外，还要提高密封储油补偿系统的密封性和使用寿命。

众所周知，目前三牙轮密封滑动轴承钻头的密封，大都采用0 型橡胶密封圈或D 型(长方形断面)的橡胶密封圈。为了应付由钻井液在井底形成的高压力，一般在牙掌背部设计有一个储油补偿装置，它的任务是保证密封圈有良好的工作条件，从而提高密封圈的寿命。储油补偿装置和牙轮牙掌之间的轴承润滑空间，由通道连接组成了密封储油补偿系统。从而又保证轴承有良好的润滑条件，提高钻头轴承的使用寿命。常规的储油补偿压力平衡系统通常由牙掌油孔以及安装其内的储油囊、储油杯 、压盖 、挡圈、密封圈、蝶形弹簧等多个零件以及牙掌上的长油孔和传压孔构成。整个储油囊由橡胶制成，在储油囊的底部中心设有一微小针孔. 可与外界相通。工作时，当储油囊受到较大外界压力作用而向内凹时，针孔由于橡胶的弹性作用处于闭锁状态；当外界压力小于储油孔内润滑脂预压力时，储油囊向储油孔外凸起，针孔处于开放状态，油脂从针孔中溢出，起到泄压作用，从而平衡内外压差。外界的工作压力通过传压孔传递给储油囊，通过储油囊的变形和泄压，调节和平衡牙轮轴承内外的压差，保证轴承密封圈在较小的压差下工作，轴承润滑条件进一步改善。由于储油囊底部的小针孔与传压孔是相对应的，在实际钻井工作时，泥浆夹带岩屑与泥沙直接通过传压孔冲击储油囊，导致储油囊过早的损坏，降低了牙轮钻头的整体使用寿命；另外，由于现有结构的牙掌油孔存在阶梯台结构，加工比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种三牙轮钻头储油补偿压力平衡系统，避免岩屑和泥沙直接冲击储油囊，从而提高牙轮钻头的使用寿命。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种三牙轮钻头储油补偿压力平衡系统，包括开设在牙掌上的牙掌油孔，牙掌油孔内设有储油囊，储油囊底部设有针孔，所述针孔与设置在牙掌上的传压孔相错开。

所述储油囊外部设有下压盖，所述下压盖与设置在储油囊上部的上压盖螺纹连接。

所述下压盖与牙掌油孔的底部安装有碟形弹簧。

所述牙掌油孔为空心圆柱形。

本发明的有益效果是: 本发明结构简单，通过将传压孔与储油囊底部的针孔错开，工作时，含砂砾与岩屑的泥浆通过先冲击下压盖或碟形弹簧而不是直接冲击储油囊，从而提高了储油囊的使用寿命，从整体上提高了牙轮钻头的使用寿命。简化了牙掌油孔的结构，直接设计成空心圆柱形，利于加工以及提高油孔表面粗糙度；优化形状后的下压盖底平面，能更好的保护油囊底平面；上下压盖螺纹联结，并且装配时涂抹螺纹密封胶，系统结构形成一个坚固的整体，密封效果和装配后整体性好；相对现有储油系统的结构，新型储油系统结构整体高度降低了约15％。节约的空间可以用来增加油量或用来保护卡簧。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是现有技术的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图1所示，一种三牙轮钻头储油补偿压力平衡系统，包括开设在牙掌1上的牙掌油孔10，牙掌油孔内设有储油囊4，储油囊底部设有针孔41，所述针孔与设置在牙掌上的传压孔11相错开。牙掌油孔通过一通道与牙轮2的内部连通，提供和补偿润滑脂。工作时，当储油囊受到较大外界压力作用而向内凹时，针孔由于橡胶的弹性作用处于闭锁状态；当外界压力小于储油孔内润滑脂预压力时，储油囊向储油孔外凸起，针孔处于开放状态，油脂从针孔中溢出，起到泄压作用，从而平衡内外压差。外界的工作压力通过传压孔传递给储油囊，通过储油囊的变形和泄压，调节和平衡牙轮轴承内外的压差，保证轴承密封圈在较小的压差下工作，轴承润滑条件进一步改善。

所述储油囊外部设有下压盖3，所述下压盖与设置在储油囊上部的上压盖5螺纹连接。为了加强系统的密封性，在上压盖与牙掌之间还设置一个密封圈6和挡圈7。上压盖的中部开有注油孔并安装有丝堵8。上压盖的环周设有流液孔，用于润滑脂流入牙轮中。