本发明专利技术涉及一种顶驱主轴上端的微正压密封结构及建立微正压的方法，包括滴管总成、节流阀汇总成和环形润滑油腔；顶驱主轴上端的油封法兰上还配置两道相向安装的骨架油封，两道骨架油封、顶驱主轴上端的轴套以及顶驱主轴上端的油封法兰形成了一个封闭的环形润滑油腔；钟罩设置在顶驱主轴上端，固定在齿轮箱盖上方；滴管总成设置于顶驱主轴上端的钟罩上方，节流阀汇总成设置于钟罩下部，滴管总成、节流阀总成和环形润滑油腔连通，使得环形润滑油腔形成微正压。采用节流，滴管技术将齿轮油引入主轴上端密封结构，形成齿轮油微正压环形润滑腔，以维持稳定的油封润滑作用并防止在钟罩内堆积的泥浆进入环形密封腔，增进油封的使用寿命，确保泥浆不进入齿轮箱。
【技术实现步骤摘要】
一种顶驱主轴上端的微正压密封结构及建立微正压的方法
本专利技术涉及密封结构
，尤其涉及一种顶驱主轴上端的微正压密封结构及建立微正压的方法。
技术介绍
顶驱是现代保证石油天然气钻井作业效率和作业安全的重要设备。顶驱主体结构主要由提环、主轴、齿轮箱、钻井电机、钟罩、鹅颈管及冲管装置等组成。在钻井作业中，顶驱向井下钻具提供扭矩和转速及其控制，并同时提供高压大排量钻井泥浆的旋转通道。顶驱主体结构主轴的下端从齿轮箱下端伸出，齿轮箱下方和主轴之间设有骨架油封，主轴下端连接井下钻具。主轴上端从齿轮箱盖上方伸出，连接冲管装置。冲管装置连接主轴上端和鹅颈管，是钻井泥浆的高压旋转通道，工作时有一定的泥浆渗漏量，失效时会造成较大量的泥浆刺漏。主轴的旋转由钻井电机控制。钟罩固定在齿轮箱盖上，上方固定有鹅颈管，给冲管装置提供安装界面。主轴的上端和齿轮箱盖之间配置有泥浆伞、黄油嘴、油封法兰。泥浆伞用来减少泥浆直接油封，油封法兰提供油封安装界面，通过黄油嘴给油封提供定期润滑。顶驱齿轮箱进泥浆是现有国内外顶驱设备的主要痛点。安装在主轴上端钟罩内部的冲管装置是钻井作业时高压大排量泥浆的通道。冲管装置正常渗漏或失效时的刺漏都会在钟罩内部造成泥浆堆积，泥浆对金属等材料具有较强的腐蚀性，容易损伤主轴上端密封结构和油封，泥浆通过顶驱主轴上端密封结构进入齿轮箱，造成顶驱设备故障和维修，将严重影响石油天然气钻井作业安全和效率。如果未能及时地给油封进行润滑保养，油封干磨容易损坏，在钟罩内泥浆堆积时，泥浆容易进入齿轮箱。即使在正常润滑保养时，主轴的转动带动环形润滑油腔内的润滑油脂持续剪切，发热，挥发，从而环形润滑油腔形成正压气体仓，当油封达不到气密要求时，正压气体从环形润滑油腔排除。在主轴停转后，环形润滑油腔内的气体冷却，该腔体形成负压仓，当钟罩内堆积有泥浆时，容易将泥浆吸入环形润滑油腔内，从而进一步加快腐蚀损坏主轴上端密封结构。顶驱主轴的转动和停止，周而复始，日记月累，堆积在钟罩内的泥浆越来也多地进入环形润滑油腔，损坏主轴上端密封结构，最终导致泥浆进入齿轮箱。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种顶驱主轴上端的微正压密封结构及建立微正压的方法，通过利用顶驱设备上现有齿轮油强制润滑系统，采用节流，滴管技术将齿轮油引入主轴上端密封结构，形成齿轮油微正压环形润滑腔，以维持稳定的油封润滑作用并防止在钟罩内堆积的泥浆进入环形密封腔，增进油封的使用寿命，确保泥浆不进入齿轮箱。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种顶驱主轴上端的微正压密封结构，包括滴管总成、节流阀汇总成和环形润滑油腔；所述顶驱主轴上端与齿轮箱盖的连接处设置有油封法兰，所述油封法兰上还配置两道相向安装的骨架油封，所述两道骨架油封、顶驱主轴上端的轴套以及顶驱主轴上端的油封法兰形成了一个封闭的环形润滑油腔；钟罩设置在所述顶驱主轴上端，固定在齿轮箱盖上方；所述滴管总成设置于所述顶驱主轴上端的所述钟罩上方，所述节流阀汇总成设置于所述钟罩下部，滴管总成、节流阀总成和环形润滑油腔连通，使得环形润滑油腔形成微正压。可选地，通过管线一连接顶驱强制润滑系统和所述节流阀汇总成的进油口；管线二连接节流阀汇总成的出油口和滴管总成上方的上接头；管线三连接滴管总成下方的下接头和顶驱主轴上端的密封结构进油口，管线四连接滴管总成侧面的溢出管路和齿轮箱盖加油口，从而让多余的齿轮油返回齿轮箱内。可选地，所述微正压密封结构还包括机械密封结构，所述机械密封结构安装在所述顶驱的主轴上。可选地，所述滴管总成包括下接头、上接头、下密封盖、密封筒、上密封盖和溢出管路；所述下密封盖和所述上密封盖分别密封于密封筒的下端口和上端口；在所述上密封盖上部设置有所述上接头，与所述密封筒内部连通；在所述下密封盖的底部设置有下接头与所述密封筒连通；所述密封筒上还设有溢出管路。可选地，所述节流阀汇总成内配置节流阀和单向阀，所述节流阀用来调节和控制用于齿轮油流量，确保不影响顶驱现有强制齿轮油润滑系统的压力和流量分配；所述单向阀用来确保在强制齿轮油润滑系统停机后，封闭润滑油腔和管线内的齿轮油不回流，来确保封闭润滑油腔的微正压状态。可选地，所述滴管总成采用透明材料或设置有透明观察窗；所述滴管总成内的液面高度高于所述环形润滑油腔的高度；所述微正压的压力等于滴管总成和所述环形润滑油腔的高度差的压力；所述环形润滑油腔的上润滑油腔出油口采用堵帽封住。可选地，一种顶驱主轴上端的微正压密封结构建立微正压的方法，包括以下步骤：第一步，建立齿轮润滑系统和节流阀汇总成之间的通路，使齿轮油从齿轮润滑系统进入节流阀汇总成内进行节流减压；第二步，建立节流阀汇总成和滴管总成之间的通路，使齿轮油从节流阀汇总成进入滴管总成；第三步，建立滴管总成和油封法兰之间的通路，使滴管总成齿轮油从滴管总成进入油封法兰，此时通路之间形成微正压。可选地，还包括建立滴管总成和齿轮箱之间的通路，使滴管总成中多余的齿轮油溢流回至齿轮箱。可选地，一种主轴上端带有微正压密封结构的顶驱，所述顶驱包含上述所述的微正压密封结构。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术一种顶驱主轴上端的微正压密封结构及建立微正压的方法，采用节流控制技术和滴管点滴技术将现有的顶驱强制齿轮油润滑系统的齿轮油引入主轴上端密封结构，形成齿轮油微正压环形润滑油腔，并采用长工作寿命的低压机械密封结构来替代轴承隔离封或防尘封。相对于现有设计，防止骨架油封和泥浆的直接接触，维持稳定持续的油封润滑，防止在钟罩内堆积的泥浆进入环形密封腔，增进油封的工作寿命，确保泥浆不进入齿轮箱。进一步地，本专利技术可以通过节流阀、滴管点滴技术来调整和判断顶驱主轴上端油封的渗漏情况，方便现场设备维保工作。进一步地，本专利技术去除了现有设计对主轴上端密封结构日常润滑油脂保养要求，有效降低了工人劳动强度和高空作业安全风险。附图说明图1为本专利技术的顶驱主轴上端安装微正压密封结构后的示意图；图2为图1中第一种滴管总成剖视示意图；图3为图1中第二种滴管总成剖视示意图；图4为第一种顶驱主轴上端未安装微正压密封结构的剖视示意图；图5为第一种顶驱主轴上端安装微正压密封结构的剖视示意图；图6为第二种顶驱主轴上端未安装微正压密封结构的剖视示意图；图7为第二种顶驱主轴上端安装微正压密封结构的剖视示意图。【附图标记说明】1：滴管总成；2：节流阀汇总成；3：密封结构进油口；4：齿轮箱盖加油口；5：管线一；6：管线二；7：管线三；8：管线四；9：机械密封结构；10：顶驱主轴上端；101：主轴；102：齿轮箱盖；103：冲管装置；104：油封法兰；105：润滑油腔进油口；106：润滑油腔出油口；107：轴套；108：骨架油封；109：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种顶驱主轴上端的微正压密封结构，其特征在于：包括滴管总成(1)、节流阀汇总成(2)和环形润滑油腔；所述顶驱主轴上端(10)与齿轮箱盖(102)的连接处设置有油封法兰(104)，所述油封法兰(104)上还配置两道相向安装的骨架油封(108)，所述两道骨架油封(108)、顶驱主轴上端(10)的轴套(107)以及顶驱主轴上端(10)的油封法兰(104)形成了一个封闭的环形润滑油腔；/n钟罩设置在所述顶驱主轴上端(10)，固定在齿轮箱盖(102)上方；/n所述滴管总成(1)设置于所述顶驱主轴上端(10)的所述钟罩上方，所述节流阀汇总成(2)设置于所述钟罩下部，滴管总成(1)、节流阀总成(2)和环形润滑油腔连通，使得环形润滑油腔形成微正压。/n
【技术特征摘要】
1.一种顶驱主轴上端的微正压密封结构，其特征在于：包括滴管总成(1)、节流阀汇总成(2)和环形润滑油腔；所述顶驱主轴上端(10)与齿轮箱盖(102)的连接处设置有油封法兰(104)，所述油封法兰(104)上还配置两道相向安装的骨架油封(108)，所述两道骨架油封(108)、顶驱主轴上端(10)的轴套(107)以及顶驱主轴上端(10)的油封法兰(104)形成了一个封闭的环形润滑油腔；
钟罩设置在所述顶驱主轴上端(10)，固定在齿轮箱盖(102)上方；
所述滴管总成(1)设置于所述顶驱主轴上端(10)的所述钟罩上方，所述节流阀汇总成(2)设置于所述钟罩下部，滴管总成(1)、节流阀总成(2)和环形润滑油腔连通，使得环形润滑油腔形成微正压。
2.如权利要求1所述的一种顶驱主轴上端的微正压密封结构，其特征在于：通过管线一(5)连接顶驱强制润滑系统和所述节流阀汇总成(2)的进油口；管线二(6)连接节流阀汇总成(2)的出油口和滴管总成(1)上方的上接头(14)；管线三(7)连接滴管总成(1)下方的下接头(15)和顶驱主轴上端(10)的密封结构进油口(3)，管线四(8)连接滴管总成(1)侧面的溢出管路(16)和齿轮箱盖加油口(4)，从而让多余的齿轮油返回齿轮箱内。
3.如权利要求1所述的一种顶驱主轴上端的微正压密封结构，其特征在于：所述微正压密封结构还包括机械密封结构(9)，所述机械密封结构(9)安装在所述顶驱的主轴上。
4.如权利要求1所述的一种顶驱主轴上端的微正压密封结构，其特征在于：所述滴管总成(1)包括下接头(15)、上接头(14)、下密封盖(13)、密封筒(11)、上密封盖(12)和溢出管路(16)；
所述下密封盖(13)和所述上密封盖(12)分别密封于密封筒(11)的下端口和上端口；在所述上密封盖(12)上部设置有所述上接头(14)，与所述密封筒(11)内部连通；在所述下密封盖(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学军，刘忱，张义，崔杰，闫伟成，
申请(专利权)人：北京捷杰西石油设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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