一种活塞式保护器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种活塞式保护器，属于井下钻具电机技术领域，包括壳体和连接内部介质腔的支座，支座固定在壳体上，其特征在于：还包括固定在支座上的活塞杆，活塞杆位于壳体内，所述活塞杆与壳体之间通过密封圈连接有第一活塞和与外部介质腔相通的第二活塞，所述第一活塞、第二活塞、壳体和活塞杆围成过渡腔，所述第一活塞、壳体、活塞杆和支座围成稀油腔，所述支座上开有通油孔，通油孔分别与稀油腔和内部介质腔连通。本实用新型通过双活塞结构，实现了内外压差的自平衡，且有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高了工作可靠性，从而能够保障电机长时间正常稳定的运行。
【专利说明】
一种活塞式保护器
技术领域
[0001]本实用新型涉及到井下钻具电机技术领域，尤其涉及一种适用于井下钻具电机的活塞式保护器。
【背景技术】
[0002]电机在井下工作时处在高温和高压环境下，高温使电机内部介质膨胀，而电机外部的高压环境也使电机内、外部产生很大的压差，内部介质的膨胀和内外部巨大压差的存在使电机无法实现密封，同时也会对电机的结构部件产生巨大的破坏。因此，在井下工作的电机常常会设置保护器，保护器的主要作用就是平衡电机内部与电机外部的压力，使电机内、外部压差变小或不存在压差。
[0003]公开号为CN 201726224U，【公开日】为2011年01月26日的中国专利文献公开了一种金属波纹管式高温电机保护器，包括上接头、下接头，下接头上方安装有止推轴承座，止推轴承座上方安装有止推轴承，止推轴承上方有中间接头，中间接头上方安装有金属波纹管储油腔，其特征在于:所述的金属波纹管储油腔包括护轴管，护轴管底部螺纹连接护轴管短节，护轴管短节上开有使护轴管内外相通的斜通孔，护轴管短节外圆周的环形凸上固定有大波纹管，大波纹管上方固定有相对于护轴管能够滑动的盖板，盖板上端面固定有小波纹管，小波纹管上方固定有定位套，定位套套在护轴管的上端，大波纹管及小波纹管与护轴管之间的环腔为储油腔。
[0004]该专利文献公开的金属波纹管式高温电机保护器，大波纹管固定在护轴管短节外圆周的环形凸上，大波纹管上方固定盖板，盖板上端面固定小波纹管，这种结构，其平衡内外压差是通过大波纹管推动盖板实现，小波纹管的作用相当有限，由于电机长期处在高温高压环境中，使用一段时间后，大波纹管与盖板之间容易产生间隙，导致内外压差难以实现自平衡，导致保护器失去保护作用，影响电机的正常运行。
[0005]公开号为CN 203488422U，【公开日】为2014年03月19日的中国专利文献公开了一种自动式免注油潜油电机保护器，包括位于保护器下端与潜油电机连接的下接头，其特征是:下接头内腔中有固定在中心轴上的挡板，挡板下部通过弹簧连接活塞，活塞上固定有O环，下接头的轴孔油路下部有单流阀。
[0006]该专利文献公开的自动式免注油潜油电机保护器，由于结构设计不合理，尤其是连接活塞的弹簧，长期使用后，弹性力下降，活塞难以在弹簧的作用下通过O环封闭环空油路，且外部介质容易直接接触O环，致使O环损坏，导致内外压差难以实现自平衡，进而使保护器失去保护作用，影响电机的正常运行。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种活塞式保护器，本实用新型通过双活塞结构，实现了内外压差的自平衡，且有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高了工作可靠性，从而能够保障电机长时间正常稳定的运行。
[0008]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0009]—种活塞式保护器，包括壳体和连接内部介质腔的支座，支座固定在壳体上，其特征在于:还包括固定在支座上的活塞杆，活塞杆位于壳体内，所述活塞杆与壳体之间通过密封圈连接有第一活塞和与外部介质腔相通的第二活塞，所述第一活塞、第二活塞、壳体和活塞杆围成过渡腔，所述第一活塞、壳体、活塞杆和支座围成稀油腔，所述支座上开有通油孔，通油孔分别与稀油腔和内部介质腔连通。
[0010]所述过渡腔内装有弹性元件。
[0011]所述弹性元件为弹簧，弹簧的一端与第一活塞连接，弹簧的另一端与第二活塞连接。
[0012]所述弹性元件为气体，气体充满过渡腔。
[0013]所述弹性元件为弹簧和气体。
[0014]所述第二活塞与壳体之间开有外环密封油脂腔，第二活塞与活塞杆之间开有内环密封油脂腔。
[0015]所述第二活塞与壳体之间设置有与外部介质腔接触的外圈抗污环，外圈抗污环套在第二活塞上，第二活塞与活塞杆之间设置有与外部介质腔接触的内圈抗污环，内圈抗污环套在活塞杆上。
[0016]所述活塞杆的内部设置有流通腔，流通腔分别与外部介质腔和内部介质腔连通。
[0017]所述壳体与支座通过螺纹连接或法兰连接。
[0018]所述支座上套有O环，支座与壳体通过法兰固定连接。
[0019]本实用新型的工作原理如下:
[0020]电机在下井过程中，随着外部介质压力和温度的升高，由于外部介质腔压力的增加以及过渡腔内弹性元件的高度可压缩性，第二活塞将向右侧移动，同时，通过通油孔进入稀油腔内的油，由于具有热膨胀性，将推动第一活塞向左侧移动，使外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力达到自动平衡，实现保护器对电机的压力补偿保护。
[0021]电机在出井过程中，随着外部介质压力和温度的降低，过渡腔内的气体将不断膨胀，同时稀油腔内的油体积也会缩小，此时过渡腔的体积不断增加，使第二活塞不断向左侧移动，第一活塞不断向右侧移动，实现外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力平衡，第二活塞上的外部介质也被逐渐推出，壳体内表面和活塞杆表面的污染物也被外圈抗污环和内圈抗污环刮抹干净，有效防止污染物对密封圈造成损坏。
[0022]本实用新型的有益效果主要表现在以下几个方面:
[0023]—、本实用新型，活塞杆位于壳体内，活塞杆与壳体之间通过密封圈连接有第一活塞和与外部介质腔相通的第二活塞，第一活塞、第二活塞、壳体和活塞杆围成过渡腔，第一活塞、壳体、活塞杆和支座围成稀油腔，支座上开有通油孔，通油孔分别与稀油腔和内部介质腔连通，形成双活塞结构，随着外部介质压力和温度的升高，由于外部介质腔压力的增加，第二活塞将向右侧移动，同时，通过通油孔进入稀油腔内的油，由于具有热膨胀性，将推动第一活塞向左侧移动，使外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力达到自动平衡，实现保护器对电机的压力补偿保护，作为一个完整的技术方案，通过双活塞结构，有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高了工作可靠性，从而能够保障电机长时间正常稳定的运行。
[0024]二、本实用新型，过渡腔内装有弹性元件，弹性元件具有高度可压缩性，当外部介质压力和温度不断升高时，外部介质腔压力随之增加，第二活塞将向右侧移动；由于稀油腔内油的热膨胀性以及弹性元件的高度可压缩性，能够快速推动第一活塞向左侧移动，使外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力达到自平衡，从而保护电机正常运行。
[0025]三、本实用新型，弹性元件为弹簧，弹簧的一端与第一活塞连接，弹簧的另一端与第二活塞连接，弹簧具有良好的弹性作用力，在压力作用下，能够轻松促使第一活塞和第二活塞产生相向或相反运动，便于实现压力平衡。
[0026]四、本实用新型，弹性元件为气体，气体充满过渡腔，由于气体能够灌满整个过渡腔，整个过渡腔内气体密度均匀性好，作用在第一活塞和第二活塞上的力较均匀，从而能够稳定的实现压力自平衡。
[0027]五、本实用新型，弹性元件为弹簧和气体，通过采用弹簧和气体共同配合，具备高度可压缩性，极大的提高了实现压力自平衡的速度，有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高工作可靠性。
[0028]六、本实用新型，第二活塞与壳体之间开有外环密封油脂腔，第二活塞与活塞杆之间开有内环密封油脂腔，能够有效防止外部介质中的颗粒物直接接触第一活塞、第二活塞以及活塞杆上的密封圈，保护密封圈不受损坏，从而保障压力自平衡能够良好实现。
[0029]七、本实用新型，第二活塞与壳体之间设置有与外部介质腔接触的外圈抗污环，夕卜圈抗污环套在第二活塞上，第二活塞与活塞杆之间设置有与外部介质腔接触的内圈抗污环，内圈抗污环套在活塞杆上，内圈抗污环和外圈抗污环具有良好的耐磨性，在电机脱离高温、高压环境的过程中，能够有效清除壳体内壁和活塞杆表面污染物，有效防止外部介质中的污染物对密封圈造成损坏。
[0030]八、本实用新型，活塞杆的内部设置有流通腔，流通腔分别与外部介质腔和内部介质腔连通，外部介质能够通过流通腔与内部介质腔中的内部介质相通，能够防止内外压急剧膨胀，保护密封圈不受损伤，延长密封圈的使用寿命。
[0031 ]九、本实用新型，壳体与支座通过螺纹连接或法兰连接，不仅能够使壳体与支座牢固的连接，而且拆卸更换相当方便。
[0032]十、本实用新型，支座上套有O环，支座与壳体通过法兰固定连接，通过在支座上设置O环，能够使支座与壳体更加紧密牢固的连接在一起。
【附图说明】
[0033]下面将结合说明书附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的具体说明，其中:
[0034]图1为本实用新型的结构不意图；
[0035]图2为本实用新型实施例2的结构示意图；
[0036]图3为本实用新型实施例3的结构示意图；
[0037]图4为本实用新型实施例4的结构示意图；
[0038]图5为本实用新型实施例5的结构示意图；
[0039]图6为本实用新型实施例6的结构示意图；
[0040]图中标记:1、壳体，2、内部介质腔，3、支座，4、活塞杆，5、第一活塞，6、外部介质腔，7、第二活塞，8、过渡腔，9、稀油腔，10、通油孔，11、弹性元件，12、外环密封油脂腔，13、内环密封油脂腔，14、外圈抗污环，15、内圈抗污环，16、流通腔，17、0环。
【具体实施方式】
[0041 ] 实施例1
[0042]参见图1，一种活塞式保护器，包括壳体I和连接内部介质腔2的支座3，支座3固定在壳体I上，还包括固定在支座3上的活塞杆4，活塞杆4位于壳体I内，所述活塞杆4与壳体I之间通过密封圈连接有第一活塞5和与外部介质腔6相通的第二活塞7，所述第一活塞5、第二活塞7、壳体I和活塞杆4围成过渡腔8，所述第一活塞5、壳体1、活塞杆4和支座3围成稀油腔9，所述支座3上开有通油孔10，通油孔10分别与稀油腔9和内部介质腔2连通。
[0043]本实施例为最基本的实施方式，活塞杆位于壳体内，活塞杆与壳体之间通过密封圈连接有第一活塞和与外部介质腔相通的第二活塞，第一活塞、第二活塞、壳体和活塞杆围成过渡腔，第一活塞、壳体、活塞杆和支座围成稀油腔，支座上开有通油孔，通油孔分别与稀油腔和内部介质腔连通，形成双活塞结构，随着外部介质压力和温度的升高，由于外部介质腔压力的增加，第二活塞将向右侧移动，同时，通过通油孔进入稀油腔内的油，由于具有热膨胀性，将推动第一活塞向左侧移动，使外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力达到自动平衡，实现保护器对电机的压力补偿保护，作为一个完整的技术方案，通过双活塞结构，有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高了工作可靠性，从而能够保障电机长时间正常稳定的运行。
[0044]实施例2
[0045]参见图2，一种活塞式保护器，包括壳体I和连接内部介质腔2的支座3，支座3固定在壳体I上，还包括固定在支座3上的活塞杆4，活塞杆4位于壳体I内，所述活塞杆4与壳体I之间通过密封圈连接有第一活塞5和与外部介质腔6相通的第二活塞7，所述第一活塞5、第二活塞7、壳体I和活塞杆4围成过渡腔8，所述第一活塞5、壳体1、活塞杆4和支座3围成稀油腔9，所述支座3上开有通油孔10，通油孔10分别与稀油腔9和内部介质腔2连通。
[0046]所述过渡腔8内装有弹性元件11。
[0047]所述弹性元件11为弹簧，弹簧的一端与第一活塞5连接，弹簧的另一端与第二活塞7连接。
[0048]本实施例为一较佳实施方式，过渡腔内装有弹性元件，弹性元件具有高度可压缩性，当外部介质压力和温度不断升高时，外部介质腔压力随之增加，第二活塞将向右侧移动；由于稀油腔内油的热膨胀性以及弹性元件的高度可压缩性，能够快速推动第一活塞向左侧移动，使外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力达到自平衡，从而保护电机正常运行。弹性元件为弹簧，弹簧的一端与第一活塞连接，弹簧的另一端与第二活塞连接，弹簧具有良好的弹性作用力，在压力作用下，能够轻松促使第一活塞和第二活塞产生相向或相反运动，便于实现压力平衡。
[0049]实施例3
[0050]参见图3，一种活塞式保护器，包括壳体I和连接内部介质腔2的支座3，支座3固定在壳体I上，还包括固定在支座3上的活塞杆4，活塞杆4位于壳体I内，所述活塞杆4与壳体I之间通过密封圈连接有第一活塞5和与外部介质腔6相通的第二活塞7，所述第一活塞5、第二活塞7、壳体I和活塞杆4围成过渡腔8，所述第一活塞5、壳体1、活塞杆4和支座3围成稀油腔9，所述支座3上开有通油孔10，通油孔10分别与稀油腔9和内部介质腔2连通。
[0051 ]所述过渡腔8内装有弹性元件11。
[0052]所述弹性元件11为气体，气体充满过渡腔8。
[0053]本实施例为又一较佳实施方式，弹性元件为气体，气体充满过渡腔，由于气体能够灌满整个过渡腔，整个过渡腔内气体密度均匀性好，作用在第一活塞和第二活塞上的力较均匀，从而能够稳定的实现压力自平衡。
[0054]实施例4
[0055]参见图4，一种活塞式保护器，包括壳体I和连接内部介质腔2的支座3，支座3固定在壳体I上，还包括固定在支座3上的活塞杆4，活塞杆4位于壳体I内，所述活塞杆4与壳体I之间通过密封圈连接有第一活塞5和与外部介质腔6相通的第二活塞7，所述第一活塞5、第二活塞7、壳体I和活塞杆4围成过渡腔8，所述第一活塞5、壳体1、活塞杆4和支座3围成稀油腔9，所述支座3上开有通油孔10，通油孔10分别与稀油腔9和内部介质腔2连通。
[0056]所述过渡腔8内装有弹性元件11。
[0057]所述弹性元件11为弹簧和气体。
[0058]本实施例为又一较佳实施方式，弹性元件为弹簧和气体，通过采用弹簧和气体共同配合，具备高度可压缩性，极大的提高了实现压力自平衡的速度，有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高工作可靠性。
[0059]实施例5
[0060]参见图5，一种活塞式保护器，包括壳体I和连接内部介质腔2的支座3，支座3固定在壳体I上，还包括固定在支座3上的活塞杆4，活塞杆4位于壳体I内，所述活塞杆4与壳体I之间通过密封圈连接有第一活塞5和与外部介质腔6相通的第二活塞7，所述第一活塞5、第二活塞7、壳体I和活塞杆4围成过渡腔8，所述第一活塞5、壳体1、活塞杆4和支座3围成稀油腔9，所述支座3上开有通油孔10，通油孔10分别与稀油腔9和内部介质腔2连通。
[0061]所述过渡腔8内装有弹性元件11。
[0062]所述弹性元件11为弹簧和气体。
[0063]所述第二活塞7与壳体I之间开有外环密封油脂腔12，第二活塞7与活塞杆4之间开有内环密封油脂腔13。
[0064]本实施例为又一较佳实施方式，第二活塞与壳体之间开有外环密封油脂腔，第二活塞与活塞杆之间开有内环密封油脂腔，能够有效防止外部介质中的颗粒物直接接触第一活塞、第二活塞以及活塞杆上的密封圈，保护密封圈不受损坏，从而保障压力自平衡能够良好实现。
[0065]实施例6
[0066]参见图6，一种活塞式保护器，包括壳体I和连接内部介质腔2的支座3，支座3固定在壳体I上，还包括固定在支座3上的活塞杆4，活塞杆4位于壳体I内，所述活塞杆4与壳体I之间通过密封圈连接有第一活塞5和与外部介质腔6相通的第二活塞7，所述第一活塞5、第二活塞7、壳体I和活塞杆4围成过渡腔8，所述第一活塞5、壳体1、活塞杆4和支座3围成稀油腔9，所述支座3上开有通油孔10，通油孔10分别与稀油腔9和内部介质腔2连通。
[0067]所述过渡腔8内装有弹性元件11。
[0068]所述弹性元件11为弹簧和气体。
[0069]所述第二活塞7与壳体I之间开有外环密封油脂腔12，第二活塞7与活塞杆4之间开有内环密封油脂腔13。
[0070]所述第二活塞7与壳体I之间设置有与外部介质腔6接触的外圈抗污环14，外圈抗污环14套在第二活塞7上，第二活塞7与活塞杆4之间设置有与外部介质腔6接触的内圈抗污环15，内圈抗污环15套在活塞杆4上。
[0071]所述活塞杆4的内部设置有流通腔16，流通腔16分别与外部介质腔6和内部介质腔2连通。
[0072]所述壳体I与支座3通过螺纹连接。
[0073]本实施例为又一较佳实施方式，第二活塞与壳体之间设置有与外部介质腔接触的外圈抗污环，外圈抗污环套在第二活塞上，第二活塞与活塞杆之间设置有与外部介质腔接触的内圈抗污环，内圈抗污环套在活塞杆上，内圈抗污环和外圈抗污环具有良好的耐磨性，在电机脱离高温、高压环境的过程中，能够有效清除壳体内壁和活塞杆表面污染物，有效防止外部介质中的污染物对密封圈造成损坏。活塞杆的内部设置有流通腔，流通腔分别与外部介质腔和内部介质腔连通，外部介质能够通过流通腔与内部介质腔中的内部介质相通，能够防止内外压急剧膨胀，保护密封圈不受损伤，延长密封圈的使用寿命。壳体与支座通过螺纹连接，不仅能够使壳体与支座牢固的连接，而且拆卸更换相当方便。
[0074]实施例7
[0075]参见图6，一种活塞式保护器，包括壳体I和连接内部介质腔2的支座3，支座3固定在壳体I上，还包括固定在支座3上的活塞杆4，活塞杆4位于壳体I内，所述活塞杆4与壳体I之间通过密封圈连接有第一活塞5和与外部介质腔6相通的第二活塞7，所述第一活塞5、第二活塞7、壳体I和活塞杆4围成过渡腔8，所述第一活塞5、壳体1、活塞杆4和支座3围成稀油腔9，所述支座3上开有通油孔10，通油孔10分别与稀油腔9和内部介质腔2连通。
[0076]所述过渡腔8内装有弹性元件11。
[0077]所述弹性元件11为弹簧和气体。
[0078]所述第二活塞7与壳体I之间开有外环密封油脂腔12，第二活塞7与活塞杆4之间开有内环密封油脂腔13。
[0079]所述第二活塞7与壳体I之间设置有与外部介质腔6接触的外圈抗污环14，外圈抗污环14套在第二活塞7上，第二活塞7与活塞杆4之间设置有与外部介质腔6接触的内圈抗污环15，内圈抗污环15套在活塞杆4上。
[0080]所述活塞杆4的内部设置有流通腔16，流通腔16分别与外部介质腔6和内部介质腔2连通。
[0081]所述支座3上套有O环17，支座3与壳体I通过法兰固定连接。
[0082]本实施例为最佳实施方式，活塞杆位于壳体内，活塞杆与壳体之间通过密封圈连接有第一活塞和与外部介质腔相通的第二活塞，第一活塞、第二活塞、壳体和活塞杆围成过渡腔，第一活塞、壳体、活塞杆和支座围成稀油腔，支座上开有通油孔，通油孔分别与稀油腔和内部介质腔连通，形成双活塞结构，随着外部介质压力和温度的升高，由于外部介质腔压力的增加，第二活塞将向右侧移动，同时，通过通油孔进入稀油腔内的油，由于具有热膨胀性，将推动第一活塞向左侧移动，使外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力达到自动平衡，实现保护器对电机的压力补偿保护，作为一个完整的技术方案，通过双活塞结构，有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高了工作可靠性，从而能够保障电机长时间正常稳定的运行。支座上套有O环，支座与壳体通过法兰固定连接，通过在支座上设置O环，能够使支座与壳体更加紧密牢固的连接在一起。
【主权项】
1.一种活塞式保护器，包括壳体(I)和连接内部介质腔(2)的支座(3)，支座(3)固定在壳体(I)上，其特征在于:还包括固定在支座(3)上的活塞杆(4)，活塞杆(4)位于壳体(I)内，所述活塞杆(4)与壳体(I)之间通过密封圈连接有第一活塞(5)和与外部介质腔(6)相通的第二活塞(7)，所述第一活塞(5)、第二活塞(7)、壳体(I)和活塞杆(4)围成过渡腔(8)，所述第一活塞(5)、壳体(1)、活塞杆(4)和支座(3)围成稀油腔(9)，所述支座(3)上开有通油孔(10)，通油孔(10)分别与稀油腔(9)和内部介质腔(2)连通。2.根据权利要求1所述的一种活塞式保护器，其特征在于:所述过渡腔(8)内装有弹性元件(11)。3.根据权利要求2所述的一种活塞式保护器，其特征在于:所述弹性元件(11)为弹簧，弹簧的一端与第一活塞(5)连接，弹簧的另一端与第二活塞(7)连接。4.根据权利要求2所述的一种活塞式保护器，其特征在于:所述弹性元件(11)为气体，气体充满过渡腔(8)。5.根据权利要求2所述的一种活塞式保护器，其特征在于:所述弹性元件(11)为弹簧和气体。6.根据权利要求2所述的一种活塞式保护器，其特征在于:所述第二活塞(7)与壳体(I)之间开有外环密封油脂腔(12)，第二活塞(7)与活塞杆(4)之间开有内环密封油脂腔(13)。7.根据权利要求6所述的一种活塞式保护器，其特征在于:所述第二活塞(7)与壳体(I)之间设置有与外部介质腔(6)接触的外圈抗污环(14)，外圈抗污环(14)套在第二活塞(7)上，第二活塞(7)与活塞杆(4)之间设置有与外部介质腔(6)接触的内圈抗污环(15)，内圈抗污环(15)套在活塞杆(4)上。
【文档编号】H02K11/00GK205544801SQ201620020541
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】林坤, 孙立宾, 李少斌, 李彬
【申请人】东方电气集团东方电机有限公司