用于顶驱主轴上端密封的泥浆收集盆、密封装置及顶驱的制作方法

本实用新型涉及石油机械技术领域，尤其涉及一种用于顶驱主轴上端密封的泥浆收集盆、密封装置及顶驱。

背景技术：

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。

顶驱的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、黄油嘴和油封法兰。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。

目前国内外主流顶驱的结构设计有两种，第一种，主轴的上端从齿轮箱盖的上方伸出，油封法兰上配置有黄油嘴、卸油阀及润滑通道，油封法兰通过螺栓固定在齿轮箱盖上。主轴的上端连接冲管装置，在冲管装置和油封法兰之间安装泥浆伞。在主轴上端外径和油封法兰的内孔之间还配置了轴承隔离封、轴套以及骨架油封，从而形成了一个封闭的环形润滑油腔。润滑通道开口于封闭的环形润滑油腔中部。第二种，主轴的上端从齿轮箱盖和轴承止推法兰的上方伸出，轴承止推法兰上配置有黄油嘴及黄油通道，钟罩和油封法兰通过螺栓固定在轴承止推法兰上。主轴的上端通过过盈配合配置轴套，泥浆伞通过螺栓固定在轴套上端。在油封法兰上配置骨架油封和旋转油封，从而在油封法兰的外部和泥浆伞的内部形成了一个封闭的环形润滑油腔。润滑通道的开口位于润滑油腔中部。泥浆伞和轴承止推法兰之间还配置泥浆导流伞。

无论哪种设计，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，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。

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。

现有的一些顶驱厂家在齿轮箱盖和主轴上端之间配置油封法兰、泥浆伞、两道油封、在油封之间设置润滑油通道并配置黄油嘴，通过黄油嘴和润滑油通道对油封进行润滑。另外一些顶驱厂家在上述主轴密封结构中设置多道油封，同样采用润滑油脂润滑，效果并不显著。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种用于顶驱主轴上端密封的泥浆收集盆、密封装置及顶驱，通过泥浆收集盆，可以将冲管装置正常渗漏或失效时刺漏的泥浆收集起来，避免泄露的泥浆在钟罩内部堆积，同时也避免了泄露的泥浆与主轴上端密封结构接触而损伤密封，由此确保泥浆不进入齿轮箱。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型实施例提供一种用于顶驱主轴上端密封的泥浆收集盆，所述顶驱主轴位于顶驱主体内部，所述泥浆收集盆包括内壁、外壁、底面和位于泥浆收集盆中心的圆形通孔；

所述内壁和外壁与两者之间设置的底面共同构成横截面呈u字型的环形凹槽；在所述外壁一侧向外延伸设置有泥浆出口，用于清理泥浆，所述圆形通孔由内壁围成；

所述泥浆收集盆套设于顶驱主轴上端及钟罩内部以收集由冲管装置渗漏的泥浆，所述冲管装置设置在所述顶驱主轴上端。

可选地，所述底面的底部设置有若干个支撑腿，用于支撑所述泥浆收集盆。

可选地，在所述u字型的环形凹槽的内部，所述底面、内壁和外壁构成圆弧形结构；所述内壁的高度低于外壁的高度；所述底面的外侧为平面结构，其与内壁和外壁的外侧连接处设置倒角。

可选地，所述泥浆出口由内而外斜向下倾斜，以便导出泥浆，所述泥浆出口与所述底面连接处的高度等于底面的高度。

可选地，所述顶驱主轴位于顶驱主体内部，所述密封装置包含上述所述的泥浆收集盆和泥浆导流伞，所述密封装置套设于所述顶驱主轴的冲管装置上，以防止泥浆渗漏至所述冲管装置下方的齿轮箱；所述泥浆收集盆的圆形通孔套设于所述冲管装置上。

可选地，所述泥浆收集盆的底面与顶驱主轴上端的齿轮箱顶面紧密贴合。

可选地，所述泥浆导流伞通过过盈配合与冲管装置的下螺母连接在一起，所述冲管装置位于顶驱主轴上端。

可选地，所述内壁的直径小于所述泥浆导流伞的外圈直径，且大于泥浆导流伞的内圈直径。

可选地，所述内壁的顶端紧密贴合在所述泥浆导流伞的下端。

可选地，在顶驱主轴上端设置有上述所述密封装置；

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种用于顶驱主轴上端密封的泥浆收集盆、密封装置及顶驱，结构简单，方便安装，配合泥浆导流伞构成密封装置，泥浆导流伞与冲管装置下螺母连接在一起，将泄漏的泥浆导入泥浆收集盆。避免泄露的泥浆在钟罩内部堆积，同时也避免了泄露的泥浆与主轴上端密封结构接触而损伤密封，由此确保泥浆不进入齿轮箱。

附图说明

图1为本实用新型的安装密封装置后的示意图；

图2为本实用新型的安装密封装置后的剖视示意图；

图3为本实用新型图1中的泥浆导流伞；

图4为本实用新型图1中的泥浆收集盆。

【附图标记说明】

1：泥浆导流伞；

2：泥浆收集盆；21：内壁；22：外壁；23：底面；24：圆形通孔；25：泥浆出口；26支撑腿；

3：冲管装置；

4：齿轮箱；

5：钟罩；

6：下螺母。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例：

参照图1-图4，一种用于顶驱主轴上端密封的泥浆收集盆，顶驱主轴位于顶驱主体内部，冲管装置3安装在主轴上端。泥浆收集盆2包括内壁21、外壁22、底面23和位于泥浆收集盆2中心的圆形通孔24；

内壁21和外壁22与两者之间设置的底面23共同构成横截面呈u字型的环形凹槽；在外壁22上向外延伸一体设置有泥浆出口25，泥浆出口25由内而外斜向下倾斜，泥浆出口25与所述底面23连接处的高度等于底面23的高度，方便将泥浆导出。内壁21为环形结构，其中间形成圆形通孔24，圆形通孔24与冲管装置3的外侧同心并设置合理的间隙，本实施例中的泥浆收集盆2即通过圆形通孔24套设于顶驱的冲管装置3上，以将由冲管装置3渗出的泥浆收集，并导出到泥浆出口25中，避免冲管装置3正常渗漏或失效时的刺漏在钟罩5内部造成泥浆堆积，冲管装置3设置在顶驱主轴上端。由于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，设置密封结构，避免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。

在u字型的环形凹槽的内部，底面23、内壁21和外壁22构成圆弧形结构；底面23的外侧为平面结构，其与内壁21和外壁22的外侧连接处设置倒角。倒角可以设置为直角倒角、带有角度的倒角或圆弧倒角等，以便于使用。

底面23的底部设置有若干个支撑腿26，用于支撑泥浆收集盆2。

顶驱主轴位于顶驱主体内部，密封装置包含上述的泥浆收集盆2和泥浆导流伞1，密封装置套设于顶驱主轴的冲管装置3上，以防止泥浆渗漏至冲管装置3下方的齿轮箱4；具体为：泥浆收集盆2的圆形通孔24套设于冲管装置3上，泥浆导流伞1设置在泥浆收集盆2与冲管装置3的连接处，以对上述连接处形成密封，避免从冲管装置3渗漏的泥浆从上述连接处渗漏至别处，同时所述泥浆导流伞1也对从冲管装置3渗漏的泥浆形成导向，所渗漏泥浆完全流入到泥浆收集盆2中，有效防止不期望的渗漏出现。

进一步地，泥浆收集盆2的支撑腿26与顶驱主轴上端的齿轮箱4顶面紧密贴合。泥浆导流伞1通过过盈配合与冲管装置3的下螺母6连接在一起，冲管装置3位于顶驱主轴上端。

内壁21的高度低于外壁22的高度，当然本实用新型不限于此，内壁21和外壁22的高度可以根据需求进行调整，两者可以不等，也可以相等。内壁21的直径小于泥浆导流伞1的外圈直径，且大于泥浆导流伞1的内圈直径。内壁21的顶端紧密贴合在泥浆导流伞1的下端，从而保证泥浆经泥浆导流伞1流入泥浆收集盆2中。

在顶驱主轴上端设置有上述密封装置；

顶驱主轴上端的结构可以包括以下部分；

包括泥浆收集盆2和泥浆导流伞1，泥浆导流伞1通过过盈配合与冲管装置3的下螺母6连接在一起；泥浆收集盆2坐在齿轮箱4上，且位于钟罩5内；冲管装置3渗漏的泥浆沿着泥浆导流伞1往下流入泥浆收集盆2内，定期清理泥浆收集盆2内的泥浆即可。

综上，上述的泥浆收集盆2结构简单，方便安装，配合泥浆导流伞1构成密封装置，泥浆导流伞1与冲管装置3的下螺母6连接在一起，将泄漏的泥浆导入泥浆收集盆2。避免泄露的泥浆在钟罩5内部堆积，同时也避免了泄露的泥浆与主轴上端密封结构接触而损伤密封，由此确保泥浆不进入齿轮箱4。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。