鉆巖機(jī)中的沖洗液體密封裝置及其生產(chǎn)方法、沖洗殼體和鉆巖的制造方法
【專利摘要】一種用于鉆巖機(jī)中的沖洗液體密封的裝置(5，6)，該裝置包括環(huán)形彈性密封裝置，該環(huán)形彈性密封裝置包括：一方面，用于在設(shè)置于沖洗殼體中的座中進(jìn)行接觸的裝置；另一方面，用于與沖洗殼體中的可運(yùn)動部(2)的表面密封接觸的裝置。用于沖洗液體密封的裝置(5，6)包括陽極裝置(11，12)，該陽極裝置(11，12)具有適于與沖洗液體接觸的至少一個犧牲陽極單元，并且陽極裝置包括用于建立與沖洗殼體的電接觸的裝置(16，16’，16”，16”’)。本發(fā)明還涉及一種方法、沖洗殼體和鉆巖機(jī)。
【專利說明】鉆巖機(jī)中的沖洗液體密封裝置及其生產(chǎn)方法、沖洗殼體和 鉆巖機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鉆巖機(jī)中的沖洗液體密封裝置。本發(fā)明還涉及用于這種裝置生產(chǎn)的方 法、沖洗殼體和鉆巖機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 先前已知具有沖擊和旋轉(zhuǎn)的鉆柱的鉆巖機(jī)，鉆柱帶有用于移除鉆孔期間形成的鉆 井巖屑的液體沖洗。這種鉆巖機(jī)在例如鉆巖機(jī)的鉆柱導(dǎo)引裝置的區(qū)域中設(shè)置有內(nèi)置沖洗液 體旋轉(zhuǎn)體（swivel)。在這種流體液體旋轉(zhuǎn)體中，鉆巖機(jī)的釬尾（shank adapter)設(shè)置有一 個或更多個徑向孔，所述一個或更多個徑向孔用于使進(jìn)來的沖洗流體進(jìn)入到鉆柱中的軸向 沖洗孔中，這轉(zhuǎn)而流出鉆頭。先前已知的旋轉(zhuǎn)體布置包括在所述徑向孔的開口的任一側(cè)上 固定在鉆巖機(jī)內(nèi)的液體密封件。
[0003] 作為沖洗流體，通常使用在鉆孔部位處局部獲得的水，所述水基本上僅與固體顆 粒實質(zhì)分離并且被隨即泵送到鉆巖機(jī)，以進(jìn)一步穿過鉆柱中的沖洗孔向下傳輸。由于這種 水可以包含高比例的鹽，因此這種水通常是強(qiáng)腐蝕的，從而導(dǎo)致對鉆巖機(jī)的暴露部件腐蝕 的風(fēng)險。因此，在釬尾的密封表面上出現(xiàn)腐蝕損害，所述密封裝置與該密封表面抵靠接觸。 這造成了密封裝置的使用壽命的縮短；特別地由于釬尾上的腐蝕影響表面部分通過其表面 粗糙度迅速地磨損密封裝置的密封表面。特別地，在機(jī)器停機(jī)之后，密封裝置由于釬尾上的 所述腐蝕作用而在重新啟動時容易地受到損害。
[0004] 另外的問題是對釬尾的嚴(yán)重?fù)p害的風(fēng)險，并且特別地在所述徑向沖洗孔的區(qū)域 中，由于發(fā)生的腐蝕損害可以導(dǎo)致引發(fā)疲勞斷裂。這種斷裂的發(fā)生可以導(dǎo)致鉆巖機(jī)嚴(yán)重?fù)p 害并且導(dǎo)致鉆巖機(jī)的停止期。
[0005] 作為【背景技術(shù)】的示例可以在W003078788中提到，W003078788公開了一種使鉆巖 設(shè)備中的腐蝕敏感性部件抗腐蝕的方法，其中，釬尾以特殊的保護(hù)性化合物覆蓋。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種至少減少上述【背景技術(shù)】問題的裝置和方法。
[0007] 該目的通過用于流體液體密封的裝置來獲得，該裝置包括陽極裝置，該陽極裝置 具有適于與沖洗液體接觸的至少一個犧牲陽極單元。
[0008] 通過提供本身具有用作犧牲陽極的陽極裝置的用于沖洗液體密封的裝置，獲得了 若干重要的優(yōu)點。與本發(fā)明有關(guān)的一個重要方面是給出了這樣的可能性，鉆巖機(jī)中的密封 裝置無論怎樣安排都會定期更換，與此同時以一種有效和簡單的方式更換陽極材料，從而 獲得在處理方面的重大優(yōu)勢。
[0009] 通常，常規(guī)的密封裝置以從約24小時至約100小時的短間隔更換。然而，通過本 發(fā)明可以期望密封裝置的使用壽命將是更長的，并且因而保養(yǎng)周期更長，從而獲得與利用 本發(fā)明的鉆巖機(jī)有關(guān)的更好的經(jīng)濟(jì)性。
[0010] 在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，由于腐蝕保護(hù)通過與所述密封裝置相關(guān)地設(shè)置的陽極裝 置來獲得，因此不需要提供用于任何擴(kuò)展保養(yǎng)措施，例如更換鉆巖機(jī)中的另外的零件。此 夕卜，陽極裝置將以有利的方式定位成接近待保護(hù)的區(qū)域以抗腐蝕攻擊，同時確保計算出的 足量的陽極材料將存在并且確保暴露于沖洗液體達(dá)到足夠的程度。通過本發(fā)明不會出現(xiàn)在 其他方面使有效沖洗的條件惡化的沖洗流體流動的限制或影響。
[0011] 優(yōu)選地，陽極裝置設(shè)置有用于建立與鉆巖機(jī)殼體的電接觸的裝置。這種裝置可以 是金屬板部或呈金屬線纜等的形式的導(dǎo)體部，其連接至鉆巖機(jī)殼體中的接觸表面。然而，用 于建立電接觸的裝置替代性地還可以簡單地擠進(jìn)密封裝置與鉆巖機(jī)殼體之間。不排除還設(shè) 置有用于直接接觸釬尾上的密封表面的裝置。
[0012] 獲得與釬尾的這種直接接觸的可能性將會為沖洗液體密封裝置的抵靠可移動部/ 釬尾的表面內(nèi)部分設(shè)置碳導(dǎo)體，或者相應(yīng)地用于建立與釬尾的所述電接觸，但是避免金屬 對金屬的接觸。
[0013] 作為對包括用于建立與機(jī)器殼體和/或例如以釬尾形式的可運(yùn)動部接觸的替代 方案，可以通過電路設(shè)置以在鉆巖機(jī)的陽極裝置與任何合適部件之間應(yīng)用合適的電位。
[0014] 通過使密封裝置形成有用于裝置的固定接納的一個或更多個凹部，陽極裝置例如 可以擠壓到例如可以呈環(huán)形凹槽形式的這種凹部中，其中，陽極裝置可以具有相應(yīng)的環(huán)形 結(jié)構(gòu)，例如具有分布在其周向上的犧牲陽極單元。
[0015] 在將用于流體液體密封的裝置放置到鉆巖機(jī)殼體中之前可以執(zhí)行陽極裝置在密 封裝置內(nèi)的定位。替代性地，在密封裝置已經(jīng)定位在鉆巖機(jī)殼體中的用于密封裝置的座中 之后，陽極裝置可以定位在密封裝置中。在這種情況下，通常，整個裝置可以更容易地定位 在鉆巖機(jī)殼體內(nèi)的整個裝置的座中，原因在于與組合裝置的靈活性相比，部件中的每個部 件的更大的靈活性更容易允許在實踐中為實現(xiàn)定位所需要的合適的變形。由于插入的陽極 裝置，用于沖洗流體密封的裝置可以更剛硬并且由于每個部件本身而不容易處理。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的裝置還可以構(gòu)造成使得密封裝置至少部分地包圍陽極裝置。例如， 這可以通過從開始陽極裝置至少部分地嵌入密封裝置中來實現(xiàn)。
[0017] 在本發(fā)明的【具體實施方式】中，用于流體液體密封的裝置與用于引導(dǎo)釬尾的導(dǎo)引裝 置是一體的。具體地，在所述導(dǎo)引裝置為塑料襯套的情況下，導(dǎo)引裝置于是可以與所述密封 裝置一體地制成。
[0018] 優(yōu)選地，陽極裝置包括電和/或機(jī)械地相互連接的多個犧牲陽極單元以獲得安 全功能。在其變型中，陽極裝置由例如呈形成為環(huán)的螺旋纏繞絲的形式的柔性設(shè)置的串 (string)組成并且由犧牲陽極材料組成。
[0019] 由于所述犧牲陽極單元的數(shù)量（quantity)或質(zhì)量（mass)根據(jù)密封裝置的使用壽 命期間的期望消耗量來定尺寸，材料量可以是合適的并且避免尺寸過大或過小。
[0020] 本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的裝置的方法，其中，環(huán)形彈性密封裝置 包括：一方面，用于在設(shè)置于沖洗殼體中的座中接觸的裝置；另一方面，用于抵靠沖洗殼體 中的可運(yùn)動部的表面進(jìn)行密封接觸的裝置，其中，環(huán)形彈性密封裝置裝備有陽極裝置，該陽 極裝置具有用于與沖洗流體接觸的至少一個犧牲陽極單元，并且其中，陽極裝置裝備有用 于建立與沖洗殼體的電接觸的裝置。
[0021] 特別地，陽極裝置由密封裝置中的至少一個凹部固定地接納。因此，通常，密封裝 置至少部分地包圍陽極裝置。
[0022] 本發(fā)明還涉及一種包括至少一個根據(jù)以上所述的裝置的鉆巖機(jī)的沖洗流體殼體 以及一種包括至少一個這種裝置的鉆巖機(jī)。
[0023] 在【具體實施方式】中，設(shè)置了電路，該電路在具有犧牲陽極單元的陽極裝置與機(jī)器 殼體之間應(yīng)用合適的電位。
[0024] 本發(fā)明的其他優(yōu)點和特征在實施方式的下列詳細(xì)描述中說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 現(xiàn)在將通過實施方式的方式和參照附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中：
[0026] 圖1以軸向截面的形式示出了鉆巖機(jī)的細(xì)節(jié)，該鉆巖機(jī)具有根據(jù)本發(fā)明的用于沖 洗液體密封的裝置。
[0027] 圖2以立體圖的形式示出了圖1中的沖洗殼體。
[0028] 圖3和圖3a分別以立體圖的形式和截面的形式示出了用于沖洗液體密封的裝置。
[0029] 圖4至圖6以截面的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的用于沖洗液體密封的不同裝置。
[0030] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的方法順序的流程圖。

【具體實施方式】
[0031] 圖1中示出了穿過鉆巖機(jī)1的前部的軸向截面。釬尾2由鉆巖機(jī)1以本身已知的 方式支承，該釬尾2包括鉆柱的第一上元件。沖洗殼體3包括沖洗室4以及分別用于沖洗 液體密封的第一裝置5和第二裝置6,該沖洗殼體3基本上包括內(nèi)沖洗液體旋轉(zhuǎn)體。用于沖 洗液體密封的裝置5和6抵靠鉆導(dǎo)引襯套10并且抵靠屬于鉆巖機(jī)的旋轉(zhuǎn)和沖擊機(jī)構(gòu)來密 封沖洗室4。這些部件是常規(guī)的并且因此在此不進(jìn)行更周密地描述。
[0032] 附圖標(biāo)記7表示從未圖示的泵至沖洗室4的沖洗液體進(jìn)口。用于沖洗液體密封的 裝置5和6中的每個裝置均包括彈性密封裝置并且分別裝備陽極裝置11和12,每個陽極 裝置均包括犧牲陽極材料以對鉆巖機(jī)的其他暴露部件提供電防腐保護(hù)。用于沖洗流體密封 的裝置5和6定位在鉆巖機(jī)中的相應(yīng)的座22中并且在用于接觸密封的裝置的幫助下抵靠 釬尾2的相應(yīng)表面以相應(yīng)的密封唇的形式進(jìn)行密封，釬尾2包括鉆巖機(jī)殼體內(nèi)的可運(yùn)動部 件，并且釬尾2因此能夠通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以及通過沖擊作用等的限制軸向運(yùn)動相對于用于沖 洗液體密封的相應(yīng)裝置運(yùn)動。
[0033] 釬尾2包括軸向沖洗通道8,該軸向沖洗通道8與未圖示的鉆頭以及至少一個徑向 沖洗孔9接觸，存在于沖洗室4中的沖洗液體穿過徑向沖洗孔9被向前引入到軸向沖洗通 道8。
[0034] 圖2中示出了作為單獨單元的沖洗殼體3,指示了相應(yīng)的用于沖洗液體密封的裝 置5和6、沖洗室4和沖洗液體進(jìn)口 7。
[0035] 圖3中以立體圖的形式更詳細(xì)地示出了用于沖洗液體密封的裝置5,其中，彈性密 封裝置包括呈環(huán)形凹槽形式的凹部13,該凹部13設(shè)置成接納陽極裝置11，該陽極裝置11 包括在圓周方向上分布并且通過導(dǎo)電環(huán)形絲或線、帶、螺旋地形成的絲等相互連接的多個 犧牲陽極單元14。裝置5設(shè)置有用于接觸沖洗殼體中的所述座的內(nèi)部的外包絡(luò)面18、面對 沖洗室的側(cè)面21以及背對所述沖洗室的優(yōu)選平坦的背表面19。
[0036] 犧牲陽極單元14中的至少一個犧牲陽極單元設(shè)置有用于建立與鉆巖機(jī)殼體的電 接觸的以金屬片部16等和導(dǎo)體15的形式的裝置，金屬片部16等定位在所述外包絡(luò)面18 上，導(dǎo)體15位于相應(yīng)的犧牲陽極單元14與所述金屬片部16之間。當(dāng)將用于沖洗液體密封 的裝置安裝在所述座中時，與鉆巖機(jī)殼體的所述電接觸將通過所述金屬片部與所述座的內(nèi) 部的接觸而建立。
[0037] 用于建立所述電接觸的裝置可以如圖3所示的那樣構(gòu)造，該裝置設(shè)置在多個犧牲 陽極單元14中的每個犧牲陽極單元處，該多個犧牲陽極單元14分布在所述凹槽13中。用 于建立所述電接觸的裝置還可以設(shè)置成在陽極裝置在已定位的密封裝置中隨后定位之后 能夠與機(jī)器殼體接觸。
[0038] 圖3a中以截面的形式示出了裝置5,其中，示出了包絡(luò)面18、面對沖洗室的側(cè)面 21、背對沖洗室的側(cè)面19以及密封唇20。在凹部13內(nèi)示出了犧牲陽極單元14和導(dǎo)電線 17。實際上，凹部13設(shè)計為例如通過包括凹部13的凹槽以永久保持陽極裝置11，凹部13 以外層收縮定形有凸臺、脊?fàn)畈康?，從而防止陽極裝置從凹槽脫落。
[0039] 圖4示出了替代性實施方式，其中，與圖3中的陽極裝置11對應(yīng)的陽極裝置11' 設(shè)置成通過模制部分地嵌入到合成材料，該合成材料包含非常靈活的彈性密封裝置。與鉆 巖機(jī)殼體的接觸可以通過設(shè)置在包絡(luò)面18'的最外層上的外部金屬片部16'建立。還可以 在塑料材料出口內(nèi)一一例如密封唇20'的區(qū)域中--設(shè)置導(dǎo)體，以用于接觸操作中的釬尾。
[0040] 圖5中示出了用于沖洗液體密封的另一裝置5"，其中，導(dǎo)電陽極材料--替代性 地包括犧牲陽極的陽極材料塊--設(shè)置在彈性密封裝置的材料內(nèi)，彈性密封裝置包括諸如 導(dǎo)電宏結(jié)構(gòu)之類的基體（matrix)。因此，該導(dǎo)電宏結(jié)構(gòu)包括犧牲陽極材料并且可以說是提 供了集成的犧牲陽極單元。這轉(zhuǎn)而與表面材料接觸，一方面，在裝置的用于與機(jī)器殼體接觸 的包絡(luò)面18"上，另一方面，在與沖洗室中的沖洗流體接觸的區(qū)域中。
[0041] 本發(fā)明可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)修改，并且該裝置在結(jié)構(gòu)和形式方面可以以許多 方式改變。
[0042] 陽極裝置的尺寸和質(zhì)量可以適于操作時間而還適于沖洗水等的特性。所有犧牲陽 極單元并不必須彼此相互接觸，但優(yōu)選地單元中的至少一些單元進(jìn)行相互接觸，以實現(xiàn)更 加安全的操作。
[0043] 用于犧牲陽極單元的常用材料為陽極鋅，而保持線、螺旋纏繞絲、帶等可以由鐵或 鋼制成。陽極裝置可以嵌入或形成到塑料材料中或者如上表示的還可以卡扣進(jìn)入適于該目 的的凹槽中。然而，一般條件為存在陽極材料與沖洗液體之間的接觸。用于密封裝置的材料 可以是適合預(yù)期用途的密封的常規(guī)類型材料，僅作為示例可以提到的常規(guī)類型材料為：聚 亞安酯、丁腈（NBR)橡膠、含氟彈性體、三元乙丙（EPDM)橡膠、硅橡膠、PTFE (聚四氟乙烯）、 P〇M(聚甲醛）。
[0044] 在替代性實施方式中，并且當(dāng)鉆巖機(jī)1包括由合成材料制成的鉆導(dǎo)引件時，所述 鉆導(dǎo)引件和第一密封件可以一起形成，這在圖6中表示出，其中，用于沖洗液體密封的裝置 5"'與鉆襯套10"' 一體地形成在一起，使得所述鉆導(dǎo)引件和第一密封件形成整體單元。此 夕卜，裝置5"'可以根據(jù)結(jié)合以上附圖所描述的而成形。
[0045] 為了提高根據(jù)本發(fā)明的裝置的保護(hù)功能，可以設(shè)置與鉆巖機(jī)連接的電路，該電路 為至少一個犧牲陽極電路的陽極裝置提供了關(guān)于鉆巖機(jī)的相鄰部件的合適（正）電位。在 這種情況下，陽極裝置不具有用于與鉆巖機(jī)中的金屬部件直接電接觸的裝置而是與其電絕 緣。這種電路以圖1中的附圖標(biāo)記26表示。陽極裝置與電路之間的線路穿過例如鉆巖機(jī) 殼體中特別形成的通道簡單地引出，并且因此未在圖1中示出。
[0046] 現(xiàn)在參照圖7僅作為示例示出根據(jù)本發(fā)明的方法順序，其中：
[0047] 位置20表示順序的開始。
[0048] 位置21表示提供環(huán)形彈性密封裝置。
[0049] 位置22表示環(huán)形彈性密封裝置添加有陽極裝置，該陽極裝置具有用于與沖洗液 體接觸的至少一個犧牲陽極單元。
[0050] 位置23表示提供具有用于建立與鉆巖機(jī)殼體電接觸的裝置的陽極裝置。
[0051] 位置24表示陽極裝置固定地接納于密封裝置中的至少一個凹部中。
[0052] 位置25表示順序的結(jié)束。
[0053] 本發(fā)明的范圍內(nèi)還存在用于與鉆巖機(jī)分離的沖洗液體密封的布置，該布置例如呈 定位成與鉆巖機(jī)殼體相鄰的沖洗殼體中的密封裝置的形式。
[0054] 鉆巖機(jī)殼體中的與用于沖洗密封件的裝置共同操作的可運(yùn)動部件可以是除釬尾 之外的任何其他元件，例如鉆柱的任何其他部件。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于鉆巖機(jī)中的沖洗液體密封的裝置（5,6)，所述裝置（5,6)包括環(huán)形彈性密 封裝置，所述環(huán)形彈性密封裝置包括：一方面，用于在設(shè)置于沖洗殼體中的座中進(jìn)行接觸的 裝置；另一方面，用于與所述沖洗殼體中的可運(yùn)動部（2)的表面密封接觸的裝置，其特征在 于，所述用于沖洗液體密封的裝置（5,6)包括陽極裝置（11，12)，所述陽極裝置（11，12)具 有適于與沖洗液體接觸的至少一個犧牲陽極單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述陽極裝置包括用于建立與所述沖洗 殼體的電接觸的裝置（16,16'，16"，16"'）。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置設(shè)置有用于固定接納所 述陽極裝置（11，12)的至少一個凹部（13)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述密封裝置（5,6)形成為使得所述 密封裝置（5, 6)至少部分地包圍所述陽極裝置（11，12)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置與用于引導(dǎo)釬尾 (2)的導(dǎo)引裝置（10"'）形成為一體。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述陽極裝置（11，12)包 括電和/或機(jī)械地相互連接的多個犧牲陽極單元。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述陽極裝置由柔性設(shè)置 的串組成或者所述陽極裝置包括柔性設(shè)置的串。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的裝置，其特征在于，一個或多個所述犧牲陽極 單元根據(jù)所述密封裝置的使用壽命期間的期望消耗量來定尺寸。
9. 一種用于根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的用于沖洗液體密封的裝置的生產(chǎn)的 方法，所述用于沖洗液體密封的裝置具有環(huán)形彈性密封裝置，所述環(huán)形彈性密封裝置包括： 一方面，用于在設(shè)置于沖洗殼體中的座中接觸的裝置；另一方面，用于抵靠所述沖洗殼體中 的可運(yùn)動部的表面進(jìn)行密封接觸的裝置，其中，所述環(huán)形彈性密封裝置裝備有陽極裝置，所 述陽極裝置具有用于與沖洗液體接觸的至少一個犧牲陽極單元。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述陽極裝置裝備有用于建立與所述沖洗殼體 的電接觸的裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，所述陽極裝置由所述密封裝置中的至少一 個凹部固定地接納。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，所述密封裝置形成為至少部分地包圍所述 陽極裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項所述的方法，其中，所述密封裝置裝備有電和/或 機(jī)械地相互連接的多個犧牲陽極單元。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9至13中的任一項所述的方法，其中，所述密封裝置裝備有陽極裝 置，所述陽極裝置由柔性設(shè)置的串形成或者所述陽極裝置包括柔性設(shè)置的串。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9至14中的任一項所述的方法，其中，所述密封裝置裝備有陽極裝 置，所述陽極裝置具有根據(jù)所述密封裝置的使用壽命期間的期望消耗量來定尺寸的犧牲陽 極量。
16. -種包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的裝置的鉆巖機(jī)的沖洗殼 體。
17. -種包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的裝置的鉆巖機(jī)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的鉆巖機(jī)，其中，電路設(shè)置成為所述陽極裝置提供關(guān)于所述 沖洗殼體的相鄰部件的正電位。
【文檔編號】E21B6/00GK104066918SQ201380006000
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月19日
【發(fā)明者】安德斯·佩爾松 申請人:阿特拉斯·科普柯鑿巖設(shè)備有限公司