機(jī)械密封目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、船舶、航天和鉆井等領(lǐng)域，鉆井過(guò)程中經(jīng)常由于井下密封件的失效導(dǎo)致起鉆作業(yè)，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失;在上千米的深井環(huán)境中，密封要承受幾十兆帕的壓力，常規(guī)的機(jī)械密封機(jī)構(gòu)是不可能正常工作的，通常都是在機(jī)械密封的另一側(cè)充入稍高于鉆井液壓力的潤(rùn)滑油來(lái)平衡密封兩側(cè)的壓差，借助平衡活塞環(huán)機(jī)構(gòu)保證潤(rùn)滑油的壓力始終高于鉆井液壓力。由于井下的工況非常惡劣，單級(jí)動(dòng)密封的工作壽命十分有限，動(dòng)密封的失效會(huì)導(dǎo)致井下工具很快報(bào)廢，如何能夠?qū)崿F(xiàn)多級(jí)密封的自動(dòng)啟停工作對(duì)這一問(wèn)題的解決有重要的意義。

TOKIMEC東京計(jì)器閥DG4V-3-0C-M-P2-V-7-54，TOKYO KEIKI生產(chǎn)低噪音SQP系列葉片泵，可變速低速大扭矩MHT液壓馬達(dá)，高性能PV、PH系列TOKYO KEIKI（原TOKIMEC東機(jī)美）變量柱塞泵，及全系列的TOKYO KEIKI（原TOKIMEC東機(jī)美）液壓閥。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、機(jī)床等工業(yè)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有井下動(dòng)密封技術(shù)的不足，對(duì)現(xiàn)有的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明一種多級(jí)雙側(cè)充壓自動(dòng)啟停機(jī)械密封裝置，主要由一級(jí)組合密封系統(tǒng)、二級(jí)組合密封系統(tǒng)和三級(jí)機(jī)械密封組成。本發(fā)明以鉆進(jìn)過(guò)程中鉆井液較大的壓力變化作為每級(jí)密封啟停的信號(hào)源，當(dāng)鉆井作業(yè)達(dá)到一定深度時(shí)，一級(jí)組合密封系統(tǒng)中的動(dòng)密封組件自動(dòng)脫開(kāi)失效，同時(shí)壓緊二級(jí)機(jī)械密封的接觸面，二級(jí)組合密封系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始工作;隨著鉆井深度的進(jìn)一步增加，二級(jí)組合密封系統(tǒng)中的動(dòng)密封組件自動(dòng)脫開(kāi)失效，同時(shí)壓緊三級(jí)機(jī)械密封的接觸面，則三級(jí)機(jī)械密封會(huì)自動(dòng)開(kāi)始工作，從而可以長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)殼體內(nèi)部的電子儀器設(shè)備，避免單級(jí)動(dòng)密封失效就需要起鉆更換密封件的問(wèn)題，極大的提高了鉆井作業(yè)效率。

TOKIMEC(東京計(jì)器)  DG4V-3-0AL-M-U1-T-7-54
TOKIMEC(東京計(jì)器)  DG4V-3-0AL-M-U1-V-7-54
TOKIMEC(東京計(jì)器)  DG4V-3-0A-M-U1-V-7-54
TOKIMEC(東京計(jì)器)  DG4V-3-0BL-M-U1-T-7-54
TOKIMEC(東京計(jì)器)  DG4V-3-0BL-M-U1-V-7-54

所述一級(jí)組合密封系統(tǒng)主要由一級(jí)動(dòng)環(huán)、一級(jí)靜環(huán)、一級(jí)導(dǎo)桿、一級(jí)平衡缸構(gòu)成，其中一級(jí)靜環(huán)固定在殼體上，一級(jí)動(dòng)環(huán)和一級(jí)導(dǎo)桿固定在一起，一級(jí)平衡缸固定在主軸上，并隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng);在一級(jí)彈簧較大的壓力？:作用下，一級(jí)動(dòng)環(huán)壓緊一級(jí)靜環(huán)形成接觸式一級(jí)密封面，從而隔開(kāi)一級(jí)油腔內(nèi)的潤(rùn)滑油和外部鉆井液；
所述二級(jí)動(dòng)組合密封系統(tǒng)主要由二級(jí)動(dòng)環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、二級(jí)導(dǎo)桿、二級(jí)平衡缸構(gòu)成，其中二級(jí)靜環(huán)固定在殼體上，二級(jí)動(dòng)環(huán)和二級(jí)導(dǎo)桿固定在一起，二級(jí)平衡缸固定在主軸上，隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在二級(jí)彈簧較小的壓力P2作用下，二級(jí)動(dòng)環(huán)壓緊二級(jí)靜環(huán)形成非接觸式二級(jí)密封面；
所述三級(jí)機(jī)械密封主要由三級(jí)動(dòng)環(huán)和三級(jí)靜環(huán)構(gòu)成，三級(jí)靜環(huán)固定在殼體上，三級(jí)動(dòng)環(huán)、三級(jí)彈簧和固定座隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng);在三級(jí)彈簧較小的壓力P3作用下，三級(jí)動(dòng)環(huán)壓緊三級(jí)靜環(huán)形成非接觸式三級(jí)密封面。
初始狀態(tài)下，通過(guò)調(diào)整一級(jí)彈簧、二級(jí)彈簧、三級(jí)彈簧的壓縮量，可以滿(mǎn)足朽>內(nèi)>P3，進(jìn)而可保證一級(jí)密封面為接觸式密封，二級(jí)密封面和三級(jí)密封面為非接觸式密封，則二級(jí)密封面和三級(jí)密封面可以為內(nèi)部潤(rùn)滑油提供通道，從而把一級(jí)油腔、二級(jí)油腔和三級(jí)油腔連通;此時(shí)隨著主軸的旋轉(zhuǎn)，一級(jí)密封面開(kāi)始工作并會(huì)逐漸產(chǎn)生微量磨損，而非接觸式二級(jí)密封面和三級(jí)密封面由于沒(méi)有緊密貼合，所以二級(jí)密封面和三級(jí)密封面沒(méi)有工作，僅僅提供潤(rùn)滑油的通道；
隨著鉆井深度的增加，鉆井液壓力會(huì)引起一級(jí)油腔、二級(jí)油腔和三級(jí)油腔內(nèi)潤(rùn)滑油壓力的增大，一級(jí)活塞環(huán)將受到一級(jí)活塞彈簧和潤(rùn)滑油壓力的綜合作用，由于一級(jí)活塞環(huán)和一級(jí)導(dǎo)桿是一體的，所以一級(jí)活塞環(huán)將把該綜合作用力傳遞到一級(jí)導(dǎo)桿上；當(dāng)一級(jí)導(dǎo)桿上的綜合作用力大于一級(jí)彈簧的推力時(shí)，一級(jí)導(dǎo)桿會(huì)帶動(dòng)一級(jí)動(dòng)環(huán)向下移動(dòng)，一級(jí)動(dòng)環(huán)和一級(jí)靜環(huán)形成的一級(jí)密封面分離，一級(jí)密封面失效，鉆井液會(huì)通過(guò)一級(jí)密封面進(jìn)入一級(jí)油腔；同時(shí)由于一級(jí)導(dǎo)桿和二級(jí)靜環(huán)固定在一起，所以會(huì)使二級(jí)靜環(huán)沿著殼體移動(dòng)，進(jìn)而壓緊二級(jí)動(dòng)環(huán)，則二級(jí)靜環(huán)和二級(jí)動(dòng)環(huán)形成接觸式密封，二級(jí)密封面開(kāi)始工作，可以防止二級(jí)油腔內(nèi)的潤(rùn)滑油向一級(jí)油腔的鉆井液中泄漏；
隨著鉆井深度的進(jìn)一步增加，二級(jí)油腔和三級(jí)油腔內(nèi)潤(rùn)滑油在壓力平衡作用下隨著增加，二級(jí)活塞環(huán)將受到二級(jí)活塞彈簧和潤(rùn)滑油壓力的綜合作用，由于二級(jí)活塞環(huán)和二級(jí)導(dǎo)桿是一體的，所以二級(jí)活塞環(huán)將把該綜合作用力傳遞到二級(jí)導(dǎo)桿上；當(dāng)二級(jí)導(dǎo)桿上的綜合作用力大于二級(jí)彈簧的推力時(shí)，二級(jí)導(dǎo)桿會(huì)帶動(dòng)二級(jí)動(dòng)環(huán)向下移動(dòng)，二級(jí)動(dòng)環(huán)和二級(jí)靜環(huán)形成的二級(jí)密封面分離，二級(jí)密封面失效，外部鉆井液會(huì)通過(guò)二級(jí)密封面進(jìn)入二級(jí)油腔內(nèi)，同時(shí)由于二級(jí)導(dǎo)桿和三級(jí)靜環(huán)固定在一起，所以會(huì)使三級(jí)靜環(huán)沿著殼體移動(dòng)，進(jìn)而壓緊三級(jí)動(dòng)環(huán)，在三級(jí)彈簧和固定座的限制下，三級(jí)靜環(huán)和三級(jí)動(dòng)環(huán)形成接觸式密封，三級(jí)密封面開(kāi)始工作，可以防止三級(jí)油腔內(nèi)的潤(rùn)滑油向二級(jí)油腔的鉆井液中泄漏，從而達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間保護(hù)殼體內(nèi)部電子儀器的目的。
本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)如下:1.常規(guī)的多級(jí)動(dòng)密封都是非接觸式密封，泄漏量非常大，本發(fā)明可以在工作過(guò)程中逐步實(shí)現(xiàn)接觸式密封，減小密封泄漏量，這對(duì)深井鉆井過(guò)程不能補(bǔ)充潤(rùn)滑油是非常重要的；2.本發(fā)明結(jié)合鉆井過(guò)程中壓力的變化，以鉆井深度和鉆井液壓力作為啟動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封的自動(dòng)啟停;3.本發(fā)明可以避免由于密封失效帶來(lái)的起鉆問(wèn)題，極大地提高了油田現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)效率，降低了經(jīng)濟(jì)成本。
本發(fā)明一種雙側(cè)充壓多級(jí)自動(dòng)啟停機(jī)械密封裝置，主要由一級(jí)組合密封系統(tǒng)、二級(jí)組合密封系統(tǒng)和三級(jí)機(jī)械密封組成。本發(fā)明以鉆進(jìn)過(guò)程中鉆井液的壓力變化作為每級(jí)密封啟停的信號(hào)源，當(dāng)鉆井作業(yè)達(dá)到一定深度時(shí)，一級(jí)組合密封系統(tǒng)中的一級(jí)密封面2自動(dòng)脫開(kāi)失效，同時(shí)壓緊二級(jí)組合密封系統(tǒng)中的二級(jí)密封面9，二級(jí)組合密封系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始工作；隨著鉆井深度的進(jìn)一步增加，二級(jí)組合密封系統(tǒng)中的二級(jí)密封面9自動(dòng)脫開(kāi)失效，同時(shí)壓緊三級(jí)機(jī)械密封的三級(jí)密封面15，則三TOKIMEC東京計(jì)器閥DG4V-3-0C-M-P2-V-7-54，TOKYO KEIKI生產(chǎn)低噪音SQP系列葉片泵，可變速低速大扭矩MHT液壓馬達(dá)，高性能PV、PH系列TOKYO KEIKI（原TOKIMEC東機(jī)美）變量柱塞泵，及全系列的TOKYO KEIKI（原TOKIMEC東機(jī)美）液壓閥。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、機(jī)床等工業(yè)領(lǐng)域。