КОРПУС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH PRESSURE BODY

Корпус высокого давления
Изобретение относится к несущим корпусным конструкциям для геофизических приборов, функционирующим в условиях знакопеременных осевых нагрузок, крутящих и изгибающих моментов, а также высокого внешнего давления и температуры.
Известен корпус высокого давления (РФ, патент №2386077, F17C 1/06, С1), содержащий соединенные между собой силовую оболочку из полимерного композиционного материала и металлические переходники, имеющие конусообразную часть, силовая оболочка выполнена двухслойной, каждый переходник заформован конусообразной частью между слоями оболочки, внутренняя поверхность заформованной части каждого переходника оснащена ленточной резьбой, посредством которой каждый переходник соединен с резьбовым участком внутреннего слоя оболочки, а внешняя поверхность заформованной части каждого переходника представляет собой чередующиеся кольцевые канавки и выступы, причем внутренняя поверхность незаформованной части каждого переходника и внутренняя поверхность силовой оболочки имеют общую образующую, а концевые зоны заформованной части каждого переходника загерметизированы эластичными уплотняющими элементами в форме полого цилиндра прямоугольного или овального сечения. Отличительной особенностью известной конструкции заключается в возможности обеспечения надежности при одновременном восприятии знакопеременных осевых нагрузок и внешнего и внутреннего давления.
Недостатками известного устройства являются:
-низкая надежность. Это обусловлено тем, что для изготовления силовой оболочки применяется полимерный композиционный материал, который в условиях скважинной эксплуатации подвержен сильному износу, вследствие чего происходят потери технических характеристик корпуса.
- в известной конструкции металлические переходники заморфованы конусообразной частью между слоями оболочки. Однако, при работе в условиях высоких температур и давления, металл и композиционный материал имеют разные коэффициенты теплового расширения, что приводит к ослаблению стыка металл-полимер.
- низкая ремонтопригодность. Это обусловлено тем, что ремонт корпуса возможен только в специально оборудованном помещении и на специальном оборудовании. Как правило ремонт возможен только на предприятии изготовителе.
- низкая технологичность, обусловленая тем, что изготовление корпуса требует специального оборудования и квалификации
- вредность производства, обусловленная тем, что при изготовлении оболочки из полимерного композиционного материала выделяются вредные химические вещества. Соответственно, требуется специальное помещение и средства индивидуальной защиты.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности конструкции, ее технологичности и ремонтопригодности.
Поставленная задача решается следующим образом.
В корпусе высокого давления, содержащем удлиненный герметичный силовой элемент с блоком электроники внутри, переходники, установленные на торцах силового элемента, изоляторы, обеспечивающие электрическую изоляцию переходников относительно корпуса, и уплотнительные элементы, обеспечивающие герметизацию конструкции, согласно изобретению:
- силовой элемент выполнен в виде металлического корпуса, состоящего из цилиндрической части большего диаметра, переходящей по продольной оси в выступ меньшего диаметра, и оснащен полимерной втулкой, надеваемой на корпус и перекрывающей его по всей длине. При этом выступающая часть корпуса меньшего диаметра выполнена в виде многогранника, оснащенного съемными изоляционными пластинами по размеру граней, образующего зазор между многогранником и изоляционной втулкой, а в качестве уплотнительных элементов применяются уплотнительные кольца, устанавливаемые на концах силового элемента с внутренней стороны полимерной втулки
- при этом втулки, уплотнительные кольца и пластины, изготовлены из полимерного материала с высоким пределом прочности.
Предложенное техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с аналогом:
- выполнение силовой части из металла повышает прочность и надежность конструкции в условиях высокого давления и высоких температур скважины, продлевая тем самым сроки ее эксплуатации
- выполнение корпуса силовой части из двух элементов разного диаметра обеспечивает возможность размещения электронных элементов скважинного модуля в полости корпуса с большим диаметром, при этом выступающая часть корпуса малого диаметра позволяет установить на ней переходник для быстросъемной стыковки корпуса высокого давления со скважинным модулем,
- применение изоляционной втулки и изоляционных пластин из высокопрочного полимерного материала в предложенной конструкции корпуса высокого давления в совокупности обеспечивают электрическую изоляцию силовой части корпуса высокого давления и стыковочных переходников на его концах друг от друга
- простота конструкции обеспечивает технологичность ее сборки и разборки, а также ремонтопригодность последней
На фиг. 1 показан вариант конструкции корпуса высокого давления
На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1
Корпус высокого давления содержит металлический (например, стальной) силовой элемент 1, состоящий из цилиндрической части 2 большего диаметра, переходящей в выступ - многогранник 3 меньшего диаметра; переходник 4, установленный на конце цилиндрической части 2 силового элемента 1 посредством резьбового соединения (на фиг. не показано); металлический (например, стальной) переходник 10, нанизываемый на выступ - многогранник 3 силового элемента 1 и фиксируемый гайкой и контр - гайкой 11 и 12 соответственно; переходник 5, изоляционную втулку 6 с уплотнительными кольцами 7 с внешней стороны и уплотнительными кольцами 13, 14 - с внутренней стороны на ее концах. Выступ -многогранник 3 силового элемента 1 оснащен изоляционным кольцом 8 и изоляционными пластинами 9, установленными последовательно через одну на гранях стального выступа-многогранника 3.
4
В процессе подготовки к эксплуатации корпуса высокого давления платы электронного блока (или иные электроизмерительные элементы) устанавливают в полости цилиндрической части 2 силового элемента 1. На торец цилиндрической части 2 навинчивают переходник 4. который герметично закрывает цилиндрическую часть 2 посредством уплотнительных колец 7, 13 и 14. На корпус силовой части 1 надевают изоляционную втулку 6, а на выступе - многограннике 3 через грань устанавливают изоляционные пластины 9. В зазор, образованный изоляционными пластинами 9 и изоляционной втулкой 6 вставляют уплотнительное кольцо 8 и переходник 10 с внутренней выемкой по продольной оси, ответной выступу-многограннику 3, Переходник 10 фиксируют гайкой 11 и контр - гайкой 12. На торец переходника 10 устанавливают переходник 5 с уплотнительными кольцами 7, 13, 14, аналогично переходнику 4.
Поскольку корпус высокого давления является промежуточным элементом скважинного устройства, идентичные по конструкции переходники 4 и 5 обеспечивают герметизацию корпуса высокого давления с находящимися в полости 2 платами электронного блока, а также служат для его стыковки с предыдущим и/или последующим скважинным модулем или кабелем наземного устройства соответственно.
На практике пластины 9 могут быть также установлены на каждой грани выступа - многогранника 3 (например, в случае малого диаметра корпуса высокого давления и, соответственно, - минимального количества граней выступа-многогранника 3).
Таким образом, предложенная конструкция корпуса высокого давления решает поставленную задачу изобретения в полном объеме, поскольку она проста и технологична в практической реализации, не требует специальных материалов и оборудования. Металлические корпус и переходники, а также втулки, уплотнительные кольца и пластины, изготовленные из полимерного материала с высоким пределом прочности, обеспечивают высокую надежность конструкции в процессе эксплуатации. Конструкция корпуса высокого давления отличается ремонтопригодностью, высокой надежностью при эксплуатации в скважинах с высокой температурой и повышенным давлением.