扭转振动辅助破岩工具的制作方法_2

文档序号:9629229阅读:来源:国知局
31]图3b:为图1中C-C处剖视图。
[0032]图4:为图1中D-D处剖视图。
[0033]其中:100、扭转振动辅助破岩工具;1、测控短节;11、第二通孔;12、第一安装槽;13、第二安装槽;2、振动短节;21、振动装置;211、电机;212、齿轮组;2121、主动齿轮;2122、从动齿轮;213、振动凸轮;214、联轴器;215、安装轴;22、过渡接头;221、第一通孔;222、第一台阶部;223、第一连接部;224、第一花键槽;23、振动下接头;230、第二盲孔;231、第一盲孔;2311、第一密封圈;2312、第二密封圈;232、振动座;2321、凸轮容纳槽;2322、振动座通孔;2323、圆弧透槽;233、温度传感器;234、第一花键结构;235、第二花键结构;24、电机支座;25、第一缓冲垫;26、第一卡环;27、第二卡环;28、安装轴支撑座;281、支撑座通孔;3、加速度测量短节;31、第二台阶部;32、第二连接部;33、第二花键槽;34、第三通孔;35、第三安装槽;4、钻头;5、井下电源;6、控制器;7、加速度计;8、加速度控制器。
【具体实施方式】
[0034]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0035]如图1所示,本发明提供的扭转振动辅助破岩工具100,扭转振动辅助破岩工具100的底部连接有钻头4,该扭转振动辅助破岩工具100包括一测控短节1,测控短节1下方连接有能扭转振动的振动短节2,振动短节2内部设置有振动装置21,振动短节2下方连接有加速度测量短节3,加速度测量短节3的底部连接所述钻头4。在振动装置21的作用下,振动短节2微振幅高频(一般该频率范围为200-800HZ)扭转振动,进而使扭转振动辅助破岩工具100能产生高频扭转振动,引起岩石的共振,辅助钻头4破岩,同时减轻对钻头4的轴向冲击,有效提高钻头4的使用寿命。
[0036]进一步,如图1所示,振动装置21包括一电机211,电机211下方连接有齿轮组212,齿轮组212下方连接有能旋转接触所述振动短节的振动凸轮213。振动凸轮213的数量可以是一个或者多个,采用多个振动凸轮213时,多个振动凸轮213形状及大小相同、且沿振动短节2周向均匀设置,且振动凸轮213的突出部应朝向以振动短节2的中心轴线为旋转中心的同一旋转方向上(沿顺时针方向或逆时针方向)设置。
[0037]进一步,如图1所示,振动短节2上部设置有过渡接头22,过渡接头22下方连接有能相对过渡接头22扭转振动、且内部与过渡接头22的内部上下贯通的振动下接头23,振动下接头23下方能扭转地连接所述加速度测量短节3。
[0038]如图1所示,在本实施方式中,过渡接头22内设有上下贯通的第一通孔221,第一通孔221底部固定连接有一电机支座24,电机支座24内设有上下贯通的电机支座过孔(一个或者多个,图中未示出),以确保切削液顺利通过;电机支座24上设置所述电机211,电机211上设置有电机控制器(用于控制电机211的转速,现有技术,图中未示出),电机211下方连接有一联轴器214,联轴器214下端穿过电机支座24连接所述齿轮组212。
[0039]进一步,如图1、图2所示,振动下接头23内侧上部设有第一盲孔231,振动下接头23内侧下部设有第二盲孔230,第一盲孔231与第二盲孔230之间形成有振动座232,振动座232内设置有侧壁能被振动凸轮213旋转接触的凸轮容纳槽2321,凸轮容纳槽2321的数量与振动凸轮213的数量一致,凸轮容纳槽2321为多个时,凸轮容纳槽2321沿周向均匀布置,且每个凸轮容纳槽2321的形状及大小相同。在本实施方式中,凸轮容纳槽2321的截面形状为开口朝向径向外侧的U形或者V形(V形底部为圆弧过渡)。振动座232内还设置有上下贯通的振动座通孔2322,振动座通孔2322的数量为一个或者多个,振动座通孔2322用于确保第一盲孔231与第二盲孔230之间上下贯通,保证工作过程中切削液顺利通过。
[0040]进一步,如图1所示,齿轮组212包括与电机连接的主动齿轮2121,齿轮组212还包括与主动齿轮2121啮合的从动齿轮2122,主动齿轮2121直径大于从动齿轮2122直径,在转动时,从动齿轮2122的转速高于主动齿轮2121,比如二者转速比为1:5,电机211转速为2000rpm时,主动齿轮2121转速为2000rpm,从动齿轮2122转速为lOOOOrpm ;从动齿轮2122带动振动凸轮213旋转,从动齿轮2122内部连接有固定振动凸轮213的安装轴215的一端,安装轴215的另一端穿过凸轮容纳槽2321槽底设置的圆弧透槽2323、且能转动地连接于一安装轴支撑座28上,安装轴支撑座28固定设置于加速度测量短节3的内部上端,安装轴支撑座28上还设置有上下贯通的支撑座通孔281。从动齿轮2122的数量与振动凸轮213的数量一致。安装轴215上端均固定连接于与同一主动齿轮2121啮合的从动齿轮2122上,保证振动凸轮213的旋转方向和旋转速度一致。
[0041]进一步,如图1所示,为了保证扭转振动辅助破岩工具100安全可靠的运行使用,避免高温造成安全隐患,振动座232内设置有温度传感器233。温度传感器233用来检测振动短节2中部的温度,当温度高于门限值,表示振动过于剧烈,需降低电机转速,否则,电机正常运转。
[0042]进一步,如图1、图3a、图3b所示,过渡接头22的外壁下部设置有第一台阶部222,第一台阶部222下方设置有直径减小的第一连接部223,过渡接头22位于第一台阶部222上方的外壁上周向均匀设置有第一花键槽224,振动下接头23的侧壁上端设置有与第一花键槽224匹配、且与第一花键槽224的两侧侧壁之间设置有第一缓冲垫25的第一花键结构234,第一连接部223的外壁与第一盲孔231的上端侧壁之间设置有轴向定位的第一卡环26,在本实施方式中,第一连接部223的外壁与第一盲孔231的上端侧壁的对应位置上,均设置有第一卡环安装槽(图中未示出);为了保证连接密封性,第一连接部223的外壁底部与第一盲孔231的上端侧壁之间还设置有第一密封圈2311 ;第一缓冲垫25用以消除振动下接头23的扭转振动对过渡接头22及其上方的测控短节1的振动影响。
[0043]加速度测量短节3的外壁上部设置有第二台阶部31,第二台阶部31上方设置有直径减小的第二连接部32,加速度测量短节3位于第二台阶部31下方的外壁上周向均匀设置有第二花键槽33,振动下接头23的侧壁下端设置有与第二花键槽33匹配、且与第二花键槽33的两侧侧壁之间存在间隙的第二花键结构235,第二连接部32的外壁与第二盲孔230的下端侧壁之间设置有轴向定位的第二卡环27,在本实施方式中,第二连接部32的外壁与第二盲孔230的下端侧壁的对应位置上,均设置有第二卡环安装槽(图中未示出);为了保证连接密封性,第二连接部32的外壁顶部与第二盲孔230的下端侧壁之间还设置有第二密封圈2312。振动下接头23与过渡接头22、振动下接头23与加速度测量短节3之间的花键连接用于传递扭矩,并且花键结构与花键槽之间存在扭转间隙,以实现振动短节2的微振幅扭转振动。振动短节2的振动幅度由花键结构与花键槽之间存在间隙决定,该间隙值不小于振动凸轮213旋转接触凸轮容纳槽2321侧壁时振动下接头23产生的扭转幅度。
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