专利名称：一种蓄能修井机使用的力档控制机构及其操作方法
技术领域：
本发明专利涉及的是一种蓄能修井机使用的力档控制机构及其操作方法，属于机械领域。
背景技术：
修井机和钻井机是油田广泛使用的设备。通过多年改进，其功率和速度不断加大，操作性能不断提高，但还存在一些问题。如工人压刹把很吃力，重负荷下更是如此，稍不注意就会发生溜钻、顿钻事故，分析可知数千米的管柱从井内提出来，动力机所作的功绝大多数以势能的形式储存于管柱中；而再将管柱一根一根地下入井中时，这些势能通过刹车发热而平衡掉。粗略的估算，每年全国修井机和钻井机所消耗的油料一百万吨左右。为此采用一种蓄能器，利用压缩气体储能，管柱提升机构能实现起下油管的动作，而且是可逆的，即压力油能提起管柱，而下放较重的管柱时，也能将油压回到蓄能器存起来。因为蓄能器中的压力的波动范围小，而油缸输出的力则随着管柱数量增减要在很大范围内变化(0～额定值)，因此其输出力即使不能无级变化，至少要有几个“档”。为此提出了一种蓄能修井机使用的力档控制机构。
本发明专利正是为实现上述要求而设计的，目的在于克服油缸输出力的无档控制状态，有效地节约蓄能器的储存能量。利用力档控制机构实现修井机提升油缸各腔进油与不进油控制，决定提升油缸输出力的力档。
发明专利内容本发明专利要解决的技术问题是提供一种蓄能修井机使用的力档控制装置及其操作方法，该装置能够有效地控制修井机提升油缸的输出力，本发明专利的目的是向蓄能修井机提供一种力档控制机构及其操作方法。
为解决上述问题，本发明专利是这样实现的本发明专利主要包括先导阀、轴、固定销轴、筒体、手柄、滚轮和凸轮片组等；凸轮片组通过两根固定销轴串接在一起，共有两组凸轮片，每组四片。通过手柄水平操纵凸轮片组在轴上滑动，可以变换档位，手柄前后移动，可以驱动相应的先导阀滚轮移动，使之开启或关闭，先导阀又控制相应的大流量主换向阀开启或关闭，使修井机提升油缸各油腔进油或回油，从而实现修井机提升油缸输出力的力档。
本发明专利能够使蓄能修井机档位更换一次性完成，能够克服力档控制机构换档过程必须顺序挂档的缺陷，例如要从0档挂到4档，必须经过1、2、3档，操作不便、阀的无效动作很多，容易引起蓄能内漏和液压冲击；该装置能够根据修井机升降需要实现能量吞吐控制。装置具有结构简单可靠，操作方便快捷的优点。本发明专利的力档控制技术能够有效地利用和节约蓄能器的储存能量，具有非常高的节能应用价值。
图1是一种蓄能修井机使用的力档控制机构总体结构示意图。
图2是图1力档控制机构总体结构A-A剖视图。
图3是一种蓄能修井机使用的力档控制机构档位转换示意图。
图4是一种蓄能修井机使用的力档控制机构液压系统原理图。
图5是力档控制机构空档状态图。
图6是力档控制机构1档状态图。
图7是力档控制机构2档状态图。
图8是力档控制机构3档状态图。
图9是力档控制机构4档状态图。
1先导阀I 2先导阀II 3先导阀III 4先导阀V 5凸轮片组6轴 7固定销轴 8筒体 9手柄 10滚轮 11凸轮片I12凸轮片II 13凸轮片III 14凸轮片V 15凸轮片VI 16凸轮片VII17凸轮片VIII 18凸轮片IX 19主换向阀I 20主换向阀II21主换向阀III 22冲液阀 23油腔I 24油腔II 25油腔III26修井机提升油缸具体实施方式
如图1、图2所示，本发明专利主要包括先导阀I1、先导阀II2、先导阀III3、先导阀V4、轴6、固定销轴7、筒体8、手柄9、滚轮10和凸轮片组5等；其连接方式为凸轮片组5通过两根固定销轴7串接在一起，中心有一根轴6通过，轴6两端固定于筒体8上，筒体8开有手柄9转换槽口和能够装入四个先导阀滚轮的槽形孔。先导阀、手柄、凸轮片组、轴和筒体等组合后就组成一个力档控制机构。
如图5-图9所示，蓄能修井机的一挡和四档转换过程是通过手柄9水平向左滑动凸轮片组5，就会有一组凸轮片I11、凸轮片II12、凸轮片III13和凸轮片V14分别与先导阀I1、先导阀II2、先导阀III3和先导阀V4的滚轮接触；向前转动手柄9，就会得到一挡，先导阀I1、先导阀II2和先导阀V 4换向，相应的冲液阀22开启，主换向阀I19和主换向阀III21换向，修井机提升油缸26的油腔I23接通和油腔III25接通并补液；向后转动手柄9，就会得到四挡，先导阀I1和先导阀III3换向，相应的冲液阀22开启，主换向阀II20换向，修井机提升油缸26的油腔II24接通和油腔III25补液；蓄能修井机的二挡和三档转换过程是通过手柄9水平向右滑动凸轮片组5，就会有另一组凸轮片VI15、凸轮片VII16、凸轮片VIII17和凸轮片IX18分别与先导阀I1、先导阀II2、先导阀III3和先导阀V4的滚轮接触；向前转动手柄9，就会得到二挡，先导阀I1和先导阀V4换向，相应的冲液阀22开启，主换向阀III21换向，修井机提升油缸26的油腔III25接通并补液；向后转动手柄9，就会得到三挡，先导阀I1、先导阀II2和先导阀III3换向，相应的冲液阀22开启，主换向阀I19和主换向阀II20换向，修井机提升油缸26的油腔I23和油腔II24接通，油腔III25补液。
权利要求
1.一种蓄能修井机使用的力档控制机构，包括先导阀I1、先导阀II2、先导阀III3、先导阀V4、轴6、固定销轴7、筒体8、手柄9、滚轮10和凸轮片组5，其特征是在轴6上安装有凸轮片组5，凸轮片组5通过两根固定销轴7串接在一起，并套在轴6上，凸轮片上开轨道，轴6两端固定于筒体8上，筒体8的上方开有槽，筒体中部也开有长槽，长槽内安装有4个先导阀，先导阀右端与凸轮片组吻合。
2.据权利要求1所述的蓄能修井机使用的力档控制机构，其特征是凸轮片组5中的凸轮片都加工成中心开有3个孔，两侧带有轨道。
3.据权利要求1所述的蓄能修井机使用的力档控制机构，其特征是先导阀I1、先导阀II2、先导阀III3和先导阀V4的一端都安装有滚轮10。
4.一种蓄能修井机使用的力档控制机构及其操作方法，该操作方法包含下列步骤在空档位时滚轮与一组凸轮片(凸轮片11、凸轮片12、凸轮片13、凸轮片14)相吻合，且滚轮处于凸轮片轨道中心的最低位置；通过向前操纵手柄9，就会得到1档，此时先导阀I1、先导阀II2和先导阀V4换向，修井机提升油缸26得到1档对应的提升输出力；同样，向后操纵手柄9就会得到4档，先导阀I1和先导阀III3换向，相应的冲液阀22开启，主换向阀II20换向，修井机提升油缸26得到4档对应的提升输出力；沿着筒体8的轴向水平操纵手柄9，凸轮片组在轴6上滑动，就会有另一组凸轮片(凸轮片15、凸轮片16、凸轮片17、凸轮片18)与滚轮相吻合，向前操纵手柄9，就会得到2档，此时先导阀I1、和先导阀V4换向，修井机提升油缸26得到2档对应的提升输出力；向后操纵手柄9就会得到3档，此时先导阀I1、先导阀II2和先导阀III3换向，修井机提升油缸26得到3档对应的提升输出力。
全文摘要
本发明公开了一种蓄能修井机使用的力档控制机构及其操作方法。先导阀I1、先导阀II2、先导阀III3、先导阀V4、轴6、固定销轴7、筒体8、手柄9、滚轮10和凸轮片组5组成力档控制机构；其连接方式为凸轮片组5通过两根固定销轴7串接在一起，中心有一根轴6通过，轴6两端固定于筒体8上，筒体8开有手柄9转换槽口和能够装入四个先导阀滚轮的槽形孔。通过手柄水平操纵凸轮片组在轴上滑动，可以转换档位，手柄前后移动，可以驱动相应的先导阀滚轮移动，使之开启或关闭，先导阀又控制相应的大流量主换向阀开启或关闭，使修井机提升油缸各油腔进油或回油，从而实现修井机提升油缸输出力的力档。
文档编号E21B15/00GK1818398SQ20051004508
公开日2006年8月16日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者顾心怿, 李德堂, 张爱恩, 田海庆, 陈玉梅, 潘伟, 邬可谊, 樊敦秋, 徐松森, 史永晋 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院