專利名稱：沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆井井下動(dòng)力工具，尤其是適用于大排量、高泵壓條件的石油鉆井的鉆進(jìn)工具的功率傳遞機(jī)構(gòu)。
由于設(shè)計(jì)、材料、結(jié)構(gòu)及加工工藝等方面尚未成熟，使旋沖鉆井技術(shù)的推廣應(yīng)用受到限制，有些問題尚有待進(jìn)一步改進(jìn)完善。如設(shè)計(jì)研制的液動(dòng)射流沖擊器內(nèi)部零件易受鉆井液沖蝕、主要密封件過早損壞以及沖擊器功率傳遞機(jī)構(gòu)的傳遞效率低等。這些問題影響和制約著沖擊器的工作壽命和應(yīng)用效果，影響著旋沖鉆井工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。
現(xiàn)有沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)一般由砧子、八方套和下接頭三個(gè)部件組成，下接頭與鉆頭連接，如CN2385068公開的深井鉆孔液動(dòng)射流式?jīng)_擊器中所示的功率傳遞機(jī)構(gòu)。正常鉆進(jìn)時(shí)，鉆柱上的扭矩通過八方套傳到砧子(外八方)，再傳到下接頭，最后傳到鉆頭；沖擊能則通過砧子傳到下接頭，再傳遞到鉆頭。
使用沖擊器的目的主要是為了提高鉆井效率，但現(xiàn)場應(yīng)用的情況并不十分理想，主要原因是沖擊能通過砧子和下接頭傳到鉆頭時(shí)，已有約60％左右衰減，也就是說傳遞到鉆頭的沖擊能只有不到40％，使沖擊+旋轉(zhuǎn)這種破巖方式的效率大大降低。
本實(shí)用新型針對(duì)上述問題對(duì)沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，可使沖擊能的傳遞效率大幅度提高，從而達(dá)到提高鉆井速度的目的。
根據(jù)有關(guān)波動(dòng)理論，沖擊應(yīng)力波通過界面會(huì)產(chǎn)生折射，使能量損失約20％，而且應(yīng)力波的衰減幅度與傳遞距離近似成正比。為了解決功率傳遞效率低的問題，本設(shè)計(jì)人基于以上理論，從減少傳遞部件和盡量縮短傳遞距離考慮，對(duì)傳遞機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重大改進(jìn)，將現(xiàn)有技術(shù)中的砧子與下接頭合二為一，并經(jīng)過計(jì)算，合理縮短了八方套長度，從而增加了能量傳遞效率。
本實(shí)用新型的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，包括砧子5、多方套6和開口套2三個(gè)部件，其特征在于砧子5從上到下的構(gòu)形依次為上頂端面為圓臺(tái)，圓臺(tái)的斜面坡度以25°～75°為佳，斜面上有一個(gè)以上的流體通道，優(yōu)選為四個(gè)流體通道，與其內(nèi)部的中空通道相交；砧子5的外表面緊靠頂端的上部為中空?qǐng)A柱，中下部為外多方，套裝在多方套6的內(nèi)多方之中，兩者為滑動(dòng)配合，最下部為帶有內(nèi)螺紋的圓柱形接頭；多方套6上端通過螺紋與外管3連接；開口套2為兩個(gè)半圓形的卡塊，套卡在砧子5的上部，起固定、防護(hù)、避免打擊使外筒損壞變形的作用。
所述的多方套6上部與砧子5之間用密封圈4進(jìn)行密封，防止流體流入，以免影響兩者的滑動(dòng)配合。
所述的多方套6的內(nèi)多方的長度與其橫截面多方形外接圓的直徑之比為0.7～1.1；所述的多方套6的內(nèi)多方和砧子5下部的外多方為正n邊形，其中n為3～10；多方套6優(yōu)選為八方套，砧子5優(yōu)選為外八方。
本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方案如下所述的砧子5的上頂端面圓臺(tái)的坡度為45°～75°，圓臺(tái)的斜面上有四個(gè)流體通道，砧子5的中下部為外八方；多方套6為內(nèi)八方，內(nèi)八方的長度與其橫截面正八方形外接圓的直徑之比為0.8～1.0。
本實(shí)用新型設(shè)有防空打機(jī)構(gòu)，多方套6、開口套2之間留有一圈水平環(huán)形空隙，該機(jī)構(gòu)是多方套6與砧子5之間為滑動(dòng)配合，多方套6控制砧子5軸向位移，在鉆頭懸空時(shí)，鉆頭和砧子5自動(dòng)下滑，至開口套2坐在八方套6的上端面上，沖擊錘1及動(dòng)力機(jī)構(gòu)隨之下滑，從而使動(dòng)力機(jī)構(gòu)停止工作，防止空擊砧子5。
本實(shí)用新型可應(yīng)用于射流式?jīng)_擊器、正作用式?jīng)_擊器、反作用式?jīng)_擊器、閥式雙作用沖擊器、射吸式?jīng)_擊器等各種類型的沖擊器；適用范圍包括所有石油旋沖鉆井、地質(zhì)巖芯沖擊回轉(zhuǎn)鉆探等應(yīng)用沖擊器的領(lǐng)域。
改進(jìn)后的沖擊器功率傳遞機(jī)構(gòu)由三個(gè)主要部件減少到兩個(gè)，沖擊能通過砧子直接傳到鉆頭，同時(shí)縮短了多方套的長度，使傳遞距離縮短了1/3～1/4。這樣，沖擊應(yīng)力波傳遞過程中少經(jīng)過一個(gè)界面，沖擊能傳遞效率可提高20％；傳遞距離的縮短使得沖擊能傳遞效率也能提高20％以上。與原結(jié)構(gòu)相比，沖擊能的傳遞效率將提高40％以上?，F(xiàn)有技術(shù)的功率傳遞機(jī)構(gòu)，由于實(shí)際操作的限制，對(duì)八方套的長度有一定的要求，最短為220mm，這樣的要求給零部件的加工帶來了一定的困難，對(duì)加工工具叉床的要求較高，不容易達(dá)到要求，成品率較低；改進(jìn)后的多方套長度縮短，對(duì)叉床的要求降低，加工精度提高，加工成本也隨之降低。
由于本實(shí)用新型可以大大提高沖擊器沖擊能的傳遞效率，同時(shí)在一定程度上簡化了沖擊器結(jié)構(gòu)并降低制造成本，將使沖擊器的應(yīng)用效果更加顯著，更有利于旋沖鉆井工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用。
附圖2是


圖1所示的A-A剖面圖。
附圖3是
圖1所示的B-B剖面圖。
附圖標(biāo)記1沖擊錘，2開口套，3外管，4密封圈，5砧子，6多方套。
權(quán)利要求1.一種沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，包括置于外管(3)內(nèi)的砧子(5)、多方套(6)、開口套(2)三個(gè)主要部件，其特征在于所述的砧子(5)套裝在多方套(6)之中，其從上往下的構(gòu)形依次為上頂端面為圓臺(tái)，圓臺(tái)的斜面上有一個(gè)以上的流體通道開孔，與砧子(5)內(nèi)部的中空通道相交，其外表面緊靠頂端的上部為中空?qǐng)A柱、中下部為與多方套(6)的內(nèi)多方匹配的中空外多方，套裝在多方套(6)的內(nèi)多方之中，且兩者為軸向滑動(dòng)配合，最下部為帶有內(nèi)螺紋的圓柱形接頭；所述的多方套(6)上端通過螺紋與外管(3)連接；所述的開口套(2)為兩個(gè)半圓形的卡塊，卡在砧子(5)的上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，其中所述的多方套(6)的內(nèi)多方和砧子(5)下部的外多方為正n邊形，其中n為3～10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，其中所述的多方套(6)的內(nèi)多方的長度與其橫截面多方形外接圓的直徑之比為0.7～1.1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，其中所述的多方套(6)為內(nèi)八方，砧子(5)中下部為外八方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，其中所述的砧子(5)的上頂端面圓臺(tái)的坡度為25°～75°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，其中所述的砧子(5)的上頂端面圓臺(tái)的斜面上有四個(gè)流體通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，其特征在于多方套(6)、開口套(2)之間留有一圈水平環(huán)形空隙，設(shè)有防空打機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是由多方套(6)控制砧子(5)軸向位移，在沖擊錘(1)的自重作用下使鉆頭和砧子(5)自動(dòng)下滑，從而使動(dòng)力機(jī)構(gòu)停止工作，防止鉆頭懸空時(shí)，沖擊錘(1)沖擊砧子(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)，其中所述的砧子(5)的上頂端面圓臺(tái)的坡度為45°～75°，圓臺(tái)的斜面上有四個(gè)流體通道，砧子(5)的中下部為外八方；多方套(6)為內(nèi)八方，內(nèi)八方的長度與其橫截面正八方形外接圓的直徑之比為0.8～1.0。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種沖擊器的功率傳遞機(jī)構(gòu)。它由砧子、多方套和開口套三個(gè)主要部件組成，砧子為外多方，套裝在多方套的內(nèi)多方之中，兩者為滑動(dòng)配合，下部為帶有內(nèi)螺紋的圓柱形接頭；多方套上端通過螺紋與外管連接；開口套為兩個(gè)半圓形的卡塊，卡在砧子的上部。改進(jìn)后的功率傳遞機(jī)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比，取消了下接頭，減少了中間部件，縮短了傳遞距離，達(dá)到大幅度提高沖擊能的傳遞效率的目的，同時(shí)在一定程度上簡化了沖擊器結(jié)構(gòu)并降低了制造成本，將使沖擊器的應(yīng)用效果更加顯著，更有利于旋沖鉆井工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)E21B4/06GK2530018SQ0220071
公開日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2002年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月14日
發(fā)明者陶興華, 徐國強(qiáng), 蔡雨田 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院