[發明專利]采用氮氣彈簧構建的雙通道雙向主軸緩沖器裝置

有效

• 申請號: 201810324457.6
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108361320B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 任杰;王清巖;王戰濤;孫友宏;呂蘭;計勝利;侯傳彬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F16F15/12
• 分類號: F16F15/12;F16F15/16;F16F9/06;F16F9/36;E21B4/16;E21B21/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本發明公開了一種采用氮氣彈簧構建的雙通道雙向主軸緩沖器裝置，主要由動力頭浮動主軸、配氣套、氮氣彈簧活塞軸、從動齒輪、傳力缸套組成。緩沖裝置安裝在主軸上方單通道軸段與下方雙通道配氣段分體布置，該裝置用于實施沖擊回轉反循環鉆進過程中緩解軸向沖擊和振動。本發明采用雙液壓馬達動力驅動，雙側動力驅動，使得扭矩平衡，避免徑向力，保運行平穩。本發明體積小，安裝和維護方便，結構緊湊，穩定性好，精度高，可以提高鉆井效率。

技術領域

本發明涉及采用液壓馬達驅動雙壁鉆桿回轉的動力裝置，用于反循環旋沖鉆進，特別涉及一種緩解主軸軸向沖擊振動裝置。

背景技術

歐鉆(Eurodrill)公司發明一種帶有頂部液壓沖擊器的沖擊回轉鉆進的動力頭，實現了主軸浮動，采用液壓蓄能器進行緩沖，并使用帶有單通道的鉆桿，底部無法排渣。國內的相關專利公開號CN 101235704A詳細的描述用于鉆桿旋轉驅動的動力組件結構，但未見配置緩沖結構。

發明內容

本發明提供一種反循環鉆進技術中可實際應用的工程鉆機動力頭設計，設計的氮氣彈簧活塞軸可在鉆進過程實現主軸的浮動，減緩鉆進過程中過載沖擊對主軸、軸承、傳力缸套等關鍵零部件造成損壞；動力頭設計考慮到反循環排渣方式設計有雙通道管路，并配有通入高壓氣體的通道；結構上分為兩個腔室，通有液壓油和壓縮氮氣。主軸與傳動軸之間裝配有壓縮彈簧，對軸承和齒輪等精密零件進一步緩沖井底旋轉鉆具引起的沖擊和振動。

本發明是由雙壁鉆桿內接頭、雙壁鉆桿外接頭、配氣連接法蘭軸、配氣套、配氣軸承端蓋、外管法蘭軸、過渡法蘭軸、下浮動軸、氮氣彈簧缸、氮氣彈簧法蘭端蓋、上浮動軸、動力頭箱體、軸承端蓋、從動大齒輪、主動小齒輪、傳力缸套、MC尼龍緩沖墊、擺線馬達、排渣管過渡接頭、排渣管接頭組成；

排渣管接頭上開有卡槽，可將排渣管扣壓在排渣管接頭上，并由卡圈卡緊。排渣管接頭與軸承座套通過八個均勻分布的螺栓連接，并由軸承組進行支撐，D截面處為外六角形的排渣管過渡接頭，排渣管過渡接頭上開有卡槽，半圈卡鍵固定在卡鍵槽內，軸承組通過半圈卡鍵進行軸向定位，排渣管接頭和六邊形排渣管過渡接頭之間采用YX密封圈，防止巖渣屑上返過程中進入軸承組中，避免損壞軸承組，軸承座套與六邊形排渣管過渡接頭之間由氈圈密封。排渣管接頭上下兩部分接觸的平面A，用于軸向中心定位并起到密封效果。排渣管過渡接頭和上浮動軸在B處緊密貼靠，起到密封作用。排渣管過渡接頭C處內部采用T型螺紋與下方上浮動軸連接；

上浮動軸內壁設計有流線型通道，流線型內壁一方面使得能量損失降到最低，另一方面巖渣屑上返通道口徑逐漸縮小起導流作用，使得排渣通暢。上浮動軸與下浮動軸之間留有注入潤滑脂的空間E，設計有油杯注入潤滑脂，潤滑冷卻花鍵。且上浮動軸下端加工有內花鍵，下浮動軸上端加工有外花鍵相互配合可以實現浮動傳扭。氮氣彈簧法蘭端蓋,氮氣彈簧缸,下浮動軸，形成上下兩段氣液耦合式密封腔F，可以吸收雙向軸向載荷，緩沖井底旋轉鉆具引起的沖擊和振動。氮氣彈簧法蘭端蓋和下浮動軸之間安裝特瑞堡徑向油封防止潤滑脂沿著氮氣彈簧法蘭端蓋、下浮動軸之間的縫隙滲漏；安裝特瑞堡旋轉格來圈，防止壓縮氮氣沿著氮氣彈簧法蘭端蓋、下浮動軸之間的縫隙滲漏。下浮動軸上設計有活塞結構G，相比普通的活塞結構，整體式活塞更加抗沖擊抗荷載?；钊麠U上安裝有導向環，起到導向作用，安裝精度更高；安裝特康AQ組合型密封圈，防止上下兩氣液耦合式腔室相互泄漏，起到活塞旋轉、軸向移動的動密封作用。氮氣彈簧缸下半部分同樣安裝有特瑞堡徑向油封、特瑞堡旋轉格來圈。下浮動軸與過渡法蘭軸表面H之間使用左旋螺紋連接傳遞扭矩，防止螺紋松動。長期使用會導致氮氣泄露，將影響緩沖效果，故氮氣彈簧缸上下腔均設置有注氣單向閥以便于注氣維護；