[發明專利]一種潛孔錘擺動定向裝置

有效

• 申請號: 202010978501.2
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112065278B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 王圣林;魏秦文;劉成俊;張士明;鄧銀江;肖鑫源
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B4/14
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

本發明公開了一種潛孔錘擺動定向裝置，包括限位總成、擺動錘、固定腔和換向機構；所述限位總成包括配氣盤、圓柱滾輪、鉸接筒、固定架和螺釘，限位總成是對換向機構和擺動錘的初始位置進行限位；所述配氣盤與上接頭和蓋板固定連接，所述蓋板與所述固定腔固定連接，所述擺動錘套設在固定腔內，所述擺動錘與下接頭固定連接；所述換向機構套設在所述擺動錘內，所述換向機構正對第一弧形凹槽開設有第二弧形凹槽，所述圓柱滾輪滑動配合在所述第二弧形凹槽內；所述換向機構設置有四個內氣槽，所述配氣盤設置有4個進氣孔。本裝置能夠實現高壓動力源快速切換，換向靈敏度高，能夠提供較大的擺動破巖扭矩，實現潛孔錘擺動定向沖擊鉆進。

技術領域

本發明涉及潛孔錘技術領域，尤其涉及一種潛孔錘擺動定向裝置。

背景技術

潛孔錘以高頻沖擊鉆進為主，使巖石成體積破壞，硬巖層破巖效率高，鉆孔保直性好。常規定向裝置采用“馬達+彎殼體”方式，這種定向方式在硬巖層鉆進效率低，螺桿馬達壽命短，定向鉆進成本較高。而“擺動+潛孔錘”方式是硬巖層導向鉆進最有效的方式之一，使用該組合方式鉆桿不需要轉動，可以減少鉆桿的橫向振動，提高鉆桿使用壽命，還能解決潛孔錘沖擊鉆進出現鉆頭卡死的問題。

現有擺動裝置采用葉片式較多，比如(吳銀柱,吳麗萍.硬巖非開挖鉆進擺動式潛孔錘驅動馬達的研究[J].長春工程學院學報(自然科學版,2010,11(03):130-133))，葉片在高頻周向沖擊載荷的作用下容易發生疲勞破壞，潛孔錘擺動破巖扭矩較小，硬巖定向性能差，并且利用彈簧和連桿作為換向機構，換向靈敏性較低。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本專利申請所要解決的技術問題是：如何提供一種潛孔錘擺動定向裝置，以解決硬巖層定向鉆進效率低，動力鉆具壽命短的問題，并且解決潛孔錘擺動沖擊鉆進時，擺動裝置壽命短、換向靈敏性較低的、定向性能差的問題。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種潛孔錘擺動定向裝置，包括限位總成、擺動錘、固定腔和換向機構；所述限位總成包括配氣盤、圓柱滾輪、鉸接筒、固定架和螺釘，所述固定架通過螺釘與所述配氣盤固定連接，所述固定架相對的兩端分別鉸接有鉸接筒，所述鉸接筒的端部安裝有圓柱滾輪，所述配氣盤上設置有兩個第一弧形凹槽，所述圓柱滾輪滑動配合在所述第一弧形凹槽內；所述配氣盤與上接頭和蓋板固定連接，所述蓋板與所述固定腔固定連接，所述擺動錘套設在固定腔內且能夠在固定腔內擺動，所述擺動錘與下接頭固定連接；所述換向機構套設在所述擺動錘內且能夠在擺動錘內轉動，所述換向機構正對第一弧形凹槽開設有第二弧形凹槽，所述圓柱滾輪滑動配合在所述第二弧形凹槽內；所述換向機構設置有四個內氣槽，所述配氣盤設置有4個進氣孔，所述進氣孔連接有高壓動力源。

這樣，通過高壓動力源在左右腔室交替變換，實現高壓動力源快速切換，換向靈敏度高，能夠提供較大的擺動破巖扭矩，實現潛孔錘擺動定向沖擊鉆進。所述限位總成用于對換向機構的轉動進行限位。

作為優化，所述擺動錘具有兩個錘體，所述固定腔具有允許錘體擺動的內腔，所述錘體將內腔分隔為左腔體和右腔體，所述擺動錘上位于錘體兩側分別貫穿設置有氣槽，所述擺動錘內側具有兩個凸臺，所述換向機構對應凸臺設置有允許凸臺滑動的內槽，所述換向機構具有排氣槽。

這樣，換向機構的內氣槽與配氣盤的進氣孔連通，高壓動力源通過進氣孔和內氣槽進入左腔體或右腔體，推動擺動錘轉動，擺動錘通過凸臺帶動換向機構轉動，換向機構在轉動過程中，內氣槽逐漸關閉，由于慣性，推動擺動錘轉動至內腔的另一側，然后將另一側的高壓流體通過排氣槽排出；由于慣性，換向機構繼續轉動，直至擺動錘的凸臺與內槽面接觸，此時腔體內的高壓流體通過排氣槽排出，之后通過高壓動力源帶動擺動錘反向轉動。由于慣性，換向機構轉動，換向機構的內槽面與擺動錘的凸臺接觸后，高壓腔開始排氣，同時低壓腔開始進氣，通過腔體的壓差，推動擺動錘往復擺動，下接頭與潛孔錘連接，實現潛孔錘擺動定向沖擊鉆進。