[发明专利]基于涡轮和凸轮的新型轴向冲击工具

摘要

本发明涉及一种基于涡轮和凸轮的新型轴向冲击工具，包括外壳体、冲击总成、减速器、导流总成、涡轮总成。其技术方案是：上部接钻柱，下部接螺杆钻具或涡轮钻具，工作时，钻井液进入外壳体，驱动涡轮总成高速转动，通过减速器，将涡轮总成的高速转动减速到凸轮的适合工作速度，通过凸轮与滚轮的配合运动，上冲击筒和下冲击筒、内导流筒轴向周期运动，产生周期性的轴向机械振动和水力脉冲，并且进入螺杆钻具或涡轮钻具的钻井液流量发生周期性变化，钻头在较低转速时产生较大轴向冲击，在较高转速时产生较小轴向冲击。本发明可有效提高钻头机械钻速和寿命，提高破岩效率。

主权项

1.基于涡轮和凸轮的新型轴向冲击工具，包括外壳体、冲击总成、减速器、导流总成、涡轮总成，其特征在于：在外壳体内由后端至前端依次为冲击总成、减速器、导流总成、涡轮总成；所述的冲击总成包括打捞轴套(1)、限位套a(2)、导流套a(3)、O型密封圈a(4)、上冲击筒(5)、打捞轴(6)、O型密封圈b(7)、下冲击筒(8)、O型密封圈c(9)、滚轮a(32)，O型密封圈a(4)安装于上冲击筒(5)内壁，O型密封圈c(9)安装于下冲击筒(8)外壁，滚轮a(32)安装于下冲击筒(8)前端，上冲击筒(5)从打捞轴(6)后端装入，下冲击筒(8)从打捞轴(6)前端装入，上冲击筒(5)和下冲击筒(8)通过螺纹连接，导流套a(3)、限位套a(2)依次从打捞轴(6)后端装入，打捞轴套(1)和打捞轴(6)通过螺纹连接；所述的减速器包括O型密封圈d(11)、连接套a(12)、减速器外壳a(13)、减速器外壳b(14)、从动齿轮(15)、主动齿轮连接套a(16)、主动齿轮输入轴保持架(17)、连接套b(18)、主动齿轮输入轴(19)、连接套c(20)、凸轮a(33)、主动齿轮输出轴(34)、主动齿轮(35)、主动齿轮连接套b(36)、轴承a(37)、轴承b(38)、轴承c(39)、凸轮b(40)，O型密封圈d(11)安装于连接套a(12)和连接套c(20)外壁，将主动齿轮输入轴(19)安装在连接套c(20)后端，将轴承b(38)放入连接套b(18)内后一起安装到主动齿轮输入轴(19)后端，将主动齿轮输入轴保持架(17)、轴承a(37)分别安装到主动齿轮连接套a(16)前端，将主动齿轮连接套a(16)和主动齿轮输入轴(19)后端通过花键连接，将主动齿轮连接套a(16)前端的凸处安装到主动齿轮连接套b(36)的凹处，将从动齿轮(15)安装好后，将主动齿轮(35)的凸处安装到主动齿轮连接套b(36)的凹处，将主动齿轮输出轴(34)前端安装到主动齿轮(35)，将轴承b(38)与连接套b(18)组合体安装到主动齿轮输出轴(34)后端面，将连接套a(12)前端安装在主动齿轮输出轴(34)后端，将以上装配好的减速器内部组合件放入减速器外壳b(14)，分别从减速器外壳b(14)前后端依次安装轴承c(39)、减速器外壳a(13)，并将凸轮b(40)安装在减速器前端的连接套b(18)上，将凸轮a(33)安装在减速器后端的连接套b(18)上，将打捞轴(6)与连接套a(12)后端通过螺纹连接，通过减速器的作用将涡轮总成输出的高速转动减速到适合凸轮a(33)、凸轮b(40)工作的转速；所述的导流总成包括涡轮轴(21)、内导流筒(22)、弹簧a(23)、楔形套(24)、卡瓦(25)、滚轮b(41)、砧子(42)、弹簧b(43)，滚轮b(41)安装于内导流筒(22)后端，将弹簧a(23)、内导流筒(22)依次从涡轮轴(21)后端装入，并将涡轮轴(21)与连接套c(20)前端通过螺纹连接，将楔形套(24)从涡轮轴(21)前端装入，从楔形套(24)前端依次装入卡瓦(25)、砧子(42)，在卡瓦(25)前端装入弹簧b(43)；所述的涡轮总成包括限位套b(27)、防掉环(28)、导流套b(29)、O型密封圈e(44)、涡轮定子(45)、涡轮转子(46)、键(47)、涡轮转子安装轴(48)、角接触球轴承(49)，O型密封圈e(44)安装于涡轮转子安装轴(48)内壁，通过花键配合将涡轮转子安装轴(48)安装在涡轮轴(21)前端，依次将限位套b(27)、涡轮定子(45)、涡轮转子(46)通过键(47)安装在涡轮转子安装轴(48)上，将防掉环(28)安装在涡轮转子安装轴(48)前端，将两个角接触球轴承(49)反向安装在涡轮转子安装轴(48)和导流套b(29)上，当钻井液流过涡轮总成，涡轮转子(46)旋转，涡轮转子(46)通过键(47)传递扭矩使涡轮转子安装轴(48)旋转，涡轮转子安装轴(48)通过花键连接驱使涡轮轴(21)旋转，从而驱使减速器工作；所述的外壳体总成包括上壳体(31)、下壳体(26)、外导流筒(10)、下接头(30)，将外导流筒(10)从下壳体(26)前端口装入，将冲击总成、减速器和导流总成组装而成的内部整体从外导流筒(10)后端装入，将涡轮总成从外导流筒(10)前端装入，最后将下壳体(26)与下接头(30)通过螺纹连接。