一種機械液壓雙向震擊加速器的製作方法

2023-06-25 19:08:11

本實用新型涉及石油機械井下工具技術領域，更進一步涉及一種機械液壓雙向震擊加速器。

背景技術：

震擊加速器與震擊器相互配合使用，是一種增強震擊器震擊能力的工具。尤其在井深且摩擦阻力較大的定向井、水平井或鑽柱伸長量有限的淺井中使用效果更明顯。震擊加速器能吸收震擊後的鑽柱反彈衝擊，可保護工具及鑽柱，降低鑽井成本，是一種安全可靠、操作簡單、使用維修方便的先進解卡工具。

現有的震擊加速器採用機械、液壓或氣壓的形式存儲能量。存儲能量的形式單一，並且要實現雙向的震擊加速，需要分別設置兩個腔體放置彈簧、液體或氣體，結構比較複雜。傳統的雙向液壓震擊加速器採用雙液壓缸的形式，長度較長，或者採用雙活塞單液缸形式，密封件多，機加工難度大，阻尼大，容易發生洩漏，可靠性差。

因此，對於本領域的技術人員來說，如何設計一種結構簡單，能夠實現雙向震擊的震擊加速器，是目前本領域的技術人員需要解決的技術問題。

技術實現要素：

本實用新型提供一種機械液壓雙向震擊加速器，僅通過一個油腔就能實現雙向震擊作用，而且機械蓄能與液壓蓄能雙重作用，可以增強整體的蓄能效果。具體方案如下：

一種機械液壓雙向震擊加速器，包括相互滑動套裝配合的芯軸組件和殼體組件，所述芯軸組件的外表面與所述殼體組件的內表面分別設置多個臺階，所述芯軸組件和所述殼體組件之間的臺階相互配合分別卡在壓縮彈簧的兩端，所述壓縮彈簧的兩端均通過所述芯軸組件和所述殼體組件上的臺階共同阻擋；所述芯軸組件和所述殼體組件之間為一個連通的油腔、並填充壓縮油，所述芯軸組件上滑動套裝活塞環，所述活塞環能夠被所述芯軸組件上的臺階和所述殼體組件上的臺階共同阻擋限位。

可選地，所述芯軸組件由上向下包括依次通過螺紋連接的上接頭、花鍵芯軸、壓縮彈簧芯軸和下芯軸；所述活塞環套裝於所述上接頭上，所述上接頭上設置用於阻擋所述活塞環的臺階；所述上接頭與所述花鍵芯軸、所述花鍵芯軸與所述壓縮彈簧芯軸、所述壓縮彈簧芯軸與所述下芯軸的連接處的外表形成形成臺階。

可選地，所述殼體組件由上向下包括依次通過螺紋連接的接頭、上殼體、下殼體和下接頭；所述接頭的底部與所述上殼體形成阻擋所述活塞環的臺階，所述下接頭的頂部與所述下殼體形成阻擋所述壓縮彈簧底端的臺階。

可選地，所述壓縮彈簧的頂端由所述壓縮彈簧芯軸外表形成的臺階和所述下殼體內壁形成的臺階共同阻擋；所述壓縮彈簧的底端由所述下接頭的端部和所述下芯軸的端部共同阻擋。

可選地，所述上殼體的內側設置多個鍵槽，所述花鍵芯軸的外壁上設置多個用於與所述鍵槽插裝配合的花鍵；所述鍵槽的數量大於所述花鍵的數量。

可選地，所述下殼體的內壁上設置用於流通壓縮油的溝槽。

可選地，所述芯軸組件與所述殼體組件的外側拐角處設置為60～80度之間的倒角。

可選地，所述倒角為70度。

本實用新型提供了一種機械液壓雙向震擊加速器，包括相互滑動套裝配合的芯軸組件和殼體組件，芯軸組件插裝在殼體組件內，芯軸組件能夠在殼體組件內沿軸線的方向移動。芯軸組件的外表面設有多個臺階，殼體組件的內表面分別設置多個臺階，芯軸組件和殼體組件之間的臺階相互配合分別卡在壓縮彈簧的兩端。壓縮彈簧的兩端均通過芯軸組件和殼體組件上的臺階共同阻擋，壓縮彈簧通過芯軸組件和殼體組件共同阻擋，無論芯軸組件向兩個方向移動，均能夠使壓縮彈簧壓縮變形。芯軸組件和殼體組件之間為一個連通的油腔、並填充壓縮油，芯軸組件上滑動套裝活塞環，活塞環能夠被芯軸組件上的臺階和殼體組件上的臺階共同阻擋限位，活塞環用於對壓縮油進行密封。

殼體組件的底端與震擊器連接，當需要向上震擊時，通過地面上的設備上提芯軸組件，殼體組件通過震擊器與下部遇卡管串或其他作用管串連接，保持不動，活塞環由殼體組件的臺階限位阻擋不動，芯軸組件向上運動使油腔的體積減小，通過壓縮油蓄能；同時壓縮彈簧的上端部由殼體組件的臺階阻擋，下端部由芯軸組件的臺階帶動向上壓縮進行機械蓄能。待震擊器釋放後，壓縮油的液壓蓄能與壓縮彈簧的機械同時釋放，增大震擊效果。

需要向下震擊時，芯軸組件向下運動，殼體組件通過震擊器與下部遇卡管串或其他作用管串連接，保持不動。活塞環在芯軸組件臺階的推動下向下運動，油腔的體積減小，壓縮油被壓縮蓄能；壓縮彈簧的下端由殼體組件的臺階限位，上端由芯軸組件向下推動被壓縮，進行機械蓄能，待震擊器釋放後，壓縮油的液壓蓄能與壓縮彈簧的機械同時釋放，增大震擊效果。

本實用新型提供的震擊加速器，僅通過一個油腔結構即可實現兩個方向的震擊，結構簡單，可靠性高。同時每次蓄能時都包括機械蓄能與液壓蓄能，雙重作用可以增強整體的蓄能效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型機械液壓雙向震擊加速器一種具體結構的整體結構圖；

圖2為圖1中的上部局部結構圖；

圖3為圖1中的中部局部結構圖；

圖4為圖1中的下部局部結構圖；

圖5為上殼體與花鍵芯軸配合的橫截面圖；

圖6為壓縮彈簧芯軸與下殼體配合的橫截面圖。

其中包括：

芯軸組件1、上接頭11、花鍵芯軸12、花鍵121、壓縮彈簧芯軸13、下芯軸14、殼體組件2、接頭21、上殼體22、鍵槽221、下殼體23、溝槽231、下接頭24、壓縮彈簧3、活塞環4。

具體實施方式

本實用新型的核心在於提供一種機械液壓雙向震擊加速器，僅通過一個油腔就能實現雙向震擊作用，而且機械蓄能與液壓蓄能雙重作用，可以增強整體的蓄能效果。

為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面將結合附圖及具體的實施方式，對本申請的機械液壓雙向震擊加速器進行詳細的介紹說明。

如圖1所示，為本實用新型機械液壓雙向震擊加速器一種具體結構的整體結構圖。該震擊加速器包括相互滑動套裝配合的芯軸組件1和殼體組件2，芯軸組件1插裝在殼體組件2內，芯軸組件1能夠在殼體組件2內往復移動。芯軸組件1的外表面設有多個臺階結構，殼體組件2的內表面設置多個臺階結構，本文中所說的臺階是指凸出於芯軸組件1外表或殼體組件2內壁的環狀凸臺結構。

芯軸組件1和殼體組件2之間的臺階相互配合分別卡在壓縮彈簧3的兩端，壓縮彈簧3的兩端均通過芯軸組件1和殼體組件2上的臺階共同阻擋。壓縮彈簧3上端能夠同時抵靠在芯軸組件1的臺階和殼體組件2的臺階上，也即在壓縮彈簧3的兩端，芯軸組件1的臺階和殼體組件2的臺階相互緊貼，兩者在相對移動時都能夠推動壓縮彈簧3壓縮變形。

芯軸組件1和殼體組件2之間為一個連通的油腔，在油腔的各個位置都填充有壓縮油，壓縮油也充滿在壓縮彈簧3所在的空間中，芯軸組件1的外壁和殼體組件2的內壁之間僅設有一個空腔。芯軸組件1上滑動套裝活塞環4，活塞環4能夠被芯軸組件1上的臺階和殼體組件2上的臺階共同阻擋限位，與壓縮彈簧3兩端的限位阻擋結構類似，芯軸組件1的臺階和殼體組件2的臺階相互緊貼，兩個臺階在相對移動時都能夠推動或者阻擋活塞環4運動。

殼體組件2的底端與震擊器連接，當需要向上震擊時，通過地面上的設備上提芯軸組件1，殼體組件2通過震擊器與下部遇卡管串或其他作用管串連接保持不動，活塞環4由殼體組件2內壁的臺階限位阻擋不動，芯軸組件1向上運動使油腔的體積減小，通過壓縮油體積減小蓄能；同時壓縮彈簧3的上端部由殼體組件2的臺階阻擋保持不動，下端部由芯軸組件1的臺階帶動向上壓縮進行機械蓄能。待震擊器釋放後，壓縮油的液壓蓄能與壓縮彈簧3的機械同時釋放，增大震擊效果。

需要向下震擊時，芯軸組件1向下運動，殼體組件2通過震擊器與下部遇卡管串或其他作用管串連接，保持不動。活塞環4在芯軸組件1臺階的推動下向下運動，油腔的體積減小，壓縮油被壓縮蓄能；壓縮彈簧3的下端由殼體組件的臺階限位，上端由芯軸組件1向下推動被壓縮，進行機械蓄能，待震擊器釋放後，壓縮油的液壓蓄能與壓縮彈簧的機械同時釋放，增大震擊效果。

本實用新型提供的震擊加速器，僅通過一個油腔結構即可實現兩個方向的震擊，結構簡單，可靠性高。同時每次蓄能時都包括機械蓄能與液壓蓄能，雙重作用可以增強整體的蓄能效果。

在此基礎上進一步地，芯軸組件1設置為分體式結構，由上向下包括上接頭11、花鍵芯軸12、壓縮彈簧芯軸13和下芯軸14，相鄰的兩個部件之間依次通過螺紋連接，形成芯軸組件1的整體。優選地，在如圖2至圖4所示，分別表示圖1中的上部、中部和下部的局部結構，每個部件的上端連接處設置內螺紋，下端連接處設置外螺紋，通過螺紋相互配合連接固定。上接頭11與花鍵芯軸12、花鍵芯軸12與壓縮彈簧芯軸13、壓縮彈簧芯軸13與下芯軸14的連接處的外表形成形成臺階，由於設置內螺紋的一端尺寸較大，因此設置內螺紋的一端形成臺階。上接頭11僅在下端設置外螺紋，在其柱狀結構的表面設置用於阻擋活塞環4的臺階，活塞環4套裝於上接頭11上，活塞環4可以與上接頭11的外表發生相對滑動。

更進一步，殼體組件2也設置為分體式結構，由上向下依次包括接頭21、上殼體22、下殼體23和下接頭24，上述四個部件也通過螺紋連接固定。與芯軸組件1相似，在各個組件下端的連接處設置外螺紋，上端的連接處設置內螺紋，不同的是，殼體組件2的外表平整，其下端外螺紋處向內凸出形成臺階。接頭21的底部與上殼體22形成阻擋活塞環4的臺階，接頭21與上殼體22的連接處向下漸縮，橫截面呈楔形，下端部凸出於上殼體22的內壁形成臺階，用於抵靠阻擋活塞環4。下接頭24與下殼體23的連接處向上漸縮，橫截面呈楔形，頂端部與下殼體23形成阻擋壓縮彈簧3底端的臺階。

具體地，壓縮彈簧3的頂端由壓縮彈簧芯軸13外表形成的臺階和下殼體23內壁形成的臺階共同阻擋，兩個臺階在不同的情況下可以對壓縮彈簧3的頂端阻擋限位或壓縮。壓縮彈簧3的底端由下接頭24的端部和下芯軸14的端部共同阻擋，兩個臺階在不同的情況下可以對壓縮彈簧3的底端阻擋限位或壓縮。

如圖5所示，為上殼體22與花鍵芯軸12配合的橫截面圖。上殼體22的內側設置多個鍵槽221，花鍵芯軸12的外壁上設置多個用於與鍵槽221插裝配合的花鍵121，花鍵121與鍵槽221相互配合可以傳遞扭矩，在芯軸組件1與殼體組件2之間傳遞扭矩。鍵槽221的數量大於花鍵121的數量，沒有與花鍵121配合的鍵槽221可用於流通壓縮油，使壓縮油的運動更加順暢。

如圖6所示，為壓縮彈簧芯軸13與下殼體23配合的橫截面圖。下殼體23的內壁上孔徑最小處設置用於流通壓縮油的溝槽231，可有效降低壓縮油的阻尼作用，便於注油。溝槽231的數量可根據需要相應變化，這些都包含本實用新型的保護範圍之內。

由於壓縮彈簧3下端用於限位的下接頭24和下芯軸14均為螺紋連接，可以拆卸，因此可以更換彈簧。通過更換不同尺寸規格的壓縮彈簧3，實現增強(或縮減)機械蓄能的同時，減小(或增大)液壓油總體積，進而增大(或縮減)液壓油壓縮比，即增強(或縮減)液壓蓄能。壓縮彈簧總體積越大，震擊加速器的加速效果越強。

在上述任一技術方案及其相互組合的基礎上，芯軸組件1與殼體組件2的外側拐角處設置為60～80度之間的倒角，更具體地，倒角為70度。

本實用新型提供的震擊器加速器的雙向加速方式是通過面積差實現：

向上加速過程：通過地面設備上提管串，上接頭11帶動芯軸組件1向上運動，殼體組件2通過震擊器與下部遇卡管串或其他作用管串連接，保持不動。活塞環4在接頭21的限位作用下保持不動，下芯軸14向上運動壓縮液壓油，進行液壓蓄能。壓縮彈簧3上端受下殼體23限位，下端由下芯軸14向上推動被壓縮，進行機械蓄能。待震擊器釋放後，液壓和機械蓄能同時釋放，大幅增大震擊效果。

向下加速過程：通過地面設備下壓管串，上接頭11帶動芯軸組件1向下運動，殼體組件2通過震擊器與下部遇卡管串或其他作用管串連接，保持不動。活塞環4在上接頭11的推動下向下運動，液壓油腔減小，同時下芯軸14向下運動，液壓油腔增大。因為活塞環4的截面積大於下芯軸14截面積，所以總體上，液壓油被壓縮，進行液壓蓄能。壓縮彈簧3下端受下接頭24限位，上端由壓縮彈簧芯軸13向下推動被壓縮，同步進行機械蓄能。待震擊器釋放後，液壓和機械蓄能同時釋放，大幅增大震擊效果。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。