CN105298420A - 一种用于取芯仪器的前进前出组合运动机构 - Google Patents

Abstract

一种用于取芯仪器的前进前出组合运动机构。其包括支撑座，推力导板，承力导板，滑块，驱动块，连接杆，圆柱销；所述承力导板包括水平导向槽、竖直导向槽直线段和竖直导向槽圆弧段；所述驱动块通过连接杆与推力导板的过孔连接，所述滑块在承力导板的导向槽中滑动，所述驱动块带动所述推力导板沿支撑座的滑槽中滑动时，所述滑块带动马达完成旋转、前进、摆动的运动轨迹。

Description

一种用于取芯仪器的前进前出组合运动机构

技术领域

本发明涉及取芯仪器领域，更具体地涉及一种用于取芯仪器的前进前出组合运动机构。

背景技术

此部分提供本发明相关的背景技术信息，其未必是现有技术。

在石油的勘探开发过程中，广泛采用钻井的方式。现有技术中采用地球物理测井方法来确定底层的性质和含油气性，即沿井轴测量地层的性质参数，然后由技术人员通过分析判断地层特性，这种方法也被称为“油层的间接识别法”，但是这种方法存在人为误差的缺点。

现有技术中还存在另一种方法，即在钻井过程中，使用取芯钻具对地层多次取芯，从而直接确定地层特性，但是这种方法存在成本高、效率低、风险大等缺点。

为此，近年来开发了井壁取芯法。该方法通过电缆把取芯工具下到井下，并定位到地层对井壁进行取芯。井壁取芯法目前有两种：一种方法是撞击式井壁取芯法，但其具有危险大、所取的岩芯颗粒较小、破坏岩芯的原始特性，不能精确地反映储层原始特征等缺点。还有一种方法是钻进式井壁取芯法。

旋转取芯器采用液压传动技术，使金刚石空心钻头垂直旋转井壁获取岩芯，取芯器在井下完成钻进、折芯、钻退，推芯等复杂动作。

传统取芯器运动机构分为几种：

一种是采用两个动力源为运动机构提供动力，由多个运动机构配合完成，分别进行钻进、折芯动作，运动机构较复杂，中间环节多，故障点也随之增多。

一种是采用单一动力源为运动机构提供动力，通过多种运动的组合，完成钻进、折芯动作，但其运动形式对运动机构磨损较大，需要经常更换，其岩芯回收过程为前进后出，即从马达前面取芯，从马达后面出芯，岩芯要通过马达内孔，受限于马达内孔直径，不能通过更换钻头来增大取芯直径的大小，而且维修工作量比较大，成本较高。

发明内容

此部分提供本发明的主要发明内容，并且不是本发明的完整范围或所有特征的全面公开。

本发明要解决的技术问题是提供一种可靠耐用、用于取芯器的前进前出的运动机构，其岩芯回收过程为前进前出，即从马达前面取芯，从马达前面出芯，岩芯不通过马达内孔，为钻头模块化设计打下基础，本发明运动过程圆滑平稳，对机构磨损较小，能降低使用成本，减少维修的工作量。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于取芯器的前进前出的组合运动机构，包括：支撑座，推力导板，承力导板，滑块，驱动块等。支撑座与取芯器外壳固定，包括滑槽和两个支柱，所述支撑座的两个支柱插入到承力导板的两个滑槽中；所述推力导板与所述支撑座接触，包括一个滑槽和两个过孔及凸出体；所述承力导板与所述推力导板通过一个圆柱销连接，所述承力导板包括两个导向槽和两个滑槽，其中水平导向槽的形状与所述支撑座的滑槽圆弧段形状一致，竖直方向的导向槽包括两段：直线段和圆弧段；所述驱动块通过连接杆与推力导板的一个过孔连接，所述滑块在承力导板的竖直导向槽和推力导板的滑槽中滑动，所述驱动块带动所述推力导板沿支撑座的滑槽中滑动时，所述滑块带动马达完成旋转、前进、摆动的运动轨迹。

本发明提供了以下方案：

1.一种用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其特征在于：包括支撑座（1），推力导板（2），承力导板（3），滑块（4），驱动块（6），连接杆（5），圆柱销（7）；所述承力导板（3）包括水平导向槽（16）、竖直导向槽直线段（17）和竖直导向槽圆弧段（18）；所述驱动块（6）通过连接杆（5）与推力导板的过孔（12）连接，所述滑块（4）在承力导板（3）的导向槽中滑动，所述驱动块（6）带动所述推力导板（2）沿支撑座（1）的滑槽中滑动时，所述滑块（4）带动马达（27）完成旋转、前进、摆动的运动轨迹。

2.根据方案1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，所述支撑座（1）与取芯器外壳固定，并且包括滑槽（8）、斜向滑槽（9）；所述推力导板（2）与所述支撑座（1）接触，并且包括滑槽（14）和过孔（12），所述承力导板（3）与所述推力导板（2）通过圆柱销（7）连接。

3.根据方案1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，所述驱动块（6）通过连接杆（5）与推力导板的过孔（12）连接，所述滑块（4）在承力导板的竖直导向槽直线段（17）、竖直导向槽圆弧段（18）和推力导板（2）的滑槽（14）中滑动，所述驱动块（6）带动所述推力导板（2）沿支撑座（1）的滑槽（8）和斜向滑槽（9）中滑动时，所述滑块（4）带动马达（27）完成旋转、前进、摆动的运动轨迹。

4.根据方案1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，支撑座（1）还包括支柱（10）、支柱（11），支撑座（1）的支柱（10）插入到承力导板（3）的滑槽（22）中，支撑座（1）的支柱（11）插入到承力导板（3）的滑槽（19）中。

5.根据方案1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，推力导板（2）还包括凸出体（15）和过孔（13），在马达（27）旋转前，凸出体（15）与支撑座（1）的支柱（10）接触，在开始旋转后，凸出体（15）与支撑座（1）的支柱（10）脱离接触。

6.根据方案1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，承力导板（3）还包括滑槽（22）、滑槽（19）和过孔（21），竖直导向槽圆弧段（18）在竖直导向槽直线段（17）下沉了一个厚度，这个厚度保证滑块（4）的直线体（23）不插入到竖直导向槽圆弧段（18）中；水平导向槽（16）的几何圆心与过孔（21）的几何圆心重合。

7.根据方案1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，滑块（4）包括三个层面：最厚层面的圆柱体（25），中层面的圆弧体（24），薄层面的直线体（23），其中圆柱体（25）穿过承力导板（3）的槽（17）或槽（18），插入到推力导板（2）的槽（14）中；圆弧体（25）插入到承力导板（3）槽（17）或槽（18）中；直线体（23）插入到承力导板（3）槽（17）中。

8.根据方案1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，驱动块（6）包括竖直滑槽（26）和连接液压动力输入的连接孔。

本发明的有益效果例如包括：

1.只需要一个动力源连接到驱动块，即可完成马达的旋转、前进、摆动的动作。　

2.所有部件在滑槽中的滑动形式圆滑平稳，提高了系统的稳定性和可靠性。　

3.马达前端安装的钻头取芯后回到仪器的初始位置，岩芯不经过马达内孔从钻头前面取出，为大颗粒取芯器的设计打下技术基础。

根据本文提供的描述，其它适用领域将变得显而易见。在此发明内容部分的描述和具体例子仅为了说明起见而非限制本发明的范围。

附图说明

通过下面结合附图的详细说明，本发明的这些和其他目的和优点将变得更清楚，附图中：

图1是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构的示意性透视图。

图2A和2B分别是本发明的取芯器前进前出的组合运动机构的平面示意图和立体示意图。

图3是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构中固定座的平面示意图。

图4是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构中推力滑板的平面示意图。

图5是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构中承力滑板的平面示意图。

图6是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构中滑块平面示意图。

图7是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构中滑块的垂直剖视图。

图8是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构中驱动块平面示意图。

图9是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构开始旋转时的平面示意图。

图10是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构进行旋转时的平面示意图。

图11是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构完成旋转开始直线前进时的平面示意图。

图12是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构完成直线前进准备摆动时的平面示意图。

图13是本发明的用于取芯器前进前出的组合运动机构完成摆动时平面示意图。

在所有附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。

提供示例性实施例，从而向本领域技术人员更彻底和全面地传达范围。阐述许多具体细节，诸如具体的部件、装置和方法的例子，以提供对本发明的实施例的彻底理解。对于本领域技术人员来说显然的是，不一定采用具体的细节，示例性实施例可以实现为许多不同形式并且不应该被认为是限制本发明的范围。在一些示例性实施例中，不详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。

本文使用的术语仅为了描述具体的示例性实施例而非意在限制。如在此使用的，单数形式的冠词意在包括复数形式，除非上下文另有清楚的指示。术语“包括”、“具有”非排他性的并因此明确所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或其组合。本文描述的方法步骤、过程和操作不应该被认为是必须以所论述或说明的特定顺序执行，除非被明确地确定为执行顺序。还应该理解，可以采用额外的或替代性的步骤。

下面根据附图做详细说明，根据本发明的优选实施例，提供了一种用于取芯器的前进前出的组合运动机构，参照图1，用于取芯器的前进前出的组合运动机构包括：支撑座1，推力导板2，承力导板3，滑块4，驱动块6等。

根据本发明的优选实施例，滑块4安装到液压马达27上，驱动块6与液压缸相连，受液压驱动沿支撑座1直线往复运动；驱动块6通过连接杆5与推力导板2相连，推力导板2通过滑槽14与滑块4相连，驱动块6直线运动时，驱动连接杆5在承力导板3的槽16、支撑座1的槽8或槽9中滑动，滑块4在承力导板3的槽17或槽18中滑动，通过各个部件在各个槽中的协同运作，从而形成马达27的旋转、前进和摆动的运动轨迹。

更具体地，图2A和图2B分别是用于取芯器的前进前出的组合运动机构的平面示意图和立体示意图，支撑座1固定在取芯器外壳上，连接杆5同时插入到支撑座1的槽8或槽9及承力导板3的槽16中，通过推力导板2的孔12与推力导板2相连，通过驱动块6的槽28与驱动块6相连；推力导板2和承力导板3通过固定销7连接在一起，推力导板2相对于承力导板3只能绕固定销7转动。

返回参照图1，支撑座1的支柱10插入到承力导板3的槽22中，支撑座1的支柱11插入到承力导板3的槽19中，连接杆5同时插入到支撑座1的槽8（槽9）和承力导板3的槽16中，承力导板3的运动状态是由连接杆5在支撑座1的槽8或槽9中的位置决定的，当连接杆5在支撑座1的槽8中运动时，支撑座1的槽8和承力导板3的槽16形状和位置重合，承力导板3相对支撑座1静止；当连接杆5运动到槽9中时，带动承力导板3斜向上运动，形成折芯的动作；滑块4与马达27固定，其中滑块4包括三个不同厚度的层面：最厚层面的圆柱体25、中层面的圆弧体24和薄层面的直线体23，其中滑块4的圆柱体25穿过承力导板3的槽17和槽18，插入到推力导板2的槽14中；滑块4的圆弧体24插入到承力导板3的槽17和槽18中，滑块4的直线体23插入到承力导板3的槽17中；滑块4的运动轨迹是由推力导板2的运动情况、推力导板2的滑槽14的形状、承力导板3的槽17和槽18的形状共同决定的。

图3是支撑座1的平面图，其左右两侧与取芯器外壳固定，包括滑槽8和滑槽9，支柱10和支柱11，连接杆5同时插入到支撑座1的滑槽8或滑槽9和承力导板3的槽16中，支撑座1的支柱10插入到承力导板3的槽22中，支撑座1的支柱11插入到承力导板3的槽19中，从而通过连接杆5限定了承力导板3的位置。

图4是推力导板2的平面图，包括孔12、销孔13、滑槽14和凸出体15，在马达开始旋转前，凸出体15和支撑座1的支柱10接触，保证整个系统的稳定。

图5是承力导板3的平面图，包括水平导向槽16，竖直导向槽直线段17和竖直导向槽圆弧段18，水平导向槽16的形状和支撑座1的槽8一致，从而保证了连接杆5在支撑座1的槽8和推力导板2的槽16中运动时对承力导板3提供一个固定的约束；竖直导向槽直线段17与驱动块6的运动方向垂直，滑块4在承力导板3的槽17中运动时，依靠滑块4的直线体23和承力导板3的槽17的约束及滑块4的圆柱体25和推力导板2的槽14的约束，完成直线前进的运动；承力导板3的竖直导向槽圆弧段18是椭圆型槽，槽18在承力导板3的槽17的基础上沉下一定的厚度，使得滑块4的直线体23在承力导板3的竖直导向槽圆弧段18的面之上，直线体23与槽18不形成约束，滑块4的圆弧体25和承力导板3的槽18形成约束，滑块4的圆柱体25和推力导板2的槽14形成约束，完成旋转运动。

图6和图7分别是滑块4的平面图和剖视图，滑块4与马达27固定，滑块4包括三个层面：最厚层面的圆柱体25，中层面的圆弧体24，薄层面的直线体23，其中圆柱体25穿过承力导板3的槽17和槽18，插入到推力导板2的槽14中；圆弧体25插入到槽17和槽18中，直线体23插入到槽17中；滑块4的运动轨迹是由推力导板2的运动情况、推力导板槽14的形状、承力导板3的槽17和槽18的形状共同决定。

图8是驱动块6的平面图，其左侧与动力液压缸相连，在水平方向做直线往复运动，驱动块6包括竖直滑动槽26，连接杆5在槽26可以做上下运动。

下面对取芯的过程做详细说明。图9是马达27开始旋转时的状态，在液压缸的液压驱动下，驱动块6带动连接杆5向左运动，驱动推力导板2沿圆柱销7逆时针转动，此时推力导板2的凸出体15开始与支撑体1的支柱10脱离接触，滑块4的圆弧体24插入到承力导板3的槽18中，滑块4的圆柱体25通过承力导板3的槽18插入到推力导板2的槽14中，滑块4按照槽18和槽14所构成的交汇处的运动轨迹完成旋转运动。

驱动块6继续向左运动，驱动滑块4继续进行旋转，如图10所示。

驱动块6继续向左运动，图11是马达开始直线前进阶段，滑块4的直线体23插入到承力导板3的槽17中，滑块4的圆柱体25通过承力导板3的槽17插入到推力导板2的槽14中，滑块4按照槽17和槽14所构成的交汇处的运动轨迹完成直线前进运动。

驱动块6继续向左运动，马达继续直线前进，如图12所示，从开始旋转到直线前进阶段，连接杆5一直在推力导板2的槽16和支撑座1的槽8中运动，承力导板3相对支撑座1静止。

驱动块6继续向左运动，连接杆5进入支撑座1的槽9中，开始折芯阶段，如图13所示，此时连接杆5拖动承力导板3、推力导板2和滑块构成的整个子系统沿槽9向上运动，使得马达27和直线前进方向有个a角度的倾角，从而完成折芯的动作。

最后当驱动块6在液压缸作用下反方向运动时，把取芯器的液压马达27收回，同时也把所取岩芯带回，推芯杆从马达后部进入，把岩芯捅入到储芯桶中，完成一次取芯。

应该理解的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，而所附方案意在涵盖落入本发明精神和范围中的这些修改或者等同替换。

Claims (8)

1.一种用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其特征在于：包括支撑座（1），推力导板（2），承力导板（3），滑块（4），驱动块（6），连接杆（5），圆柱销（7）；所述承力导板（3）包括水平导向槽（16）、竖直导向槽直线段（17）和竖直导向槽圆弧段（18）；所述驱动块（6）通过连接杆（5）与推力导板的过孔（12）连接，所述滑块（4）在承力导板（3）的导向槽中滑动，所述驱动块（6）带动所述推力导板（2）沿支撑座（1）的滑槽中滑动时，所述滑块（4）带动马达（27）完成旋转、前进、摆动的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，所述支撑座（1）与取芯器外壳固定，并且包括滑槽（8）、斜向滑槽（9）；所述推力导板（2）与所述支撑座（1）接触，并且包括滑槽（14）和过孔（12），所述承力导板（3）与所述推力导板（2）通过圆柱销（7）连接。

3.根据权利要求1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，所述驱动块（6）通过连接杆（5）与推力导板的过孔（12）连接，所述滑块（4）在承力导板的竖直导向槽直线段（17）、竖直导向槽圆弧段（18）和推力导板（2）的滑槽（14）中滑动，所述驱动块（6）带动所述推力导板（2）沿支撑座（1）的滑槽（8）和斜向滑槽（9）中滑动时，所述滑块（4）带动马达（27）完成旋转、前进、摆动的运动轨迹。

4.根据权利要求1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，支撑座（1）还包括支柱（10）、支柱（11），支撑座（1）的支柱（10）插入到承力导板（3）的滑槽（22）中，支撑座（1）的支柱（11）插入到承力导板（3）的滑槽（19）中。

5.根据权利要求1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，推力导板（2）还包括凸出体（15）和过孔（13），在马达（27）旋转前，凸出体（15）与支撑座（1）的支柱（10）接触，在开始旋转后，凸出体（15）与支撑座（1）的支柱（10）脱离接触。

6.根据权利要求1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，承力导板（3）还包括滑槽（22）、滑槽（19）和过孔（21），竖直导向槽圆弧段（18）在竖直导向槽直线段（17）下沉了一个厚度，这个厚度保证滑块（4）的直线体（23）不插入到竖直导向槽圆弧段（18）中；水平导向槽（16）的几何圆心与过孔（21）的几何圆心重合。

7.根据权利要求1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，滑块（4）包括三个层面：最厚层面的圆柱体（25），中层面的圆弧体（24），薄层面的直线体（23），其中圆柱体（25）穿过承力导板（3）的槽（17）或槽（18），插入到推力导板（2）的槽（14）中；圆弧体（25）插入到承力导板（3）槽（17）或槽（18）中；直线体（23）插入到承力导板（3）槽（17）中。

8.根据权利要求1所述的用于取芯器的前进前出的组合运动机构，其中，驱动块（6）包括竖直滑槽（26）和连接液压动力输入的连接孔。