CN108843765A - 一种自锁型多轨道双作用凸轮 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H53/00—Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
    • F16H53/08—Multi-track cams, e.g. for cycles consisting of several revolutions; Cam-followers specially adapted for such cams

Abstract

本发明专利提供了一种自锁型多轨道双作用凸轮，主要由基轮、耳板和凸轮轨道组成，其中，凸轮轨道内侧壁设计加工有微台肩。自锁型多轨道双作用凸轮主要应用在机械变径稳定器中，当机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转时，凸轮轨道外侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动机械变径稳定器中翼板向内运动，翼板收回，机械变径稳定器相当于钻柱稳定器；当机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转时，凸轮轨道内侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动机械变径稳定器中翼板向外运动，翼板伸出且嵌进井壁，达到滑动钻进稳定工具面的目的，同时，凸轮轨道内侧壁微台肩对销轴具有自锁功能，防止翼板间断性意外收回。

Description

一种自锁型多轨道双作用凸轮
技术领域
本发明专利属于石油钻井机械领域，具体涉及一种自锁型多轨道双作用凸轮。自锁型多轨道双作用凸轮是机械变径稳定器中关键部件，当机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转时，自锁型多轨道双作用凸轮通过机械变径稳定器中销轴将机械变径稳定器中翼板推出，且对销轴具有自锁功能，防止翼板间断性意外收回。
背景技术
钻井是发现和开采地下矿藏资源的必然途径。根据设计井眼轨迹形状，钻井可划分成直井、定向井(或斜井)和水平井。
在定向井(或斜井)和水平井钻井过程中，利用螺杆钻具滑动钻进是调整井眼轨迹或改变井眼空间钻进方向的重要手段。但是，由于井眼轨迹、钻具组合、钻头类型及泥浆性能等因素影响，不同井眼或同一个井眼不同井段均存在不同程度定向困难，或者说，工具面不稳，严重影响螺杆钻具滑动钻进作业效率和定向机械钻速。
利用机械变径稳定器可较好地解决定向井(或斜井)和水平井中螺杆钻具滑动钻进定向困难，但是，由于滑动钻进时螺杆钻具震动较大，或者当井壁对翼板挤压过大时，机械变径稳定器中翼板会间断性意外收回，影响机械变径稳定器可靠性，因此，通过对凸轮轨道及其工作机理分析，借助自锁螺丝工作原理，有必要改进凸轮轨道内侧壁形状，使其对机械变径稳定器中销轴具有自锁功能，或者说，在凸轮轨道内侧壁设计出微台肩，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，凸轮轨道内侧壁微台肩对销轴具有自锁功能，防止翼板间断性意外收回。
发明专利内容
本发明专利属于石油钻井机械领域，具体涉及一种自锁型多轨道双作用凸轮。自锁型多轨道双作用凸轮是机械变径稳定器中关键部件，当机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转时，自锁型多轨道双作用凸轮通过机械变径稳定器中销轴将机械变径稳定器中翼板推出，且对销轴具有自锁功能，防止翼板间断性意外收回。
本发明专利采用的具体技术方案是：
自锁型多轨道双作用凸轮主要由基轮、耳板和凸轮轨道组成，其中，凸轮轨道内侧壁设计加工有微台肩。
基轮为中孔结构圆轮，厚度较薄，圆轮外径不大于机械变径稳定器中外筒泄流槽内径。附图中基轮中孔为四直边扁圆柱孔，具体应用中，中孔可设计加工成单直边扁圆柱孔，或两直边扁圆柱孔，或多直边扁圆柱孔，或花键状圆柱孔，或其他形状圆柱孔，中孔形状和技术参数与机械变径稳定器中传动轴相匹配。自锁型多轨道双作用凸轮通过基轮中孔安装在机械变径稳定器中传动轴上，且通过中孔驱动自锁型多轨道双作用凸轮旋转。
耳板为基轮外沿凸起部位，属整体结构。耳板顶部呈圆弧柱面，圆弧柱面直径不大于机械变径稳定器中外筒扶正棱内径，耳板两侧面呈非平行平面，且宽略大于机械变径稳定器中外筒扶正棱两侧面内壁宽一半，或者说，当自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转到止点时，耳板右侧面与机械变径稳定器中外筒扶正棱右侧面内壁重合，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，耳板左侧面与机械变径稳定器中外筒扶正棱左侧面内壁重合。附图中基轮外沿120°周向均布三个耳板，具体应用中，可周向均布设计加工多个耳板，耳板数量、形状及技术参数与机械变径稳定器中外筒相匹配。
凸轮轨道为耳板上腰型通孔或腰型滑槽，技术参数均相同。凸轮轨道两端为圆弧柱面，两侧壁为两组相互平行曲面且与圆弧柱面相切连接，圆弧柱面直径和曲面间距均与机械变径稳定器中销轴直径相等。当自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转到止点时，凸轮轨道左端圆弧柱面所在轴心O1正好位于机械变径稳定器中外筒扶正棱中心平面上，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，凸轮轨道右端圆弧柱面所在轴心O2正好位于机械变径稳定器中外筒扶正棱中心平面上，同时，凸轮轨道左端圆弧柱面所在轴心O1到中孔所在轴心O距离小于凸轮轨道右端圆弧柱面所在轴心O2到中孔所在轴心O距离，因此，轴心O1、O2和O几何关系是凸轮轨道关键技术参数。附图中凸轮轨道两侧壁均由与左端圆弧柱面相切直平面、圆弧柱面和与右端圆弧柱面相切直平面组成，其中，内侧壁右端直平面相对较短且与右端圆弧柱面所在轴心O2和中孔所在轴心O连线垂直，形成微台肩，对机械变径稳定器中销轴具有自锁功能，或者说，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，凸轮轨道内侧壁微台肩可防止机械变径稳定器中销轴间断性意外收回，具体应用中，凸轮轨道两侧壁均可由任意曲面组成，但是，两组曲面相互平行，且均与两端圆弧柱面相切连接。
本发明专利的有益效果是：自锁型多轨道双作用凸轮是机械变径稳定器中关键部件，机械变径稳定器连接在螺杆钻具上部钻具内。复合钻进时，螺杆钻具传动轴和上部钻具双速顺时针旋转驱动钻头破岩钻进，通过机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转，凸轮轨道外侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动机械变径稳定器中翼板向内运动，翼板收回，机械变径稳定器相当于钻柱稳定器。滑动钻进时，螺杆钻具传动轴顺时针旋转驱动钻头破岩钻进，螺杆钻具外壳及上部钻具在反扭矩作用下逆时针旋转，通过机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转，凸轮轨道内侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动翼板向外运动，翼板伸出且嵌进井壁，阻止螺杆钻具反扭矩向上传递，达到滑动钻进稳定工具面的目的，同时，凸轮轨道内侧壁微台肩对机械变径稳定器中销轴具有自锁功能，可有效提高机械变径稳定器工作可靠性。
附图说明
附图1是本发明专利自锁型多轨道双作用凸轮的俯视图。
附图标记说明：1-基轮、2-耳板、3-凸轮轨道。
具体实施方式
自锁型多轨道双作用凸轮主要由基轮(1)、耳板(2)和凸轮轨道(3)组成，其中，凸轮轨道(3)内侧壁设计加工有微台肩。
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
基轮(1)为中孔结构圆轮，厚度较薄，圆轮外径不大于机械变径稳定器中外筒泄流槽内径。附图中基轮(1)中孔为四直边扁圆柱孔，具体应用中，中孔可设计加工成单直边扁圆柱孔，或两直边扁圆柱孔，或多直边扁圆柱孔，或花键状圆柱孔，或其他形状圆柱孔，中孔形状和技术参数与机械变径稳定器中传动轴相匹配。自锁型多轨道双作用凸轮通过基轮(1)中孔安装在机械变径稳定器中传动轴上，且通过中孔驱动自锁型多轨道双作用凸轮旋转。
耳板(2)为基轮外沿凸起部位，属整体结构。耳板(2)顶部呈圆弧柱面，圆弧柱面直径不大于机械变径稳定器中外筒扶正棱内径，耳板(2)两侧面呈非平行平面，且宽略大于机械变径稳定器中外筒扶正棱两侧面内壁宽一半，或者说，当自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转到止点时，耳板(2)右侧面与机械变径稳定器中外筒扶正棱右侧面内壁重合，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，耳板(2)左侧面与机械变径稳定器中外筒扶正棱左侧面内壁重合。附图中基轮(1)外沿120°周向均布三个耳板(2)，具体应用中，可周向均布设计加工多个耳板(2)，耳板(2)数量、形状及技术参数与机械变径稳定器中外筒相匹配。
凸轮轨道(3)为耳板(2)上腰型通孔或腰型滑槽，技术参数均相同。凸轮轨道(3)两端为圆弧柱面，两侧壁为两组相互平行曲面且与圆弧柱面相切连接，圆弧柱面直径和曲面间距均与机械变径稳定器中销轴直径相等。当自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转到止点时，凸轮轨道(3)左端圆弧柱面所在轴心O1正好位于机械变径稳定器中外筒扶正棱中心平面上，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，凸轮轨道(3)右端圆弧柱面所在轴心O2正好位于机械变径稳定器中外筒扶正棱中心平面上，同时，凸轮轨道(3)左端圆弧柱面所在轴心O1到中孔所在轴心O距离小于凸轮轨道(3)右端圆弧柱面所在轴心O2到中孔所在轴心O距离，因此，轴心O1、O2和O几何关系是凸轮轨道(3)关键技术参数。附图中凸轮轨道(3)两侧壁均由与左端圆弧柱面相切直平面、圆弧柱面和与右端圆弧柱面相切直平面组成，其中，内侧壁右端直平面相对较短且与右端圆弧柱面所在轴心O2和中孔所在轴心O连线垂直，形成微台肩，对机械变径稳定器中销轴具有自锁功能，或者说，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，凸轮轨道(3)内侧壁微台肩可防止机械变径稳定器中销轴间断性意外收回，具体应用中，凸轮轨道(3)两侧壁均可由任意曲面组成，但是，两组曲面相互平行，且均与两端圆弧柱面相切连接。
实施例
自锁型多轨道双作用凸轮是机械变径稳定器中关键部件，机械变径稳定器连接在螺杆钻具上部钻具内。
复合钻进时，螺杆钻具传动轴和上部钻具双速顺时针旋转驱动钻头破岩钻进，通过机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转，凸轮轨道(3)外侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动机械变径稳定器中翼板向内运动，翼板收回，机械变径稳定器相当于钻柱稳定器。
滑动钻进时，螺杆钻具传动轴顺时针旋转驱动钻头破岩钻进，螺杆钻具外壳及上部钻具在反扭矩作用下逆时针旋转，通过机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转，凸轮轨道(3)内侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动翼板向外运动，翼板伸出且嵌进井壁，阻止螺杆钻具反扭矩向上传递，达到滑动钻进稳定工具面的目的，同时，凸轮轨道(3)内侧壁微台肩对机械变径稳定器中销轴具有自锁功能，可有效提高机械变径稳定器工作可靠性。
以上对本发明专利的说明仅是优选范例，并不能被理解为对本发明专利技术方案内容的限制。以上内容在具体应用中，技术人员有可能需要根据具体情况作个别调整和改变，所述调整和改变均应落入本发明专利所附权利要求的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种自锁型多轨道双作用凸轮主要由基轮(1)、耳板(2)和凸轮轨道(3)组成，其中，凸轮轨道(3)内侧壁设计加工有微台肩；
基轮(1)为中孔结构圆轮，厚度较薄，圆轮外径不大于机械变径稳定器中外筒泄流槽内径；附图中基轮(1)中孔为四直边扁圆柱孔，具体应用中，中孔可设计加工成单直边扁圆柱孔，或两直边扁圆柱孔，或多直边扁圆柱孔，或花键状圆柱孔，或其他形状圆柱孔，中孔形状和技术参数与机械变径稳定器中传动轴相匹配；
耳板(2)为基轮外沿凸起部位，属整体结构；耳板(2)顶部呈圆弧柱面，圆弧柱面直径不大于机械变径稳定器中外筒扶正棱内径，耳板(2)两侧面呈非平行平面，且宽略大于机械变径稳定器中外筒扶正棱两侧面内壁宽一半；附图中基轮(1)外沿120°周向均布三个耳板(2)，具体应用中，可周向均布设计加工多个耳板(2)，耳板(2)数量、形状及技术参数与机械变径稳定器中外筒相匹配；
凸轮轨道(3)为耳板(2)上腰型通孔或腰型滑槽，技术参数均相同；凸轮轨道(3)两端为圆弧柱面，两侧壁为两组相互平行曲面且与圆弧柱面相切连接，圆弧柱面直径和曲面间距均与机械变径稳定器中销轴直径相等；当自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转到止点时，凸轮轨道(3)左端圆弧柱面所在轴心O1正好位于机械变径稳定器中外筒扶正棱中心平面上，当自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转到止点时，凸轮轨道(3)右端圆弧柱面所在轴心O2正好位于机械变径稳定器中外筒扶正棱中心平面上，同时，凸轮轨道(3)左端圆弧柱面所在轴心O1到中孔所在轴心O距离小于凸轮轨道(3)右端圆弧柱面所在轴心O2到中孔所在轴心O距离，因此，轴心O1、O2和O几何关系是凸轮轨道(3)关键技术参数；附图中凸轮轨道(3)两侧壁均由与左端圆弧柱面相切直平面、圆弧柱面和与右端圆弧柱面相切直平面组成，其中，内侧壁右端直平面相对较短且与右端圆弧柱面所在轴心O2和中孔所在轴心O连线垂直，形成微台肩，对机械变径稳定器中销轴具有自锁功能，具体应用中，凸轮轨道(3)两侧壁均可由任意曲面组成，但是，两组曲面相互平行，且均与两端圆弧柱面相切连接。
2.根据权利要求1所述的一种自锁型多轨道双作用凸轮，其特征在于：自锁型多轨道双作用凸轮是机械变径稳定器中关键部件，机械变径稳定器连接在螺杆钻具上部钻具内；
复合钻进时，螺杆钻具传动轴和上部钻具双速顺时针旋转驱动钻头破岩钻进，通过机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮顺时针旋转，凸轮轨道(3)外侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动机械变径稳定器中翼板向内运动，翼板收回，机械变径稳定器相当于钻柱稳定器；
滑动钻进时，螺杆钻具传动轴顺时针旋转驱动钻头破岩钻进，螺杆钻具外壳及上部钻具在反扭矩作用下逆时针旋转，通过机械变径稳定器中传动轴驱动自锁型多轨道双作用凸轮逆时针旋转，凸轮轨道(3)内侧壁通过机械变径稳定器中销轴推动翼板向外运动，翼板伸出且嵌进井壁，阻止螺杆钻具反扭矩向上传递，达到滑动钻进稳定工具面的目的，同时，凸轮轨道(3)内侧壁微台肩对机械变径稳定器中销轴具有自锁功能，可有效提高机械变径稳定器工作可靠性。
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