CN109594949B - 一种行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具，液压桥塞坐封工具内置有依次连接的螺杆马达、传动轴、传动装置、连接轴、万向轴、行星齿轮组机构、连杆、过滤筒、滤砂网、柱塞、单流阀、水眼和推筒，无曲轴行星齿轮组机构设置有一组斜齿齿轮、两组对称安装行星齿轮组和连杆组成，一组斜齿齿轮包括主动斜齿齿轮和从动斜齿齿轮，从动斜齿齿轮旋转运动带动一组行星齿轮内中心太阳轮转动，随着两组行星齿轮绕中心太阳轮旋转运动，带动中间十字轴作直线旋转运动进而带动连杆作直线往复运动。本发明采用独特的无曲轴行星齿轮组结构替代曲轴元件，保证高效的增压性能。解决了使用曲轴元件带来的技术困难、安全等问题，可以缩短作业时间，提高工作效率。

Description

一种行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具
技术领域
本发明涉及井下桥塞坐封工具，尤其是一种行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具。
背景技术
目前应用在石油压裂、试油地层封闭工艺中的井下桥塞坐封工具，主要分为油管传输液压桥塞坐封工具和电缆传输爆炸式桥塞坐封工具两种。
油管传输液压桥塞坐封工具需要地面水泵车打压，管柱连通坐封工具，通过管柱将地面液体的压力直接传递到坐封工具上，通过油管加压推动坐封工具内活塞驱动推筒，压缩胶筒，实现桥塞坐封。油管传输液压坐封方式安全可靠、成本低廉，但作业时间长，工作效率低。
电缆传输爆炸式桥塞坐封工具通过电缆接通点火器引爆药柱产生的爆炸能量推动坐封工具内活塞，驱动推筒，压缩胶筒，实现桥塞坐封。火药爆炸作业方式施工组织难度大、成本高，在运输、使用和保管上也存在较大安全风险。
目前增压式桥塞坐封工具主要利用的是曲轴元件，曲轴的主要作用是将输出轴的旋转运动转换为增压活塞的往复运动。曲轴在工作过程中经常会受到周期性的气体力、往复惯性力、离心惯性力等复杂载荷，产生扭转和横、纵向振动，承受拉、压、弯曲等载荷，因此发生故障的可能性很大，极大地影响了增压式桥塞坐封工具的安全性及经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具，采用独特的无曲轴行星齿轮组机构替代曲轴元件，将输出轴的旋转运动转换为增压活塞的往复运动，保证高效的增压性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具，液压桥塞坐封工具内置有依次连接的螺杆马达、传动轴、传动装置、连接轴、万向轴、行星齿轮组机构、连杆、过滤筒、滤砂网、柱塞、单流阀、水眼和推筒，无曲轴行星齿轮组机构是一个内部充满润滑油的密封盒体，密封盒体内部设置有一组斜齿齿轮、两组对称安装行星齿轮组和连杆，一组斜齿齿轮包括主动斜齿齿轮和从动斜齿齿轮，呈垂直轴间啮合状态；万向轴与主动斜齿齿轮相连接，并随着螺杆马达一起转动，一组行星齿轮包括内齿圈、太阳轮、3个小行星轮、行星三角架和行星齿轮轴，三个小行星齿轮固定在行星三角架的三个顶点，内部与中心太阳轮呈外啮合均布设置，外部与内齿圈呈内啮合装配在一起，两组对称安装行星齿轮内最上端小行星齿轮分别通过各自行星齿轮轴与中间十字轴连接，连杆插入中间十字轴中，使中间十字轴与连杆同轴相连，从动斜齿齿轮与其中两组对称安装行星齿轮组中心太阳轮同轴心设置，从动斜齿齿轮旋转运动带动其中一组行星齿轮内中心太阳轮转动，随着两组行星齿轮绕中心太阳轮旋转运动，带动中间十字轴作直线旋转运动进而带动连杆作直线往复运动。
所述连杆的输出端与过滤筒输入端连接，过滤筒表面安装有滤砂网，过滤筒通过销钉与柱塞相连接，柱塞内部为空腔，过滤筒内腔与柱塞空腔连通。
本发明的有益效果是：结构合理，安全可靠，可以将小功率油泵的输出压力快速提升到桥塞坐封所需的压力，减少增压行程；采用独特的无曲轴行星齿轮组结构替代曲轴元件，保证高效的增压性能。解决了使用曲轴元件带来的技术困难、安全等问题，可以缩短作业时间，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具结构示意图；
图2是本发明的行星齿轮组机构示意图；
图3是本发明的斜齿轮组啮合状态结构示意图；
图4是行星齿轮内部结构示意图；
图中，1-螺杆马达；2-传动轴；3-传动装置；4-连接轴；5-万向轴；6-行星齿轮组机构；；6a-主动斜齿齿轮；6b-从动斜齿齿轮；6c-内齿圈；6d-中心太阳轮；6e-小行星齿轮；6f-行星三角架；6g-行星齿轮轴；6h-中心十字轴；7-连杆；8-过滤筒；9-滤砂网，10-柱塞；11-单流阀；12-水眼；13-推筒。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不分离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
如图1-4所示，本发明的行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具，液压桥塞坐封工具内置有依次连接的螺杆马达1、传动轴2、传动装置3、连接轴4、万向轴5、行星齿轮组机构6、连杆7、过滤筒8、滤砂网9、柱塞10、单流阀11、水眼12和推筒13，无曲轴行星齿轮组机构6是一个内部充满润滑油的密封盒体，密封盒体内部设置有一组斜齿齿轮、两组对称安装行星齿轮组和连杆，一组斜齿齿轮包括主动斜齿齿轮6a和从动斜齿齿轮6b，呈垂直轴间啮合状态；万向轴6与主动斜齿齿轮6a相连接，并随着螺杆马达1一起转动，一组行星齿轮包括内齿圈6c、太阳轮6d、3个小行星轮6e、行星三角架6f和行星齿轮轴6g，三个小行星齿轮6e固定在行星三角架6f的三个顶点，内部与中心太阳轮6d呈外啮合均布设置，外部与内齿圈6c呈内啮合装配在一起，两组对称安装行星齿轮内最上端小行星齿轮6e分别通过各自行星齿轮轴6g与中间十字轴6h连接，连杆7插入中间十字轴6h中，使中间十字轴6h与连杆7同轴相连，从动斜齿齿轮6b与其中两组对称安装行星齿轮组中心太阳轮6d同轴心设置，从动斜齿齿轮6b旋转运动带动其中一组行星齿轮内中心太阳轮6d转动，随着两组行星齿轮绕中心太阳轮6d旋转运动，带动中间十字轴作直线旋转运动进而带动连杆7作直线往复运动。
所述连杆7的输出端与过滤筒8输入端连接，过滤筒8表面安装有滤砂网9，过滤筒8通过销钉与柱塞10相连接，柱塞内部为空腔，过滤筒8内腔与柱塞10空腔连通。
螺杆马达1作为动力源依次通过螺纹连接传动轴2，传动装置3，连接轴4和万向轴5。坐封工具最上端螺杆马达1通过螺纹与油管连接下入井内，螺杆马达1作为该坐封工具的动力源。待下到坐封位置后，通过地面水泵车打压将动力液直接作用到螺杆马达1上，驱动螺杆马达1转动。动力液通过传动轴2内部流入传动装置3内，并通过传动装置3上的两端出液口流入坐封工具工作筒内部；同时螺杆马达1通过传动装置3右侧输出端将动力传至连接轴4，并经过万向轴5带动无曲轴行星齿轮组机构6内部主动斜齿齿轮6a旋转运动。
所述无曲轴行星齿轮组机构6内部所述主动斜齿齿轮6a与万向轴5输出端同轴相连，万向轴5旋转运动带动主动斜齿齿轮6a旋转运动，主动斜齿齿轮6a与从动斜齿齿轮6b斜齿啮合，带动从动斜齿齿轮6b旋转运动；从动斜齿齿轮6b与其中两组对称安装行星齿轮组中心太阳轮6d同轴心设置，从动斜齿齿轮6b旋转运动带动其中一组行星齿轮内中心太阳轮6d转动。由于中心太阳轮6d与三个小行星齿轮6e呈外啮合状态，带动三个小行星齿轮6e绕中心太阳轮6d作旋转运动，并与内齿圈呈内啮合状态。由于两组对称安装行星齿轮组最上端小行星齿轮6e分别通过各自行星齿轮轴6g与中间十字轴6h相连接，一组行星齿轮内三个小行星齿轮绕中心太阳轮旋转运动通过中间十字轴带动另一组行星齿轮内三个小行星齿轮绕中心太阳轮作旋转运动，两组行星齿轮组最上端小行星齿轮6e旋转运动同时带动中间十字轴作旋转运动，进而带动连杆7作直线往复运动，将螺杆马达1的旋转运动转换为连杆7的上下直线往复运动，进而带动过滤筒8和柱塞9上下往复运动。
过滤筒8上加工有多个进液孔，部分动力液通过传动装置3通过过滤筒8流入柱塞10内腔。在柱塞10内部下端设置有单流阀11，当柱塞10上行时，在柱塞缸内抽吸力和弹簧力作用下单流阀11关闭，高压流体进入柱塞缸内；当柱塞10下行时，在柱塞缸内推力克服弹簧力作用下单流阀11打开，高压流体沿单流阀11两侧通道流出，柱塞10对柱塞缸内高压流体加压，即完成一次增压过程。由于柱塞10的往复运动，柱塞10对柱塞缸内的高压流体持续增压，增压流体呈脉冲式流动，从而实现对流入柱塞缸内部高压流体连续增压的目的，进而通过水眼12推动坐封推筒13压缩桥塞胶筒进而发生轴向压缩径向膨胀，实现桥塞的坐封。
本发明坐封工具最上端螺杆马达作为动力源。待下到坐封位置后，通过地面水泵车打压将动力液直接作用到螺杆马达上，驱动螺杆马达转动。动力液通过传动轴内部流入传动装置内，并通过传动装置上的两端出液口流入坐封工具工作筒内部；同时螺杆马达通过传动装置右侧输出端将动力传至连接轴，并经过万向轴带动无曲轴行星齿轮组机构旋转运动，随着两组行星齿轮绕中心太阳轮旋转运动，带动中间十字轴作旋转运动进而带动连杆作直线往复运动。将螺杆马达的旋转运动转换为连杆的直线往复运动，柱塞对柱塞缸内的高压流体持续增压，增压流体呈脉冲式流动，从而实现对流入柱塞缸内部高压流体连续增压的目的，进而通过水眼推动坐封推筒压缩桥塞胶筒进而发生轴向压缩径向膨胀，实现桥塞的坐封。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (2)

1.一种行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具，其特征在于，液压桥塞坐封工具内置有依次连接的螺杆马达(1)、传动轴(2)、传动装置(3)、连接轴(4)、万向轴(5)、无曲轴行星齿轮组机构(6)、连杆(7)、过滤筒(8)、滤砂网(9)、柱塞(10)、单流阀(11)、水眼(12)和推筒(13)，无曲轴行星齿轮组机构(6)是一个内部充满润滑油的密封盒体，密封盒体内部设置有一组斜齿齿轮、两组对称安装行星齿轮组和连杆，一组斜齿齿轮包括主动斜齿齿轮(6a)和从动斜齿齿轮(6b)，呈垂直轴间啮合状态；万向轴(5)与主动斜齿齿轮(6a)相连接，并随着螺杆马达(1)一起转动，一组行星齿轮包括内齿圈(6c)、中心太阳轮(6d)、三个小行星齿轮(6e)、行星三角架(6f)和行星齿轮轴(6g)，三个小行星齿轮(6e)固定在行星三角架(6f)的三个顶点，内部与中心太阳轮(6d)呈外啮合均布设置，外部与内齿圈(6c)呈内啮合装配在一起，两组对称安装行星齿轮组内最上端小行星齿轮(6e)分别通过各自行星齿轮轴(6g)与中间十字轴(6h)连接，连杆(7)插入中间十字轴(6h)中，使中间十字轴(6h)与连杆(7)同轴相连，从动斜齿齿轮(6b)与其中两组对称安装行星齿轮组中心太阳轮(6d)同轴心设置，从动斜齿齿轮(6b)旋转运动带动其中一组行星齿轮内中心太阳轮(6d)转动，随着两组对称安装行星齿轮组内小行星齿轮(6e)绕中心太阳轮(6d)旋转运动，带动中间十字轴作直线旋转运动进而带动连杆(7)作直线往复运动。
2.根据权利要求1所述行星齿轮组增压式液压桥塞坐封工具，其特征在于，所述连杆(7)的输出端与过滤筒(8)输入端连接，过滤筒(8)表面安装有滤砂网(9)，过滤筒(8)通过销钉与柱塞(10)相连接，柱塞内部为空腔，过滤筒(8)内腔与柱塞(10)空腔连通。
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