CN111021947B - 旋转冲击工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下作业设备技术领域，是一种旋转冲击工具，包括外筒、上芯轴、下芯轴、芯轴铁砧、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴，下芯轴的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧，上芯轴的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧的上方。本发明通过冲击驱动组件和冲击执行组件的设置可使得上芯轴能相对下芯轴周期性上下往复运动，进而可通过冲击发生件对芯轴铁砧周期性的产生向下撞击作用力，使得下游钻头在钻进过程中受到脉冲式的向下冲击，使其在钻进作业中具有良好的破岩效果。

Description

旋转冲击工具

技术领域

本发明涉及井下作业设备技术领域，是一种旋转冲击工具。

背景技术

常规钻井主要是利用转盘或井下动力钻具转动钻头来破碎井底岩石，这种钻进方法被称为“回转钻进”。而当钻进遇到坚硬、破碎岩石以及中等硬度的粗粒不均质岩层时，会出现钻头钻井效率低，机械钻速下降等问题，目前，冲击回转钻进技术是解决上述问题的一种有效方法，通常是在普通的回转钻井的钻具上部加上一个冲击器，将连续的、高频的冲击载荷传递到钻头上，使钻头以冲击和回转切削这两种方式综合破碎岩石。

目前，旋转冲击钻具存在以下问题：冲击器结构复杂化，易损件较多，冲锤冲程短，钻井液的冲蚀以及其中的固相颗粒，使得射流孔道堵塞或开关阀部件不能达到设定的功能，从而导致整个冲击器性能不稳定，寿命短，冲击力和振动频率对外界影响因素敏感，会随钻井液排量和压力等因素的变化而变化，这种变化导致钻头冲击破碎效果不理想。另外，由于工具在使用过程中芯轴往复高频运动，芯轴上的密封件会造成工具内部环空腔内产生憋压。

目前国内外有众多企业、院校已经研发了多种形式的旋转冲击钻井提速工具，这些工具虽然能起到提高机械钻速的目的，但是由于工具在使用过程中芯轴往复高频运动，不但导致密封件极易损坏，并且金属件高速反复摩擦产生大量金属碎屑，从而导致工具失效，工具使用寿命减短，严重限制了工具的大规模推广。

发明内容

本发明提供了一种旋转冲击工具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有旋转冲击钻具使用冲击器存在的破碎效果不理想的问题，以及密封件造成工具内部环空腔产生憋压的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种旋转冲击工具，包括外筒、上芯轴、下芯轴、芯轴铁砧、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴，下芯轴的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧，上芯轴的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧的上方，上芯轴的下部和下芯轴的上部传动连接在一起，且上芯轴能相对下芯轴上下移动，上芯轴的下部固定有能在其下行时撞击芯轴铁砧的冲击发生件；下芯轴外侧安装有套装于外筒内侧且能与下芯轴同步转动的冲击驱动组件，外筒内侧安装有座于冲击驱动组件上的冲击执行组件，所述冲击执行组件能随着冲击驱动组件的转动而周期性上下往复运动；上芯轴与外筒之间设有套装在上芯轴上部外侧的上浮动密封组件，下芯轴与外筒之间套装有限位安装在外套筒下部内侧的下浮动密封组件，对应上浮动密封组件和冲击执行组件之间位置的上芯轴与外筒之间设有磁性吸附装置。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述冲击驱动组件可包括铁砧底座和铁砧体，下芯轴的上部外侧固定安装有铁砧底座，铁砧底座的上部固定安装有铁砧体，铁砧体的顶面沿圆周交替均布有凸起部和凹槽部，冲击执行组件包括冲击砧和滚轮，外筒的内侧固定安装有冲击砧，冲击砧下部外侧沿圆周安装有至少两个滚轮，滚轮的下端位于冲击砧的下方，滚轮座于铁砧体上且能与凸起部和凹槽部位置相对应。

上述下芯轴的上部外侧可固定有下环限位件，下环限位件包括下限位卡套和下卡套固定套，下芯轴的上部外侧安装有下限位卡套，对应下限位卡套位置的下芯轴外侧沿竖直方向间隔分布有多个下限位卡槽，下限位卡套内侧分布有能分别卡入各个下限位卡槽内的下内凸环块，下限位卡套的下部外侧设有下卡位环台，下限位卡套的下部外侧套装有座于下卡位环台下的下卡套固定套，下限位卡套包括至少两个沿圆周分布的下限位卡块，所有下限位卡块共同围合形成环体，铁砧底座的下端座于下限位卡套或/和下卡套固定套上。

上述外筒的上部内侧可沿竖直方向间隔分布有第一环台和第二环台，上芯轴的上端位于第一环台的上方，上芯轴的下端位于第二环台的下方，对应第一环台和第二环台之间位置的上芯轴外侧设有上环限位件，对应第一环台与环形限位件之间位置以及环形限位件与第二环台之间位置的上芯轴与外筒之间均限位套装有推力轴承；第一环台与上芯轴之间、第二环台与上芯轴之间均套设有上耐磨套。

上述外筒可包括上接头、轴承体套筒、冲击套筒、中间套和下套筒，轴承体套筒的上端内侧与第一环台的下端外侧一体设置，第一环台的上部外侧与上接头的下部内侧固定安装在一起，且上接头座于轴承体套筒上，冲击套筒的上端内侧与第二环台的下端外侧一体设置，第二环台的上端外侧与轴承体套筒的下端内侧固定安装在一起，且轴承体套筒座于冲击套筒上，下芯轴的上端位于中间套的上方，冲击执行组件位于第二环台下方，冲击驱动组件位于中间套上方，冲击套筒的下端外侧设有外环槽，外环槽内固定安装有外耐磨套，冲击套筒的下端内侧与中间套的上端外侧固定安装在一起，中间套的下端外侧与下套筒的上端内侧固定安装在一起，中间套的下端外侧固定安装有位于下套筒内的中筒密封套，中筒密封套套装于下芯轴内且两者之间安装有O形密封圈，中间套的上部内侧设有中耐磨环槽，中耐磨环槽内设有套装于下芯轴外侧的中耐磨套。

上述上浮动密封组件可包括上阀体、防尘圈、上单向密封圈、第一衬套和上密封圈，对应第一环台上方位置的上芯轴与上接头之间套装有上阀体，上阀体与上芯轴之间由上至下依次间隔设有防尘圈、上单向密封圈和第一衬套，上单向密封圈能阻碍液体由上至下渗透，对应防尘圈和上单向密封圈之间位置的上阀体内侧设有第一内环槽，对应第一内环槽位置的上阀体外侧沿圆周均布有至少一个能与第一内环槽连通的第一连通孔，对应第一内环槽下方位置的上阀体下端沿圆周均布有至少一个开口向下的连通盲孔，连通盲孔上端均位于第一衬套上方，对应第一内环槽下方位置的上阀体与上接头之间上下间隔设有至少一道上密封圈，对应每两相邻的上密封圈之间位置的上阀体外侧均设有能与对应位置连通盲孔连通的第二连通孔，对应上单向密封圈和第一衬套之间位置的上阀体内侧设有至少一个能与对应位置连通盲孔连通的第三连通孔；轴承体套筒的上部与第一环台之间设有连通的上安装通道，上安装通道的一端位于轴承体套筒的上部外侧且安装有上安装堵头，上安装通道的另一端位于第一环台的上端；下浮动密封组件包括下阀体、第三衬套、第二衬套、下单向密封圈和下密封圈，对应下套筒中部位置的下芯轴与下套筒之间套装有下阀体，下阀体上部内侧设有第一阀体环台，第一阀体环台内侧与下芯轴之间设有第二衬套，下阀体下端内侧设有第二阀体环台，第二阀体环台上部内侧与下芯轴之间设有能阻碍液体由下至上渗透的下单向密封圈，下阀体上部外侧与下套筒之间设有下密封圈，对应第二衬套和下单向密封圈之间位置的下阀体内侧设有第二内环槽，第一阀体环台内侧沿圆周分布有至少一道上下贯通的连通槽，下阀体下部外侧沿圆周分布有至少一道开口向下的滑动槽，对应每个滑动槽上端位置的下套筒外侧均设有内外贯通的限位安装孔，每个限位安装孔内均固定安装有内端位于对应位置滑动槽内的限位堵头，对应中间套与下阀体之间位置的下套筒上设有下安装通孔，下安装通孔内安装有下安装堵头；下套筒的下端内侧设有下环台，下环台的中部内侧设有内环槽，内环槽内安装有第三衬套，对应内环槽外侧位置的下环台上设有上下贯通的第四连通孔；磁性吸附装置为柱形磁铁，第一环台上端沿圆周均布有至少两个安装盲孔，每个安装盲孔内均固定安装有柱形磁铁。

上述上方推力轴承可与第一环台之间、下方推力轴承与第二环台之间均设有套装于上芯轴与外筒之间的轴承调整垫，上方推力轴承与环形限位件之间、下方推力轴承与环形限位件之间均设有套装于上芯轴与外筒之间的缓冲调整组件，缓冲调整组件包括第一缓冲环套和第二缓冲环套，第一缓冲环套与第二缓冲环套扣合在一起，朝向第一缓冲环套一侧的第二缓冲环套上设有缓冲卡位环槽，第一缓冲环套上固定有能卡入缓冲卡位环槽内的缓冲卡位环台，缓冲卡位环槽与缓冲卡位环台之间形成缓冲腔，缓冲腔内设有缓冲体。

上述上环限位件可包括上限位卡套和上卡套固定套，对应第一环台和第二环台之间位置的上芯轴的外侧安装有上限位卡套，对应上限位卡套位置的上芯轴外侧沿竖直方向间隔分布有多个上限位卡槽，上限位卡套内侧分布有能分别卡入各个上限位卡槽内的上内凸环块，上限位卡套的下部外侧设有上卡位环台，上限位卡套的上部外侧套装有座于上卡位环台上的上卡套固定套，上限位卡套上安装有抵在上卡套固定套上端面上的轴用挡圈，上限位卡套包括至少两个沿圆周分布的上限位卡块，所有上限位卡块共同围合形成环体。

上述上芯轴的下部外侧沿圆周分布可有外键槽，对应每个外键槽位置的下芯轴的上端内侧均分布有内键槽，内键槽呈上端开口的U形，内键槽与对应的外键槽之间安装有与两者适配的连接键；冲击发生件包括导向筒体和冲击环台，上芯轴的下部内侧与导向筒体的上部外侧固定安装在一起，导向筒体的中部外侧固定有抵在上芯轴下端且能在下行时撞击芯轴铁砧的冲击环台，导向筒体的下部套装与下芯轴内侧，芯轴铁砧套装于导向筒体外侧。

本发明结构合理而紧凑，通过设置上浮动密封组件和下浮动密封组件能够防止钻井液进入外筒与上芯轴之间的环空腔，以及外筒与下芯轴之间的环空腔，保证本发明内部的密封性，防止钻井液进入本发明内部对本发明内部结构造成磨损及污染；通过设置磁性吸附装置，对上芯轴与外筒之间的环空腔和下芯轴与外筒之间的环空腔内的金属碎屑进行吸附，避免金属碎屑对各部件造成破坏，使工具失效，同时也防止金属碎屑对上浮动密封组件和下浮动密封组件的结构破坏使密封失效；通过冲击驱动组件和冲击执行组件的设置可使得上芯轴能相对下芯轴周期性上下往复运动，进而可通过冲击发生件对芯轴铁砧周期性的产生向下撞击作用力，使得下游钻头在钻进过程中受到脉冲式的向下冲击，使其在钻进作业中具有良好的破岩效果；通过各个衬套和耐磨套的设置，可在上芯轴相对外筒旋转，且上芯轴与外筒相对下芯轴上下移动时能延长寿命，便于用户能仅通过更换各个衬套和耐磨套而保持本发明的稳定作业，有效降低运维成本；通过设置凸起部和凹槽部的间距和圆心夹角，可使其冲程恒定，冲击力和冲击频率可控且稳定，具有结构简单，便于加工，使用方便，稳定性好，使用寿命长，运维成本低的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的上部的主视剖视结构示意图。

附图2为本发明最佳实施例的中部的主视剖视结构示意图。

附图3为本发明最佳实施例的下部的主视剖视结构示意图。

附图4为附图2中铁砧体的立体结构示意图。

附图5为附图1中上浮动密封组件的主视剖视放大结构示意图。

附图6为附图3中下浮动密封组件的主视剖视放大结构示意图。

附图7为附图1中A-A处的放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上芯轴，2为下芯轴，3为芯轴铁砧，4为铁砧底座，5为铁砧体，6为冲击砧，7为滚轮，8为下限位卡块，9为下卡套固定套，10为下内凸环块，11为下卡位环台，12为第一环台，13为第二环台，14为推力轴承，15为上耐磨套，16为上接头，17为轴承体套筒，18为冲击套筒，19为中间套，20为下套筒，21为外耐磨套，22为中筒密封套，23为O形密封圈，24为中耐磨套，25为上阀体，26为防尘圈，27为上单向密封圈，28为第一衬套，29为上密封圈，30为第一内环槽，31为第一连通孔，32为第二连通孔，33为第三连通孔，34为轴承调整垫，35为第一缓冲环套，36为第二缓冲环套，37为缓冲卡位环台，38为缓冲体，39为上卡套固定套，40为上内凸环块，41为上限位卡块，42为上卡位环台，43为轴用挡圈，44为连接键，45为导向筒体，46为冲击环台，47为凸起部，48为凹槽部，49为连通盲孔，50为上安装通道，51为上安装堵头，52为下阀体，53为第三衬套，54为第二衬套，55为下单向密封圈，56为下密封圈，57为第一阀体环台，58为第二阀体环台，59为第二内环槽，60为连通槽，61为滑动槽，62为限位堵头，63为下安装堵头，64为下环台，65为第四连通孔，66为柱形磁铁。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该旋转冲击工具包括外筒、上芯轴1、下芯轴2、芯轴铁砧3、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴1，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴2，下芯轴2的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧3，上芯轴1的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧3的上方，上芯轴1的下部和下芯轴2的上部传动连接在一起，且上芯轴1能相对下芯轴2上下移动，上芯轴1的下部固定有能在其下行时撞击芯轴铁砧3的冲击发生件；下芯轴2外侧安装有套装于外筒内侧且能与下芯轴2同步转动的冲击驱动组件，外筒内侧安装有座于冲击驱动组件上的冲击执行组件，所述冲击执行组件能随着冲击驱动组件的转动而周期性上下往复运动；上芯轴1与外筒之间设有套装在上芯轴1上部外侧的上浮动密封组件，下芯轴2与外筒之间套装有限位安装在外套筒下部内侧的下浮动密封组件，对应上浮动密封组件和冲击执行组件之间位置的上芯轴与外筒之间设有磁性吸附装置。

使用过程中，将润滑油注入到对应上浮动密封组件和下浮动密封组件之间位置的上芯轴1与外筒之间的环空腔和下芯轴2与外筒之间的环空腔内，实现对上芯轴1及下芯轴2外侧各部件的润滑，减少转动时的磨损，延长各部件的使用寿命；通过设置磁性吸附装置，对上芯轴1与外筒之间的环空腔和下芯轴2与外筒之间的环空腔内的金属碎屑进行吸附，避免金属碎屑对各部件造成破坏，使工具失效，同时也防止金属碎屑对上浮动密封组件和下浮动密封组件的结构破坏，使密封失效；将本发明连接在管串中并下入到井内预设位置，使上游马达与上芯轴1传动连接在一起，使下芯轴2与下游钻头传动连接在一起，由此可由上游马达通过上芯轴1带动下芯轴2和下游钻头旋转，此时，下芯轴2将带动冲击驱动组件同步转动，由此可使冲击执行组件带动外筒上下往复运动，同时外筒将带动上芯轴1相对下芯轴2产生上下往复运动，且上芯轴1在每次向下移动中均会通过冲击发生件对芯轴铁砧3产生向下的撞击作用力，由此可使得与下芯轴2连接在一起的下游钻头在钻进过程中受到向下的脉冲式冲击作用力，使其在钻进作业中具有良好的破岩效果；另外，通过设置上浮动密封组件和下浮动密封组件能够防止钻井液进入外筒与上芯轴1之间的环空腔，以及外筒与下芯轴2之间的环空腔，保证本发明内部的密封性，防止钻井液进入本发明内部对本发明内部结构造成磨损及污染；套装在上芯轴1外侧的上浮动密封件可在上芯轴1上部外侧上下浮动，限位套装在下芯轴2外侧下浮动密封件可在下芯轴2下部外侧上下浮动，可使本发明能适应各种工况产生的压力变化，防止产生憋压。本发明结构合理而紧凑，通过冲击驱动组件和冲击执行组件的设置可使得上芯轴1能相对下芯轴2周期性上下往复运动，进而可通过冲击发生件对芯轴铁砧3周期性的产生向下撞击作用力，使得下游钻头在钻进过程中受到脉冲式的向下冲击，使其在钻进作业中具有良好的破岩效果。

可根据实际需要，对上述旋转冲击工具作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4所示，冲击驱动组件包括铁砧底座4和铁砧体5，下芯轴2的上部外侧固定安装有铁砧底座4，铁砧底座4的上部固定安装有铁砧体5，铁砧体5的顶面沿圆周交替均布有凸起部47和凹槽部48，冲击执行组件包括冲击砧6和滚轮7，外筒的内侧固定安装有冲击砧6，冲击砧6下部外侧沿圆周安装有至少两个滚轮7，滚轮7的下端位于冲击砧6的下方，滚轮7座于铁砧体5上且能与凸起部47和凹槽部48位置相对应。在使用过程中，下芯轴2将通过铁砧底座4带动铁砧体5转动，由于滚轮7座于铁砧体5上且能与凸起部47和凹槽部48位置相对应，滚轮7将通过冲击砧6带动外筒和上芯轴1沿凸起部47和凹槽部48产生周期性起伏运动，实现对上芯轴1周期性上下往复运动的驱动；通过使得铁砧体5的顶面沿圆周交替均布有凸起部47和凹槽部48，可使得冲击砧6能在滚轮7的带动下能产生稳定的起伏动作，通过设置凸起部47与凹槽部48的纵向间距可使上芯轴1能与下芯轴2产生足够的冲程，满足下游钻头的破岩需求，具有稳定性好，易损件少，破岩效果好的特点。根据需求，铁砧底座4可通过螺纹连接与下芯轴2外侧固定安装在一起，铁砧体5可通过沿圆周分布的螺钉与铁砧底座4固定安装在一起，冲击砧6可与外筒内侧的对应位置通过沿圆周分布的螺钉固定安装在一起，对应每个滚轮7位置的冲击砧6下部外侧均可设有安装槽，滚轮7可通过螺钉安装于安装槽内，且滚轮7可沿自身轴线转动；铁砧体5的顶面可沿圆周交替均布有三个凸起部47和三个凹槽部48，冲击砧6下部外侧沿圆周安装有三个滚轮7。

如附图1、2、3所示，下芯轴2的上部外侧固定有下环限位件，下环限位件包括下限位卡套和下卡套固定套9，下芯轴2的上部外侧安装有下限位卡套，对应下限位卡套位置的下芯轴2外侧沿竖直方向间隔分布有多个下限位卡槽，下限位卡套内侧分布有能分别卡入各个下限位卡槽内的下内凸环块10，下限位卡套的下部外侧设有下卡位环台11，下限位卡套的下部外侧套装有座于下卡位环台11下的下卡套固定套9，下限位卡套包括至少两个沿圆周分布的下限位卡块8，所有下限位卡块8共同围合形成环体，铁砧底座4的下端座于下限位卡套或/和下卡套固定套9上。在使用过程中，通过这样的设置可便于下芯轴2的加工以及本发明的安装，通过下环限位件可对铁砧底座4起到良好的限位作用，尤其是铁砧底座4与下芯轴2为螺纹连接时，下环限位件可与铁砧底座4抵紧而起到防松作用，通过铁砧底座4座于下限位卡套或/和下卡套固定套9上可确保下限位卡套能与下芯轴2保持卡紧状态。根据需求，下环限位件还可采用其他现有公知技术，如与下芯轴2一体设置的环台状下环限位件，或现有公知的轴类限位件等。

如附图1、2、3所示，外筒的上部内侧沿竖直方向间隔分布有第一环台12和第二环台13，上芯轴1的上端位于第一环台12的上方，上芯轴1的下端位于第二环台13的下方，对应第一环台12和第二环台13之间位置的上芯轴1外侧设有上环限位件，对应第一环台12与环形限位件之间位置以及环形限位件与第二环台13之间位置的上芯轴1与外筒之间均限位套装有推力轴承14；第一环台12与上芯轴1之间、第二环台13与上芯轴1之间均套设有上耐磨套15。在使用过程中，通过这样的设置可实现外筒对上芯轴1的悬挂安装，设置推力轴承14可使上芯轴1相对外筒的转动能保持良好的稳定性；根据需求，第一环台12和第二环台13均可与外筒一体设置，由于上芯轴1将相对外筒旋转，设置上耐磨套15可延长外筒（第一环台12与第二环台13）的使用寿命，当上耐磨套15出现磨损后，可通过仅更换上耐磨套15以降低本发明的运维成本。

如附图1、2、3所示，外筒包括上接头16、轴承体套筒17、冲击套筒18、中间套19和下套筒20，轴承体套筒17的上端内侧与第一环台12的下端外侧一体设置，第一环台12的上部外侧与上接头16的下部内侧固定安装在一起，且上接头16座于轴承体套筒17上，冲击套筒18的上端内侧与第二环台13的下端外侧一体设置，第二环台13的上端外侧与轴承体套筒17的下端内侧固定安装在一起，且轴承体套筒17座于冲击套筒18上，下芯轴2的上端位于中间套19的上方，冲击执行组件位于第二环台13下方，冲击驱动组件位于中间套19上方，冲击套筒18的下端外侧设有外环槽，外环槽内固定安装有外耐磨套21，冲击套筒18的下端内侧与中间套19的上端外侧固定安装在一起，中间套19的下端外侧与下套筒20的上端内侧固定安装在一起，中间套19的下端外侧固定安装有位于下套筒20内的中筒密封套22，中筒密封套22套装于下芯轴2内且两者之间安装有O形密封圈23，中间套19的上部内侧设有中耐磨环槽，中耐磨环槽内设有套装于下芯轴2外侧的中耐磨套24。在使用过程中，通过这样的设置可便于外筒的加工和安装，通过外耐磨套21和中耐磨套24的设置，可延长冲击套筒18和中间套19的使用寿命，当外耐磨套21和中耐磨套24出现磨损后，可通过仅更换外耐磨套21和中耐磨套24以降低本发明的运维成本。根据需求，对应第二环台13与中间套19之间位置的冲击套筒18与上芯轴1和下芯轴2之间形成环空腔，由此可便于冲击驱动组件和冲击执行组件的安装，其中，冲击砧6可通过沿圆周分布的螺钉与第二环台13的底部固定安装在一起，下限位环件可位于中间套19上方且两者之间有间距，间距的设置应满足外筒相对下芯轴2产生上位移的需求；外筒内的每两个固定安装在一起的部件均可为通过螺纹连接固定安装在一起，每两部件的螺纹连接处均可设有密封圈；中间套19的侧壁上可设有通孔，通孔内可安装有堵头，需要时，可将堵头取下并由此注油。

如附图1、2、3、5、6、7所示，上浮动密封组件包括上阀体25、防尘圈26、上单向密封圈27、第一衬套28和上密封圈29，对应第一环台12上方位置的上芯轴1与上接头16之间套装有上阀体25，上阀体25与上芯轴1之间由上至下依次间隔设有防尘圈26、上单向密封圈27和第一衬套28，上单向密封圈27能阻碍液体由上至下渗透，对应防尘圈26和上单向密封圈27之间位置的上阀体25内侧设有第一内环槽30，对应第一内环槽30位置的上阀体25外侧沿圆周均布有至少一个能与第一内环槽30连通的第一连通孔31，对应第一内环槽30下方位置的上阀体25下端沿圆周均布有至少一个开口向下的连通盲孔49，连通盲孔49上端均位于第一衬套28上方，对应第一内环槽30下方位置的上阀体25与上接头16之间上下间隔设有至少一道上密封圈29，对应每两相邻的上密封圈29之间位置的上阀体25外侧均设有能与对应位置连通盲孔49连通的第二连通孔32，对应上单向密封圈27和第一衬套28之间位置的上阀体25内侧设有至少一个能与对应位置连通盲孔49连通的第三连通孔33；轴承体套筒17的上部与第一环台12之间设有连通的上安装通道50，上安装通道50的一端位于轴承体套筒17的上部外侧且安装有上安装堵头51，上安装通道50的另一端位于第一环台12的上端；下浮动密封组件包括下阀体52、第三衬套53、第二衬套54、下单向密封圈55和下密封圈56，对应下套筒20中部位置的下芯轴2与下套筒20之间套装有下阀体52，下阀体52上部内侧设有第一阀体环台57，第一阀体环台57内侧与下芯轴2之间设有第二衬套54，下阀体52下端内侧设有第二阀体环台58，第二阀体环台58上部内侧与下芯轴2之间设有能阻碍液体由下至上渗透的下单向密封圈55，下阀体52上部外侧与下套筒20之间设有下密封圈56，对应第二衬套54和下单向密封圈55之间位置的下阀体52内侧设有第二内环槽59，第一阀体环台57内侧沿圆周分布有至少一道上下贯通的连通槽60，下阀体52下部外侧沿圆周分布有至少一道开口向下的滑动槽61，对应每个滑动槽61上端位置的下套筒20外侧均设有内外贯通的限位安装孔，每个限位安装孔内均固定安装有内端位于对应位置滑动槽61内的限位堵头62，对应中间套19与下阀体52之间位置的下套筒20上设有下安装通孔，下安装通孔内安装有下安装堵头63；下套筒20的下端内侧设有下环台64，下环台64的中部内侧设有内环槽，内环槽内安装有第三衬套53，对应内环槽外侧位置的下环台64上设有上下贯通的第四连通孔65；磁性吸附装置为柱形磁铁66，第一环台12上端沿圆周均布有至少两个安装盲孔，每个安装盲孔内均固定安装有柱形磁铁66。

根据需求，限位堵头62可采用现有公知技术，通过设置滑动槽61和内端位于滑动槽61内的限位堵头62，不仅能通过二者的配合实现对下阀体52的防转作用，还能对下阀体52的下行起到限位，防止下阀体52从下部滑脱。另外，上单向密封圈27和下单向密封圈55均为现有公知的技术，上单向密封圈27能够避免钻井液由上至下进入上单向密封圈27与下单向密封圈55之间的环空腔，下单向密封圈55能够避免钻井液由下至上进入上单向密封圈27与下单向密封圈55之间的环空腔，上单向密封圈27能保证油液由下至上渗出，下单向密封圈55能保证油液由上至下渗出，从而避免上单向密封圈27与下单向密封圈55之间的环空腔憋压。

在使用过程中，通过设置上浮动密封组件和下浮动密封组件能够防止钻井液进入外筒与上芯轴1之间的环空腔，以及外筒与下芯轴2之间的环空腔，保证本发明内部的密封性，防止钻井液进入本发明内部对本发明内部结构造成磨损及污染；通过在上芯轴1外侧套装上浮动密封件，以及下芯轴2外侧限位套装下浮动密封件，可使本发明能适应各种工况产生的压力变化，防止产生憋压；通过设置防尘圈26，可对上芯轴1起到刮泥作用，防止污杂从上部进入本发明内腔；通过上安装通道50和下安装通孔注油，从而对外筒带动上芯轴1相对下芯轴2的上下移动起到润滑和冷却的作用；通过设置第一衬套28、第二衬套54和第三衬套53，可起到支撑作用，同时可使其具有良好的耐磨性，尤其是出现磨损后，可仅更换第一衬套28、第二衬套54和第三衬套53，从而延长各本体的使用寿命，降低运维成本；通过设置第四连通孔65，可便于本发明的上提和下放，有效防止憋压；通过设置上单向密封圈27、下单向密封圈55和下密封圈56，可使其具有良好的密封效果；通过设置第一内环槽30和第二内环槽59平衡应力；另外，通过设置多个柱形磁铁66，对上芯轴1与外筒之间的环空腔和下芯轴2与外筒之间的环空腔内的金属碎屑进行吸附，避免金属碎屑对各部件造成破坏，使工具失效，同时也防止金属碎屑对上浮动密封组件和下浮动密封组件的结构破坏，使密封失效，对应柱形磁铁66上对位置的安装盲孔内设有卡簧环槽，卡簧环槽内设有卡簧，通过设置卡簧便于将柱形磁铁66固定安装在安装盲孔内，通过将柱形磁铁安装在安装盲孔下部，便于通过安装盲孔上部内侧装入被吸附的铁屑。

如附图1、2、3所示，上方推力轴承14与第一环台12之间、下方推力轴承14与第二环台13之间均设有套装于上芯轴1与外筒之间的轴承调整垫34，上方推力轴承14与环形限位件之间、下方推力轴承14与环形限位件之间均设有套装于上芯轴1与外筒之间的缓冲调整组件，缓冲调整组件包括第一缓冲环套35和第二缓冲环套36，第一缓冲环套35与第二缓冲环套36扣合在一起，朝向第一缓冲环套35一侧的第二缓冲环套36上设有缓冲卡位环槽，第一缓冲环套35上固定有能卡入缓冲卡位环槽内的缓冲卡位环台37，缓冲卡位环槽与缓冲卡位环台37之间形成缓冲腔，缓冲腔内设有缓冲体38。在使用过程中，通过设置缓冲体38能够减缓外筒的起伏对上芯轴1的振动影响，且能通过轴承调整垫34和缓冲调整组件使上芯轴1能相对外筒的转动能保持良好的稳定性。根据需求，位于上方的缓冲调整组件与位于下方的缓冲调整组件可呈镜像对称状分布，位于下方的缓冲调整组件中的第一缓冲环套35可位于对应的第二缓冲环套36的下方，缓冲体38可采用现有公知技术。

如附图1、2、3所示，上环限位件包括上限位卡套和上卡套固定套39，对应第一环台12和第二环台13之间位置的上芯轴1的外侧安装有上限位卡套，对应上限位卡套位置的上芯轴1外侧沿竖直方向间隔分布有多个上限位卡槽，上限位卡套内侧分布有能分别卡入各个上限位卡槽内的上内凸环块40，上限位卡套的下部外侧设有上卡位环台42，上限位卡套的上部外侧套装有座于上卡位环台42上的上卡套固定套39，上限位卡套上安装有抵在上卡套固定套39上端面上的轴用挡圈43，上限位卡套包括至少两个沿圆周分布的上限位卡块41，所有上限位卡块41共同围合形成环体。在使用过程中，通过设置上环限位件对上芯轴1起到良好的限位作用，且可便于上芯轴1的加工以及本发明的安装。根据需求，上环限位件还可采用其他现有公知技术，如与上芯轴1一体设置的环台状上环限位件，或现有公知的轴类限位件等。

如附图1、2、3所示，上芯轴1的下部外侧沿圆周分布有外键槽，对应每个外键槽位置的下芯轴2的上端内侧均分布有内键槽，内键槽呈上端开口的U形，内键槽与对应的外键槽之间安装有与两者适配的连接键44；冲击发生件包括导向筒体45和冲击环台46，上芯轴1的下部内侧与导向筒体45的上部外侧固定安装在一起，导向筒体45的中部外侧固定有抵在上芯轴1下端且能在下行时撞击芯轴铁砧3的冲击环台46，导向筒体45的下部套装与下芯轴2内侧，芯轴铁砧3套装于导向筒体45外侧。在使用过程中，通过外键槽、内键槽和连接键44的设置可使上芯轴1与下芯轴2之间能够传递扭矩，通过使内键槽呈上端开口的U形可使上芯轴1能相对下芯轴2上下移动，通过导向筒体45的设置可对上芯轴1相对下芯轴2的移动产生导向作用，通过冲击发生件的设置可使其作为冲击作业的易损件而便于更换，便于延长本发明整体的使用寿命。根据需求，对应冲击环台46上方位置的导向筒体45与上芯轴1之间、以及对应冲击环台46下方位置的导向筒体45与下芯轴2之间均可设有O形密封圈23；对应每两相邻外键槽之间位置的上芯轴1的下部外侧均可设有能与上芯轴1下端连通的导流槽，所述导流槽的上端可高于外键槽的顶点，所述导流槽可呈倒Y形，由此可对气流形成导流，避免上芯轴1相对下芯轴2产生上下往复运动时出现憋压现象；导向筒体45和冲击环台46可为一体设置；冲击环台46与芯轴铁砧3之间应设有间距，间距的设置应能满足上芯轴1相对下芯轴2产生向下的位移，且确保上芯轴1下行后冲击环台46能与芯轴铁砧3产生撞击。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种旋转冲击工具，其特征在于包括外筒、上芯轴、下芯轴、芯轴铁砧、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴，下芯轴的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧，上芯轴的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧的上方，上芯轴的下部和下芯轴的上部传动连接在一起，且上芯轴能相对下芯轴上下移动，上芯轴的下部固定有能在其下行时撞击芯轴铁砧的冲击发生件；下芯轴外侧安装有套装于外筒内侧且能与下芯轴同步转动的冲击驱动组件，外筒内侧安装有座于冲击驱动组件上的冲击执行组件，所述冲击执行组件能随着冲击驱动组件的转动而周期性上下往复运动；上芯轴与外筒之间设有套装在上芯轴上部外侧的上浮动密封组件，下芯轴与外筒之间套装有限位安装在外套筒下部内侧的下浮动密封组件，对应上浮动密封组件和冲击执行组件之间位置的上芯轴与外筒之间设有磁性吸附装置；外筒的上部内侧沿竖直方向间隔分布有第一环台和第二环台，上芯轴的上端位于第一环台的上方，上芯轴的下端位于第二环台的下方，对应第一环台和第二环台之间位置的上芯轴外侧设有上环限位件，对应第一环台与环形限位件之间位置以及环形限位件与第二环台之间位置的上芯轴与外筒之间均限位套装有推力轴承；第一环台与上芯轴之间、第二环台与上芯轴之间均套设有上耐磨套；外筒包括上接头、轴承体套筒、冲击套筒、中间套和下套筒，轴承体套筒的上端内侧与第一环台的下端外侧一体设置，第一环台的上部外侧与上接头的下部内侧固定安装在一起，且上接头座于轴承体套筒上，冲击套筒的上端内侧与第二环台的下端外侧一体设置，第二环台的上端外侧与轴承体套筒的下端内侧固定安装在一起，且轴承体套筒座于冲击套筒上，下芯轴的上端位于中间套的上方，冲击执行组件位于第二环台下方，冲击驱动组件位于中间套上方，冲击套筒的下端外侧设有外环槽，外环槽内固定安装有外耐磨套，冲击套筒的下端内侧与中间套的上端外侧固定安装在一起，中间套的下端外侧与下套筒的上端内侧固定安装在一起，中间套的下端外侧固定安装有位于下套筒内的中筒密封套，中筒密封套套装于下芯轴内且两者之间安装有O形密封圈，中间套的上部内侧设有中耐磨环槽，中耐磨环槽内设有套装于下芯轴外侧的中耐磨套；上浮动密封组件包括上阀体、防尘圈、上单向密封圈、第一衬套和上密封圈，上单向密封圈能阻碍液体由上至下渗透，对应第一环台上方位置的上芯轴与上接头之间套装有上阀体，上阀体与上芯轴之间由上至下依次间隔设有防尘圈、上单向密封圈和第一衬套，对应防尘圈和上单向密封圈之间位置的上阀体内侧设有第一内环槽，对应第一内环槽位置的上阀体外侧沿圆周均布有至少一个能与第一内环槽连通的第一连通孔，对应第一内环槽下方位置的上阀体下端沿圆周均布有至少一个开口向下的连通盲孔，连通盲孔上端均位于第一衬套上方，对应第一内环槽下方位置的上阀体与上接头之间上下间隔设有至少一道上密封圈，对应每两相邻的上密封圈之间位置的上阀体外侧均设有能与对应位置连通盲孔连通的第二连通孔，对应上单向密封圈和第一衬套之间位置的上阀体内侧设有至少一个能与对应位置连通盲孔连通的第三连通孔；轴承体套筒的上部与第一环台之间设有连通的上安装通道，上安装通道的一端位于轴承体套筒的上部外侧且安装有上安装堵头，上安装通道的另一端位于第一环台的上端；下浮动密封组件包括下阀体、第三衬套、第二衬套、下单向密封圈和下密封圈，对应下套筒中部位置的下芯轴与下套筒之间套装有下阀体，下阀体上部内侧设有第一阀体环台，第一阀体环台内侧与下芯轴之间设有第二衬套，下阀体下端内侧设有第二阀体环台，第二阀体环台上部内侧与下芯轴之间设有能阻碍液体由下至上渗透的下单向密封圈，下阀体上部外侧与下套筒之间设有下密封圈，对应第二衬套和下单向密封圈之间位置的下阀体内侧设有第二内环槽，第一阀体环台内侧沿圆周分布有至少一道上下贯通的连通槽，下阀体下部外侧沿圆周分布有至少一道开口向下的滑动槽，对应每个滑动槽上端位置的下套筒外侧均设有内外贯通的限位安装孔，每个限位安装孔内均固定安装有内端位于对应位置滑动槽内的限位堵头，对应中间套与下阀体之间位置的下套筒上设有下安装通孔，下安装通孔内安装有下安装堵头；下套筒的下端内侧设有下环台，下环台的中部内侧设有内环槽，内环槽内安装有第三衬套，对应内环槽外侧位置的下环台上设有上下贯通的第四连通孔；磁性吸附装置为柱形磁铁，第一环台上端沿圆周均布有至少两个安装盲孔，每个安装盲孔内均固定安装有柱形磁铁。

2.根据权利要求1所述的旋转冲击工具，其特征在于冲击驱动组件包括铁砧底座和铁砧体，下芯轴的上部外侧固定安装有铁砧底座，铁砧底座的上部固定安装有铁砧体，铁砧体的顶面沿圆周交替均布有凸起部和凹槽部，冲击执行组件包括冲击砧和滚轮，外筒的内侧固定安装有冲击砧，冲击砧下部外侧沿圆周安装有至少两个滚轮，滚轮的下端位于冲击砧的下方，滚轮座于铁砧体上且能与凸起部和凹槽部位置相对应。

3.根据权利要求2所述的旋转冲击工具，其特征在于下芯轴的上部外侧固定有下环限位件，下环限位件包括下限位卡套和下卡套固定套，下芯轴的上部外侧安装有下限位卡套，对应下限位卡套位置的下芯轴外侧沿竖直方向间隔分布有多个下限位卡槽，下限位卡套内侧分布有能分别卡入各个下限位卡槽内的下内凸环块，下限位卡套的下部外侧设有下卡位环台，下限位卡套的下部外侧套装有座于下卡位环台下的下卡套固定套，下限位卡套包括至少两个沿圆周分布的下限位卡块，所有下限位卡块共同围合形成环体，铁砧底座的下端座于下限位卡套或/和下卡套固定套上。

4.根据权利要求1或2或3所述的旋转冲击工具，其特征在于上方推力轴承与第一环台之间、下方推力轴承与第二环台之间均设有套装于上芯轴与外筒之间的轴承调整垫，上方推力轴承与环形限位件之间、下方推力轴承与环形限位件之间均设有套装于上芯轴与外筒之间的缓冲调整组件，缓冲调整组件包括第一缓冲环套和第二缓冲环套，第一缓冲环套与第二缓冲环套扣合在一起，朝向第一缓冲环套一侧的第二缓冲环套上设有缓冲卡位环槽，第一缓冲环套上固定有能卡入缓冲卡位环槽内的缓冲卡位环台，缓冲卡位环槽与缓冲卡位环台之间形成缓冲腔，缓冲腔内设有缓冲体；或/和，上环限位件包括上限位卡套和上卡套固定套，对应第一环台和第二环台之间位置的上芯轴的外侧安装有上限位卡套，对应上限位卡套位置的上芯轴外侧沿竖直方向间隔分布有多个上限位卡槽，上限位卡套内侧分布有能分别卡入各个上限位卡槽内的上内凸环块，上限位卡套的下部外侧设有上卡位环台，上限位卡套的上部外侧套装有座于上卡位环台上的上卡套固定套，上限位卡套上安装有抵在上卡套固定套上端面上的轴用挡圈，上限位卡套包括至少两个沿圆周分布的上限位卡块，所有上限位卡块共同围合形成环体。

5.根据权利要求1或2或3所述的旋转冲击工具，其特征在于上芯轴的下部外侧沿圆周分布有外键槽，对应每个外键槽位置的下芯轴的上端内侧均分布有内键槽，内键槽呈上端开口的U形，内键槽与对应的外键槽之间安装有与两者适配的连接键；冲击发生件包括导向筒体和冲击环台，上芯轴的下部内侧与导向筒体的上部外侧固定安装在一起，导向筒体的中部外侧固定有抵在上芯轴下端且能在下行时撞击芯轴铁砧的冲击环台，导向筒体的下部套装与下芯轴内侧，芯轴铁砧套装于导向筒体外侧。

6.根据权利要求4所述的旋转冲击工具，其特征在于上芯轴的下部外侧沿圆周分布有外键槽，对应每个外键槽位置的下芯轴的上端内侧均分布有内键槽，内键槽呈上端开口的U形，内键槽与对应的外键槽之间安装有与两者适配的连接键；冲击发生件包括导向筒体和冲击环台，上芯轴的下部内侧与导向筒体的上部外侧固定安装在一起，导向筒体的中部外侧固定有抵在上芯轴下端且能在下行时撞击芯轴铁砧的冲击环台，导向筒体的下部套装与下芯轴内侧，芯轴铁砧套装于导向筒体外侧。

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