CN111472684A - 一种减振及位移补偿装置 - Google Patents

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魏秦文
刘成俊
张士明
肖鑫源
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    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal

Abstract

本发明公开了一种减振及位移补偿装置，包括固定连接的中心轴、弹簧轴和限位轴，还包括锁紧块、减振橡胶壳体、接头和弹簧滑动壳体；所述中心轴与所述锁紧块通过花键配合连接，所述锁紧块与所述减振橡胶壳体固定连接，所述减振橡胶壳体内安装有钢套，所述钢套与中心轴之间设置有减振橡胶；所述减振弹簧壳体与所述接头一端固定连接，所述接头的另一端与所述弹簧滑动壳体固定连接，所述弹簧滑动壳体与所述限位轴通过花键配合连接，所述弹簧轴外侧套接有限位筒，所述限位筒一端与所述限位轴接触，另一端通过调整垫片与弹簧轴接触，所述弹簧轴外侧套接有位移补偿弹簧。本装置可以更好的进行冲击减振和轴向位移补偿，减少轴向振动，提高潜孔锤钻进效率。

Description

一种减振及位移补偿装置
技术领域
本发明涉及潜孔锤技术领域，尤其涉及一种减振及位移补偿装置。
背景技术
气动潜孔锤钻进具有钻进效率高，成孔质量好，还能适应各种复杂地层的优点。但是气动潜孔锤以高频冲击钻进为主，产生的剧烈振动不易控向，钻柱在交变应力的作用下还易发生疲劳破坏。
常规钻柱减振器多采用弹簧减振，但是弹簧阻尼小，在高频冲击载荷下易发生共振，并且弹簧稳定性差，容易径向摇摆，不利于潜孔锤控向。潜孔钻进需要施加一定的钻压，遇到复杂难钻地层，若钻压施加过大，锤头由于没有足够位移空间，可能停止冲击，影响钻进效率。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种减振及位移补偿装置，解决潜孔锤冲击钻进轴向振动大，钻柱寿命低、控向难，以及因轴向没有足够位移空间而导致钻进效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种减振及位移补偿装置，包括固定连接的中心轴、弹簧轴和限位轴，还包括锁紧块、减振橡胶壳体、接头和弹簧滑动壳体；所述中心轴与所述锁紧块通过花键配合连接，所述锁紧块与所述减振橡胶壳体固定连接，所述减振橡胶壳体内安装有钢套，所述钢套与中心轴之间设置有减振橡胶,所述钢套沿母线方向开设有开口；所述减振橡胶壳体与所述接头一端固定连接，所述接头的另一端与所述弹簧滑动壳体固定连接，所述弹簧滑动壳体与所述限位轴通过花键配合连接，所述弹簧滑动壳体与所述限位轴之间设置有第一O型密封圈，所述限位轴与所述弹簧轴之间设置有第二O型密封圈，所述弹簧轴外侧套接有限位筒，所述限位筒一端与所述限位轴接触，另一端通过调整垫片与弹簧轴接触，所述弹簧轴外侧套接有位移补偿弹簧，所述位移补偿弹簧的一端与弹簧滑动壳体接触，所述位移补偿弹簧的另一端与限位筒接触；所述弹簧轴与弹簧滑动壳体之间设置有第三O型密封圈。
这样，潜孔锤高频冲击产生的振动导致中心轴轴向振动，中心轴通过减振橡胶进行减振，减振橡胶在冲击载荷的作用下会产生较大的轴向和径向变形，减振橡胶安装在带有开口的钢套内，减振橡胶径向变形可以通过钢套上的开口使钢套沿圆周向变形，来减小减振橡胶的刚度，在减振橡胶的几何非线性的变形的作用下，吸收和耗散部分振动能量，达到冲击减振的目的。
潜孔锤冲击钻进重要的两个工艺参数：冲击力和冲击频率；在硬质难钻地层，当钻机对潜孔锤施加钻压过大时，锤头紧密贴合井底，潜孔锤产生的冲击力不足以使锤头产生冲击行程的时候，锤头可能不工作，这就造成冲击频率的降低，从而导致钻进效率低。可以通过本申请公开的减振及位移补偿装置来弥补这一问题，即：当钻压过大锤头不工作时，通过位移补偿弹簧阻尼小的优点，可以在轴向进行较大行程的位移，锤头无法向前高频冲击，但是在减振及位移补偿装置的作用下可以使潜孔锤反向移动，这样就可以使锤头保持一定的冲击频率冲击钻进。具体实现：潜孔锤与中心轴通过螺纹连接，当钻压过大，锤头不工作时，潜孔锤-中心轴-橡胶减振壳体-接头-弹簧滑动壳体-位移补偿弹簧，通过弹簧滑动壳体压缩位移补偿弹簧产生反向轴向位移，从而达到轴向位移补偿的目的，位移补偿弹簧还可以起到辅助减振的作用。
具体的，通过配备不同厚度的调整垫片来调节与位移补偿弹簧两端面紧密贴合的限位筒和弹簧滑动壳体的相对位置，来改变位移补偿弹簧预紧力，从而调节位移补偿限度。
进一步的，所述减振橡胶截面呈矩形且设置有多个。可以更好的进行轴向以及径向变形。
进一步的，所述中心轴的轴端安装有锁母垫，所述锁母垫上安装有两个中心轴锁块。锁母垫起到缓冲效果，两个中心轴锁块起到防松的效果。
进一步的，所述弹簧轴的轴端安装有防振垫，所述防振垫端面安装有两个防掉螺母。防振垫起到缓冲效果，两个防掉螺母起到防松的效果。
综上，本减振及位移补偿装置利用减振橡胶和位移补偿弹簧的配合使用进行冲击减振和轴向位移补偿，提高潜孔钻进钻具使用寿命和钻进效率。根据实际工程需要，通过配备不同厚度的调整垫片来调节轴向位移补偿的限度。本装置采用分块式安装，便于检修和维护。
附图说明
图1为本发明公开的减振及位移补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种减振及位移补偿装置，包括固定连接的中心轴1、弹簧轴14和限位轴21，还包括锁紧块2、减振橡胶壳体6、接头9和弹簧滑动壳体19；所述中心轴1与所述锁紧块2通过花键配合连接，所述锁紧块2与所述减振橡胶壳体6固定连接，所述减振橡胶壳体6内安装有钢套4，所述钢套4与中心轴1之间设置有减振橡胶5,所述钢套4沿母线方向开设有开口；所述减振弹簧壳体6与所述接头9一端固定连接，所述接头9的另一端与所述弹簧滑动壳体19固定连接，所述弹簧滑动壳体19与所述限位轴21通过花键配合连接，所述弹簧滑动壳体19与所述限位轴21之间设置有第一O型密封圈17，所述限位轴21与所述弹簧轴14之间设置有第二O型密封圈18，所述弹簧轴14外侧套接有限位筒16，所述限位筒16一端与所述限位轴接触，另一端通过调整垫片15与弹簧轴14接触，所述弹簧轴14外侧套接有位移补偿弹簧13，所述位移补偿弹簧13的一端与弹簧滑动壳体19接触，所述位移补偿弹簧13的另一端与限位筒16接触；所述弹簧轴14与弹簧滑动壳体19之间设置有第三O型密封圈12。
这样，潜孔锤高频冲击产生的振动导致中心轴轴向振动，中心轴通过减振橡胶进行减振，减振橡胶在冲击载荷的作用下会产生较大的轴向和径向变形，减振橡胶安装在带有开口的钢套内，减振橡胶径向变形可以通过钢套上的开口使钢套沿圆周向变形，来减小减振橡胶的刚度，在减振橡胶的几何非线性的变形的作用下，吸收和耗散部分振动能量，达到冲击减振的目的。
潜孔锤冲击钻进重要的两个工艺参数：冲击力和冲击频率；在硬质难钻地层，当钻机对潜孔锤施加钻压过大时，锤头紧密贴合井底，潜孔锤产生的冲击力不足以使锤头产生冲击行程的时候，锤头可能不工作，这就造成冲击频率的降低，从而导致钻进效率低。可以通过本申请公开的减振及位移补偿装置来弥补这一问题，即：当钻压过大锤头不工作时，通过位移补偿弹簧阻尼小的优点，可以在轴向进行较大行程的位移，锤头无法向前高频冲击，但是在减振及位移补偿装置的作用下可以使潜孔锤反向移动，这样就可以使锤头保持一定的冲击频率冲击钻进。具体实现：潜孔锤与中心轴通过螺纹连接，当钻压过大，锤头不工作时，潜孔锤-中心轴-橡胶减振壳体-接头-弹簧滑动壳体-位移补偿弹簧，通过弹簧滑动壳体压缩位移补偿弹簧产生反向轴向位移，从而达到轴向位移补偿的目的，位移补偿弹簧还可以起到辅助减振的作用。
具体的，通过配备不同厚度的调整垫片来调节与位移补偿弹簧两端面紧密贴合的限位筒和弹簧滑动壳体的相对位置，来改变位移补偿弹簧预紧力，从而调节位移补偿限度。
本实施例中，所述减振橡胶5截面呈矩形且设置有多个。可以更好的进行轴向以及径向变形。
本实施例中，所述中心轴1的轴端安装有锁母垫7，所述锁母垫7上安装有两个中心轴锁块8。锁母垫起到缓冲效果，两个中心轴锁块起到防松的效果。
本实施例中，所述弹簧轴14的轴端安装有防振垫11，所述防振垫11端面安装有两个防掉螺母10。防振垫起到缓冲效果，两个防掉螺母起到防松的效果。
当钻压过大锤头不工作时，通过位移补偿弹簧阻尼小的优点，可以在轴向进行较大行程的位移，锤头无法向前高频冲击，但是在减振及位移补偿装置的作用下可以使潜孔锤反向移动，这样就可以使锤头保持一定的冲击频率冲击钻进。具体实现：潜孔锤与中心轴通过螺纹连接，当钻压过大，锤头不工作时，潜孔锤-中心轴-橡胶减振壳体-接头-弹簧滑动壳体-位移补偿弹簧，通过弹簧滑动壳体压缩位移补偿弹簧产生反向轴向位移，从而达到轴向位移补偿的目的，位移补偿弹簧还可以起到辅助减振的作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种减振及位移补偿装置，其特征在于，包括固定连接的中心轴、弹簧轴和限位轴，还包括锁紧块、减振橡胶壳体、接头和弹簧滑动壳体；所述中心轴与所述锁紧块通过花键配合连接，所述锁紧块与所述减振橡胶壳体固定连接，所述减振橡胶壳体内安装有钢套，所述钢套与中心轴之间设置有减振橡胶,所述钢套沿母线方向开设有开口；所述减振橡胶壳体与所述接头一端固定连接，所述接头的另一端与所述弹簧滑动壳体固定连接，所述弹簧滑动壳体与所述限位轴通过花键配合连接，所述弹簧滑动壳体与所述限位轴之间设置有第一O型密封圈，所述限位轴与所述弹簧轴之间设置有第二O型密封圈，所述弹簧轴外侧套接有限位筒，所述限位筒一端与所述限位轴接触，另一端通过调整垫片与弹簧轴接触，所述弹簧轴外侧套接有位移补偿弹簧，所述位移补偿弹簧的一端与弹簧滑动壳体接触，所述位移补偿弹簧的另一端与限位筒接触；所述弹簧轴与弹簧滑动壳体之间设置有第三O型密封圈。
2.根据权利要求1所述的一种减振及位移补偿装置，其特征在于，所述减振橡胶截面呈矩形且设置有多个。
3.根据权利要求1所述的一种减振及位移补偿装置，其特征在于，所述中心轴的轴端安装有锁母垫，所述锁母垫上安装有两个中心轴锁块。
4.根据权利要求1所述的一种减振及位移补偿装置，其特征在于，所述弹簧轴的轴端安装有防振垫，所述防振垫端面安装有两个防掉螺母。
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