CN111894506B - 一种径向振打装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向振打装置，包括振打本体和振打机构，振打本体安装在钻杆上，振打本体与钻杆同轴设置，振打本体开设有进风口和N个出风口，进风口与N个出风口之间形成导流风道；振打机构位于振打本体内，振打机构可旋转地设于导流风道中，从进风口进入且流经导流风道的导流风驱动振打机构旋转，振打机构旋转时碰撞振打本体，振打本体带动钻杆径向振动。本发明利用风力驱动偏心轮旋转，振打机构的自身旋转产生偏心运动、迫使振打本体产生径向振动。空气在本发明的导流风道沿轴向前进，随后转向从导流风道的径向流出导流风道，利用空气的转向驱动偏心轮旋转，采用风能驱动的方式，不需要燃料，节约能源。

Description

一种径向振打装置

技术领域

本发明涉及径向振动领域，尤其涉及一种径向振打装置。

背景技术

旋转机械广泛用于电力、化工、机械等领域，例如：钻孔专用的旋转机械，经常会出现卡阻或卡死现象。钻孔用钻杆撤不回来卡在钻孔位置，只有通过旋转机械自身带动钻杆晃动来摆脱卡阻或卡死状态。

旋转机械自身晃动的方式存在晃动幅度不易控制、卡阻时钻杆撤出时间长等缺陷。

发明内容

本发明提供了一种径向振打装置，钻孔过程钻杆出现卡阻或卡死时，通过径向振打装置将钻出的粉尘向当前钻孔周围挤压并扩散，采用扩孔方式使得钻杆恢复转动。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种径向振打装置，包括：

振打本体，所述振打本体安装在钻杆上，所述振打本体与钻杆同轴设置，所述振打本体内设有导流风道；

振打机构，所述振打机构位于振打本体内，所述振打机构可旋转地设于所述导流风道中，流经所述导流风道的导流风驱动所述振打机构偏心旋转，所述振打机构偏心旋转的同时，振打本体径向振动，所述钻杆随振打本体一并径向振动。

作为本发明的进一步改进，所述振打本体开设有进风口和N个出风口，所述进风口、振打本体的内腔、N个所述出风口之间形成导流风道；

N个出风口中部分出风口开设在振打本体的周壁上，剩余出风口开设在振打本体的端面上。

作为本发明的进一步改进，振打本体周壁上的多个出风口绕振打本体的轴线均匀分布。

作为本发明的进一步改进，所述振打本体开设有进风口和N个出风口，所述进风口、振打本体的内腔、N个所述出风口之间形成导流风道；

N个出风口全部开设在振打本体的周壁上，N个出风口绕振打本体的轴线均匀分布。

作为本发明的进一步改进，所述振打机构为偏心叶片轮，偏心叶片轮安装在振打本体的内腔；

偏心叶片轮包括多个叶片和偏心轮本体，偏心轮本体沿轴线分成偏心段和非偏心段，多个叶片均匀设置在偏心轮本体的非偏心段上，非偏心段靠近进风口设置，偏心段靠近出风口设置。

作为本发明的进一步改进，所述非偏心段和偏心段上均设有至少一个轴向通孔，轴向通孔的轴线平行于偏心轮本体的轴线。

作为本发明的进一步改进，所述非偏心段由锥形段和柱状段组成，锥形段的大端外径与柱状段的外径一致，多个叶片绕非偏心段的轴线均匀分布在锥形段表面；轴向通孔的进风口位于两个叶片之间，轴向通孔的出风口位于柱状段的下端面或偏心段的下端面，柱状段的端面向下延伸形成偏心段。

作为本发明的进一步改进，所述振打本体沿轴向的两端均设有外螺纹，所述振打本体与钻杆螺纹连接。

作为本发明的进一步改进，所述振打机构偏心安装在振打本体内，所述振打机构的轴线与振打本体的轴线平行。

作为本发明的进一步改进，振打本体的内腔设有堵气滚珠，所述堵气滚珠封堵振打本体周壁的出风口，空气仅从振打本体端面的出风口流出，振打机构同振打本体一起转动。

作为本发明的进一步改进，每个堵气滚珠封堵一个振打本体周壁的出风口。

作为本发明的进一步改进，所述振打本体的内腔开设环形槽，所有堵气滚珠设置在该环形槽内，振打本体旋转的同时，滚珠在环形槽内旋转，堵气滚珠堵住出风口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明利用风力驱动偏心轮旋转，振打机构的自身旋转产生偏心运动、迫使振打本体产生径向振动。

2、空气在本发明的导流风道沿轴向前进，随后转向从导流风道的径向流出导流风道，利用空气的转向驱动偏心轮旋转，采用风能驱动的方式，不需要燃料，节约能源。

3、为了控制本发明的偏心轮停止偏心运动，本发明使用堵气滚珠阻断径向流出通道，由于阻断径向流出通道后空气无法转向，因此驱动力消失，偏心轮停止偏心运动。

4、当堵气滚珠阻断径向流出通道后，空气从导流风道的流入通道进入振打本体内，随后从轴向流出通道流出振打本体，由于本发明的轴向流出通道与导流风道的流入通道位于同一直线，空气在振打本体内直线运动，此时无法驱动偏心轮旋转。

附图说明

图1为钻杆停止转动时径向振打装置的气流走向示意图；

图2为钻杆旋转时径向振打装置的气流走向示意图；

图3为径向振打装置安装在开铁口凿岩机的结构示意图；

图4为偏心叶片轮的结构示意图一；

图5为偏心叶片轮的结构示意图二；

图6为钻杆旋转时径向振打装置的纵剖视图；

图7为钻杆停止转动时径向振打装置的纵剖视图；

图8为振打本体的纵剖示意图一；

图9为振打本体的纵剖示意图二；

图10为振打本体的横剖示意图一；

图11为振打本体的横剖示意图二；

图12为振打本体的端面示意图；

图中，100、径向振打装置；200、凿岩机；210、钻杆；1、偏心叶片轮；11、叶片；12、偏心轮本体；121、偏心段；122、非偏心段；122-1、锥形段；122-2、柱状段；13、轴向通孔；14、旋转轴；2、振打本体；21、振打本体周壁的出风口；22、导流风道；23、进风口；24、振打本体端面的出风口；25、振打本体的内腔；26、环形槽；3、堵气滚珠；4、进风通道；5、振打本体端面上的出风通道；6、振打本体周壁上的出风通道。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

本发明实施例公开了一种径向振打装置100，包括振打本体2和振打机构，如图3所示，振打本体2安装在钻杆210上，振打本体2与钻杆210同轴设置，振打本体2开设有进风口23和N个出风口，进风口23与N个出风口之间形成导流风道22；振打机构位于振打本体2内，振打机构可旋转地设于导流风道22中，从进风口23进入且流经导流风道22的导流风驱动振打机构旋转，振打机构旋转时碰撞振打本体2，振打本体2带动钻杆210径向振动。

在本发明实施例中，振打机构安装在振打本体2内，振打本体2内设置有导流风道22；向导流风道22持续输送空气，空气在导流风道22流动形成导流风，导流风带动振打机构旋转；振打机构的偏心旋转迫使振打本体2产生径向振动，进而实现径向振打。

作为本发明实施例的第一种实施方式，N个出风口中部分出风口开设在振打本体2的周壁上。N个出风口中部分出风口开设在振打本体2的周壁上，剩余出风口开设在振打本体2的端面上，并且其他出风口与进风口23开设在振打本体2的两个相对端面上。优选振打机构为偏心轮，空气沿偏心轮的轴向进入导流风道22，空气在导流风道22转向后沿偏心轮的径向流出导流风道22；经过转向改变空气流动方向，空气在导流风道22为偏心轮提供转向力，偏心轮在转向力作用下旋转。

振打本体2的内腔开设环形槽26，所有堵气滚珠3设置在该环形槽26内，振打本体2旋转的同时，堵气滚珠3在环形槽26内旋转，堵气滚珠3堵住出风口。振打本体2的内腔设有堵气滚珠3，堵气滚珠3封堵振打本体2周壁的出风口，空气仅从振打本体2端面的出风口流出，振打机构同振打本体2一起转动。每个堵气滚珠3封堵一个振打本体2周壁的出风口。

振打本体2内放置堵气滚珠3，利用振打本体2旋转产生的离心力，堵气滚珠3阻断径向流出通道。导流风从导流风道22的轴向出风口流出振打本体2。轴向出风口与导流风道22的进风口23平行。轴向出风口与进风口23位于同一直线。

作为本发明实施例的第二种实施方式，N个出风口全部开设在振打本体2的周壁上，N个出风口绕振打本体2的轴线均匀分布。空气沿偏心轮的轴向进入导流风道22，空气在导流风道22转向后沿偏心轮的出风口流出；经过转向改变空气流动方向，空气在导流风道22为偏心轮提供转向力，偏心轮在转向力作用下旋转。向导流风道22停止输送空气，偏心轮停止旋转。

如图4和图5所示，振打机构为偏心叶片轮1，偏心叶片轮1安装在振打本体2的内腔；偏心叶片轮1包括多个叶片11和偏心轮本体12，偏心轮本体12沿轴线分成偏心段121和非偏心段122，多个叶片11均匀设置在偏心轮本体12的非偏心段122上，非偏心段122靠近进风口23设置，偏心段121靠近出风口设置。非偏心段122和偏心段121上均设有至少一个轴向通孔13，轴向通孔13的轴线平行于偏心轮本体12的轴线。非偏心段122由锥形段122-1和柱状段122-2组成，锥形段122-1的大端外径与柱状段122-2的外径一致，多个叶片11绕非偏心段122的轴线均匀分布在锥形段122-1表面；轴向通孔13的进风口23位于两个叶片11之间，轴向通孔13的出风口位于柱状段122-2的下端面或偏心段121的下端面，柱状段122-2的端面向下延伸形成偏心段121。振打本体2沿轴向的两端均设有外螺纹，振打本体2与钻杆210螺纹连接。振打机构偏心安装在振打本体2内，振打机构的轴线与振打本体2的轴线平行。

如图8-图11所示，振打本体2的整体外形呈柱状，振打本体2沿轴向的两端均设有外螺纹，通过两端的外螺纹把振打本体2安装在旋转机械（凿岩机）的旋转件（钻杆210）上。振打本体2上设有供偏心轮安装的安装腔，偏心轮安装在该安装腔后，偏心轮的轴线平行于振打本体2的轴线，并且偏心轮的轴线与振打本体2的轴线不重合。这样设置的目的是增大偏心轮的偏心效果，振打本体2的径向振动幅度更大。振打本体2安装在钻杆210上，振打本体2与钻杆210同轴设置。

振打本体2的第一种气流通道开设方案，振打本体2开设有进风口23和N个出风口，进风口23与N个出风口之间形成导流风道22，其中，M个出风口开设在振打本体2的周壁上，N-M个出风口开设在振打本体2的端面上，N-M≥1。偏心轮本体12上的轴向通孔13延伸至安装腔，从进风口23进入的空气弥漫振打本体2的内腔，其中一股或几股气流沿振打本体2内腔进入偏心轮不同的轴向通孔13，从不同轴向通孔13流出的空气转向并沿径向从振打本体2的径向出风口流出。另外，弥漫在振打本体2内腔的空气从偏心轮本体12与安装腔之间的间隙流过，转向后从振打本体2的径向流出口流出。此时转向改变空气流动方向，空气在导流风道22为偏心轮提供转向力，偏心轮在转向力作用下旋转。

振打本体2的第二种气流通道开设方案，振打本体2开设有进风口23和N个出风口，进风口23与N个出风口之间形成导流风道22。优选N个出风口中的N-1个出风口开设在振打本体2的周壁上，1个出风口开设在振打本体2的端面上，该1个出风口与进风口23同轴。进风口23、振打本体2内腔、N个出风口之间形成导流风道22。其中，M个出风口开设在振打本体2的周壁上，N-M个出风口开设在振打本体2的端面上，N-M≥1。向导流风道22持续输送空气，即封堵轴向的N-M个出风口，空气从进风口23进入，从径向的M个出风口流出，由于空气在振打本体2内部由轴向转向为径向，因此转向改变空气流动方向，空气在导流风道22为偏心轮提供转向力，偏心轮转动。当钻杆210旋转时，在钻杆210旋转的离心力作用下，环形槽26内的堵气滚珠3封堵径向的M个出风口，空气从进风口23进入，从轴向的N-M个出风口流出，空气在振打本体2内未发生转向，偏心轮停止旋转，振打本体2未发生径向振动，振打本体2随钻杆210旋转。

如图3所示，本发明实施例以开铁口凿岩机为例，把径向振打装置100安装在开铁口凿岩机的钻杆210上。当开铁口凿岩机在钻孔过程中出现卡阻或卡死时，通过径向振打装置100的径向震动，将钻出的粉尘向周围挤压并扩散，增加钻孔的大小使钻杆210恢复转动，通过径向震动，大大减少开铁口钻孔的时间，提高开铁口效率。

图3所示为开铁口凿岩机增加径向振打装置100，径向振打装置100位置可根据铁口炉壁的厚度实际情况对位置进行改变，径向振打装置100的出气口位置也相应改变，径向振打装置100与钻杆210之间通过螺纹连接。

如图1所示，铁口凿岩机的钻杆210钻铁水出水口过程中，当钻杆210钻不动时，轴向出风口与钻头吹扫孔相通，当钻杆210停止转动时，钻头的通气孔堵住，径向出风口处的堵气滚珠3靠自身重力回落，堵气滚珠3不再堵住径向出风口，气体通过径向出风口出气，由于径向出风口开合，气体通过偏心叶片轮1流通，偏心叶片轮1相对振打本体2开始转动，由于偏心叶片轮1自身重量偏心，偏心叶片轮1开始径向产生震动，使得钻孔堵住的灰尘向周围挤压并扩散，灰尘不再堵住铁水出水口，钻杆210开始转动。

如图2所示，径向振打装置100旋转时工作原理图，开铁口凿岩机开始工作时，钻杆210开始旋转带动径向振打装置100一起转动，吹扫气体通气，进风口23进气，径向出风口位置的堵气滚珠3由于离心力被甩向外侧，堵气滚珠3堵住径向出风口，气体只能通过轴向出风口出气，由于径向出风口关闭，偏心叶片轮1提供不了动力，偏心叶片轮1同振打本体2一起转动，振打本体2与钻杆210一起转动，偏心叶片轮1不产生偏心作用，钻杆210也不起到离心径向震动的作用。

如图2所示，堵气滚珠3靠离心力堵住径向出风口，偏心叶片轮1靠离心力与振打本体2一起转动，偏心叶片轮1相对振打本体2静止，振打本体2相对钻杆210静止。

如图1、图2、图6和图7所示，本发明实施例的径向振打装置100，包括：振打本体2、偏心叶片轮1和堵气滚珠3，震动本体上开设不同轴向通气孔、径向通气孔以及环形槽26，振打本体2与钻杆210也通过螺纹连接。

开铁口凿岩机开始工作时，钻杆210开始旋转带动振打本体2一起转动，吹扫气体通气，进风口23进风，径向出风口位置的堵气滚珠3由于离心力被甩向外侧，堵气滚珠3堵住径向出风口，气体只能通过轴向出风口出风，由于径向出风二关闭，偏心叶片轮1提供不了动力，旋转偏心叶片轮1同振打本体2一起转动，振打本体2与钻杆210一起转动，偏心叶片轮1不产生偏心作用，也不起到离心径向震动的作用。振打本体2与钻杆210一起转动，相对钻杆210静止。

钻杆210钻铁水出水口钻不动时，轴向出风口与钻头吹扫孔相通，当钻杆210停止转动时，钻头通气孔堵住，径向出风口处的堵气滚珠3靠自身重力回落，堵气滚珠3不再堵住径向出风口，气体通过径向出风口出风，由于径向出风口打开，气体通过偏心叶片轮1流通，偏心叶片轮1相对振打本体2开始转动，由于偏心叶片轮1自身重量偏心，偏心轮开始径向产生震动，使得钻孔堵住的灰尘向周围挤压并扩散，灰尘不再堵住铁水出水口，钻杆210开始转动。

整个过程为连续过程，钻杆210停止转动，通气后径向振打装置100开始震动，扩孔后钻杆210开始转动，此时径向振打装置100停止震动。偏心叶片轮1可以铸造成型具有偏重的偏心轮。堵气滚珠3，堵气滚珠3组成，堵气滚珠3大小由径向孔和环槽大小确定。 震动频率由吹气体流量大小，孔大小决定。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种径向振打装置，其特征在于，包括：

振打本体，所述振打本体安装在钻杆上，所述振打本体与钻杆同轴设置，所述振打本体内设有导流风道；

振打机构，所述振打机构位于振打本体内，所述振打机构可旋转地设于所述导流风道中，流经所述导流风道的导流风驱动所述振打机构偏心旋转，所述振打机构偏心旋转的同时，振打本体径向振动，所述钻杆随振打本体一并径向振动；

所述振打本体开设有进风口和N个出风口，所述进风口、振打本体的内腔、N个所述出风口之间形成导流风道；

所述振打机构为偏心叶片轮，偏心叶片轮安装在振打本体的内腔；

偏心叶片轮包括多个叶片和偏心轮本体，偏心轮本体沿轴线分成偏心段和非偏心段，多个叶片均匀设置在偏心轮本体的非偏心段上，非偏心段靠近进风口设置，偏心段靠近出风口设置。

2.根据权利要求1所述的径向振打装置，其特征在于，N个出风口中部分出风口开设在振打本体的周壁上，剩余出风口开设在振打本体的端面上。

3.根据权利要求2所述的径向振打装置，其特征在于，振打本体周壁上的多个出风口绕振打本体的轴线均匀分布。

4.根据权利要求1所述的径向振打装置，其特征在于，N个出风口全部开设在振打本体的周壁上，N个出风口绕振打本体的轴线均匀分布。

5.根据权利要求1所述的径向振打装置，其特征在于，所述非偏心段和偏心段上均设有至少一个轴向通孔，轴向通孔的轴线平行于偏心轮本体的轴线。

6.根据权利要求1所述的径向振打装置，其特征在于，所述振打本体沿轴向的两端均设有外螺纹，所述振打本体与钻杆螺纹连接。

7.根据权利要求1或6所述的径向振打装置，其特征在于，所述振打机构偏心安装在振打本体内，所述振打机构的轴线与振打本体的轴线平行。

8.根据权利要求1所述的径向振打装置，其特征在于，所述振打本体的内腔开设环形槽，所有堵气滚珠设置在该环形槽内，振打本体旋转的同时，滚珠在环形槽内旋转，堵气滚珠堵住出风口。

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