CN115370304B - 一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,涉及扶正器技术领域。包括有第一环形套,第一环形套的下侧面固接有第一固定管,第一环形套的外侧面转动连接有第一连接环,第二环形套的外侧面转动连接有第二连接环,第一连接环和第二连接环之间周向等间距固接有弹性片,弹性片设置为螺旋形,第一固定管外侧面的下部转动连接有第一转动环,第一固定管外侧面的转动连接有第二转动环,第一转动环和第二转动环之间设置有复位扭簧,第二环形套设置有蓄力机构。利用螺旋形弹性片对套管进行扶正,螺旋形弹性片增加与井道内壁的受力面积,使井道对套管的挤压力同时分布在相邻的弹性片上,避免弹性片受力过大,降低弹性片对套管的扶正效果。
Description
技术领域
本发明涉及扶正器技术领域,尤其涉及一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器。
背景技术
套管扶正器,是装在套管柱上使套管柱在井眼内居中的装置,套管扶正器一般分为弹性扶正器和刚性扶正器两种,其中弹性扶正器包括有单拱形和双拱形,在进行固井的过程中,根据井道内壁的具体情况,选择不同型号的对套管扶正器。
现有的扶正器在对套管进行扶正时,井道内壁对套管的挤压力过大,其中一个弹性片受力过大,相邻的弹性片不能共同负载井道内壁对套管的挤压力,使弹性片的刚性降低,导致弹性片对套管的支撑力过小,降低扶正器对套管的扶正效果,而且井道内壁凸起的岩石卡进相邻弹性片之间后,导致弹性片与井壁凸起处的岩石直接垂直剐蹭,导致部分凸起岩石掉落,掉落的岩石容易卡在套管与井壁之间,导致套管受到较大阻力不能正常下放,严重时引起井道塌陷发生固井事故。
发明内容
为了克服现有的扶正器的技术问题,提供一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,包括有第一环形套,第一环形套的下侧面固接有第一固定管,第一固定管的下侧面固接有第二环形套,第一环形套、第一固定管和第二环形套的内径均大于套管直径,第一环形套的外侧面转动连接有第一连接环,第二环形套的外侧面转动连接有第二连接环,第一连接环和第二连接环固接有第二固定管,第一连接环和第二连接环之间周向等间距固接有用于对套管扶正的弹性片,弹性片设置为螺旋形,套管沿井道移动时,相邻的弹性片接触到凸起岩石进行支撑使套管位于井道中部,第一环形套的上部设置有环形固定座,环形固定座由多个第一固定套配合形成,第二环形套的下部设置有用于限位的环形支撑座,环形支撑座由多个第二固定套配合形成,第一固定管外侧面的下部转动连接有第一转动环,第一转动环固接有外齿环,第二固定管的下部固接有内齿环,内齿环和第二环形套滑动接触,第二环形套的上侧面对称式转动来接有传动齿轮,传动齿轮与外齿环和内齿环啮合,第一固定管外侧面的中部转动连接有第二转动环,第一转动环和第二转动环之间设置有复位扭簧,弹性片对套管进行扶正时,复位扭簧的扭力带动弹性片转动式与井道凸起的岩石滑动接触。
进一步的是,弹性片的外侧面设置为圆弧形,周向等间距的弹性片配合呈球形。
进一步的是,第一环形套的外侧面设置为锥形倾斜面,且上侧面周向等间距设置有凹槽,第一固定套设置有锥台形凹槽,且凹槽内周向等间距设置有与第一环形套凹槽配合的凸块,由多个第一固定套配合形成的环形固定座的内侧面与套管挤压配合,用于对第一环形套进行限位。
进一步的是,第一转动环和第一固定管之间接触存在有阻尼,用于减缓第一转动环的转动速度,第一转动环的转动速度与套管下放速度相同。
进一步的是,第二环形套设置有用于对复位扭簧转动蓄力的蓄力机构,蓄力机构包括有对称式设置的第一滑动板,第一滑动板贯穿式滑动连接于第二环形套,第一滑动板之间固接有环形板,环形板与第一环形套之间对称式设置有多级弹性伸缩杆,其中一个第一滑动板设置有齿条,第二转动环的外环面固接有蜗轮,第一固定管的外侧面固接有固定架,固定架转动连接有转动轴,转动轴上固接有与蜗轮啮合的蜗杆,转动轴的一端固接有与齿条啮合的单向齿轮,第一滑动板的下端设置有用于探测井道内壁凸起的挤压探测组件。
进一步的是,挤压探测组件包括有固定壳,固定壳固接于第一滑动板的下端,固定壳的下侧面滑动连接有第二滑动板,第二滑动板固接有连接块,固定壳固接有固定杆,第二滑动板设置有与固定杆滑动连接的圆形盲孔,第二滑动板与固定壳之间设置有第一弹簧,固定壳设置有对第二滑动板限位的限位组部件。
进一步的是,连接块的外侧面设置为球形面且外侧面光滑,用于减少与井道内壁凸起处的摩擦力,连接块由下往上厚度逐渐增加。
进一步的是,限位组部件括有对称式设置的第一滑动杆,第一滑动杆贯穿式滑动连接于固定壳,第一滑动杆的上端设置有用于限位的圆形板,第一滑动杆与固定壳之间设置有第二弹簧,相邻的第一滑动杆之间通过安装杆固接有与第二滑动板限位配合的限位板。
进一步的是,第一环形套的下侧面周向等间距设置有圆形盲孔,第一环形套设置有用于对第二固定管限位的挤压触发组件,挤压触发组件包括有第二滑动杆,第二滑动杆滑动连接于第一环形套的圆形盲孔内,第一环形套的圆形盲孔内设置有第三弹簧,第三弹簧与相邻的第二滑动杆和第一环形套固接,第二滑动杆固接有挡板,第二固定管内侧面周向等间距固接有与挡板限位配合的挡块。
进一步的是,第二滑动杆和第一环形套之间存在有阻尼,用于减缓第二滑动杆的复位速度。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、利用螺旋形弹性片对套管进行扶正,螺旋形弹性片增加与井道内壁的受力面积,使井道对套管的挤压力同时分布在相邻的弹性片上,避免弹性片受力过大,使弹性片的刚性降低,导致弹性片对套管的支撑力过小,降低弹性片对套管的扶正效果。
2、利用四个连接块检测井道内壁的缩口位置,通过齿条、单向齿轮、蜗轮、转动轴和蜗杆之间传动,对复位扭簧进行蓄力,当在弹性片经过井道缩口处时,复位扭簧带动弹性片沿其螺旋方向转动,避免井道缩口处的凸起岩石卡进相邻弹性片之间的间隙中,随着套管向下移动弹性片将凸起岩石剐蹭掉落,导致井道内发生塌陷。
3、利用限位板与第二滑动板限位配合,使四个连接块之间的距离保持不变,从而通过第一滑动板沿第二环形套向上移动对复位扭簧蓄力,复位扭簧蓄力完成后限位板与第二滑动板失去配合,四个连接块受到井道内壁的挤压向套管移动,减小连接块之间的距离,避免连接块对井道内壁凸起处挤压力过大,造成井道岩石坠落塌陷;同时连接块的外侧面为光滑的弧形球面,减少了与内壁凸起处岩石之间的摩擦力。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的剖视立体结构示意图。
图3为本发明的局部爆炸立体结构示意图。
图4为本发明的部分剖视立体结构示意图。
图5为本发明的下侧部分剖视立体结构示意图。
图6为本发明的局部放大立体结构示意图。
图7为本发明的蓄力机构局部立体结构示意图。
图8为本发明的蓄力机构局部放大立体结构示意图。
图9为本发明的蓄力机构局部剖视立体结构示意图。
图10为本发明的限位组部件剖视立体结构示意图。
图11为本发明的挤压触发组件局部放大立体结构示意图。
图中附图标记的含义:1-第一环形套,2-第一固定管,3-第二环形套,4-第一连接环,5-第二连接环,6-第二固定管,7-弹性片,8-第一固定套,801-第二固定套,9-第一转动环,10-外齿环,11-内齿环,12-传动齿轮,13-第二转动环,14-复位扭簧,15-第一滑动板,1501-环形板,1502-多级弹性伸缩杆,16-齿条,17-蜗轮,18-固定架,19-转动轴,20-蜗杆,21-单向齿轮,22-固定壳,23-第二滑动板,24-连接块,25-固定杆,26-第一弹簧,27-第一滑动杆,28-第二弹簧,29-限位板,30-第二滑动杆,31-第三弹簧,32-挡板,33-挡块。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,如图1-图11所示,包括有第一环形套1,第一环形套1的下侧面焊接有第一固定管2,第一固定管2的下侧面焊接有第二环形套3,第一环形套1、第一固定管2和第二环形套3的内径均大于套管直径,第一环形套1的外侧面转动连接有第一连接环4,第二环形套3的外侧面转动连接有第二连接环5,第一连接环4和第二连接环5固接有第二固定管6,第一连接环4和第二连接环5之间周向等间距焊接有用于对套管扶正的弹性片7,弹性片7设置为螺旋形,弹性片7的外侧面设置为圆弧形,周向等间距的弹性片7配合呈球形,套管沿井道移动时,相邻螺的弹性片7均接触到凸起岩石并支撑套管位于井道中部,第一环形套1的上部设置有环形固定座,环形固定座由两个第一固定套8配合形成,第二环形套3的下部设置有用于限位的环形支撑座,环形支撑座由两个第二固定套801配合形成,第一固定管2外侧面的下部转动连接有第一转动环9,第一转动环9和第一固定管2之间接触存在有阻尼,用于减缓第一转动环9的转动速度,第一转动环9的转动速度与套管下放速度相同,第一转动环9焊接有外齿环10,第二固定管6的下部焊接有内齿环11,内齿环11和第二环形套3滑动接触,第二环形套3的上侧面对称式转动来接有传动齿轮12,传动齿轮12与外齿环10和内齿环11啮合,第一固定管2外侧面的中部转动连接有第二转动环13,第一转动环9和第二转动环13之间设置有复位扭簧14,弹性片7对套管进行扶正时,复位扭簧14的扭力带动弹性片7转动式与井道凸起的岩石滑动接触,利用相邻的弹性片7发生形变对套管进行扶正,避免套管直接与井道内壁之间的挤压力过大导致其中弹性片7刚性降低影响对套管正常扶正。
如图3所示,第一环形套1的外侧面设置为锥形倾斜面,且上侧面周向等间距设置有凹槽,两个第一固定套8相配合设置有锥台形凹槽,且凹槽内周向等间距设置有与第一环形套1凹槽配合的凸块,由多个第一固定套8配合形成的环形固定座的内侧面与套管挤压配合利用两个第一固定套8和两个第二固定套801将本扶正器固定在套管的指定位置上,同使放置本扶正器在使用的过程中周向转动和上下窜位。
如图7-图10所示,第二环形套3设置有用于对复位扭簧14转动蓄力的蓄力机构,蓄力机构包括有对称式设置的四个第一滑动板15,第一滑动板15贯穿式滑动连接于第二环形套3,第一滑动板15之间焊接有环形板1501,环形板1501与第一环形套1之间对称式设置有多级弹性伸缩杆1502,其中一个第一滑动板15焊接有齿条16,第二转动环13的外环面焊接有蜗轮17,第一固定管2的外侧面焊接有固定架18,固定架18转动连接有转动轴19,转动轴19上键连接有与蜗轮17啮合的蜗杆20,转动轴19的一端键连接有与齿条16啮合的单向齿轮21,第一滑动板15通过齿条16、单向齿轮21、转动轴19转动、蜗杆20转动,蜗杆20和蜗轮17传动,使第二转动环13逆时针转动并使复位扭簧14旋紧蓄力,第一滑动板15的下端设置有用于探测井道内壁凸起的挤压探测组件。
如图9和图10所示,挤压探测组件包括有固定壳22,固定壳22焊接于第一滑动板15的下端,固定壳22的下侧面滑动连接有第二滑动板23,第二滑动板23焊接有连接块24,连接块24的外侧面设置为球形面且外侧面光滑,用于减少与井道内壁凸起处的摩擦力,连接块24由下往上厚度逐渐增加,避免连接块24对井壁凸起岩石齿剐蹭造成岩石掉落,四个连接块24受到井道缩口处的支撑,随着套管的向下移动,使四根第一滑动板15沿第二环形套3向上移动,固定壳22固接有固定杆25,第二滑动板23设置有与固定杆25滑动连接的圆形盲孔,第二滑动板23与固定壳22之间设置有第一弹簧26,固定壳22设置有对第二滑动板23限位的限位组部件。
如图10,限位组部件括有对称式设置的两个第一滑动杆27,第一滑动杆27贯穿式滑动连接于固定壳22,第一滑动杆27的上端焊接有用于限位的圆形板,第一滑动杆27与固定壳22之间设置有第二弹簧28,相邻的第一滑动杆27之间通过安装杆固接有与第二滑动板23限位配合的限位板29,利用限位板29与相邻的固定壳22限位配合,改变四个连接块24之间的距离,避免四个连接块24直接对井道凸起岩石进行挤压造成井道塌陷。
如图11所示,第一环形套1的下侧面周向等间距设置有圆形盲孔,第一环形套1设置有用于对第二固定管6限位的挤压触发组件,挤压触发组件包括有第二滑动杆30,第二滑动杆30和第一环形套1之间存在有阻尼,用于减缓第二滑动杆30的复位速度,延长复位扭簧14复位的时间,使复位扭簧14的扭力充分释放第二滑动杆30滑动连接于第一环形套1的圆形盲孔内,第一环形套1的圆形盲孔内设置有第三弹簧31,第三弹簧31与相邻的第二滑动杆30和第一环形套1固接,第二滑动杆30焊接有挡板32,第二固定管6内侧面周向等间距焊接有与挡板32限位配合的挡块33,利用挡板32与挡块33配合,对第二固定管6进行限位,避免第二固定管6在复位扭簧14蓄力的过程中发生转动。
在使用时,工作人员用两个第二固定套801通过螺栓固接于套管的外壁上,工作人员将本扶正器套设于套管的外侧,当第二环形套3接触到第二固定套801后,工作人员将两个第一固定套8环扣并通过螺栓连接,工作人员将两个第一固定套8放置于第一环形套1的上侧,第一环形套1插入到两个第二固定套801形成的锥形槽内,第一环形套1的凹槽与两个第二固定套801上的凸块相啮合,工作人员将第一固定套8上的螺栓旋紧,使本扶正器固定在套管的外壁上,利用两个第一固定套8和两个第二固定套801将本扶正器固定在套管的指定位置上,同使放置本扶正器在使用的过程中周向转动和上下窜位。
工作人员将套管下放到井道内,在套管向下移动时,当弹性片7接触到井道内壁的凸起处时,利用相邻的弹性片7发生形变对套管进行支撑,弹性片7发生形变并支撑套管位于井道的中部,避免套管直接与井道内壁之间的挤压力过大使其中弹性片7刚性降低,导致弹性片7对套管正常扶正效果下降,同时由于地质等原因引起井道内壁发生凸起,造成井道内局部直径缩小形成缩口,套管向下移动时,四个连接块24首先接触到井道的缩口处,四个连接块24受到井道缩口处的支撑,随着套管的向下移动,使四根第一滑动板15沿第二环形套3向上移动,第一滑动板15带动齿条16沿第二环形套3向上移动,齿条16通过单向齿轮21带动转动轴19转动,转动轴19带动蜗杆20转动,蜗杆20通过蜗轮17带动第二转动环13逆时针转动,第二转动环13逆时针转动使复位扭簧14旋紧蓄力。
四个第一滑动板15沿第二环形套3向上移动的过程中,四个第一滑动板15带动环形板1501向第一环形套1靠近,两根多级弹性伸缩杆1502被压,环形板1501向第一环形套1靠近时向上侧挤压四根第二滑动杆30,第二滑动杆30沿第一环形套1的圆形盲孔向上滑动,四个第三弹簧31被压缩,四个第二滑动杆30分别带动其上的挡板32向第一环形套1靠近,四个挡板32均与相邻的挡块33失去接触,通过复位扭簧14的扭力带动第一转动环9和其上的外齿环10转动,外齿环10通过两个传动齿轮12带动内齿环11转动,内齿环11带动第二固定管6、第一连接环4和第二连接环5周向转动,由于第一固定管2和第一转动环9之间存在阻尼,第一转动环9沿第一固定管2缓速转动,第一连接环4和第二连接环5带动其上的弹性片7缓慢转动,避免井道缩口处的内壁岩石卡在相邻弹性片7之间的缝隙内,导致弹性片7将井道内壁岩石剐蹭掉落造成井道塌陷。
当环形板1501接触到四个挡块33时,第一滑动杆27的上端受到第二固定套801的挤压,第一滑动杆27沿相邻的固定壳22向下移动,第二弹簧28被压缩,第一滑动杆27通安装杆带动其上固接的限位板29远离固定壳22,在井道缩口的挤压作用下,使四个连接块24通过其固接的第二滑动板23沿相邻的固定壳22均向套管靠近,四个第一弹簧26被压缩,四个连接块24失去井道缩口处的挤压,在两个多级弹性伸缩杆1502的弹力作用下使环形板1501和四个第一滑动板15快速复位,利用单向齿轮21使齿条16在复位的过程中不能带动转动轴19和蜗杆20转动,同时四个第二滑动板23在第一弹簧26弹力的作用下,分别带动其上固接的连接块24复位,四个连接块24复位后,在第二弹簧28弹力的作用下使四个限位板29复位,限位板29重新与相邻的第二滑动板23限位配合。
在环形板1501复位的过程中,弹性片7转动经过井道的缩口处,弹性片7的转动方向与其螺旋方向相同,弹性片7发生形变通过井道的缩口处,环形板1501与四个第二滑动杆30下端失去接触后,在第三弹簧31弹力的作用下使第二滑动杆30沿第一环形套1向下移动,由于第二滑动杆30和第一环形套1之间设置有单向阻尼,四个第二滑动杆30均缓慢向下移动,当复位扭簧14复位后,第一连接环4、第二连接环5和弹性片7均停止转动,四个第二滑动杆30分别带动其上的挡板32复位,再次与相邻的挡块33限位接触,为复位扭簧14下次蓄力做准备。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
Claims (7)
1.一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,包括有第一环形套(1),第一环形套(1)的下侧面固接有第一固定管(2),其特征是:第一固定管(2)的下侧面固接有第二环形套(3),第一环形套(1)、第一固定管(2)和第二环形套(3)的内径均大于套管直径,第一环形套(1)的外侧面转动连接有第一连接环(4),第二环形套(3)的外侧面转动连接有第二连接环(5),第一连接环(4)和第二连接环(5)固接有第二固定管(6),第一连接环(4)和第二连接环(5)之间周向等间距固接有用于对套管扶正的弹性片(7),弹性片(7)设置为螺旋形,套管沿井道移动时,相邻的弹性片(7)接触到凸起岩石进行支撑使套管位于井道中部,第一环形套(1)的上部设置有环形固定座,环形固定座由多个第一固定套(8)配合形成,第二环形套(3)的下部设置有用于限位的环形支撑座,环形支撑座由多个第二固定套(801)配合形成,第一固定管(2)外侧面的下部转动连接有第一转动环(9),第一转动环(9)固接有外齿环(10),第二固定管(6)的下部固接有内齿环(11),内齿环(11)和第二环形套(3)滑动接触,第二环形套(3)的上侧面对称式转动来接有传动齿轮(12),传动齿轮(12)与外齿环(10)和内齿环(11)啮合,第一固定管(2)外侧面的中部转动连接有第二转动环(13),第一转动环(9)和第二转动环(13)之间设置有复位扭簧(14),弹性片(7)对套管进行扶正时,复位扭簧(14)的扭力带动弹性片(7)转动式与井道凸起的岩石滑动接触;
第一环形套(1)的外侧面设置为锥形倾斜面,且上侧面周向等间距设置有凹槽,第一固定套(8)设置有锥台形凹槽,且凹槽内周向等间距设置有与第一环形套(1)凹槽配合的凸块,由多个第一固定套(8)配合形成的环形固定座的内侧面与套管挤压配合,用于对第一环形套(1)进行限位;
第一转动环(9)和第一固定管(2)之间接触存在有阻尼,用于减缓第一转动环(9)的转动速度,第一转动环(9)的转动速度与套管下放速度相同;
第二环形套(3)设置有用于对复位扭簧(14)转动蓄力的蓄力机构,蓄力机构包括有对称式设置的第一滑动板(15),第一滑动板(15)贯穿式滑动连接于第二环形套(3),第一滑动板(15)之间固接有环形板(1501),环形板(1501)与第一环形套(1)之间对称式设置有的多级弹性伸缩杆(1502),其中一个第一滑动板(15)设置有齿条(16),第二转动环(13)的外环面固接有蜗轮(17),第一固定管(2)的外侧面固接有固定架(18),固定架(18)转动连接有转动轴(19),转动轴(19)上固接有与蜗轮(17)啮合的蜗杆(20),转动轴(19)的一端固接有与齿条(16)啮合的单向齿轮(21),第一滑动板(15)的下端设置有用于探测井道内壁凸起的挤压探测组件。
2.按照权利要求1所述的一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,其特征是:弹性片(7)的外侧面设置为圆弧形,周向等间距的弹性片(7)配合呈球形。
3.按照权利要求1所述的一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,其特征是:挤压探测组件包括有固定壳(22),固定壳(22)固接于第一滑动板(15)的下端,固定壳(22)的下侧面滑动连接有第二滑动板(23),第二滑动板(23)固接有连接块(24),固定壳(22)固接有固定杆(25),第二滑动板(23)设置有与固定杆(25)滑动连接的圆形盲孔,第二滑动板(23)与固定壳(22)之间设置有的第一弹簧(26),固定壳(22)设置有对第二滑动板(23)限位的限位组部件。
4.按照权利要求3所述的一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,其特征是:连接块(24)的外侧面设置为球形面且外侧面光滑,用于减少与井道内壁凸起处的摩擦力,连接块(24)由下往上厚度逐渐增加。
5.按照权利要求3所述的一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,其特征是:限位组部件括有对称式设置的第一滑动杆(27),第一滑动杆(27)贯穿式滑动连接于固定壳(22),第一滑动杆(27)的上端设置有用于限位的圆形板,第一滑动杆(27)与固定壳(22)之间设置有第二弹簧(28),相邻的第一滑动杆(27)之间通过安装杆固接有与第二滑动板(23)限位配合的限位板(29)。
6.按照权利要求1所述的一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,其特征是:第一环形套(1)的下侧面周向等间距设置有圆形盲孔,第一环形套(1)设置有用于对第二固定管(6)限位的挤压触发组件,挤压触发组件包括有第二滑动杆(30),第二滑动杆(30)滑动连接于第一环形套(1)的圆形盲孔内,第一环形套(1)的圆形盲孔内设置有第三弹簧(31),第三弹簧(31)与相邻的第二滑动杆(30)和第一环形套(1)固接,第二滑动杆(30)固接有挡板(32),第二固定管(6)内侧面周向等间距固接有与挡板(32)限位配合的挡块(33)。
7.按照权利要求6所述的一种具有旋转避障功能的整体式弹性扶正器,其特征是:第二滑动杆(30)和第一环形套(1)之间存在有阻尼,用于减缓第二滑动杆(30)的复位速度。
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