全文摘要
一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，属于钻探、钻井技术领域，包括振冲源电机定子、振冲源电机转子、传扭轴、高频发生件限位件、推力轴承、高频旋振振幅自动调节弹簧、高频发生件、传振滚柱、传振元件、传振同步过渡件及传振稳固件，本实用新型由振冲源电机转子带动传扭轴和高频发生件高速旋转，高频发生件的环形波浪面的数量与回转转速乘积就是高频发生件产生的旋振频率，产生的高频振动会使钻头对岩石产生极大破坏；高频旋振振幅自动调节弹簧能够根据岩石硬度自动调节高度来实时调整高频旋振振幅大小，岩石坚硬该振幅变小，反之振幅将变大，能够尽可能的保护钻头齿，提高钻头对地层的自适应性能，从而提高了高频旋振式碎岩钻具的钻进效率。
主设计要求
1.一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，该高频发生机构包括：振冲源电机定子(1)、振冲源电机转子(2)、传扭轴(3)、高频发生件限位件(4)、推力轴承(5)、高频旋振振幅自动调节弹簧(6)、高频发生件(7)、传振滚柱(8)、传振元件(9)、传振同步过渡件(10)及传振稳固件(11)，所述振冲源电机转子(2)设置在振冲源电机定子(1)内部，振冲源电机转子(2)与传扭轴(3)滑动配合；所述传扭轴(3)的下部与高频发生件(7)固定连接；所述振冲源电机定子(1)、高频发生件限位件(4)和传振稳固件(11)顺次固定连接；所述高频发生件限位件(4)、推力轴承(5)、高频旋振振幅自动调节弹簧(6)、高频发生件(7)及传振同步过渡件(10)在高频旋振振幅自动调节弹簧(6)的弹性作用下同轴心配合；所述高频发生件(7)上设置有高频发生器接头(701)、高频发生器弹簧和推力轴承卡槽(702)、高频发生器波纹面(703)及高频发生器接头固定螺栓孔(704)，高频发生器波纹面(703)为环形波浪面，高频发生器波纹面(703)与传振滚柱(8)的母线相切滚动接触，用于产生具有以钻具轴线为轴旋转的往复波动，传振滚柱(8)、传振元件(9)及传振同步过渡件(10)顺次连接，波动依次通过传振元件(9)及传振同步过渡件(10)传递给钻头。
设计方案
1.一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，该高频发生机构包括：振冲源电机定子(1)、振冲源电机转子(2)、传扭轴(3)、高频发生件限位件(4)、推力轴承(5)、高频旋振振幅自动调节弹簧(6)、高频发生件(7)、传振滚柱(8)、传振元件(9)、传振同步过渡件(10)及传振稳固件(11)，所述振冲源电机转子(2)设置在振冲源电机定子(1)内部，振冲源电机转子(2)与传扭轴(3)滑动配合；所述传扭轴(3)的下部与高频发生件(7)固定连接；所述振冲源电机定子(1)、高频发生件限位件(4)和传振稳固件(11)顺次固定连接；所述高频发生件限位件(4)、推力轴承(5)、高频旋振振幅自动调节弹簧(6)、高频发生件(7)及传振同步过渡件(10)在高频旋振振幅自动调节弹簧(6)的弹性作用下同轴心配合；
所述高频发生件(7)上设置有高频发生器接头(701)、高频发生器弹簧和推力轴承卡槽(702)、高频发生器波纹面(703)及高频发生器接头固定螺栓孔(704)，高频发生器波纹面(703)为环形波浪面，高频发生器波纹面(703)与传振滚柱(8)的母线相切滚动接触，用于产生具有以钻具轴线为轴旋转的往复波动，传振滚柱(8)、传振元件(9)及传振同步过渡件(10)顺次连接，波动依次通过传振元件(9)及传振同步过渡件(10)传递给钻头。
2.根据权利要求1所述的一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，所述振冲源电机转子(2)为中空式结构，其内壁上设置有转子键槽(201)。
3.根据权利要求2所述的一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，所述转子键槽(201)为偶数个。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，所述传扭轴(3)上设置有传扭轴销键(301)、传扭轴接头(302)及传扭轴固定盲孔(303)，传扭轴销键(301)与转子键槽(201)轴向滑动配合，且传扭轴销键(301)的数量小于等于转子键槽(201)的数量；传扭轴接头(302)与高频发生器接头(701)固定连接；传扭轴固定盲孔(303)与高频发生器接头固定螺栓孔(704)配合并通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，所述高频发生件限位件(4)上设置有高频发生件限位件上公接口(401)、推力轴承上卡槽(402)及高频发生件限位件下母接口(403)，高频发生件限位件上公接口(401)与振冲源电机定子(1)固定连接；推力轴承上卡槽(402)与推力轴承(5)的上支撑弹力面接触配合；高频发生件限位件下母接口(403)与传振稳固件(11)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，所述高频旋振振幅自动调节弹簧(6)包括弹簧上支撑(601)、弹簧主体(602)及弹簧下支撑(603)，弹簧主体(602)位于弹簧上支撑(601)和弹簧下支撑(603)之间，弹簧上支撑(601)的上平面和弹簧下支撑(603)的下平面平行。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于钻探、钻井技术领域，涉及一种高效井下动力钻具，特别是涉及一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构。
背景技术
在钻探中，研磨性极弱的坚硬岩石地层的特点是岩石致密完整，抗压入硬度高，研磨性很弱，一般金刚石钻头回转钻进时效率极低，钻头唇面与岩石间相对回转摩擦逐渐抛光，钻头出现“打滑”现象。而且，钻深增加，坚硬打滑地层出现次数越频繁，克服其的工具和方法越少，钻进变得愈加困难。为克服这类地层的钻进常采用金刚石钻头配合液动轴向冲击、扭矩冲击或液动轴向冲击结合扭矩冲击的方法来完成，效果仍然不理想。主要表现在于低频、大冲击功不利于获取高取心率岩心、单方向的冲击使岩石在强大的动压力冲击下破碎消耗的能量要远大于剪力和拉力冲击碎岩、对井壁的损伤和扰动较大和对地面泥浆循环系统和地下钻具性能要求高等。针对这些不足，有必要提出一种高频旋振式碎岩钻具，详见申请号201811148280.5，从根本上解决了硬岩钻进的技术性难题。有必要对其配套的高频发生机构进行进一步细化研究。
实用新型内容
本实用新型的目的是为高频旋振式碎岩钻具配套一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，主要产生稳定的高频旋振，从而提高了高频旋振式碎岩钻具的钻进效率。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，其特征在于，该高频发生机构包括：振冲源电机定子、振冲源电机转子、传扭轴、高频发生件限位件、推力轴承、高频旋振振幅自动调节弹簧、高频发生件、传振滚柱、传振元件、传振同步过渡件及传振稳固件，所述振冲源电机转子设置在振冲源电机定子内部，振冲源电机转子与传扭轴滑动配合；所述传扭轴的下部与高频发生件固定连接；所述振冲源电机定子、高频发生件限位件和传振稳固件顺次固定连接；所述高频发生件限位件、推力轴承、高频旋振振幅自动调节弹簧、高频发生件及传振同步过渡件在高频旋振振幅自动调节弹簧的弹性作用下同轴心配合；
所述高频发生件上设置有高频发生器接头、高频发生器弹簧和推力轴承卡槽、高频发生器波纹面及高频发生器接头固定螺栓孔，高频发生器波纹面为环形波浪面，高频发生器波纹面与传振滚柱的母线相切滚动接触，用于产生具有以钻具轴线为轴旋转的往复波动，传振滚柱、传振元件及传振同步过渡件顺次连接，波动依次通过传振元件及传振同步过渡件传递给钻头。
所述振冲源电机转子为中空式结构，其内壁上设置有转子键槽。
所述转子键槽为偶数个。
所述传扭轴上设置有传扭轴销键、传扭轴接头及传扭轴固定盲孔，传扭轴销键与转子键槽轴向滑动配合，且传扭轴销键的数量小于等于转子键槽的数量；传扭轴接头与高频发生器接头固定连接；传扭轴固定盲孔与高频发生器接头固定螺栓孔配合并通过螺栓连接。
所述高频发生件限位件上设置有高频发生件限位件上公接口、推力轴承上卡槽及高频发生件限位件下母接口，高频发生件限位件上公接口与振冲源电机定子固定连接；推力轴承上卡槽与推力轴承的上支撑弹力面接触配合；高频发生件限位件下母接口与传振稳固件固定连接。
所述高频旋振振幅自动调节弹簧包括弹簧上支撑、弹簧主体及弹簧下支撑，弹簧主体位于弹簧上支撑和弹簧下支撑之间，弹簧上支撑的上平面和弹簧下支撑的下平面平行。
通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：本实用新型提出的一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，由振冲源电机转子带动传扭轴和高频发生件高速旋转，高频发生件的环形波浪面的数量(周期数)与回转转速之乘积就是高频发生件产生的旋振频率，产生的高频振动会使钻头对岩石产生极大破坏；高频旋振振幅自动调节弹簧能够根据岩石硬度自动调节高度来实时调整高频旋振振幅大小，当岩石坚硬该振幅变小，反之振幅将变大，能够尽可能的保护钻头齿，提高钻头对地层的自适应性能，从而提高了高频旋振式碎岩钻具的钻进效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型示意性实施例及其说明用于理解本实用新型，并不构成本实用新型的不当限定，在附图中：
图1是本实用新型实施例中一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构仰视结构示意图；
图2是本实用新型实施例中一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构的A-A向结构示意图；
图3是本实用新型实施例中振冲源电机转子的横截面结构示意图；
图4是本实用新型实施例中传扭轴的横截面结构示意图；
图5是本实用新型实施例中传扭轴的结构示意图；
图6是本实用新型实施例中高频发生件限位件结构的俯视图；
图7是本实用新型实施例中高频发生件限位件的C-C向结构示意图；
图8是本实用新型实施例中高频旋振振幅自动调节弹簧仰视结构示意图；
图9是本实用新型实施例中高频旋振振幅自动调节弹簧的D-D结构示意图；
图10是本实用新型实施例中高频发生件的仰视结构示意图。
图11是本实用新型实施例中高频发生件的A-A向结构示意图。
图中各标记如下：1-振冲源电机定子、2-振冲源电机转子、3-传扭轴、4-高频发生件限位件、5-推力轴承、6-高频旋振振幅自动调节弹簧、7-高频发生件、8-传振滚柱、9-传振元件、10-传振同步过渡件、11-传振稳固件、201-转子键槽、301-传扭轴销键、302-传扭轴接头、303-传扭轴固定盲孔、401-高频发生件限位件上公接口、402-推力轴承上卡槽、403-高频发生件限位件下母接口、601-弹簧上支撑、602-弹簧主体、603-弹簧下支撑、701-高频发生器接头、702-高频发生器弹簧和推力轴承卡槽、703-高频发生器波纹面、704-高频发生器接头固定螺栓孔。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
本实用新型提出了一种用于高频旋振式碎岩钻具的高频发生机构，如图1至图11所示，其包括振冲源电机定子1、振冲源电机转子2、传扭轴3、高频发生件限位件4、推力轴承5、高频旋振振幅自动调节弹簧6、高频发生件7、传振滚柱8、传振元件9、传振同步过渡件10及传振稳固件11，所述振冲源电机转子2设置在振冲源电机定子1内部，振冲源电机转子2与传扭轴3滑动配合；所述传扭轴3的下部与高频发生件7固定连接；所述振冲源电机定子1、高频发生件限位件4和传振稳固件11顺次固定连接；所述高频发生件限位件4、推力轴承5、高频旋振振幅自动调节弹簧6、高频发生件7及传振同步过渡件10在高频旋振振幅自动调节弹簧6的弹性作用下同轴心配合。
所述振冲源电机转子2为中空式结构，其内壁上设置有偶数个转子键槽201。
所述传扭轴3上设置有传扭轴销键301、传扭轴接头302及传扭轴固定盲孔303，传扭轴销键301与转子键槽201轴向滑动配合，且传扭轴销键301的数量小于等于转子键槽201的数量；传扭轴接头302与高频发生器接头701固定连接；传扭轴固定盲孔303与高频发生器接头固定螺栓孔704配合并通过螺栓连接。
所述高频发生件限位件4上设置有高频发生件限位件上公接口401、推力轴承上卡槽402及高频发生件限位件下母接口403，高频发生件限位件上公接口401与振冲源电机定子1固定连接；推力轴承上卡槽402与推力轴承5的上支撑弹力面接触配合；高频发生件限位件下母接口403与传振稳固件11固定连接。
所述高频旋振振幅自动调节弹簧6包括弹簧上支撑601、弹簧主体602及弹簧下支撑603，弹簧主体602位于弹簧上支撑601和弹簧下支撑603之间，弹簧上支撑601的上平面和弹簧下支撑603的下平面平行。
所述高频发生件7上设置有高频发生器接头701、高频发生器弹簧和推力轴承卡槽702、高频发生器波纹面703及高频发生器接头固定螺栓孔704，高频发生器波纹面703为环形波浪面，高频发生器波纹面703与传振滚柱8的母线相切滚动接触，产生的振动具有以钻具轴线为轴旋转的往复波动特征，传振滚柱8、传振元件9及传振同步过渡件10顺次连接，振动依次通过传振元件9及传振同步过渡件10传递给钻头，使钻头在旋振下对岩石产生作用，振冲源电机转子2高速旋转会使钻头产生高频旋振。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920694788.9
申请日:2019-05-15
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:82(吉林)
授权编号:CN209817996U
授权时间:20191220
主分类号:E21B28/00
专利分类号:E21B28/00
范畴分类:申请人:吉林大学
第一申请人:吉林大学
申请人地址:130000 吉林省长春市前进大街2699号
发明人:牛鑫;高科;谢晓波;陈顺达;刘义坤;李潇侗
第一发明人:牛鑫
当前权利人:吉林大学
代理人:李晓莉
代理机构:22206
代理机构编号:长春市吉利专利事务所 22206
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计