專利名稱：硬巖定向鉆換向器的制作方法
硬巖定向鉆換向器技術(shù)領(lǐng)域硬巖定向鉆換向器涉及液力傳動、鉆探工藝學(xué)。
技術(shù)背景現(xiàn)有的硬巖定向鉆，都是由鉆桿來帶動沖擊器轉(zhuǎn)動，在淺孔作業(yè)時勉強可 用，但是，深孔作業(yè)時不但難以實現(xiàn)而且還存在很多問題，如鉆桿的磨損嚴(yán)重， 摩擦阻力也很大，最大的問題就是無法實現(xiàn)導(dǎo)向。國外的硬巖定向鉆雖然可以 實現(xiàn)導(dǎo)向，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)向是通過電子來實現(xiàn)的，電子部分包括信號傳 送纜線、控制部分、執(zhí)行部分，這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不但給生產(chǎn)制造帶來不便，制 造技術(shù)要求也很高。由于，硬巖定向鉆作業(yè)時會產(chǎn)生極大的沖擊與震動，所以 影響了電子原件的使用壽命。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種硬巖定向鉆換向器能使硬巖定向鉆作業(yè)時鉆桿不 轉(zhuǎn)動，只有液動沖擊器轉(zhuǎn)動。在配合彎頭液動沖擊器使用時還可實現(xiàn)導(dǎo)向，硬 巖定向鉆換向器完全是機械結(jié)構(gòu)工作穩(wěn)定可靠。為實現(xiàn)這一目的采用以下方法兩個半換向器外殼8的一端帶有螺紋，兩 個半換向器外殼8用螺栓通過在其兩側(cè)的螺栓孔11連接成一個圓柱形狀，硬巖定向鉆換向器的轉(zhuǎn)子7在兩個半換向器外殼8的內(nèi)部，在與有螺紋端相對應(yīng)的 另一端是轉(zhuǎn)子的連接方形孔9，連接方形孔9與液動彎頭沖擊器1上方形連接凸 臺2配合連接，并通過連接螺釘3鎖死，在另一端硬巖定向鉆換向器螺紋5與 帶有內(nèi)螺紋的鉆桿6連接，用銷4來鎖死。硬巖定向鉆換向器由兩大部分構(gòu)成轉(zhuǎn)子、換向器外殼和截流裝置，換向 器外殼8由螺栓孔11、排液腔12、單向排液閥13、噴孔A15、液流通道16、截流腔A17、銷孔19、總液流通道20、容液腔21、軸肩A27、軸肩B30、制動腔 31、噴孔B32、噴孔C33、噴孔D35、葉片動力液入孔A36、凸臺A38、葉片動力 液入孔B39、截流腔B40、葉片動力液入孔C42、凸臺B43、葉片動力液入孔D44、 制動彈簧固定孔47、軸承座A49、軸承座B50、尾腔51、扇形曹A53、扇形曹 B54、特征構(gòu)成；轉(zhuǎn)子7是由螺紋孔10、葉片A14、彈簧片固定柱22、液動沖 擊器液流入口 24、葉片B26、軸肩A27、軸肩B30葉片B34、推動環(huán)37、制動 凸臺45、液動沖擊器液流通道57特征構(gòu)成，其特征在于，在容液腔21內(nèi)側(cè)壁 上沿軸線對稱的位置有一對凹形凸臺A38和凸臺B43，在凹形凸臺A38丌了一個 部分環(huán)形截流腔A17,在凸臺B43上丌了一個部分環(huán)形截流腔B40，在部分環(huán)形 截流腔B40內(nèi)有圓形葉片動力液入孔B39和葉片動力液入孔C42同樣，在部分 環(huán)形截流腔A17內(nèi)有葉片動力液入孔A36和葉片動力液入孔D44,在部分環(huán)形截 流腔A17有圓形截流片A18，圓形截流片A18蓋在葉片動力液入孔A36上。在部 分環(huán)形截流腔B40內(nèi)有圓形截流片B41，圓形截流片B41蓋在葉片動力液入孔 C42上，圓形截流片A18和圓形截流片B41上分別有扇形曹A53和扇形曹B54, 圓形截流片A18和圓形截流片B41是通過插入其扇形曹A53和扇形曹B54的倒S 型彈簧片23活動連接，并且倒S型彈簧片23的兩端有圓柱A52和圓柱B55， 圓柱A52和圓柱B55分別插在截流片A18和圓形截流片B4I上側(cè)的孔內(nèi)，倒S型 彈簧片23固定在彈簧片固定柱22上，彈簧片固定柱22是推動環(huán)37的一部分， 推動環(huán)37是轉(zhuǎn)子7的一部分，推動環(huán)37是一個圓筒，在圓筒的一端上沿法線 對稱的位置上個開了一個曹，倒S型彈簧片23就通過這兩個曹，倒S型彈簧 片23的兩個凸起分別與推動環(huán)37上曹的側(cè)邊相接觸。排液腔12和容液腔21是被軸承座A49，分開，軸承座A49內(nèi)有滑動軸承 A25，轉(zhuǎn)子7上端通過此滑動軸承來固定，在轉(zhuǎn)子7上與滑動軸承A25相鄰的是 葉片AM和葉片B26，在圖4所示的實施例中，葉片A14和葉片B26，是對稱 分布在轉(zhuǎn)子7的兩側(cè)，從上端看去葉片A14和葉片B26承楔形，既，與轉(zhuǎn)子7 連接的一端厚，另一端薄。與葉片A14較薄端對應(yīng)的有圓形噴孔C33和圓形噴 孔D35，與葉片B26較薄端對應(yīng)的是圓形噴孔A15和圓形噴孔B'32，圓形噴孔A15 通過液流通道16與葉片動力液入孔A36連通，同樣其它的三個噴孔也都通過液 流通道分別與葉片動力液入孔對應(yīng)連通，葉片A14和葉片B26在排液腔12內(nèi)， 在排液腔12的內(nèi)側(cè)壁上有圓形單向排液閥13，轉(zhuǎn)子7上的軸肩A27與環(huán)形滑動軸承B28配合，排液腔12和尾腔51之間是軸承座B50,在軸承座B50內(nèi)是滑 動軸承C29，轉(zhuǎn)子7的另一端通過滑動軸承C29來固定，在軸承座B50上靠近 外側(cè)沿軸線對稱的位置有兩個同樣的螺栓孔11，在尾腔51內(nèi)轉(zhuǎn)子7上的軸肩 B30與另一個環(huán)形滑動軸承配合。在尾腔51的一面?zhèn)缺谏嫌猩刃谓孛嬷苿忧?1。在尾腔51的側(cè)壁上有扇形截面制動腔31。轉(zhuǎn)子7上的制動凸臺45在扇形 截面制動腔31內(nèi)，在扇形截面制動腔31兩側(cè)面分別是形狀相同的制動彈簧A46 和制動彈簧B48，制動彈簧A46和制動彈簧B48形如圓環(huán)的一部分，在制動彈簧 一側(cè)面還有方形鉤頭56，方形鉤頭56插在扇形截面制動腔31內(nèi)的方形制動彈 簧固定孔47內(nèi)。轉(zhuǎn)子7上端有液動沖擊器液流入口 24，液動沖擊器液流入口 24下端是圓形液動沖擊器液流通道57，圓形液動沖擊器液流通道57的出口在 尾腔51內(nèi)轉(zhuǎn)子7的轉(zhuǎn)子的連接方形孔9內(nèi)。


圖1硬巖定向鉆換向器與液動沖擊器和鉆桿連接視2硬巖定向鉆換向器剖視3沿倒S型彈簧片寬面中面剖視4沿葉片寬面中面剖視5沿轉(zhuǎn)子螺紋孔中線剖視6外殼剖視7截流裝置主視8制動彈簧主視9制動彈簧俯視10轉(zhuǎn)子剖視圖具體實施方式
硬巖定向鉆換向器是出連接螺釘3、螺紋5、轉(zhuǎn)子7、換向器外殼8、轉(zhuǎn)子 的連接方形孔9、螺紋孔10、螺栓孔11、排液腔12、單向排液閥13、葉片A14、 噴孔A15、液流通道16、截流腔A17、截流片A18、銷孔19、總液流通道20、 容液腔21、彈簧片固定柱22、倒S型彈簧片23、液動沖擊器液流入口 24、滑動軸承A25、葉片B26、軸肩A27、滑動軸承B28、滑動軸承C29、軸肩B30、 制動腔31、噴孔B32、噴孔C33、葉片B34、噴孔D35、葉片動力液入孔A36、 推動環(huán)37、凸臺A38、葉片動力液入孔B39、截流腔B40、截流片B41、葉片動 力液入孔(:42、凸臺B4:K葉片動力液入孔D44、制動凸臺45、制動彈簧A46、 制動彈簧固定孔47制動彈簧B48、軸承座A49、軸承座B50、尾腔51、圓柱A52、 扇形曹A53、扇形曹B54、圓柱B55、方形鉤頭56、液動沖擊器液流通道57， 57 部分組成。與硬巖定向鉆換向器連接的還有彎頭液動沖擊器1、連接凸臺2、鉆 桿6。在圖1和圖2所示的實施例一中，兩個半換向器外殼8的一端帶有螺紋， 兩個半換向器外殼8用螺栓通過在其兩側(cè)的螺栓孔11連接成一個圓柱形狀，硬 巖定向鈷換向器轉(zhuǎn)子7在兩個半換向器外殼8的內(nèi)部，在于有螺紋端相對應(yīng)的 一端是轉(zhuǎn)子的連接方形孔9，連接方形孔9與液動彎頭沖擊器1上方形連接凸臺 2配合連接，并通過連接螺釘3鎖死，在另一端硬巖定向鉆換向器螺紋5與帶有 內(nèi)螺紋的鉆桿6連接，并且用銷4來鎖死。在圖6所示的實施例中，換向器外殼8有三個腔排液腔12、容液腔21和尾腔51 。在圖3和圖2所示的實施例中，在容液腔21內(nèi)側(cè)壁上沿軸線對應(yīng)的位置有 ---對凹形凸臺A38和凸臺B43，在凹形凸臺A38開了一個部分環(huán)形截流腔A17， 在凸臺B43上開了一個部分環(huán)形截流腔B40，在部分環(huán)形截流腔B40內(nèi)有圓形葉 片動力液入孔B39和葉片動力液入孔C42同樣，在部分環(huán)形截流腔A17內(nèi)有葉 片動力液入孔A36和葉片動力液入孔D44，在部分環(huán)形截流腔A17有圓形截流片 A18,圓形截流片A18蓋在葉片動力液入孔A36上。在部分環(huán)形截流腔B40內(nèi)有 圓形截流片B41，圓形截流片B41蓋在葉片動力液入孔C42上，在圖7所示的實 施例中，圓形截流片A]8和圓形截流片B41上有扇形曹A53和扇形曹B54，圓形 截流片A18和圓形截流片B41是通過插入其扇形曹A53和扇形曹B54的倒S型 彈簧片23活動連接，并且倒S型彈簧片23的兩端有圓柱A52和圓柱B55，圓 柱A52和圓柱B55分別插在截流片A18和圓形截流片B41上側(cè)的孔內(nèi)，倒S型 彈簧片23固定在彈簧片固定柱22 i:，彈簧片固定柱22是推動環(huán)37的一部分，推動環(huán)37是轉(zhuǎn)子7的一部分，推動環(huán)37是一個圓筒，在圓筒的一端上沿法線 對稱的位置上個開了一個曹，倒S型彈簧片23就通過這兩個曹，倒S型彈簧 片23的兩個凸起分別于推動環(huán)37上曹的側(cè)邊相接觸。在圖2和圖6所示的實施例中，排液腔12和容液腔21是被軸承座A49分 開，軸承座A49內(nèi)有滑動軸承A25，轉(zhuǎn)子7上端通過此滑動軸承來固定，在轉(zhuǎn)子 7上與滑動軸承A25相鄰的是葉片A14和葉片B26,在圖4所示的實施例中，葉 片A14和葉片B26，是對稱分布在轉(zhuǎn)子7的兩側(cè)，從上端看去葉片A14和葉片 B26承楔形，既，與轉(zhuǎn)子7連接的一端厚，另一端薄。與葉片A14較薄端對應(yīng) 的有圓形噴孔C33和圓形噴孔D35，與葉片B26較薄端對應(yīng)的是圓形噴孔A15和 圓形噴孔B32，圓形噴孔A15通過液流通道16與葉片動力液入孔A36連通，同 樣其它的三個噴孔也都通過液流通道分別與葉片動力液入孔對應(yīng)連通，葉片 A14和葉片B26在排液腔2內(nèi)，在排液腔12的內(nèi)側(cè)壁上有圓形單向排液閥13， 轉(zhuǎn)子7上的軸肩A27與環(huán)形滑動軸承B28配合，排液腔12和尾腔51之間是軸 承座B50，在軸承座B50內(nèi)是滑動軸承C29,轉(zhuǎn)子7的另一端通過滑動軸承C29 來固定，在軸承座B50上靠近外側(cè)沿軸線對稱的位置有兩個同樣的螺栓孔11, 在尾腔51內(nèi)轉(zhuǎn)子7上的軸肩B30與另一個環(huán)形滑動軸承配合。在尾腔51的一 面?zhèn)缺谏嫌猩刃谓孛嬷苿忧?1。在圖5、圖6、圖8和圖9所示的實施例中，在尾腔51的一面?zhèn)缺谏嫌猩?形截面制動腔31。轉(zhuǎn)子7上的制動凸臺45在扇形截面制動腔31內(nèi)，在扇形截 面制動腔31兩側(cè)面分別是形狀相同的制動彈簧A46和制動彈簧B48，制動彈簧 A楊和制動彈簧B48形如圓環(huán)的一部分，在制動彈簧一側(cè)面還有方形鉤頭56， 方形鉤頭56插在扇形截面制動腔31內(nèi)的方形制動彈簧固定孔47內(nèi)。在圖2所示的實施例中，轉(zhuǎn)子7上端有液動沖擊器液流入口 24，液動沖擊 器液流入口 24下端是圓形液動沖擊器液流通道57，圓形液動沖擊器液流通道 57的出口在尾腔51內(nèi)轉(zhuǎn)子7的轉(zhuǎn)子的連接方形孔9內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種硬巖定向鉆換向器，是由轉(zhuǎn)子、換向器外殼和截流裝置，硬巖定向鉆換向器的外殼(8)由螺栓孔(11)、排液腔(12)、單向排液閥(13)、噴孔A(15)、液流通道(16)、截流腔A(17)、銷孔(19)、總液流通道(20)、容液腔(21)、軸肩A(27)、軸肩B(30)、制動腔(31)、噴孔B(32)、噴孔C(33)、噴孔D(35)、葉片動力液入孔A(36)、凸臺A(38)、葉片動力液入孔B(39)、截流腔B(40)、葉片動力液入孔C(42)、凸臺B(43)、葉片動力液入孔D(44)、制動彈簧固定孔(47)、軸承座A(49)、軸承座B(50)、尾腔(51)、扇形曹A(53)、扇形曹B(54)、特征構(gòu)成；轉(zhuǎn)子(7)是由螺紋孔(10)、葉片A(14)、彈簧片固定柱(22)、液動沖擊器液流入口(24)、葉片B(26)、軸肩A(27)、軸肩B(30)葉片B(34)、推動環(huán)(37)、制動凸臺(45)、液動沖擊器液流通道(57)特征構(gòu)成，其特征在于，兩個半換向器外殼(8)的一端帶有螺紋，兩個半換向器外殼(8)用螺栓通過在其兩側(cè)的螺栓孔(11)連接成一個圓柱形狀，硬巖定向鉆換向器的轉(zhuǎn)子(7)在兩個半換向器外殼(8)的內(nèi)部，在與有螺紋端相對應(yīng)的另一端是轉(zhuǎn)子的連接方形孔(9)，連接方形孔(9)與液動彎頭沖擊器(1)上方形連接凸臺(2)配合連接，并通過連接螺釘(3)鎖死，在另一端硬巖定向鉆換向器螺紋(5)與帶有內(nèi)螺紋的鉆桿(6)連接，并且用銷(4)來鎖死。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，在容液腔(21)內(nèi) 側(cè)壁上.沿軸線對應(yīng)的位置有一對凹形凸臺A (38)和凸臺B (43)，在凹形凸臺A (38)上幵了一個部分環(huán)形截流腔A (17)，在凸臺B (43)上丌了一個部分環(huán) 形截流腔B v 40 )，在部分環(huán)形截流腔B ( 40 )內(nèi)有圓形葉片動力液入孔B ( 39 ) 和葉片動力液入孔C (42)同樣，在部分環(huán)形截流腔.A ( 17)內(nèi)有葉片動力液入 孔A ( 36 )和葉片動力液入孔D ( 44 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求和權(quán)利要求2所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，在部分 環(huán)形截流腔A ( 17)有圓形截流片A ( 18)，圓形截流片A ( 18)蓋在葉片動力液 入孔A(36)上，在部分環(huán)形截流腔B (40)內(nèi)有圓形截流片B (41)，圓形截流 片B (41)蓋在葉片動力液入孔C (42)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，圓形截 流片A ( 18)和圓形截流片B (4i)上有扇形曹A (53)和扇形曹B (54)，圓形截流片A (18)和圓形截流片B (41)是通過插入其扇形曹A (53)和扇形曹B (54)的倒S型彈簧片(23)活動連接，并且倒S型彈簧片(23)的兩端有圓 柱A ( 52 )和圓柱B ( 55 )，圓柱A ( 52 )和圓柱B ( 55 )分別插在截流片A (18) 和圓形截流片B (41)上側(cè)的圓孔內(nèi)，倒S型彈簧片(23)固定在彈簧片固定 柱(22)上，彈簧片固定柱(22)是推動環(huán)(37)的一部分。5根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求4所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，推動環(huán) (37)是轉(zhuǎn)子(7)的一部分，推動環(huán)(37)是一個圓筒，在圓筒的一端上沿法 線對稱的位置上個開了一個曹，倒S型彈簧片(23)就通過這兩個曹，倒S型 彈簧片(23)的兩個凸起分別與推動環(huán)(37)上的曹的側(cè)邊相接觸。6根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，排液腔(12)和容 液腔(21)是被軸承座A (49)分開，軸承座A (49)內(nèi)有滑動軸承A (25)，轉(zhuǎn) 子(7)上端通過此滑動軸承來固定，在轉(zhuǎn)子(7)上與滑動軸承A (25)相鄰的 是葉片A (14)和葉片B (26)。7根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求6所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，葉片A Q 14)和葉片B (26)，是對稱分布在轉(zhuǎn)子(7)的兩側(cè)，從上端看去葉片A ( 14)和葉片B (26)承楔形，既，與轉(zhuǎn)子(7)連接的一端厚，另一端薄，與葉片A (14)較薄端對應(yīng)的有圓形噴孔C ( 33)和圓形噴孔D (35)，與葉片B (26)較薄端對應(yīng)的是圓形噴孔A (15)和圓形噴孔B (32)，圓形噴孔A (15)通過液流通道(16)與葉片動力液入孔A (36)連通，同樣其它的三個圓形噴孔也都通過液流通道分別與葉片動力液入孔對應(yīng)連通。8根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，在排液腔(12)的 內(nèi)側(cè)壁上有圓形單向排液閥(13)，轉(zhuǎn)子(7)上的軸肩A (27)與環(huán)形滑動軸承 B (28)配合，排液腔(12)和尾腔(51)之間是軸承座B (50)，在軸承座B (50) 內(nèi)是滑動軸承C (29),轉(zhuǎn)子(7)的另一端通過滑動軸承C (29)來固定，在軸 承座B (50)上靠近外側(cè)沿軸線對稱的位置有兩個同樣的螺栓孔(11),在尾腔 (51)內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)上的軸肩B (30)與另一個環(huán)形滑動軸承配合，在尾腔(51) 的側(cè)壁上有扇形截面制動腔(31)。9根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬巖定向鉆換向器，其特征在于，在尾腔(51)的一 面?zhèn)缺谏嫌猩刃谓孛嬷苿忧?31)，轉(zhuǎn)子(7)上的制動凸臺(45)在扇形截面 制動腔(31)內(nèi)，在扇形截面制動腔(31)兩側(cè)面分別是形狀相同的制動彈簧A (46)和制動彈簧B (48)，制動彈簧A (46)和制動彈簧B (48)形如圓環(huán)的一部分，在制動彈簧一側(cè)面還有方形鉤頭(56),方形鉤頭(56)插在扇形截面制 動腔(31)內(nèi)的方形制動彈簧固定孔(47)內(nèi)，轉(zhuǎn)子(7)上端有液動沖擊器液 流入口 ( 24)，液動沖擊器液流入口 (24)下端是圓形液動沖擊器液流通道(57)， 圓形液動沖擊器液流通道(57)的出口在尾腔(51)內(nèi)轉(zhuǎn)子(7)的轉(zhuǎn)子的連接方形孔(9 )內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硬巖定向鉆換向器，包括轉(zhuǎn)子、換向器外殼和截流裝置，換向器外殼是由排液腔、單向排液閥、噴孔、截流腔、總液流通道、容液腔、制動腔、葉片動力液入孔特征構(gòu)成；轉(zhuǎn)子是由葉片、液動沖擊器液流入口、軸肩、推動環(huán)、制動凸臺、液動沖擊器液流通道特征構(gòu)成，轉(zhuǎn)子是靠由噴孔噴出的高壓液體作用在其葉片上來實現(xiàn)轉(zhuǎn)動的，四個噴孔分別與四個液動沖擊器液流入口連通，由截流裝置來控制液動沖擊器液流入口開與關(guān)，這樣就能控制高壓液體作用在其葉片上的時間，以此來實現(xiàn)轉(zhuǎn)子相對于換向器外殼之間在一定角度內(nèi)的正反交替轉(zhuǎn)動。本發(fā)明可以在鉆桿不轉(zhuǎn)動的情況下能夠使硬巖定向鉆具有導(dǎo)向功能。
文檔編號E21B6/08GK101250978SQ20071005536
公開日2008年8月27日 申請日期2007年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月25日
發(fā)明者宋嗣新 申請人:宋嗣新