一种液压伸缩式井下牵引器的运动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种液压伸缩式井下牵引器的运动机构，包括中心轴、抓靠机构和伸缩机构，抓靠机构由抓靠缸、复位弹簧、斜块A和斜块B组成，抓靠缸包括抓靠缸壁、抓靠缸左端盖、抓靠缸右端盖和抓靠缸活塞；伸缩机构由伸缩缸壁和伸缩缸右端盖组成；中心轴由左往右依次贯穿抓靠缸左端盖、滑套、斜块B、伸缩缸右端盖，中心轴上固定有位于伸缩缸壁内的伸缩缸活塞。本发明专利技术的牵引器抓靠机构是一种基于斜面自锁的锁止机构，通过该机构克服了牵引力受限于恒定静摩擦力的问题，同时可以配合不同摩擦系数、不同厚度的摩擦块，且具有较大的管径适用范围，从而达到提高牵引器牵引能力的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种液压伸缩式井下牵引器的运动机构
本专利技术涉及石油天然气开发设备领域，特别是一种液压伸缩式井下牵引器的运动机构。
技术介绍
水平井技术广泛运用于深部、深海及复杂油气资源的勘探开发，其应用过程中仪器输送的难题逐渐成为油气田开发和油气储运的技术关键。常规的油管输送、泵入输送、连续管输送在面对水平井、大位移井、定向井时存在效率低、成本高和连续管屈曲变形等问题。因此，井下牵引器作为一种新型输送方式逐渐发展起来。对于井下牵引器，按不同的运动方式可分为：轮式、伸缩式、履带式、冲击式，其中伸缩式井下牵引器具有越障能力强、牵引力大等优点，具备较强的水平井段设备输送作业能力。伸缩式井下牵引器通常包含抓靠机构和伸缩机构，抓靠机构与井壁之间的最大静摩擦力等于最大牵引力，它表征着牵引器牵引能力的高低。根据摩擦力计算公式可知，最大静摩擦力等于正压力与静摩擦系数的乘积，因抓靠机构与井壁之间的静摩擦系数可视为恒定值，故欲提高最大牵引力则需通过增大抓靠机构与井壁之间正压力来增大最大静摩擦力，其实施方式有两种：通过增大动力设备功率来增大正压力，但井下高温、高压环境和狭小空间限制了设备功率，故正压力大小受限；通过改变抓靠机构的机械结构来增大正压力，由此基于自锁原理的抓靠机构被提出，自锁机构的运用使得抓靠机构与井壁间的正压力与载荷呈正相关，克服了最大静摩擦力受恒定正压力的限制，进而克服了牵引力受恒定静摩擦力的限制。如2003年斯伦贝谢研制的井下牵引器产品MaxTRAC，利用凸轮向半径变大方向的转动趋势来增大抓靠臂对井壁的正压力，使得抓靠机构与井壁自锁，从而实现井下单向牵引。自锁原理在管道机器人中的运用与井下牵引器具有相似性。1995年哈尔滨工业大学于殿勇等研制的基于超越离合器自锁的管道机器人，实现了机器人在管内单方向超越自锁行走。2010年国防科技大学乔晋崴等研制的基于凸轮自锁原理管道机器人，实现了微小管道中机器人的单方向凸轮自锁行走；2012年该团队研制的一种基于斜面自锁的管道机器人，利用永磁铁相互排斥使楔块单方向自锁，实现管内单方向斜面自锁行走；同年，该团队提出一种可在管道内部双向行走的管道机器人概念设计，通过调整电磁铁极性的方式对左右楔块进行吸引和排斥，使得左右楔块与管壁均可实现斜面自锁，从而实现双向自锁行走。常见的自锁方式有斜面自锁、柱面自锁、凸轮自锁、超越离合器自锁、推杆导轨自锁等，依据接触形式可分为点接触自锁、线接触自锁和面接触自锁。在正压力相同时大接触面积上的压强小，能有效避免接触面受压变形。因此，面接触形式的斜面自锁和柱面自锁较之线接触形式的凸轮自锁、棘轮自锁和超越离合器自锁对井壁具备更好的保护性。在上述研究的基础上，创新性地研制了一种液压式伸缩式井下牵引器的运动结构，提出一种基于斜面自锁的锁止机构，使得牵引器的牵引力不受恒定静摩擦力的限制，并且可以配合不同厚度、不同摩擦系数的摩擦块，使牵引器具有较大的管径适用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种牵引力不受恒定静摩擦力的限制、结构紧凑、提高牵引器牵引能力的效果液压伸缩式井下牵引器的运动机构。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种液压式伸缩式井下牵引器的运动结构，包括中心轴、抓靠机构和伸缩机构，所述抓靠机构由抓靠缸、复位弹簧、斜块A和斜块B组成，所述抓靠缸包括抓靠缸壁、抓靠缸左端盖、抓靠缸右端盖和抓靠缸活塞，所述抓靠缸左端盖和抓靠缸右端盖分别固定于抓靠缸壁的左右端部，所述抓靠缸活塞位于抓靠缸壁内并与抓靠缸左端盖配合且可沿轴向相对运动，抓靠缸活塞与抓靠缸右端盖之间设有复位弹簧；所述斜块A与斜块B之间且沿斜块的周向方向均匀设置有第一抓靠臂、第二抓靠臂和第三抓靠臂，沿着斜块斜面开设有斜槽，抓靠臂的一端与斜块A上的斜槽相配合，抓靠臂的另一端与斜块B上斜槽相配合，当抓靠臂与井壁之间的摩擦角大于等于斜块A(或斜块B)与抓靠臂之间的摩擦角和斜块A(或斜块B)的倾斜角之和时实现自锁；进一步地，所述伸缩机构由伸缩缸壁和伸缩缸右端盖组成，伸缩缸壁的左端部固定于斜块B的右端面，伸缩缸壁的右端部固定有伸缩缸右端盖；进一步地，所述中心轴由左往右依次贯穿抓靠缸左端盖、斜块B、伸缩缸右端盖设置，中心轴上固定有位于伸缩缸壁内的伸缩缸活塞。优选地，所述抓靠缸为单作用液压缸。作为一种更优选的方案，抓靠缸为弹簧复位式单作用液压缸。优选地，所述伸缩机构为双作用液压缸。优选地，所述中心轴内开设有沿其轴向设置的泥浆通道。更近一步地，所述泥浆通道位于中心轴中心，也可偏置于中心轴内部。优选地，所述抓靠臂还可配合具有不同摩擦系数、不同厚度的摩擦块。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术是一种基于斜面自锁的锁止机构，具体的锁止表现在抓靠臂与井壁或管壁之间，通过机构克服了牵引力受限于恒定静摩擦力的问题，达到提高牵引器牵引能力的效果；通过抓靠机构和伸缩机构的循环工作，牵引器可在井下实现牵引，同时提供大牵引力。(2)抓靠臂采用液压伸缩机构，在抓靠缸活塞杆推动抓靠臂的过程中，抓靠臂可以沿径向伸出，使得抓靠臂具有一定的伸出范围，在此范围内，抓靠臂可停在任何一个位置，当抓靠缸内压力达到设定值时就会停止泵入液压油，这一设计可使得此牵引器具备一定的管径适应范围；该抓靠机构的牵引锁止为自锁锁止；此外，抓靠臂还可以配合不同摩擦块，使牵引器具有更大的管径适用范围。(3)本专利技术的中心轴设置留有泥浆通道，使得牵引过程中可保证泥浆循环系统正常运行。附图说明图1为本专利技术的结构剖面示意图；图2为抓靠臂的分布示意图；图3为本专利技术牵引锁止静力学模型图；附图中标记依次为：1-中心轴，2-抓靠缸左端盖，3-抓靠缸壁，4-抓靠缸活塞，5-复位弹簧，6-抓靠缸右端盖，7-斜块A，8-第一抓靠臂，9-斜块B，10-伸缩缸壁，11-伸缩缸右端盖，12-井壁或管壁，13-第二抓靠臂，14-第三抓靠臂，15-伸缩缸活塞，16-泥浆通道，18-左斜块，19-右斜块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，本专利技术的保护范围不局限于以下所述：如图1～2所示，一种液压伸缩式井下牵引器的运动机构，它包括中心轴1、抓靠机构和伸缩机构，抓靠机构由抓靠缸、复位弹簧5、斜块A7和斜块B9组成，所述抓靠机构由抓靠缸、复位弹簧5、斜块A和斜块B9组成，所述抓靠缸包括抓靠缸壁3、抓靠缸左端盖2、抓靠缸右端盖和抓靠缸活塞4，所述抓靠缸左端盖2和抓靠缸右端盖分别固定于抓靠缸壁3的左右端部，所述抓靠缸活塞4位于抓靠缸壁3内并与抓靠缸左端盖2连接，抓靠缸活塞4与抓靠缸右端盖之间设有复位弹簧5；所述斜块A与斜块B9之间且沿斜块的周向方向均匀设置有第一抓靠臂8、第二抓靠臂13和第三抓靠臂14，沿着斜块斜面开设有斜槽，抓靠臂的一端与斜块A上的斜槽相配合，抓靠臂的另一端与斜块B9上斜槽相配合，当抓靠臂与井壁12之间的摩擦角大于等于斜块A7(或斜块B9)与抓靠臂之间的摩擦角和斜块A7(或斜块B9)的倾斜角之和时实现自锁功能；所述的伸缩机构由伸缩缸壁10和伸缩缸右端盖11组成，伸缩缸壁10的左端部固定于斜块B9的右端面，伸缩缸壁10的右端部固定有伸缩缸右端盖11；所述的中心轴1由左往右依次贯穿抓靠缸左端盖2、斜块B9、伸缩缸右端盖11，中心轴1上固定有位于伸缩缸壁10内的伸缩缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压伸缩式井下牵引器的运动机构，其特征在于：包括中心轴（1）、抓靠机构和伸缩机构，所述抓靠机构由抓靠缸、复位弹簧（5）、斜块A（7）和斜块B（9）组成，所述抓靠缸包括抓靠缸壁（3）、抓靠缸左端盖（2）、抓靠缸右端盖（6）和抓靠缸活塞（4），所述抓靠缸左端盖（2）和抓靠缸右端盖（6）分别固定于抓靠缸壁（3）的左右端部，所述抓靠缸活塞（4）位于抓靠缸壁（3）内并与抓靠缸左端盖（2）连接，抓靠缸活塞（4）与抓靠缸右端盖（6）之间设有复位弹簧（5）；所述斜块A（7）与斜块B（9）之间且沿斜块的周向方向均匀设置有第一抓靠臂（8）、第二抓靠臂（13）和第三抓靠臂（14），沿着斜块斜面开设有斜槽，抓靠臂的一端与斜块A（7）上的斜槽相配合，抓靠臂的另一端与斜块B（9）上斜槽相配合，当抓靠臂与井壁（12）之间的摩擦角大于等于斜块A（7）或斜块B（9）与抓靠臂之间的摩擦角和斜块A（7）或斜块B（9）的倾斜角之和时实现自锁；所述伸缩机构由伸缩缸壁（10）和伸缩缸右端盖（11）组成，伸缩缸壁（10）的左端部固定于斜块B（9）的右端面，伸缩缸壁（10）的右端部固定有伸缩缸右端盖（11）；所述中心轴（1）由左往右依次贯穿抓靠缸左端盖（2）、斜块B（9）、伸缩缸右端盖（11）设置，中心轴（1）上固定有位于伸缩缸壁（10）内的伸缩缸活塞（15）。...

【技术特征摘要】
1.一种液压伸缩式井下牵引器的运动机构，其特征在于：包括中心轴（1）、抓靠机构和伸缩机构，所述抓靠机构由抓靠缸、复位弹簧（5）、斜块A（7）和斜块B（9）组成，所述抓靠缸包括抓靠缸壁（3）、抓靠缸左端盖（2）、抓靠缸右端盖（6）和抓靠缸活塞（4），所述抓靠缸左端盖（2）和抓靠缸右端盖（6）分别固定于抓靠缸壁（3）的左右端部，所述抓靠缸活塞（4）位于抓靠缸壁（3）内并与抓靠缸左端盖（2）连接，抓靠缸活塞（4）与抓靠缸右端盖（6）之间设有复位弹簧（5）；所述斜块A（7）与斜块B（9）之间且沿斜块的周向方向均匀设置有第一抓靠臂（8）、第二抓靠臂（13）和第三抓靠臂（14），沿着斜块斜面开设有斜槽，抓靠臂的一端与斜块A（7）上的斜槽相配合，抓靠臂的另一端与斜块B（9）上斜槽相配合，当抓靠臂与井壁（12）之间的摩擦角大于等于斜块A（7）或斜块B（9）与抓靠臂之间的摩擦角和斜块A（7）或斜块B（9）的倾斜角之和时实现自锁；所述伸缩机构由伸缩缸壁（10）和伸缩缸右端盖（11）组成，伸缩缸壁（10）的左端部固定于斜块B（9）的右端面，伸缩缸壁（10）的右端...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清友，杨亚强，朱海燕，郑威，赵建国，曾杰，张书扬，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51