旋转冲击工具制造技术

本发明专利技术涉及井下作业设备技术领域，是一种旋转冲击工具，包括外筒、上芯轴、下芯轴、芯轴铁砧、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴，下芯轴的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧，上芯轴的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧的上方。本发明专利技术通过冲击驱动组件和冲击执行组件的设置可使得上芯轴能相对下芯轴周期性上下往复运动，进而可通过冲击发生件对芯轴铁砧周期性的产生向下撞击作用力，使得下游钻头在钻进过程中受到脉冲式的向下冲击，使其在钻进作业中具有良好的破岩效果。

Rotary impact tool

【技术实现步骤摘要】
旋转冲击工具
本专利技术涉及井下作业设备
，是一种旋转冲击工具。
技术介绍
常规钻井主要是利用转盘或井下动力钻具转动钻头来破碎井底岩石，这种钻进方法被称为“回转钻进”。而当钻进遇到坚硬、破碎岩石以及中等硬度的粗粒不均质岩层时，会出现钻头钻井效率低，机械钻速下降等问题，目前，冲击回转钻进技术是解决上述问题的一种有效方法，通常是在普通的回转钻井的钻具上部加上一个冲击器，将连续的、高频的冲击载荷传递到钻头上，使钻头以冲击和回转切削这两种方式综合破碎岩石。目前，旋转冲击钻具存在以下问题：冲击器结构复杂化，易损件较多，冲锤冲程短，钻井液的冲蚀以及其中的固相颗粒，使得射流孔道堵塞或开关阀部件不能达到设定的功能，从而导致整个冲击器性能不稳定，寿命短，冲击力和振动频率对外界影响因素敏感，会随钻井液排量和压力等因素的变化而变化，这种变化导致钻头冲击破碎效果不理想。另外，由于工具在使用过程中芯轴往复高频运动，芯轴上的密封件会造成工具内部环空腔内产生憋压。目前国内外有众多企业、院校已经研发了多种形式的旋转冲击钻井提速工具，这些工具虽然能起到提高机械钻速的目的，但是由于工具在使用过程中芯轴往复高频运动，不但导致密封件极易损坏，并且金属件高速反复摩擦产生大量金属碎屑，从而导致工具失效，工具使用寿命减短，严重限制了工具的大规模推广。
技术实现思路
本专利技术提供了一种旋转冲击工具，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有旋转冲击钻具使用冲击器存在的破碎效果不理想的问题，以及密封件造成工具内部环空腔产生憋压的问题。本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种旋转冲击工具，包括外筒、上芯轴、下芯轴、芯轴铁砧、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴，下芯轴的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧，上芯轴的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧的上方，上芯轴的下部和下芯轴的上部传动连接在一起，且上芯轴能相对下芯轴上下移动，上芯轴的下部固定有能在其下行时撞击芯轴铁砧的冲击发生件；下芯轴外侧安装有套装于外筒内侧且能与下芯轴同步转动的冲击驱动组件，外筒内侧安装有座于冲击驱动组件上的冲击执行组件，所述冲击执行组件能随着冲击驱动组件的转动而周期性上下往复运动；上芯轴与外筒之间设有套装在上芯轴上部外侧的上浮动密封组件，下芯轴与外筒之间套装有限位安装在外套筒下部内侧的下浮动密封组件，对应上浮动密封组件和冲击执行组件之间位置的上芯轴与外筒之间设有磁性吸附装置。下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述冲击驱动组件可包括铁砧底座和铁砧体，下芯轴的上部外侧固定安装有铁砧底座，铁砧底座的上部固定安装有铁砧体，铁砧体的顶面沿圆周交替均布有凸起部和凹槽部，冲击执行组件包括冲击砧和滚轮，外筒的内侧固定安装有冲击砧，冲击砧下部外侧沿圆周安装有至少两个滚轮，滚轮的下端位于冲击砧的下方，滚轮座于铁砧体上且能与凸起部和凹槽部位置相对应。上述下芯轴的上部外侧可固定有下环限位件，下环限位件包括下限位卡套和下卡套固定套，下芯轴的上部外侧安装有下限位卡套，对应下限位卡套位置的下芯轴外侧沿竖直方向间隔分布有多个下限位卡槽，下限位卡套内侧分布有能分别卡入各个下限位卡槽内的下内凸环块，下限位卡套的下部外侧设有下卡位环台，下限位卡套的下部外侧套装有座于下卡位环台下的下卡套固定套，下限位卡套包括至少两个沿圆周分布的下限位卡块，所有下限位卡块共同围合形成环体，铁砧底座的下端座于下限位卡套或/和下卡套固定套上。上述外筒的上部内侧可沿竖直方向间隔分布有第一环台和第二环台，上芯轴的上端位于第一环台的上方，上芯轴的下端位于第二环台的下方，对应第一环台和第二环台之间位置的上芯轴外侧设有上环限位件，对应第一环台与环形限位件之间位置以及环形限位件与第二环台之间位置的上芯轴与外筒之间均限位套装有推力轴承；第一环台与上芯轴之间、第二环台与上芯轴之间均套设有上耐磨套。上述外筒可包括上接头、轴承体套筒、冲击套筒、中间套和下套筒，轴承体套筒的上端内侧与第一环台的下端外侧一体设置，第一环台的上部外侧与上接头的下部内侧固定安装在一起，且上接头座于轴承体套筒上，冲击套筒的上端内侧与第二环台的下端外侧一体设置，第二环台的上端外侧与轴承体套筒的下端内侧固定安装在一起，且轴承体套筒座于冲击套筒上，下芯轴的上端位于中间套的上方，冲击执行组件位于第二环台下方，冲击驱动组件位于中间套上方，冲击套筒的下端外侧设有外环槽，外环槽内固定安装有外耐磨套，冲击套筒的下端内侧与中间套的上端外侧固定安装在一起，中间套的下端外侧与下套筒的上端内侧固定安装在一起，中间套的下端外侧固定安装有位于下套筒内的中筒密封套，中筒密封套套装于下芯轴内且两者之间安装有O形密封圈，中间套的上部内侧设有中耐磨环槽，中耐磨环槽内设有套装于下芯轴外侧的中耐磨套。上述上浮动密封组件可包括上阀体、防尘圈、上单向密封圈、第一衬套和上密封圈，对应第一环台上方位置的上芯轴与上接头之间套装有上阀体，上阀体与上芯轴之间由上至下依次间隔设有防尘圈、上单向密封圈和第一衬套，上单向密封圈能阻碍液体由上至下渗透，对应防尘圈和上单向密封圈之间位置的上阀体内侧设有第一内环槽，对应第一内环槽位置的上阀体外侧沿圆周均布有至少一个能与第一内环槽连通的第一连通孔，对应第一内环槽下方位置的上阀体下端沿圆周均布有至少一个开口向下的连通盲孔，连通盲孔上端均位于第一衬套上方，对应第一内环槽下方位置的上阀体与上接头之间上下间隔设有至少一道上密封圈，对应每两相邻的上密封圈之间位置的上阀体外侧均设有能与对应位置连通盲孔连通的第二连通孔，对应上单向密封圈和第一衬套之间位置的上阀体内侧设有至少一个能与对应位置连通盲孔连通的第三连通孔；轴承体套筒的上部与第一环台之间设有连通的上安装通道，上安装通道的一端位于轴承体套筒的上部外侧且安装有上安装堵头，上安装通道的另一端位于第一环台的上端；下浮动密封组件包括下阀体、第三衬套、第二衬套、下单向密封圈和下密封圈，对应下套筒中部位置的下芯轴与下套筒之间套装有下阀体，下阀体上部内侧设有第一阀体环台，第一阀体环台内侧与下芯轴之间设有第二衬套，下阀体下端内侧设有第二阀体环台，第二阀体环台上部内侧与下芯轴之间设有能阻碍液体由下至上渗透的下单向密封圈，下阀体上部外侧与下套筒之间设有下密封圈，对应第二衬套和下单向密封圈之间位置的下阀体内侧设有第二内环槽，第一阀体环台内侧沿圆周分布有至少一道上下贯通的连通槽，下阀体下部外侧沿圆周分布有至少一道开口向下的滑动槽，对应每个滑动槽上端位置的下套筒外侧均设有内外贯通的限位安装孔，每个限位安装孔内均固定安装有内端位于对应位置滑动槽内的限位堵头，对应中间套与下阀体之间位置的下套筒上设有下安装通孔，下安装通孔内安装有下安装堵头；下套筒的下端内侧设有下环台，下环台的中部内侧设有内环槽，内环槽内安装有第三衬套，对应内环槽外侧位置的下环台上设有上下贯通的第四连通孔；磁性吸附装置为柱形磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转冲击工具，其特征在于包括外筒、上芯轴、下芯轴、芯轴铁砧、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴，下芯轴的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧，上芯轴的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧的上方，上芯轴的下部和下芯轴的上部传动连接在一起，且上芯轴能相对下芯轴上下移动，上芯轴的下部固定有能在其下行时撞击芯轴铁砧的冲击发生件；下芯轴外侧安装有套装于外筒内侧且能与下芯轴同步转动的冲击驱动组件，外筒内侧安装有座于冲击驱动组件上的冲击执行组件，所述冲击执行组件能随着冲击驱动组件的转动而周期性上下往复运动；上芯轴与外筒之间设有套装在上芯轴上部外侧的上浮动密封组件，下芯轴与外筒之间套装有限位安装在外套筒下部内侧的下浮动密封组件，对应上浮动密封组件和冲击执行组件之间位置的上芯轴与外筒之间设有磁性吸附装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转冲击工具，其特征在于包括外筒、上芯轴、下芯轴、芯轴铁砧、冲击发生件、冲击驱动组件、冲击执行组件、上浮动密封组件、下浮动密封组件和磁性吸附装置，外筒的上部内侧悬挂有能相对其转动的上芯轴，外筒的下部内侧限位安装有能相对其转动的下芯轴，下芯轴的上端内侧设有安装环槽，安装环槽内座有芯轴铁砧，上芯轴的下部套装于安装环槽内并位于芯轴铁砧的上方，上芯轴的下部和下芯轴的上部传动连接在一起，且上芯轴能相对下芯轴上下移动，上芯轴的下部固定有能在其下行时撞击芯轴铁砧的冲击发生件；下芯轴外侧安装有套装于外筒内侧且能与下芯轴同步转动的冲击驱动组件，外筒内侧安装有座于冲击驱动组件上的冲击执行组件，所述冲击执行组件能随着冲击驱动组件的转动而周期性上下往复运动；上芯轴与外筒之间设有套装在上芯轴上部外侧的上浮动密封组件，下芯轴与外筒之间套装有限位安装在外套筒下部内侧的下浮动密封组件，对应上浮动密封组件和冲击执行组件之间位置的上芯轴与外筒之间设有磁性吸附装置。


2.根据权利要求1所述的旋转冲击工具，其特征在于冲击驱动组件包括铁砧底座和铁砧体，下芯轴的上部外侧固定安装有铁砧底座，铁砧底座的上部固定安装有铁砧体，铁砧体的顶面沿圆周交替均布有凸起部和凹槽部，冲击执行组件包括冲击砧和滚轮，外筒的内侧固定安装有冲击砧，冲击砧下部外侧沿圆周安装有至少两个滚轮，滚轮的下端位于冲击砧的下方，滚轮座于铁砧体上且能与凸起部和凹槽部位置相对应。


3.根据权利要求2所述的旋转冲击工具，其特征在于下芯轴的上部外侧固定有下环限位件，下环限位件包括下限位卡套和下卡套固定套，下芯轴的上部外侧安装有下限位卡套，对应下限位卡套位置的下芯轴外侧沿竖直方向间隔分布有多个下限位卡槽，下限位卡套内侧分布有能分别卡入各个下限位卡槽内的下内凸环块，下限位卡套的下部外侧设有下卡位环台，下限位卡套的下部外侧套装有座于下卡位环台下的下卡套固定套，下限位卡套包括至少两个沿圆周分布的下限位卡块，所有下限位卡块共同围合形成环体，铁砧底座的下端座于下限位卡套或/和下卡套固定套上。


4.根据权利要求1或2或3所述的旋转冲击工具，其特征在于外筒的上部内侧沿竖直方向间隔分布有第一环台和第二环台，上芯轴的上端位于第一环台的上方，上芯轴的下端位于第二环台的下方，对应第一环台和第二环台之间位置的上芯轴外侧设有上环限位件，对应第一环台与环形限位件之间位置以及环形限位件与第二环台之间位置的上芯轴与外筒之间均限位套装有推力轴承；第一环台与上芯轴之间、第二环台与上芯轴之间均套设有上耐磨套。


5.根据权利要求4所述的旋转冲击工具，其特征在于外筒包括上接头、轴承体套筒、冲击套筒、中间套和下套筒，轴承体套筒的上端内侧与第一环台的下端外侧一体设置，第一环台的上部外侧与上接头的下部内侧固定安装在一起，且上接头座于轴承体套筒上，冲击套筒的上端内侧与第二环台的下端外侧一体设置，第二环台的上端外侧与轴承体套筒的下端内侧固定安装在一起，且轴承体套筒座于冲击套筒上，下芯轴的上端位于中间套的上方，冲击执行组件位于第二环台下方，冲击驱动组件位于中间套上方，冲击套筒的下端外侧设有外环槽，外环槽内固定安装有外耐磨套，冲击套筒的下端内侧与中间套的上端外侧固定安装在一起，中间套的下端外侧与下套筒的上端内侧固定安装在一起，中间套的下端外侧固定安装有位于下套筒内的中筒密封套，中筒密封套套装于下芯轴内且两者之间安装有O形密封圈，中间套的上部内侧设有中耐磨环槽，中耐磨环槽内设有套装于下芯轴外侧的中耐磨套。


6.根据权利要求5所述的旋转冲击工具，其特征在于上浮动密封组件包括上阀体、防尘圈、上单向密封圈、第一衬套和上密封圈，上单向密封圈能阻碍液体由上至下渗透，对应第一环台上方位置的上芯轴与上接头之间套装有上阀体，上阀体与上芯轴之间由上至下依次间隔设有防尘圈、上单向密封圈和第一衬套，对应防尘圈和上单向密封圈之间位置的上阀体内侧设有第一内环槽，对应第一内环槽位置的上阀体外侧沿圆周均布有至少一个能与第一内环槽连通的第一连通孔，对应第一内环槽下方位置的上阀体下端沿圆周均布有至少一个开口向下的连通盲孔，连通盲孔上端均位于第一衬套上方，对应第一内环槽下方位置的上阀体与上接头之间上下间隔设有至少一道上密封圈，对应每两相邻的上密封圈之间位置的上阀体外侧均设有能与对应位置连通盲孔连通的第二连通孔，对应上单向密封圈和第一衬套之间位置的上阀体内侧设有至少一个能与对应位置连通盲孔连通的第三连通孔；轴承体套筒的上部与第一环台之间设有连通的上安装通道，上安装通道的一端位于轴承体套筒的上部外侧且安装有上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，宋朝晖，乔东宇，王新东，王伟罡，张胜鹏，李富强，王维周，
申请(专利权)人：中国石油集团西部钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65