一种旋转变往复直线传动机构及随钻主动降温动力装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种旋转变往复直线传动机构及随钻主动降温动力装置。旋转变往复直线传动机构包括：壳体、第一轴、第二轴，第一轴转动安装在壳体中，第二轴沿壳体的轴向滑动安装在壳体中，第一轴的一端与第二轴的一端抵接，第二轴的一端端面上设有多个周期循环的第一波浪型曲面，多个第一波浪型曲面环绕第二轴的轴线设置，第一轴的一端端面上设有与多个第一波浪型曲面适配的传动机构。当第一轴进行旋转运动时，实现第二轴相对壳体的往复直线运动。通过共轴线旋转变往复直线传动机构的作用，使得径向尺寸较小的动力装置能够满足钻具结构要求，为制冷装置提供稳定的、周期性的压力波，推动主动降温装置做功产生冷量。动主动降温装置做功产生冷量。动主动降温装置做功产生冷量。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转变往复直线传动机构及随钻主动降温动力装置


[0001]本专利技术涉及钻探
，尤其涉及一种旋转变往复直线传动机构及随钻主动降温动力装置。

技术介绍

[0002]油气井井眼的形成，是通过钻柱旋转或是井下动力钻具带动钻头切削地下岩层而产生的。为保障安全、高效钻井施工，需要在钻进的同时，连续不断地检测近钻头处的钻压、扭矩、环空水眼压力、温度等工程参数和电阻率、孔隙度、随钻伽马等地质参数。而为实现这些随钻工程参数和地质参数的获取，需要在钻柱底部、近钻头附近安装各种参数测量电路或传感器。
[0003]随着能源需求的增大，深层、超深层油气资源的勘探开发已成为增储上产的重要领域。但是，在向深层、超深层钻进过程中，地层高温超过了随钻测控系统各类元器件或传感器的温度上限，使其发生故障、甚至失效。一般来说，高温诱发随钻测控系统各类元器件或传感器失效有两种模式：1)当元器件或传感器工作时，自身温升产生的热应力降低了其使用寿命；2)当深层、超深层环境温度达到一个临界值时，随钻测控系统各类元器件或传感器就会发生破坏。由过热引发的失效，不仅导致更换失效元器件或传感器增加成本，而且缺乏耐高温的电子元器件，无法应对更深层油气资源的勘探开发需求。
[0004]当前，油气井井下工具抗高温技术已经被列为突破深层、超深层油气资源高效勘探和效益开发的关键核心技术。因此，攻克抗高温随钻测控系统的相关核心模块技术是重要的、也是迫切需求的。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种旋转变往复直线传动机构及随钻主动降温动力装置。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种旋转变往复直线传动机构，包括：壳体、第一轴、第二轴，所述第一轴转动安装在所述壳体中，所述第二轴沿所述壳体的轴向滑动安装在所述壳体中，所述第一轴的一端与所述第二轴的一端抵接，所述第二轴的一端端面上设有多个周期循环的第一波浪型曲面，多个所述第一波浪型曲面环绕所述第二轴的轴线设置，所述第一轴的一端端面上设有与多个所述第一波浪型曲面适配的传动机构。
[0007]采用本专利技术技术方案的有益效果是：当第一轴进行旋转运动时，能够实现第二轴相对壳体的往复直线运动。在井下钻具严苛的径向尺寸条件下，通过共轴线旋转变往复直线传动机构的作用，使得径向尺寸较小的动力装置能够满足钻具结构要求，为制冷装置提供稳定的、周期性的压力波，推动主动降温装置做功产生冷量，用以平衡高温环境传递给随钻测控系统的热量和随钻测控系统工作过程中产生的自生热，从而将随钻测控系统工作温度降至自身能够承受的环境温度以下，提高随钻测控系统的温度适用范围。解决现有随钻测控系统各类元器件或传感器不耐高温的问题。
[0008]进一步地，所述传动机构包括：多个球窝、多个滚动体以及滚动体保持架，多个所述球窝环绕所述第一轴的轴线安装在所述第一轴的一端端面上，多个滚动体一一对应转动安装在多个所述球窝中，所述滚动体保持架安装在所述第一轴的一端，多个所述滚动体凸出所述滚动体保持架，多个所述滚动体一一对应与多个所述第一波浪型曲面抵接。
[0009]采用上述进一步技术方案的有益效果是：滚动体保持架用于保持滚动体处于第一轴的端面上的球窝内。当第一轴进行旋转运动时，能够实现第二轴相对壳体的往复直线运动。
[0010]进一步地，所述传动机构为多个环绕所述第一轴的轴线安装在所述第一轴的一端端面上的周期循环的第二波浪型曲面，所述第二波浪型曲面与所述第一波浪型曲面适配，所述第二波浪型曲面与所述第一波浪型曲面抵接。
[0011]采用上述进一步技术方案的有益效果是：当第一轴进行旋转运动时，能够实现第二轴相对壳体的往复直线运动。
[0012]进一步地，所述第一轴通过第一轴承转动安装在所述壳体中，所述第二轴通过第二轴承以及键沿所述壳体的轴向滑动安装在所述壳体中，所述第二轴承的外圈与所述壳体的内壁连接，所述第二轴通过键与所述第二轴承的内圈连接。
[0013]采用上述进一步技术方案的有益效果是：第一轴承的设置，使得第一轴与壳体形成旋转副，可以进行相对旋转。第二轴承以及键的设置，保证第二轴相对于壳体只能进行往复直线运动，键起到防止第二轴相对壳体转动的作用。
[0014]进一步地，所述第一轴承为旋转轴承，所述第二轴承为直线轴承，所述键的长度方向与所述第二轴承的轴线以及第二轴的轴线平行。
[0015]采用上述进一步技术方案的有益效果是：第一轴承的设置，使得第一轴与壳体形成旋转副，可以进行相对旋转。第二轴承以及键的设置，保证第二轴相对于壳体只能进行往复直线运动，键起到防止第二轴相对壳体转动的作用。
[0016]进一步地，所述第二轴与所述壳体之间安装有弹簧，所述弹簧的一端与所述第二轴的一端连接，所述弹簧的另一端与所述壳体连接。
[0017]采用上述进一步技术方案的有益效果是：弹簧的设置，使得第二轴与壳体之间实现弹性支撑，弹簧保证第一轴的端面的球窝与第二轴的端面始终均与三个滚动体接触。或，使得第二轴与壳体之间实现弹性支撑，弹簧保证第一轴的端面与第二轴的端面始终接触。
[0018]此外，本专利技术还提供了一种随钻主动降温动力装置，包括上述任意一项所述的一种旋转变往复直线传动机构，还包括：缸体、活塞以及调整机构，所述缸体与壳体连接，第二轴的另一端通过所述调整机构与所述活塞连接，所述活塞滑动安装在所述缸体中。
[0019]采用本专利技术技术方案的有益效果是：活塞与缸体的内孔形成有一定径向间隙的圆柱运动副。调整机构的设置，使得第二轴与活塞之间可以自适应一定程度的不同轴误差。
[0020]进一步地，所述调整机构包括：第一销轴、万向十字轴、第二销轴，所述万向十字轴的一端通过第一销轴与所述第二轴的另一端连接，所述万向十字轴的另一端通过第二销轴与所述活塞连接。
[0021]采用上述进一步技术方案的有益效果是：万向十字轴的设置，使得第二轴与活塞之间可以自适应一定程度的不同轴误差。
[0022]进一步地，所述调整机构为弹性体，所述弹性体的一端与所述第二轴的另一端连
接，所述弹性体的另一端与所述活塞连接。
[0023]采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过弹性体进行连接，弹性体的弹性变形使得装置可以自适应一定程度的不同轴误差。
[0024]进一步地，所述调整机构为第二销轴，第二轴的另一端通过所述第二销轴与所述活塞连接。
[0025]采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过第二销轴直接连接，使得第二轴与活塞之间可以自适应一定程度的不同轴误差。
[0026]本专利技术附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术实践了解到。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例提供的随钻主动降温动力装置的结构示意图之一。
[0028]图2为本专利技术实施例提供的随钻主动降温动力装置的结构示意图之二。
[0029]图3为本专利技术实施例提供的随钻主动降温动力装置的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转变往复直线传动机构，其特征在于，包括：壳体、第一轴、第二轴，所述第一轴转动安装在所述壳体中，所述第二轴沿所述壳体的轴向滑动安装在所述壳体中，所述第一轴的一端与所述第二轴的一端抵接，所述第二轴的一端端面上设有多个周期循环的第一波浪型曲面，多个所述第一波浪型曲面环绕所述第二轴的轴线设置，所述第一轴的一端端面上设有与多个所述第一波浪型曲面适配的传动机构。2.根据权利要求1所述的一种旋转变往复直线传动机构，其特征在于，所述传动机构包括：多个球窝、多个滚动体以及滚动体保持架，多个所述球窝环绕所述第一轴的轴线安装在所述第一轴的一端端面上，多个滚动体一一对应转动安装在多个所述球窝中，所述滚动体保持架安装在所述第一轴的一端，多个所述滚动体凸出所述滚动体保持架，多个所述滚动体一一对应与多个所述第一波浪型曲面抵接。3.根据权利要求1所述的一种旋转变往复直线传动机构，其特征在于，所述传动机构为多个环绕所述第一轴的轴线安装在所述第一轴的一端端面上的周期循环的第二波浪型曲面，所述第二波浪型曲面与所述第一波浪型曲面适配，所述第二波浪型曲面与所述第一波浪型曲面抵接。4.根据权利要求1所述的一种旋转变往复直线传动机构，其特征在于，所述第一轴通过第一轴承转动安装在所述壳体中，所述第二轴通过第二轴承以及键沿所述壳体的轴向滑动安装在所述壳体中，所述第二轴承的外圈与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珂，苏义脑，高文凯，窦修荣，张磊，彭浩，郭贤伟，范锦辉，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：