本发明专利技术公开了一种大直径井壁取芯传动装置，其包括连杆机构、齿轮驱动总装、钻头总装、凸轮机构四部分构成。本发明专利技术应用能快速完成取芯作业，并且取芯直径大，传递扭矩大，功耗损失小。钻头与电机采用齿轮啮合驱动，电机功率基本上全部用在取芯上。这种设计使钻头组结构克服了仪器空间限制，使之相较于液压马达的钻头取芯直径大了一倍多，并且长度更长；钻进动作与折断动作的分离设计实现使得固定板绝对固定而不是与旋转板相对固定，因而能各司其职，在钻进过程中不会因为固定板受液压推杆的摩擦力而与旋转板一起产生位移导致钻进动作不顺利，并且可以更方便的更换不同指标的钻头以满足不同的指标需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油勘探领域，尤其是一种大直径井壁取芯传动装置。
技术介绍
在石油测井仪器中经常需要用到取芯仪器，作为岩层分析用。而取芯仪器的核心部分就是钻头部分，钻头的驱动与钻进方式是取芯能否成功并且高效的关键。以前的石油测井仪器中基本有两种，一种是爆炸取芯，取芯成型极为不易，可靠性差；一种是采用液压驱动，依靠液压马达带动钻头旋转，整个过程能量转化环节多，能量传递效率低，功率损耗大，传递扭矩小，易卡钻，取芯直径小，且液压马达结构复杂，容易失效，很容易造成取芯不能成功。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够使取芯直径大、效率高且成功率高的大直径井壁取芯传动装置。为了解决上述技术问题，本专利技术包括连杆机构、齿轮驱动总装、钻头总装以及凸轮机构；所述连杆机构包括液压推杆和铰链，所述液压推杆和铰链铰接，所述液压推杆在液压的作用下将铰链平推出去以完成水平往复运动；所述钻头总装包括钻头上端盖、薄齿轮、钻头下端盖和钻头，所述薄齿轮同轴固接在钻头上，所述钻头上端盖和钻头下端盖分别通过一轴承安装在钻头上，且所述钻头上端盖和钻头下端盖分置在薄齿轮的两侧；所述凸轮机构包括固定板和旋转板，所述旋转板铰接在固定板上；所述固定板上还形成有驱动槽和从动槽，所述驱动槽前段为水平设置的直线槽，后段为弧形槽，所述从动槽中段为竖直设置的直线槽，上下两段为弧形槽；所述旋转板上形成一端开口的敞口槽和曲线槽；所述铰链通过其侧端固接的凸块插装在驱动槽内，且所述凸块还受到敞口槽的约束，所述钻头下端盖通过其侧端固接的滑块插装在从动槽内，且所述滑块还受到曲线槽的约束，所述铰链在液压推杆的驱动下在驱动槽前段的直线槽内移动，并带动旋转板上的敞口槽移动，旋转板绕着固定板上的铰接点完成旋转动作，则所述钻头下端盖在曲线槽的约束下依次沿着从动槽上段的弧形槽和中段的直线槽移动，以实现将钻头总装整体由水平转到竖直位置并将钻头继续向下推出去；所述齿轮驱动总装包括齿轮箱、中轴、锥齿轮、小变位齿轮、短轴、中变位齿轮、长齿轮轴、大变位齿轮、高齿轮和齿轮箱盖，所述中轴、短轴和长齿轮轴分别通过轴承能够转动地竖直安装在齿轮箱和齿轮箱盖之间，其中长齿轮轴上端穿过齿轮箱向上伸出，所述锥齿轮和小变位齿轮同轴安装在中轴上且所述锥齿轮由电机驱动，所述中变位齿轮安装在短轴上，所述大变位齿轮和高齿轮同轴安装在长齿轮轴上，其中所述小变位齿轮、中变位齿轮和大变位齿轮啮合传动连接，所述钻头总装整体由水平转到竖直位置时，高齿轮和钻头总装的薄齿轮啮合。所述连杆机构还包括推杆连接块和两个平行设置的推杆支杆，所述推杆连接块通过固定螺母分别与液压推杆和两个推杆支杆刚性连接，两个所述推杆支杆还与所述铰链铰接。所述钻头上端盖通过小轴承安装在钻头上，所述钻头下端盖通过大轴承安装在钻头上，所述薄齿轮通过键连接方式安装在钻头上。本专利技术的有益效果是：本专利技术的优点是传递扭矩大，功率损失小，钻进速率大，卡钻几率小，在仪器直径较小的前提下取芯直径大，直线度好并且取芯长度更长，钻进动作极其稳定使得钻头振动幅度小，因而成芯率很高，对工作环境要求低，结构简单，维修方便，能高效高质量的在恶劣环境中完成取芯作业，并且可根据不同的取芯指标在现场更换相应的钻头，保证仪器功能的多样化。附图说明图1为本专利技术大直径井壁取芯传动装置的主视剖切结构示意图；图2为本专利技术大直径井壁取芯传动装置的俯视结构示意图；图3为本专利技术中连杆机构的俯视图；图4为本专利技术中连杆机构的主视图；图5为本专利技术中齿轮驱动总装的主视剖切结构示意图；图6为本专利技术中钻头总装的主视图；图7为本专利技术中固定板的结构图；图8为本专利技术中折断板的结构图；图9为本专利技术中旋转板的结构图；图10为本专利技术中凸轮机构的安装图及工作初始位置图；图11为本专利技术中凸轮机构的钻进完成及折断初始位置图；图12为本专利技术中凸轮机构的折断完成位置图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：钻头能否顺利高效并且稳定完成取芯作业是关系到整套仪器性能的关键指标，尤其稳定性更是工作者作业时关注的，包括仪器的稳定性和取芯动作的稳定性，本专利技术的目的就是快速高效顺利的完成取芯作业，并保证仪器的稳定性以及取芯动作的稳定性。如图1和图2所示，本专利技术的大直径井壁取芯传动装置包括连杆机构1、齿轮驱动总装2、钻头总装3以及凸轮机构4。如图3和图4所示，所述连杆机构1包括液压推杆11和铰链15，所述液压推杆11和铰链15铰接，所述液压推杆11在液压的作用下将铰链15平推出去以完成水平往复运动；所述连杆机构1还包括推杆连接块13和两个平行设置的推杆支杆14，所述推杆连接块13通过固定螺母12分别与液压推杆11和两个推杆支杆14刚性连接，两个所述推杆支杆14还与所述铰链15铰接。液压推杆在液压的作用下将两个推杆支杆通过推杆连接块平推出去完成水平往复运动，推杆支杆与铰链铰接，固定螺母保证液压推杆和推杆连接块及推杆支杆的刚性要求，两个推杆支干保证两边凸轮机构动作时的同步性。如图6所示，所述钻头总装3包括钻头上端盖32、薄齿轮34、钻头下端盖35和钻头37，所述薄齿轮34同轴固接在钻头37上，所述钻头上端盖32和钻头下端盖35分别通过一轴承安装在钻头37上，且所述钻头上端盖32和钻头下端盖35分置在薄齿轮34的两侧；所述钻头上端盖32通过小轴承33安装在钻头37上，所述钻头下端盖35通过大轴承36安装在钻头37上，所述薄齿轮34通过键连接方式安装在钻头37上。齿轮驱动总装2将扭矩传递给薄齿轮，薄齿轮通过键连接方式将扭矩又传递给钻头总装的钻头，保证了钻头在钻进的同时能够旋转，完成取芯工作，钻头与钻头上、下端盖是用轴承保证旋转自由度并轴向定位。如图7至图12所示，所述凸轮机构4包括固定板41、折断板42和旋转板43。凸轮机构与仪器刚性连接。如图7所示，所述固定板41包括板体411以及固接在板体411上的两个固定销412和旋转销413；所述板体411上还形成有驱动槽414和从动槽415，所述驱动槽414前段为水平设置的直线槽，后段为弧形槽，所述从动槽415中段为竖直设置的直线槽，上下两段为弧形槽。如图8所示，所述折断板42上形成有水平线槽421、竖直线槽422和两个为同一圆心的圆弧槽423，所述水平线槽421与驱动槽414前段的直线槽趋势相同，所述竖直线槽422与从动槽415上段的弧形槽和中段的直线槽趋势相同，所述折断板42的两个圆弧槽423分别对应地挂接在所述固定板41的两个固定销412上。如图9所示，所述旋转板43上形成有铰接孔431、一端开口的敞口槽432和曲线槽433，所述旋转板43的铰接孔431安装在所述固定板41的旋转销413上。所述旋转板43上还形成有交叉浅槽434以防止运动介质吸附。如图10和图11所示，所述铰链15通过其侧端固接的凸块插装在驱动槽414内，且所述凸块还受到敞口槽432的约束，所述钻头下端盖35通过其侧端固接的滑块插装在从动槽415内，且所述滑块还受到曲线槽433的约束，所述铰链15在液压推杆11的驱动下在驱动槽414前段的直线槽内移动，并带动旋转板43上的敞口槽432移动，旋转板43绕着固定板41上的铰接点完成旋转动作，则所述钻头下端盖35在曲线槽433的约束下依次沿着从动槽415上段的弧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大直径井壁取芯传动装置，其特征在于：包括连杆机构(1)、齿轮驱动总装(2)、钻头总装(3)以及凸轮机构(4)；所述连杆机构(1)包括液压推杆(11)和铰链(15)，所述液压推杆(11)和铰链(15)铰接，所述液压推杆(11)在液压的作用下将铰链(15)平推出去以完成水平往复运动；所述钻头总装(3)包括钻头上端盖(32)、薄齿轮(34)、钻头下端盖(35)和钻头(37)，所述薄齿轮(34)同轴固接在钻头(37)上，所述钻头上端盖(32)和钻头下端盖(35)分别通过一轴承安装在钻头(37)上，且所述钻头上端盖(32)和钻头下端盖(35)分置在薄齿轮(34)的两侧；所述凸轮机构(4)包括固定板(41)和旋转板(43)，所述旋转板(43)铰接在固定板(41)上；所述固定板(41)上还形成有驱动槽(414)和从动槽(415)，所述驱动槽(414)前段为水平设置的直线槽，后段为弧形槽，所述从动槽(415)中段为竖直设置的直线槽，上下两段为弧形槽；所述旋转板(43)上形成一端开口的敞口槽(432)和曲线槽(433)；所述铰链(15)通过其侧端固接的凸块插装在驱动槽(414)内，且所述凸块还受到敞口槽(432)的约束，所述钻头下端盖(35)通过其侧端固接的滑块插装在从动槽(415)内，且所述滑块还受到曲线槽(433)的约束，所述铰链(15)在液压推杆(11)的驱动下在驱动槽(414)前段的直线槽内移动，并带动旋转板(43)上的敞口槽(432)移动，旋转板(43)绕着固定板(41)上的铰接点完成旋转动作，则所述钻头下端盖(35)在曲线槽(433)的约束下依次沿着从动槽(415)上段的弧形槽和中段的直线槽移动，以实现将钻头总装(3)整体由水平转到竖直位置并将钻头(37)继续向下推出去；所述齿轮驱动总装(2)包括齿轮箱(201)、中轴(202)、锥齿轮(203)、小变位齿轮(204)、短轴(205)、中变位齿轮(206)、长齿轮轴(207)、大变位齿轮(208)、高齿轮(209)和齿轮箱盖(210)，所述中轴(202)、短轴(205)和长齿轮轴(207)分别通过轴承能够转动地竖直安装在齿轮箱(201)和齿轮箱盖(210)之间，其中长齿轮轴(207)上端穿过齿轮箱(201)向上伸出，所述锥齿轮(203)和小变位齿轮(204)同轴安装在中轴(202)上且所述锥齿轮(203)由电机驱动，所述中变位齿轮(206)安装在短轴(205)上，所述大变位齿轮(208)和高齿轮(209)同轴安装在长齿轮轴(207)上，其中所述小变位齿轮(204)、中变位齿轮(206)和大变位齿轮(208)啮合传动连接，所述钻头总装(3)整体由水平转到竖直位置时，高齿轮(209)和钻头总装(3)的薄齿轮(34)啮合。...
【技术特征摘要】
1.一种大直径井壁取芯传动装置，其特征在于：包括连杆机构(1)、齿轮驱动总装(2)、钻头总装(3)以及凸轮机构(4)；所述连杆机构(1)包括液压推杆(11)和铰链(15)，所述液压推杆(11)和铰链(15)铰接，所述液压推杆(11)在液压的作用下将铰链(15)平推出去以完成水平往复运动；所述钻头总装(3)包括钻头上端盖(32)、薄齿轮(34)、钻头下端盖(35)和钻头(37)，所述薄齿轮(34)同轴固接在钻头(37)上，所述钻头上端盖(32)和钻头下端盖(35)分别通过一轴承安装在钻头(37)上，且所述钻头上端盖(32)和钻头下端盖(35)分置在薄齿轮(34)的两侧；所述凸轮机构(4)包括固定板(41)和旋转板(43)，所述旋转板(43)铰接在固定板(41)上；所述固定板(41)上还形成有驱动槽(414)和从动槽(415)，所述驱动槽(414)前段为水平设置的直线槽，后段为弧形槽，所述从动槽(415)中段为竖直设置的直线槽，上下两段为弧形槽；所述旋转板(43)上形成一端开口的敞口槽(432)和曲线槽(433)；所述铰链(15)通过其侧端固接的凸块插装在驱动槽(414)内，且所述凸块还受到敞口槽(432)的约束，所述钻头下端盖(35)通过其侧端固接的滑块插装在从动槽(415)内，且所述滑块还受到曲线槽(433)的约束，所述铰链(15)在液压推杆(11)的驱动下在驱动槽(414)前段的直线槽内移动，并带动旋转板(43)上的敞口槽(432)移动，旋转板(43)绕着固定板(41)上的铰接点完成旋转动作，则所述钻头下端盖(35)在曲线槽(433)的约束下依次沿着从动槽(415)上段的弧形槽和中段的直线...
【专利技术属性】
技术研发人员：嵇成高，郭运，李国英，牛延吉，翟国忠，沈亚双，王浩然，韩明明，王华段，张向维，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
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