阅读说明：本技术 一种基于液压驱动的多档位控制系统 (Multi-gear control system based on hydraulic drive ) 是由 强瑜 范翔宇 周跃云 张千贵 汪丹 谢炜 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于液压驱动的多档位控制系统,包括壳体、换向控制机构、多档位控制机构、液力传输机构和复位弹簧,所述壳体包括上壳体和下壳体,所述壳体内设置有液力传输机构,所述液力传输机构上设置有换向控制机构和多档位控制机构,所述换向控制机构和多档位控制机构之间设置有复位弹簧用以使所述换向控制机构的复位。本发明实现对RSS控制系统的机械化、可靠化和简洁化,而本发明系统机构属于纯机械式结构,为机械式控制,相较于电子控制的液压控制系统控制简便、可靠性高。(The invention discloses a multi-gear control system based on hydraulic drive, which comprises a shell, a reversing control mechanism, a multi-gear control mechanism, a hydraulic transmission mechanism and a return spring, wherein the shell comprises an upper shell and a lower shell, the hydraulic transmission mechanism is arranged in the shell, the reversing control mechanism and the multi-gear control mechanism are arranged on the hydraulic transmission mechanism, and the return spring is arranged between the reversing control mechanism and the multi-gear control mechanism to reset the reversing control mechanism. The invention realizes mechanization, reliability and simplification of the RSS control system, and the system mechanism of the invention belongs to a pure mechanical structure, is mechanical control, and has simple and convenient control and high reliability compared with an electronically controlled hydraulic control system.)

一种基于液压驱动的多档位控制系统

技术领域

本发明涉及检测取样领域，具体地说，是涉及一种基于液压驱动的多档位控制系统。

背景技术

旋转导向钻井系统(Rotary Steerable Systems，简称RSS)是在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井系统，而RSS的液压控制系统是实施准确可靠的旋转导向钻进必不可少的部分。

目前RSS旋转导向工具中的液压控制系统基本都是由电磁控制的，在地磁力强的地层有发生控制失效的危险，从而极大的危机钻进安全，且在地下高温条件下电子元器件极易损坏和报废，造成数据失真、功能异常、系统奔溃，甚至于使得整个RSS系统全部瘫痪.因此需要一种基于液压驱动的多档位控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于液压驱动的多档位控制系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明包括壳体、换向控制机构、多档位控制机构、液力传输机构和复位弹簧，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述壳体内设置有液力传输机构和密封组件，所述液力传输机构上设置有换向控制机构和多档位控制机构，所述换向控制机构和多档位控制机构之间设置有复位弹簧用以使所述换向控制机构的复位，所述换向控制机构包括换向芯体、组合换向齿圈和齿圈轴承，所述组合换向齿圈包括导向齿圈和导向齿槽,所述导向齿槽镶嵌于所述壳体内壁，中空的所述换向芯体外周嵌装有所述导向齿圈，所述导向齿圈均匀分布有5个成72°均布的导向肋，所述导向肋与所述壳体耦合，所述换向芯体内侧设置有环形槽，所述环形槽内装有齿圈滚子轴承与中心轴形成动连接。

进一步地，所述液力传输机构包括中心轴和节流阀；所述中心轴上设置有节流阀。

进一步地，多档位控制机构包括四个多档位液压缸，液压缸缸体和端盖，四个所述液压缸为盘状结构，依次通过镶嵌方式叠放设置，四个所述液压缸包括三个循环液压缸和造斜控制缸，所述造斜控制缸位于最下端，其底部有三个互相呈120°均布的通孔。

进一步地，所述密封组件包括环形组合密封套、环形定位密封套、齿型密封和T型密封套，所述环形组合密封套设置在所述液压缸缸体之间的端部密封。所述环形定位密封套位于轴承接触的密封，所述齿型密封位于四个液压缸的镶嵌处的密封，所述T型密封套设置在所述壳体的底端密封面上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明实现对RSS控制系统的机械化、可靠化和简洁化，而本发明系统机构属于纯机械式结构，为机械式控制，相较于电子控制的液压控制系统控制简便、可靠性高，而且能准确的实现控制功能。此外，此机构的发明为后续的RSS旋转导向工具的设计研究奠定基础、做好准备，对于RSS的研究具有重要意义。

附图说明

图1为基于液压驱动的多档位控制系统的结构示意图；

①上壳体，②导向齿圈，③复位弹簧，④多档位控制机构端盖，⑤下壳体，⑥多档位控制机构套筒，⑦多档位控制腔，⑧多档位控制机构底座，⑨环槽型刚性密封套，⑩造斜液压缸，

齿形密封圈，稳斜液压缸，循环液压缸，检测液压缸，

节流阀，

齿圈轴承，中心轴。

具体实施方式

下面根据实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示，本发明包括壳体、换向控制机构、多档位控制机构、液力传输机构和复位弹簧，所述壳体包括上壳体1和下壳体5，所述壳体内设置有液力传输机构和密封组件，所述液力传输机构上设置有换向控制机构和多档位控制机构，所述换向控制机构和多档位控制机构之间设置有复位弹簧3用以使所述换向控制机构的复位，所述换向控制机构包括换向芯体、组合换向齿圈和齿圈轴承16，所述组合换向齿圈包括导向齿圈2和导向齿槽,所述导向齿槽镶嵌于所述壳体内壁，中空的所述换向芯体外周嵌装有所述导向齿圈2，所述导向齿圈2均匀分布有5个成72°均布的导向肋，所述导向肋与所述壳体耦合，所述换向芯体内侧设置有环形槽，所述环形槽内装有齿圈滚子轴承与中心轴形成动连接。

所述液力传输机构包括中心轴17和节流阀15,所述中心轴17上设置有节流阀15。

多档位控制机构包括四个多档位液压缸，液压缸缸体和端盖，四个所述液压缸为盘状结构，依次通过镶嵌方式叠放设置，四个所述液压缸包括三个循环液压缸和造斜控制缸，所述造斜控制缸位于最下端，其底部有三个互相呈120°均布的通孔。

所述密封组件包括环形组合密封套、环形定位密封套、齿型密封和T型密封套，所述环形组合密封套设置在所述液压缸缸体之间的端部密封。所述环形定位密封套位于轴承接触的密封，所述齿型密封位于四个液压缸的镶嵌处的密封，所述T型密封套设置在所述壳体的底端密封面上。

本发明的工作流程按如下：

钻井液通过中心轴17流经节流阀15时，在钻井液压力推动下带动换向控制机构和中心轴下移至下行程点位，再降低压力后在复位弹簧的作用下上行，在多档位控制机构协同下实现多档位段控制。

换向控制机构在节流阀节流作用下带动换向控制机构向下移动，复位弹簧置于换向芯体结构和限位挡圈之间，主要用于换向控制机构的复位。

多档位控制机构的造斜控制缸位于最下端，其底部有三个互相呈120°均布的通孔，其中两个通孔直接与壳体液压通道连通，第三个通道中镶嵌有一根圆柱形通管直接延伸至稳斜控制缸缸体内；空位循环缸钻井液只能在缸体内循环，溢流检测缸一端开有一个通孔与外环空连通，通过钻井液的外溢而引起的压力瞬间变化来检测系统完成一个完整行程。液压缸壳体为带底座的圆筒型结构，底端开有三个互相呈120°均布的通孔与下端壳体连通，将四个多档位缸体集中装配其中，另一端用螺旋端盖密封，形成一个整体。

本系统中液力传输机构包括中心轴17和节流阀15；中心轴17为钻井液的主要流通通道，钻井液经中心轴射流孔进入相应的多档位控制缸；节流阀15主要用于节流钻井液从而产生液压差来带动个换向控制机构和中心轴配合多档位控制机构实现系统的液压控制。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。