[发明专利]一种机械变径稳定器

权利要求书

1.机械变径稳定器主要由上接头(1)、销钉(2)、传动轴(3)、轴状翼板(4)、下接头(5)、端盖(6)、双向凸轮(7)、导向轮(8)、单向凸轮(9)和外筒(10)组成；

上接头(1)是中孔、厚壁金属圆柱体；从外部来看，上接头(1)是圆柱体；从内部来看，上接头(1)上端是石油钻具螺纹，用于连接上部钻具，石油钻具螺纹下面是钻井液流道，钻井液流道下面或上接头(1)下端是特殊螺纹，用于连接传动轴(3)；

传动轴(3)是中孔、厚壁金属轴；从外部来看，传动轴(3)中部是扭矩传动段，扭矩传动段可设计成花键轴，或多棱等边柱体，或椭圆柱体，或其他形状柱体，用于安装双向凸轮(7)、导向轮(8)和单向凸轮(9)，单向凸轮(9)在中间，导向轮(8)和双向凸轮(7)在两侧且对称安装，传动轴(3)两端是特殊螺纹，用于连接上接头(1)和下接头(5)，传动轴(3)中部扭矩传动段和两端特殊螺纹中间是圆轴段，用于安装端盖(6)，两端圆轴段直径可相等或不相等，但至少一端圆轴段直径小于扭矩传动段直径，因此，两个端盖(6)中孔直径可相等或不相等，且均与对应圆轴段直径相等；从内部来看，传动轴(3)内部是钻井液流道；

下接头(5)是中孔、厚壁金属圆柱体；从外部来看，下接头(5)上端是咬合段，咬合段下面或下接头(5)下端是石油钻具螺纹，用于连接下部钻具；从内部来看，下接头(5)上端是特殊螺纹，用于连接传动轴(3)，特殊螺纹下面或下接头(5)下端是钻井液流道；

端盖(6)是中孔、三棱状金属板，呈梅花状，厚度略小于传动轴(3)圆轴段长度，边沿凸起部位称为棱，相邻棱间低凹部位称为泄流槽；三个棱120°周向均布设计，棱顶部和泄流槽底部均为圆弧面，棱两侧面为两个平行平面，且棱顶部圆弧面和泄流槽底部圆弧面均与中孔圆柱面同轴；端盖(6)与上接头(1)或下接头(5)相邻一侧，且直径大于上接头(1)或下接头(5)直径部分加工成圆锥面；端盖(6)与外筒(10)相邻一侧加工成台肩，棱顶部台肩相对较高，棱两侧台肩和泄流槽底部台肩相对较低，或者，棱顶部台肩、棱两侧台肩和泄流槽底部台肩高度均相等，且均与外筒(10)对应部位壁厚相同，用于安装外筒(10)，具体在设计加工时统筹考虑；端盖(6)棱顶部台肩或泄流槽底部台肩加工销钉孔，或者，棱顶部台肩和泄流槽底部台肩均加工销钉孔，用于安装销钉(2)，固定外筒(10)，具体在设计加工时统筹考虑；端盖(6)中孔内可加工密封槽，或不加工密封槽，具体在设计加工时统筹考虑；端盖(6)中孔内可设计安装轴承，或不设计安装轴承，具体在设计加工时统筹考虑；

外筒(10)是三棱状金属管，呈梅花状，边沿凸起部位称为棱，相邻棱间低凹部位称为泄流槽；三个棱120°周向均布设计，棱顶部外壁、棱顶部内壁、泄流槽底部外壁和泄流槽底部内壁均为圆弧面，且四个圆弧面同轴，棱两侧面外壁和内壁为四个平行平面，棱顶部壁厚相对较大，棱两侧壁厚和泄流槽底部壁厚相对较薄，或者，棱顶部壁厚、棱两侧壁厚和泄流槽底部壁厚均相等，且均与端盖(6)对应部位台肩高度相同，用于安装端盖(6)，具体在设计加工时统筹考虑；外筒(10)棱顶部中央位置加工有轴状翼板孔，用于安装轴状翼板(4)；外筒(10)棱顶部两端或泄流槽底部两端对称加工销钉孔，或者，棱顶部两端和泄流槽底部两端均对称加工销钉孔，用于安装销钉(2)，固定端盖(6)，具体在设计加工时统筹考虑；

双向凸轮(7)是中孔、不规则金属板，呈梅花状，边沿凸起部位称为耳板，相邻耳板间低凹部位称为凹槽；三个耳板120°周向均布设计，耳板顶部和凹槽底部均为圆弧面，且与中孔所在轴同轴，耳板两侧面是非平行平面，且耳板宽略大于外筒(10)棱两侧面内壁宽一半；三个耳板上均加工有凸轮轨道，轨道技术参数完全相同，且在耳板上构成腰型通孔或腰型滑槽，凸轮轨道两端均为圆弧面，直径与轴状翼板(4)中销轴直径相等，凸轮轨道内侧壁和外侧壁为两个相互平行平面或曲面且与两端圆弧面相切连接，或者说，腰型通孔或腰型滑槽宽与轴状翼板(4)中销轴直径相等，当双向凸轮(7)顺时针旋转到止点时，凸轮轨道左端圆弧面所在轴正好位于外筒(10)棱中心平面上，当双向凸轮(7)逆时针旋转到止点时，凸轮轨道右端圆弧面所在轴正好位于外筒(10)棱中心平面上，同时，凸轮轨道左端圆弧面所在轴到中孔所在轴距离小于凸轮轨道右端圆弧面所在轴到中孔所在轴距离；双向凸轮(7)通过中孔安装在传动轴(3)上，中孔形状与传动轴(3)扭矩传动段形状相同，且技术参数相匹配；

导向轮(8)是中孔、三棱状金属板，呈梅花状，边沿凸起部位称为棱，相邻棱间低凹部位称为凹槽；三个棱120°周向均布设计，棱顶部和凹槽底部均为圆弧面，且均与中孔圆柱面同轴，棱两侧面为两个平行平面，棱宽与外筒(10)棱两侧面内壁宽相等，导向轮(8)嵌进安装在外筒(10)内部，且与外筒(10)相对稳固；三个棱上均加工有轴状翼板轨道，且与外筒(10)棱顶部轴状翼板孔位置一致，用于安装轴状翼板(4)；导向轮(8)通过中孔安装在传动轴(3)上，中孔是圆柱孔，直径略大于传动轴(3)扭矩传动段直径；

单向凸轮(9)是中孔、不规则金属柱状体，呈梅花状，凸轮轨道左侧低凹部位称为基轴，凸轮轨道右侧凸起部位称为耳板；三个凸轮轨道120°周向均布设计，轨道技术参数完全相同，且与双向凸轮(7)腰型通孔或腰型滑槽内侧壁轨道技术参数相同；基轴和耳板顶部圆弧面直径分别与凸轮轨道最低部位和最高部位直径相等，且基轴圆弧面和耳板顶部圆弧面与中孔所在轴同轴；当单向凸轮(9)和双向凸轮(7)轨道完全重合时，单向凸轮(9)耳板右侧面与双向凸轮(7)耳板右侧面重合；单向凸轮(9)通过中孔安装在传动轴(3)上，中孔形状与传动轴(3)扭矩传动段形状相同，且技术参数相匹配；

轴状翼板(4)由销轴、翼板和板牙组成；翼板是顶部凸起、近似金属长方体，长度相对较大，宽度和高度相对较小，翼板顶部朝外，为沿长度方向凸圆弧面，翼板底部朝内，为长方形平面，翼板前侧朝前，翼板背侧朝后，为两个相互平行长方形平面，翼板顶侧朝上，翼板底侧朝下，为两个相互平行近似四边形平面，顶边为凸圆弧边，其余三边为直边；销轴是金属圆柱体，直径小于翼板宽度，长度大于翼板长度，两端超出翼板部分对称均布且安装在双向凸轮(7)腰型通孔或腰型滑槽内；板牙是刀刃状、近似金属四棱锥体，长度与翼板相同，宽度和高度相对更小，板牙顶部朝外，为窄长方形平面，板牙底部朝内，为凹圆弧面，板牙前侧朝前，板牙背侧朝后，为两个梯形平面，且均与板牙顶部和板牙底部斜交，板牙顶侧朝上，板牙底侧朝下，为两个近似梯形平面，底边为凹圆弧边，其余三边为直边，且均与板牙顶部和板牙底部斜交；当销轴、翼板和板牙为整体结构时，板牙在翼板顶部，销轴在翼板底部，且销轴与翼板重叠部位或销轴多半圆柱面裸露在翼板外部，或销轴多半圆柱面包含在翼板内部但翼板底部与单向凸轮(9)轨道接触部位被加工成多半圆柱面；当销轴、翼板为整体结构时，销轴与翼板重叠部位或销轴多半圆柱面裸露在翼板外部，或销轴多半圆柱面包含在翼板内部但翼板底部与单向凸轮(9)轨道接触部位被加工成多半圆柱面，翼板顶部设计加工成燕尾槽，或T型槽，或其他形状槽，板牙底部对应设计加工成燕尾状，或T型状，或其他形状且与翼板相匹配，二者通过燕尾槽，或T型槽，或其他形状槽组合成一体；当翼板和板牙为整体结构时，翼板底部可设计加工成轴孔，且翼板底部与单向凸轮(9)轨道接触部位加工成凹陷结构，凹陷深度大于销轴半径，销轴和翼板通过轴孔组合成一体；当销轴、翼板和板牙为分体结构，且翼板被设计加工成上翼板和下翼板时，上翼板与板牙或为整体结构，或为分体结构，若上翼板和板牙为分体结构，二者通过燕尾槽，或T型槽，或其他形状槽组合成一体，下翼板和销轴或为整体结构，或为分体结构，若下翼板和销轴为分体结构，二者通过轴孔组合成一体，上翼板和下翼板再通过螺钉组合成一体；此外，销轴、翼板和板牙还可通过其他方式组合成一体，组合方式不同，销轴、翼板和板牙结构和形状可能会有所调整和改变，具体在设计加工时统筹考虑；

销钉(2)是底端大、顶端小金属柱状体；顶端和底端形状均可设计成圆柱体，或多棱等边柱体，或椭圆柱体，或其他形状柱体，二者形状即可以相同，也可以不同，具体在设计加工时统筹考虑；当端盖(6)销钉孔与销钉(2)底端，外筒(10)销钉孔与销钉(2)顶端，相互匹配或不匹配致使销钉(2)在端盖(6)和外筒(10)销钉孔内均可旋转时，销钉(2)内部设计成空腔，用于安装弹簧，进一步说，组装时先将销钉(2)和弹簧同时放置在端盖(6)销钉孔内，当端盖(6)销钉孔和外筒(10)销钉孔重合时，销钉(2)利用弹簧伸出，销钉(2)顶端进入外筒(10)销钉孔，销钉(2)底端留在端盖(6)销钉孔，固定端盖(6)和外筒(10)；当端盖(6)销钉孔与销钉(2)底端，外筒(10)销钉孔与销钉(2)顶端，相互匹配或不匹配致使销钉(2)在端盖(6)和外筒(10)销钉孔内不可旋转时，销钉(2)内部设计成螺孔，用于安装螺钉，进一步说，组装时先将销钉(2)放置在端盖(6)销钉孔内，当端盖(6)销钉孔和外筒(10)销钉孔重合时，销钉(2)利用螺钉顶起，销钉(2)顶端进入外筒(10)销钉孔，销钉(2)底端留在端盖(6)销钉孔，固定端盖(6)和外筒(10)；除弹簧和螺钉外，还可利用其它方式将销钉(2)伸出或顶起，具体在设计加工时统筹考虑；

组装时，首先要确认好外筒(10)、轴状翼板(4)、双向凸轮(7)和单向凸轮(9)安装方向，其次，把外筒(10)、轴状翼板(4)、单向凸轮(9)和传动轴(3)由外向内组装在一起，旋转传动轴(3)，使单向凸轮(9)和轴状翼板(4)处在收回位置，再次，单向凸轮(9)两侧对称安装导向轮(8)和双向凸轮(7)，确保双向凸轮(7)和单向凸轮(9)轨道方向一致，接着，端盖(6)销钉孔内放置好销钉(2)，通过中孔安装到传动轴(3)两端圆轴段，固定外筒(10)和端盖(6)，最后，连接上接头(1)和下接头(5)；组装环境或条件不同，组装顺序或方法可能会有所调整和改变，具体在组装时统筹考虑。