一種同徑伸縮桿設(shè)計(jì)探討

明曉峰

摘 要：伸縮桿是桿體長度的延伸和縮減。在某些領(lǐng)域的施工工作中，為了能夠使作業(yè)延伸到一定的距離，通常的做法就是使長度延伸，而為了能夠靈活地掌握長度的變化，就需要一種動態(tài)的長度伸縮和減少，既實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近的變化、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近的控制。本文探討的就是一種同徑桿體的伸縮和變化模式，且以綜合錄井專業(yè)為例。

關(guān)鍵詞：伸縮桿；延伸；控制；變化

0引言

通常情況下，伸縮桿體都是圓柱形的，因?yàn)閳A柱形的伸縮更容易實(shí)現(xiàn)。但是，在具體的施工中，卻往往需要其它形狀的長度伸縮變化，這些變化包括了位置的定位和方向上的掌握。而普通的圓柱形伸縮桿在這些方面就無法實(shí)現(xiàn)特定的要求。以綜合錄井為例，錄井脫氣器是進(jìn)行隨鉆氣體檢測的重要裝置，脫氣器是一種非物理量轉(zhuǎn)換裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對鉆井液的充分?jǐn)嚢瑁_(dá)到定量脫氣是脫氣器的主要功能。長期以來，綜合錄井所用的脫氣器主要包括：浮子式脫氣器、電動式連續(xù)脫氣器和熱真空蒸餾脫氣器，這些種類的脫氣器在工作原理上都有所不同，脫氣效率也不同。在氣體檢測中，對脫氣器的要求是能夠?qū)崿F(xiàn)定量，同時，要有更高的脫氣效率。要實(shí)現(xiàn)脫氣器的定量脫氣，最根本的就是要做到鉆井液進(jìn)入量和鉆井液脫出量的一致。浮子式脫氣器是一種自然脫氣，脫氣效率低；電動式連續(xù)鉆井液脫氣器在鉆井液液面高低出現(xiàn)變化時，需要人為的調(diào)整，無法達(dá)到定量脫氣的要求；熱真空蒸餾脫氣器是一種非連續(xù)的脫氣方式，無法達(dá)到連續(xù)脫氣的要求。

1懸浮式脫氣器

為了能夠克服上述幾種脫氣器在運(yùn)行中的各種弊端，出現(xiàn)了一種懸浮式脫氣器。懸浮式脫氣器漂浮在鉆井液一定深度的液面上，能有效地解決脫氣器的脫空問題。但是，懸浮式脫氣器在鉆井液液面上漂浮并不是恒定的，因?yàn)橐艿綌嚢璋粜D(zhuǎn)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力和非靜止液面產(chǎn)生的波動變化。在這種情況下，如何能夠?qū)崿F(xiàn)懸浮式脫氣器在縱向上上下跟蹤而在橫向上相對穩(wěn)定要求，就成了一個有待解決的問題。

從懸浮式脫氣器的結(jié)構(gòu)上分析，起到懸浮作用的是浮腔，浮腔漂浮在鉆井液液面上，此處的鉆井液是匯集在緩沖罐中，緩沖罐是按照鉆井液低進(jìn)高出的模式設(shè)計(jì)的。緩沖罐中除了有浮腔外，還安裝有其它多個傳感器，所以，浮腔不可能是在緩沖罐中隨意在水平面上飄動的，而只能是在垂向上下運(yùn)動的前提下，最大程度地保持橫向穩(wěn)定，由此就提出了如何才能實(shí)現(xiàn)這種作業(yè)的技術(shù)問題。

2同徑伸縮桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)浮腔保持垂向上下自由無阻運(yùn)動，而保持橫向位置的相對穩(wěn)定，就必須利用桿體進(jìn)行定位，而這種桿體自身首先必須是暢滑無阻的。伸縮桿整體為優(yōu)質(zhì)耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì)制，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要可分為三種基本形狀，既：多邊形伸縮桿、圓形伸縮桿和鍵槽形伸縮桿。

2.1多邊形伸縮桿

多邊形伸縮桿是非圓形伸縮桿，組成部件包括：滑套桿、防斜階、止落階和伸縮桿。多邊形包括了正多邊形、非正多邊形、凸多邊形和凹多邊形，各種多邊形的設(shè)計(jì)一致。在由三部分組成的多邊形伸縮桿中，各部分互為滑套桿和伸縮桿。① 滑套桿?；讞U是伸縮桿的垂向運(yùn)動腔，內(nèi)壁光滑無阻礙，滑套桿的底部是防脫落止落階，既在底部為和多變形相形的縮小腔，防止伸縮桿脫落到滑套桿外。② 伸縮桿。伸縮桿在上級滑套桿內(nèi)自由伸縮運(yùn)動，伸縮到最大伸長量時，伸縮桿上的防斜階搭落在止落階上，防止脫出滑套桿。此時，互套的下級伸縮桿從滑套桿內(nèi)脫出，實(shí)現(xiàn)垂向長度延伸。收起時是滑套桿和伸縮桿的反向運(yùn)動，各部分的功能一致。多邊形滑套桿和圓形伸縮桿的區(qū)別在于，多邊形伸縮桿不能產(chǎn)生徑向運(yùn)動。

2.2圓形伸縮桿

圓形伸縮桿和多變形伸縮桿的區(qū)別在于，圓形伸縮桿可以產(chǎn)生徑向運(yùn)動，適用于可徑向轉(zhuǎn)動、垂向定位的需要。① 滑套桿。滑套桿是伸縮桿的垂向運(yùn)動腔，內(nèi)壁光滑無阻礙，滑套桿的底部是防脫落止落階，既在底部為和多變形相形的縮小腔，防止伸縮桿脫落到滑套桿外。② 伸縮桿。伸縮桿在上級滑套桿內(nèi)自由伸縮運(yùn)動，伸縮到最大伸長量時，伸縮桿上的防斜階搭落在止落階上，防止脫出滑套桿。此時，互套的下級伸縮桿從滑套桿內(nèi)脫出，實(shí)現(xiàn)垂向長度延伸。收起時是滑套桿和伸縮桿的反向運(yùn)動，各部分的功能一致。

2.3鍵槽形伸縮桿

鍵槽形伸縮桿在外形上同圓形伸縮桿，但鍵槽形伸縮桿的凹鍵槽滑道和凸鍵槽滑桿限制了其徑向運(yùn)動，在垂向運(yùn)動上同多邊形伸縮桿。鍵槽形伸縮桿主要組成部分包括：凹鍵槽滑道、止落環(huán)、凸鍵槽滑桿和連接環(huán)。① 凹鍵槽滑道。在桶狀的兩側(cè)壁上縱向開兩列凹鍵槽，或在上下兩圓盤的兩側(cè)垂向焊接槽鋼。凹鍵槽和凸鍵槽互扣上下連接滑動，止落環(huán)的直徑等同于凹鍵槽直徑，當(dāng)落到下圓盤時止住，既凸鍵槽的上盤和下盤是分開卡放在凹鍵槽滑道內(nèi)的，先將上盤連同滑桿嵌放在凹鍵槽滑道內(nèi)，下盤放在上級凹鍵槽滑道外，這樣將兩體連接后則止落環(huán)就伸縮卡落在下盤上。② 連接環(huán)。連接環(huán)焊接在上級的下盤上，結(jié)構(gòu)同上述。收起時是凹鍵槽滑道和凸鍵槽滑桿的反向運(yùn)動，各部分的功能一致。

按照如上設(shè)計(jì)，伸縮桿實(shí)現(xiàn)了如下功能：

2.4伸縮桿的作用體現(xiàn)

在伸縮桿的作用下，不管鉆井液的波動，脫氣器不會出現(xiàn)搖擺，確保了穩(wěn)定的鉆井液進(jìn)入量；

① 懸浮在緩沖罐中的脫氣器不會在罐內(nèi)產(chǎn)生橫向漂移，不會與其它設(shè)施產(chǎn)生碰撞，從而不影響交叉施工作業(yè)；

② 在伸縮桿的作用下，懸浮式脫氣器漂浮在鉆井液上保持橫向穩(wěn)定、縱向漂浮自如，從而保證進(jìn)液量和出液量的一致，確保了定量脫氣和定量分析；

③ 在罐內(nèi)無鉆井液的情況下，伸縮桿對懸浮式脫氣器在縱向高差內(nèi)進(jìn)行了限制，防止了脫氣器墜落到罐底沉砂中，不會出現(xiàn)掩埋；

④ 由于懸浮式脫氣器不會掩埋到沉砂中，攪拌棒高速旋轉(zhuǎn)不會受到阻礙產(chǎn)生過流，消除了燒毀脫氣器的可能性；

⑤ 由于伸縮桿能夠?qū)γ摎馄鬟M(jìn)行垂向定位，攪拌棒不會隨鉆井液液面的起伏波動而產(chǎn)生過流，延長了電機(jī)使用壽命；

⑥ 伸縮桿對脫氣器進(jìn)行垂向定位，攪拌的鉆井液不會出現(xiàn)無定向飛濺，有利于環(huán)境保護(hù)。

3結(jié)語

伸縮桿的通體設(shè)計(jì)符合垂向伸縮定位的要求，操作簡便，維護(hù)簡單，徹底解決了懸浮式脫氣器在垂向上的定位問題，伸縮桿的設(shè)計(jì)可用于各有關(guān)行業(yè)。