一種同徑伸縮桿設計探討

明曉峰

摘 要：伸縮桿是桿體長度的延伸和縮減。在某些領域的施工工作中，為了能夠使作業延伸到一定的距離，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，就需要一種動態的長度伸縮和減少，既實現遠近的變化、實現遠近的控制。本文探討的就是一種同徑桿體的伸縮和變化模式，且以綜合錄井專業為例。

關鍵詞：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，因為圓柱形的伸縮更容易實現。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現特定的要求。以綜合錄井為例，錄井脫氣器是進行隨鉆氣體檢測的重要裝置，脫氣器是一種非物理量轉換裝置，能夠實現對鉆井液的充分攪拌，達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實現定量，同時，要有更高的脫氣效率。要實現脫氣器的定量脫氣，最根本的就是要做到鉆井液進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；電動式連續鉆井液脫氣器在鉆井液液面高低出現變化時，需要人為的調整，無法達到定量脫氣的要求；熱真空蒸餾脫氣器是一種非連續的脫氣方式，無法達到連續脫氣的要求。

1懸浮式脫氣器

為了能夠克服上述幾種脫氣器在運行中的各種弊端，出現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，因為要受到攪拌棒旋轉產生的扭轉力和非靜止液面產生的波動變化。在這種情況下，如何能夠實現懸浮式脫氣器在縱向上上下跟蹤而在橫向上相對穩定要求，就成了一個有待解決的問題。

從懸浮式脫氣器的結構上分析，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高出的模式設計的。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動的前提下，最大程度地保持橫向穩定，由此就提出了如何才能實現這種作業的技術問題。

2同徑伸縮桿的結構設計

要實現浮腔保持垂向上下自由無阻運動，而保持橫向位置的相對穩定，就必須利用桿體進行定位，而這種桿體自身首先必須是暢滑無阻的。伸縮桿整體為優質耐腐蝕的不銹鋼材質制，根據實際生產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，各種多邊形的設計一致。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。滑套桿是伸縮桿的垂向運動腔，內壁光滑無阻礙，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自由伸縮運動，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脫出，實現垂向長度延伸。收起時是滑套桿和伸縮桿的反向運動，各部分的功能一致。多邊形滑套桿和圓形伸縮桿的區別在于，多邊形伸縮桿不能產生徑向運動。

2.2圓形伸縮桿

圓形伸縮桿和多變形伸縮桿的區別在于，圓形伸縮桿可以產生徑向運動，適用于可徑向轉動、垂向定位的需要。① 滑套桿。滑套桿是伸縮桿的垂向運動腔，內壁光滑無阻礙，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自由伸縮運動，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脫出，實現垂向長度延伸。收起時是滑套桿和伸縮桿的反向運動，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動，在垂向運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、凸鍵槽滑桿和連接環。① 凹鍵槽滑道。在桶狀的兩側壁上縱向開兩列凹鍵槽，或在上下兩圓盤的兩側垂向焊接槽鋼。凹鍵槽和凸鍵槽互扣上下連接滑動，止落環的直徑等同于凹鍵槽直徑，當落到下圓盤時止住，既凸鍵槽的上盤和下盤是分開卡放在凹鍵槽滑道內的，先將上盤連同滑桿嵌放在凹鍵槽滑道內，下盤放在上級凹鍵槽滑道外，這樣將兩體連接后則止落環就伸縮卡落在下盤上。② 連接環。連接環焊接在上級的下盤上，結構同上述。收起時是凹鍵槽滑道和凸鍵槽滑桿的反向運動，各部分的功能一致。

按照如上設計，伸縮桿實現了如下功能：

2.4伸縮桿的作用體現

在伸縮桿的作用下，不管鉆井液的波動，脫氣器不會出現搖擺，確保了穩定的鉆井液進入量；

① 懸浮在緩沖罐中的脫氣器不會在罐內產生橫向漂移，不會與其它設施產生碰撞，從而不影響交叉施工作業；

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定、縱向漂浮自如，從而保證進液量和出液量的一致，確保了定量脫氣和定量分析；

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

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

⑤ 由于伸縮桿能夠對脫氣器進行垂向定位，攪拌棒不會隨鉆井液液面的起伏波動而產生過流，延長了電機使用壽命；

⑥ 伸縮桿對脫氣器進行垂向定位，攪拌的鉆井液不會出現無定向飛濺，有利于環境保護。

3結語

伸縮桿的通體設計符合垂向伸縮定位的要求，操作簡便，維護簡單，徹底解決了懸浮式脫氣器在垂向上的定位問題，伸縮桿的設計可用于各有關行業。