一种机械液压双向震击加速器技术领域
本实用新型涉及石油机械井下工具技术领域，更进一步涉及一种机械液压双向震
击加速器。
背景技术
震击加速器与震击器相互配合使用，是一种增强震击器震击能力的工具。尤其在
井深且摩擦阻力较大的定向井、水平井或钻柱伸长量有限的浅井中使用效果更明显。震击
加速器能吸收震击后的钻柱反弹冲击，可保护工具及钻柱，降低钻井成本，是一种安全可
靠、操作简单、使用维修方便的先进解卡工具。
现有的震击加速器采用机械、液压或气压的形式存储能量。存储能量的形式单一，
并且要实现双向的震击加速，需要分别设置两个腔体放置弹簧、液体或气体，结构比较复
杂。传统的双向液压震击加速器采用双液压缸的形式，长度较长，或者采用双活塞单液缸形
式，密封件多，机加工难度大，阻尼大，容易发生泄漏，可靠性差。
因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种结构简单，能够实现双向震击的
震击加速器，是目前本领域的技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种机械液压双向震击加速器，仅通过一个油腔就能实现双向震
击作用，而且机械蓄能与液压蓄能双重作用，可以增强整体的蓄能效果。具体方案如下：
一种机械液压双向震击加速器，包括相互滑动套装配合的芯轴组件和壳体组件，
所述芯轴组件的外表面与所述壳体组件的内表面分别设置多个台阶，所述芯轴组件和所述
壳体组件之间的台阶相互配合分别卡在压缩弹簧的两端，所述压缩弹簧的两端均通过所述
芯轴组件和所述壳体组件上的台阶共同阻挡；所述芯轴组件和所述壳体组件之间为一个连
通的油腔、并填充压缩油，所述芯轴组件上滑动套装活塞环，所述活塞环能够被所述芯轴组
件上的台阶和所述壳体组件上的台阶共同阻挡限位。
可选地，所述芯轴组件由上向下包括依次通过螺纹连接的上接头、花键芯轴、压缩
弹簧芯轴和下芯轴；所述活塞环套装于所述上接头上，所述上接头上设置用于阻挡所述活
塞环的台阶；所述上接头与所述花键芯轴、所述花键芯轴与所述压缩弹簧芯轴、所述压缩弹
簧芯轴与所述下芯轴的连接处的外表形成形成台阶。
可选地，所述壳体组件由上向下包括依次通过螺纹连接的接头、上壳体、下壳体和
下接头；所述接头的底部与所述上壳体形成阻挡所述活塞环的台阶，所述下接头的顶部与
所述下壳体形成阻挡所述压缩弹簧底端的台阶。
可选地，所述压缩弹簧的顶端由所述压缩弹簧芯轴外表形成的台阶和所述下壳体
内壁形成的台阶共同阻挡；所述压缩弹簧的底端由所述下接头的端部和所述下芯轴的端部
共同阻挡。
可选地，所述上壳体的内侧设置多个键槽，所述花键芯轴的外壁上设置多个用于
与所述键槽插装配合的花键；所述键槽的数量大于所述花键的数量。
可选地，所述下壳体的内壁上设置用于流通压缩油的沟槽。
可选地，所述芯轴组件与所述壳体组件的外侧拐角处设置为60～80度之间的倒
角。
可选地，所述倒角为70度。
本实用新型提供了一种机械液压双向震击加速器，包括相互滑动套装配合的芯轴
组件和壳体组件，芯轴组件插装在壳体组件内，芯轴组件能够在壳体组件内沿轴线的方向
移动。芯轴组件的外表面设有多个台阶，壳体组件的内表面分别设置多个台阶，芯轴组件和
壳体组件之间的台阶相互配合分别卡在压缩弹簧的两端。压缩弹簧的两端均通过芯轴组件
和壳体组件上的台阶共同阻挡，压缩弹簧通过芯轴组件和壳体组件共同阻挡，无论芯轴组
件向两个方向移动，均能够使压缩弹簧压缩变形。芯轴组件和壳体组件之间为一个连通的
油腔、并填充压缩油，芯轴组件上滑动套装活塞环，活塞环能够被芯轴组件上的台阶和壳体
组件上的台阶共同阻挡限位，活塞环用于对压缩油进行密封。
壳体组件的底端与震击器连接，当需要向上震击时，通过地面上的设备上提芯轴
组件，壳体组件通过震击器与下部遇卡管串或其他作用管串连接，保持不动，活塞环由壳体
组件的台阶限位阻挡不动，芯轴组件向上运动使油腔的体积减小，通过压缩油蓄能；同时压
缩弹簧的上端部由壳体组件的台阶阻挡，下端部由芯轴组件的台阶带动向上压缩进行机械
蓄能。待震击器释放后，压缩油的液压蓄能与压缩弹簧的机械同时释放，增大震击效果。
需要向下震击时，芯轴组件向下运动，壳体组件通过震击器与下部遇卡管串或其
他作用管串连接，保持不动。活塞环在芯轴组件台阶的推动下向下运动，油腔的体积减小，
压缩油被压缩蓄能；压缩弹簧的下端由壳体组件的台阶限位，上端由芯轴组件向下推动被
压缩，进行机械蓄能，待震击器释放后，压缩油的液压蓄能与压缩弹簧的机械同时释放，增
大震击效果。
本实用新型提供的震击加速器，仅通过一个油腔结构即可实现两个方向的震击，
结构简单，可靠性高。同时每次蓄能时都包括机械蓄能与液压蓄能，双重作用可以增强整体
的蓄能效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提
下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型机械液压双向震击加速器一种具体结构的整体结构图；
图2为图1中的上部局部结构图；
图3为图1中的中部局部结构图；
图4为图1中的下部局部结构图；
图5为上壳体与花键芯轴配合的横截面图；
图6为压缩弹簧芯轴与下壳体配合的横截面图。
其中包括：
芯轴组件1、上接头11、花键芯轴12、花键121、压缩弹簧芯轴13、下芯轴14、壳体组
件2、接头21、上壳体22、键槽221、下壳体23、沟槽231、下接头24、压缩弹簧3、活塞环4。
具体实施方式
本实用新型的核心在于提供一种机械液压双向震击加速器，仅通过一个油腔就能
实现双向震击作用，而且机械蓄能与液压蓄能双重作用，可以增强整体的蓄能效果。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图及
具体的实施方式，对本申请的机械液压双向震击加速器进行详细的介绍说明。
如图1所示，为本实用新型机械液压双向震击加速器一种具体结构的整体结构图。
该震击加速器包括相互滑动套装配合的芯轴组件1和壳体组件2，芯轴组件1插装在壳体组
件2内，芯轴组件1能够在壳体组件2内往复移动。芯轴组件1的外表面设有多个台阶结构，壳
体组件2的内表面设置多个台阶结构，本文中所说的台阶是指凸出于芯轴组件1外表或壳体
组件2内壁的环状凸台结构。
芯轴组件1和壳体组件2之间的台阶相互配合分别卡在压缩弹簧3的两端，压缩弹
簧3的两端均通过芯轴组件1和壳体组件2上的台阶共同阻挡。压缩弹簧3上端能够同时抵靠
在芯轴组件1的台阶和壳体组件2的台阶上，也即在压缩弹簧3的两端，芯轴组件1的台阶和
壳体组件2的台阶相互紧贴，两者在相对移动时都能够推动压缩弹簧3压缩变形。
芯轴组件1和壳体组件2之间为一个连通的油腔，在油腔的各个位置都填充有压缩
油，压缩油也充满在压缩弹簧3所在的空间中，芯轴组件1的外壁和壳体组件2的内壁之间仅
设有一个空腔。芯轴组件1上滑动套装活塞环4，活塞环4能够被芯轴组件1上的台阶和壳体
组件2上的台阶共同阻挡限位，与压缩弹簧3两端的限位阻挡结构类似，芯轴组件1的台阶和
壳体组件2的台阶相互紧贴，两个台阶在相对移动时都能够推动或者阻挡活塞环4运动。
壳体组件2的底端与震击器连接，当需要向上震击时，通过地面上的设备上提芯轴
组件1，壳体组件2通过震击器与下部遇卡管串或其他作用管串连接保持不动，活塞环4由壳
体组件2内壁的台阶限位阻挡不动，芯轴组件1向上运动使油腔的体积减小，通过压缩油体
积减小蓄能；同时压缩弹簧3的上端部由壳体组件2的台阶阻挡保持不动，下端部由芯轴组
件1的台阶带动向上压缩进行机械蓄能。待震击器释放后，压缩油的液压蓄能与压缩弹簧3
的机械同时释放，增大震击效果。
需要向下震击时，芯轴组件1向下运动，壳体组件2通过震击器与下部遇卡管串或
其他作用管串连接，保持不动。活塞环4在芯轴组件1台阶的推动下向下运动，油腔的体积减
小，压缩油被压缩蓄能；压缩弹簧3的下端由壳体组件的台阶限位，上端由芯轴组件1向下推
动被压缩，进行机械蓄能，待震击器释放后，压缩油的液压蓄能与压缩弹簧的机械同时释
放，增大震击效果。
本实用新型提供的震击加速器，仅通过一个油腔结构即可实现两个方向的震击，
结构简单，可靠性高。同时每次蓄能时都包括机械蓄能与液压蓄能，双重作用可以增强整体
的蓄能效果。
在此基础上进一步地，芯轴组件1设置为分体式结构，由上向下包括上接头11、花
键芯轴12、压缩弹簧芯轴13和下芯轴14，相邻的两个部件之间依次通过螺纹连接，形成芯轴
组件1的整体。优选地，在如图2至图4所示，分别表示图1中的上部、中部和下部的局部结构，
每个部件的上端连接处设置内螺纹，下端连接处设置外螺纹，通过螺纹相互配合连接固定。
上接头11与花键芯轴12、花键芯轴12与压缩弹簧芯轴13、压缩弹簧芯轴13与下芯轴14的连
接处的外表形成形成台阶，由于设置内螺纹的一端尺寸较大，因此设置内螺纹的一端形成
台阶。上接头11仅在下端设置外螺纹，在其柱状结构的表面设置用于阻挡活塞环4的台阶，
活塞环4套装于上接头11上，活塞环4可以与上接头11的外表发生相对滑动。
更进一步，壳体组件2也设置为分体式结构，由上向下依次包括接头21、上壳体22、
下壳体23和下接头24，上述四个部件也通过螺纹连接固定。与芯轴组件1相似，在各个组件
下端的连接处设置外螺纹，上端的连接处设置内螺纹，不同的是，壳体组件2的外表平整，其
下端外螺纹处向内凸出形成台阶。接头21的底部与上壳体22形成阻挡活塞环4的台阶，接头
21与上壳体22的连接处向下渐缩，横截面呈楔形，下端部凸出于上壳体22的内壁形成台阶，
用于抵靠阻挡活塞环4。下接头24与下壳体23的连接处向上渐缩，横截面呈楔形，顶端部与
下壳体23形成阻挡压缩弹簧3底端的台阶。
具体地，压缩弹簧3的顶端由压缩弹簧芯轴13外表形成的台阶和下壳体23内壁形
成的台阶共同阻挡，两个台阶在不同的情况下可以对压缩弹簧3的顶端阻挡限位或压缩。压
缩弹簧3的底端由下接头24的端部和下芯轴14的端部共同阻挡，两个台阶在不同的情况下
可以对压缩弹簧3的底端阻挡限位或压缩。
如图5所示，为上壳体22与花键芯轴12配合的横截面图。上壳体22的内侧设置多个
键槽221，花键芯轴12的外壁上设置多个用于与键槽221插装配合的花键121，花键121与键
槽221相互配合可以传递扭矩，在芯轴组件1与壳体组件2之间传递扭矩。键槽221的数量大
于花键121的数量，没有与花键121配合的键槽221可用于流通压缩油，使压缩油的运动更加
顺畅。
如图6所示，为压缩弹簧芯轴13与下壳体23配合的横截面图。下壳体23的内壁上孔
径最小处设置用于流通压缩油的沟槽231，可有效降低压缩油的阻尼作用，便于注油。沟槽
231的数量可根据需要相应变化，这些都包含本实用新型的保护范围之内。
由于压缩弹簧3下端用于限位的下接头24和下芯轴14均为螺纹连接，可以拆卸，因
此可以更换弹簧。通过更换不同尺寸规格的压缩弹簧3，实现增强(或缩减)机械蓄能的同
时，减小(或增大)液压油总体积，进而增大(或缩减)液压油压缩比，即增强(或缩减)液压蓄
能。压缩弹簧总体积越大，震击加速器的加速效果越强。
在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，芯轴组件1与壳体组件2的外侧拐角
处设置为60～80度之间的倒角，更具体地，倒角为70度。
本实用新型提供的震击器加速器的双向加速方式是通过面积差实现：
向上加速过程：通过地面设备上提管串，上接头11带动芯轴组件1向上运动，壳体
组件2通过震击器与下部遇卡管串或其他作用管串连接，保持不动。活塞环4在接头21的限
位作用下保持不动，下芯轴14向上运动压缩液压油，进行液压蓄能。压缩弹簧3上端受下壳
体23限位，下端由下芯轴14向上推动被压缩，进行机械蓄能。待震击器释放后，液压和机械
蓄能同时释放，大幅增大震击效果。
向下加速过程：通过地面设备下压管串，上接头11带动芯轴组件1向下运动，壳体
组件2通过震击器与下部遇卡管串或其他作用管串连接，保持不动。活塞环4在上接头11的
推动下向下运动，液压油腔减小，同时下芯轴14向下运动，液压油腔增大。因为活塞环4的截
面积大于下芯轴14截面积，所以总体上，液压油被压缩，进行液压蓄能。压缩弹簧3下端受下
接头24限位，上端由压缩弹簧芯轴13向下推动被压缩，同步进行机械蓄能。待震击器释放
后，液压和机械蓄能同时释放，大幅增大震击效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新
型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定
义的一般原理，可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因
此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理
和新颖特点相一致的最宽的范围。