CN102108835B - 一种马达冲击传动轴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种马达冲击传动轴，它由传动轴、外壳、冲击轴、上径向轴承组、中径向轴承组、下径向轴承组、推力轴承组、冲击轴承组、悬挂轴承组组成，传动轴是一根下粗上细的管状体，冲击轴的形状与传动轴相似，冲击轴与传动轴连接，外有上端有公扣的壳体，传动轴下端与冲击轴上部的台肩间有碟簧，外壳与传动轴上部的台肩间自上向下连有上径向轴承组和推力轴承组，外壳与冲击轴上部的台肩间自下向上有下径向轴承组、悬挂轴承组、内锥形套、冲击轴承组和中径向轴承组依次连接，中径向轴承组与推力轴承组通过间隔支撑套连接，冲击轴承组为双向推力轴承，滚动体是圆锥形滚子，其轴承壳的圆锥环形滚子跑道是沿圆周呈波浪状设置。

Description

一种马达冲击传动轴
技术领域：
本发明涉及石油、地质、煤层气钻井技术领域，是提高深井硬地层钻井速度和轨迹控制的工具或设备，尤其涉及一种马达冲击传动轴。
背景技术：
深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井，到现在为止还是世界性的、普遍性的难题。在这种地层钻井，机械钻速慢、蹩跳钻严重、直井防斜和纠斜困难，定向井、水平井调整轨迹困难，钻具事故多，钻头、扶正器磨损严重，井径问题等等。针对这些问题结合在典型的中国四川地区钻井的经验，为此设计了一系列解决问题的新型工具和技术方案，以期待解决这些问题，为深井硬、超硬地层和高研磨性地层钻井找到一条适合我国的途径。过去也有许多科技人员探讨解决深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井的问题，如旋冲钻具(它是一种冲击短节)，试验之后有较好的效果，但是使用寿命太短(8～20小时)，没有很好的解决这一问题。后期国外发展了负压钻井(气体钻井)技术，研制了空气锤，效果相当的好，解决了深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井的机械钻速问题。但是，气体钻井技术也存在着许多问题。受到地层的严格限制(油、水、气层不能使用，井壁稳定性不好不能使用)，只能在一口井的中间合适的井段使用气体钻井。这样钻一口井开始用液体(泥浆)钻井，中间一段改为气体钻井，见油气水层后又改为液体钻井，钻井地面设备都很庞大，来回更换钻井方式，就得更换地面的庞大设备，费时费力，还存在着很大的井下安全隐患。因此，研究冲击马达是解决深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井的机械钻速问题的很好途径。
发明内容：
本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种可以在高转速下具有冲击能力，使用寿命长，能够大大提高深井硬地层机械钻速，避免井下安全隐患和省时省力的马达冲击传动轴。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：
它由传动轴、外壳、冲击轴、上径向轴承组、中径向轴承组、下径向轴承组、推力轴承组、冲击轴承组、悬挂轴承组组成，传动轴是一根下粗上细的管状体，冲击轴的形状与传动轴相似，冲击轴与传动轴连接，外有上端有公扣的的壳体，传动轴下端与冲击轴上部的台肩间有碟簧，外壳与传动轴上部的台肩间自上向下连有上径向轴承组和推力轴承组，外壳与冲击轴上部的台肩间自下向上有下径向轴承组、悬挂轴承组、内锥形套、冲击轴承组和中径向轴承组依次连接，中径向轴承组与推力轴承组通过间隔支撑套连接，冲击轴承组为双向推力轴承，滚动体是圆锥形滚子，其轴承壳的圆锥环形滚子跑道是沿圆周呈波浪状设置。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
传动轴上端有与马达万向轴联接的石油公接头，下端内孔有一段多边形孔，冲击轴上部有一段多边形体与传动轴下端多边形孔配合连接，下端有联接钻头的接头母扣；所述的上径向轴承组、中径向轴承组或下径向轴承组是由内外相互配合的轴瓦组成的滑动轴承；壳体上端有与万向轴壳体联接的锥形公扣。
冲击马达主要有旁通阀、马达总成、万向轴总成、传动轴总成和钻头构成。把原有马达的传动轴换上本发明的冲击传动轴即构成冲击马达。冲击轴下端的接头母扣，直接联接钻头。传动轴和冲击轴通过类似花键的六方或八方联接，使得二者可以相对轴向滑动，但能传递扭矩和转速。壳体的特征是一个桶状体，上端有一锥形公扣与万向轴壳体联接。上、中、下三组径向轴承组是由内外轴瓦组成的滑动轴承，内外轴瓦是相互配合的筒体，起到径向扶正和限流(允许少量钻井液通过起冷却、润滑作用)作用。推力轴承组是能够承受大推力的轴承组，承受马达转子的液压推力。冲击轴承组是一种特殊的双向推力轴承，滚动体是圆锥形滚子，其轴承壳的滚子跑道不是平面形状，而是沿圆周呈波浪状，在轴旋转时就自然形成冲击振动，这样就带动钻头对地层产生旋转冲击，提高机械钻速。
当循环钻井液时，马达的转子在液压作用下产生旋转，通过万向轴传递动力，把转速和扭矩传到传动轴，传动轴沿轴线旋转，传动轴和冲击轴通过类似花键的六方或八方配合连接，转速和扭矩传递到冲击轴，冲击轴作旋转运动的同时，由于冲击轴承组的作用，冲击轴还连续不断的作轴向往复振动，当钻头接触井底施加钻压时，冲击轴带动钻头对底层做冲击运动和旋转切削运动，对于硬地层和超硬地层具有很好的冲击破碎作用，可以大大提高机械钻速。
本发明由于把现有马达(螺杆马达或涡轮马达)的传动轴改造成了冲击传动轴，这样就可以在高转速下具有良好的冲击能力，在旋转冲击(也是旋冲钻具)下提高机械钻速，彻底解决深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井速度问题。另外，不需要更换地面设备，降低了工人劳动强度，减少了辅助作业时间，省时省力，提高了功效，减少成本消耗，达到快速钻进和提高钻井工作效率的目的，避免了井下安全事故。
附图说明：
图1是现有技术的螺杆马达(或螺杆钻具)的结构示意图；
其中：1A-螺杆马达(钻具)的旁通阀，2A-动力系统(马达)，包括转子和定子，3A-螺杆马达的万向轴，4A-螺杆马达的冲击传动轴，5A-钻头；
图2是本发明实施例的结构示意图；
图3是图2的B-B剖视图；
图4是冲击轴承结构原理图。
具体实施方式：
实施例1
该冲击传动轴由传动轴1、外壳2、冲击轴8、上径向轴承组外轴瓦3和上径向轴承组内轴瓦4组成的上径向轴承组(滑动轴承)、中径向轴承组外轴瓦9和中径向轴承组内轴瓦10组成的中径向轴承组(滑动轴承)、下径向轴承组外轴瓦14和下径向轴承组内轴瓦15组成的下径向轴承组(滑动轴承)、推力轴承组5、冲击轴承组11、悬挂轴承组13组成，传动轴1是一根下粗上细的管状体，上端有与马达万向轴联接的石油公接头，下端内孔有一段六边形方孔，上端与马达万向轴联接，冲击轴8的形状与传动轴1相似，冲击轴8上部有一段六边形方体与传动轴1下端六边形方孔配合连接(起花键的作用)，下端有联接钻头的母扣接头，壳体2的是一个桶状体，上端内径减小，传动轴1下端与冲击轴8上部的台肩间有碟簧7，外壳2与传动轴1上部的台肩间自上向下连有上径向轴承组和推力轴承组5，外壳2与冲击轴8上部的台肩间自下向上有下径向轴承组、悬挂轴承组13、内锥形套12、冲击轴承组11和中径向轴承组依次连接，中径向轴承组与推力轴承组5通过间隔支撑套6连接，冲击轴承组11为双向推力轴承，滚动体是圆锥形滚子16，其轴承壳的圆锥环形滚子16跑道是沿圆周呈波浪状设置，壳体2上端有与万向轴壳体联接的锥形公扣。

Claims (2)

1.一种马达冲击传动轴，其特征在于它由传动轴、外壳、冲击轴、上径向轴承组、中径向轴承组、下径向轴承组、推力轴承组、冲击轴承组、悬挂轴承组组成，传动轴是一根下粗上细的管状体，冲击轴的形状与传动轴相似，冲击轴与传动轴连接，外有上端有公扣的壳体，传动轴下端与冲击轴上部的台肩间有碟簧，外壳与传动轴上部的台肩间自上向下连有上径向轴承组和推力轴承组，外壳与冲击轴上部的台肩间自下向上有下径向轴承组、悬挂轴承组、内锥形套、冲击轴承组和中径向轴承组依次连接，中径向轴承组与推力轴承组通过间隔支撑套连接，冲击轴承组为双向推力轴承，滚动体是圆锥滚子，其轴承壳的圆锥环形滚子跑道是沿圆周呈波浪状设置。
2.根据权利要求1所述的一种马达冲击传动轴，其特征在于传动轴上端有与马达万向轴联接的石油公接头，下端内孔有一段多边形孔，冲击轴上部有一段多边形体与传动轴下端多边形孔配合连接，下端有联接钻头的母扣接头。
3．根据权利要求1所述的一种马达冲击传动轴，其特征在于所述的上径向轴承组、中径向轴承组或下径向轴承组是由内外相互配合的轴瓦组成的滑动轴承。
4. 根据权利要求1或2所述的一种马达冲击传动轴，其特征在于壳体上端设有与万向轴壳体联接的锥形公扣。
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