CN113863849A - 一种拒震式螺杆钻具传动轴总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，包括：外壳体；传动轴，同轴设置于所述外壳体的内部；所述外壳体内壁与传动轴外壁之间自上而下依次设置有第一径向轴承、轴向止推轴承、减震组件、第二径向轴承。本发明提供的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，结构合理，长度短，不会增加钻具的长度，对底部钻具组合的影响较小，可以减缓钻头震动对螺杆钻具的影响，提高螺杆钻具特别是螺杆钻具轴承的寿命，减少起下钻和降低钻进成本。

Description

一种拒震式螺杆钻具传动轴总成

技术领域

本发明涉及石油钻探设备技术领域，特别是涉及一种拒震式螺杆钻具传动轴总成。

背景技术

螺杆钻具，是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。

在钻井过程中，存在一定程度的径向和轴向的冲击震动，尤其是在演示破碎瞬间进行的顿钻操作，顿钻操作将导致钻压瞬时突然增大，螺杆钻具在遇到顿钻操作或持续大钻压、高扭矩钻井时，由于螺杆钻具受轴向压力和震动破坏较大，使螺杆钻具及钻头使用寿命大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，包括：

外壳体；

传动轴，同轴设置于所述外壳体的内部；

所述外壳体内壁与传动轴外壁之间自上而下依次设置有第一径向轴承、轴向止推轴承、减震组件、第二径向轴承。

作为本发明的一种改进，所述第一径向轴承完全内置于所述外壳体内部，所述第一径向轴承的固定轴套的外壁与所述外壳体的内壁配合，所述第一径向轴承的活动轴套与所述传动轴的外壁配合。

作为本发明的一种改进，所述第二径向轴承的下端从所述外壳体的下端伸出，所述第二径向轴承的固定轴套的外壁与所述外壳体的内壁配合，所述第二径向轴承的活动轴套与所述传动轴的外壁配合。

作为本发明的一种改进，所述轴向止推轴承设置有多组且上下端面相互紧密贴合。

作为本发明的一种改进，所述减震组件包括：

外环套，外壁与所述外壳体的内壁配合；

内环套，内壁与所述传动轴的外壁配合；

碟簧，所述外环套与内环套之间设置有多组相连的碟簧。

作为本发明的一种改进，所述外壳体上还设置有随速消震装置，所述随速消震装置有两组且对称设置在所述外壳体的外壁上，所述随速消震装置根据传动轴的转速而随速调整其消震强度。

作为本发明的一种改进，所述随速消震装置包括：

罩壳，呈环形盘状，固定设置于所述外壳体的外壁；

液压桨叶盘，内置于所述外壳体内部，所述液压桨叶盘中央设置有允许所述传动轴穿过的通孔，外壳体内部的液流流经所述液压桨叶盘；

所述液压桨叶盘同轴设置有随动齿轮，所述随动齿轮与所述传动轴的轴线垂直；

消震齿轮，所述随动齿轮外周啮合连接有N个消震齿轮，N为大于1的自然数，所述消震齿轮的轴线与随动齿轮的轴线垂直；

锁合套筒，与所述消震齿轮同轴传动连接，所述锁合套筒内滑动套接有联动拉杆；

所述联动拉杆上端设置有消震连接头，所述消震连接头与联动拉杆之间旋转连接；

所述锁合套筒下端设置有离心盘，所述离心盘上设置有离心滑块，所述离心滑块与所述联动拉杆通过连杆连接，所述离心盘的下端也旋转设置有消震连接头；

所述联动拉杆下端与所述锁合套筒之间设置有回位弹簧；

所述消震连接头用于连接消震联动圈，所述消震联动圈是由2N个消震单片围成的完整圈形结构；

所述消震单片的内边为圆弧面，外边设置有铰接头，所述铰接头与所述消震连接头一一对应连接；

所述消震单片的两侧通过腰形连接件首尾连接成一个完整圈。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明具有随速消震装置的正视图；

图3为本发明随速消震装置的俯视图；

图4为本发明消震联动圈的俯视图。

图中各构件为：

1、外壳体，

2、传动轴，

3、第一径向轴承，

4、轴向止推轴承，

5、减震组件，51、外环套，52、内环套，53、碟簧，

6、第二径向轴承，

7、随速消震装置，71、罩壳，72、液压桨叶盘，73、随动齿轮，74、消震齿轮，75、锁合套筒，76、联动拉杆，77、消震连接头，78、离心盘，79、离心滑块，710、回位弹簧，711、连杆，

8、消震联动圈，81、消震单片，82、铰接头，83、腰形连接件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，包括：

外壳体1；

传动轴2，同轴设置于所述外壳体1的内部；

所述外壳体1内壁与传动轴2外壁之间自上而下依次设置有第一径向轴承3、轴向止推轴承4、减震组件5、第二径向轴承6。

作为本发明的一个实施例，所述第一径向轴承3完全内置于所述外壳体1内部，所述第一径向轴承3的固定轴套的外壁与所述外壳体1的内壁配合，所述第一径向轴承3的活动轴套与所述传动轴2的外壁配合。

作为本发明的一个实施例，所述第二径向轴承6的下端从所述外壳体1的下端伸出，所述第二径向轴承6的固定轴套的外壁与所述外壳体1的内壁配合，所述第二径向轴承6的活动轴套与所述传动轴2的外壁配合。

作为本发明的一个实施例，所述轴向止推轴承4设置有多组且上下端面相互紧密贴合。

作为本发明的一个实施例，所述减震组件5包括：

外环套51，外壁与所述外壳体1的内壁配合；

内环套52，内壁与所述传动轴2的外壁配合；

碟簧53，所述外环套51与内环套52之间设置有多组相连的碟簧53

上述技术方案的工作原理及有益效果：传动轴2同轴心的安装在外壳体1的内部，第一径向轴承3与第二径向轴承6的各内外壁分别与传动轴2外壁、外壳体1内壁配合，实现径向的承载。多个轴向止推轴承4以串状的组合形式安装在第一径向轴承3下方，实现轴向的承载。减震组件5的作用是将传动轴2的径向震动和轴向震动通过内环套52传递到碟簧53，再由碟簧53传递到外环套51直至外壳体1，在此传递过程中，吸收产生的震动，减缓震动对钻具产生的不利影响。

本发明提供的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，结构合理，长度短，不会增加钻具的长度，对底部钻具组合的影响较小，可以减缓钻头震动对螺杆钻具的影响，提高螺杆钻具特别是螺杆钻具轴承的寿命，减少起下钻和降低钻进成本。

作为本发明的一个实施例，所述外壳体1上还设置有随速消震装置7，所述随速消震装置7有两组且对称设置在所述外壳体1的外壁上，所述随速消震装置7根据传动轴的转速而随速调整其消震强度。

所述随速消震装置7包括：

罩壳71，呈环形盘状，固定设置于所述外壳体1的外壁；

液压桨叶盘72，内置于所述外壳体1内部，所述液压桨叶盘72中央设置有允许所述传动轴2穿过的通孔，外壳体1内部的液流流经所述液压桨叶盘72；

所述液压桨叶盘72同轴设置有随动齿轮73，所述随动齿轮73与所述传动轴2的轴线垂直；

消震齿轮74，所述随动齿轮73外周啮合连接有N个消震齿轮74，N为大于1的自然数，所述消震齿轮74的轴线与随动齿轮73的轴线垂直；

锁合套筒75，与所述消震齿轮74同轴传动连接，所述锁合套筒75内滑动套接有联动拉杆76；

所述联动拉杆76上端设置有消震连接头77，所述消震连接头77与联动拉杆76之间旋转连接；

所述锁合套筒75下端设置有离心盘78，所述离心盘78上设置有离心滑块79，所述离心滑块79与所述联动拉杆76通过连杆711连接，所述离心盘78的下端也旋转设置有消震连接头77；

所述联动拉杆76下端与所述锁合套筒75之间设置有回位弹簧710；

所述消震连接头77用于连接消震联动圈8，所述消震联动圈8是由2N个消震单片81围成的完整圈形结构；

所述消震单片81的内边为圆弧面，外边设置有铰接头82，所述铰接头82与所述消震连接头77一一对应连接；

所述消震单片81的两侧通过腰形连接件83首尾连接成一个完整圈。

上述技术方案的工作原理及有益效果：

传动轴总成在工作过程中产生的冲击震动比较强烈，其转速越快冲击震动也就越强烈。作为石油钻井领域中的传动轴，其转速是由螺杆马达决定，而螺杆马达是由液压流动提供的动力，因此在钻具的整个液压系统中，液压流速越大，传动轴总成的转速越大，其产生的冲击震动也就强烈。对于这种转速可变的轴向结构而言，固定结构的拒震装置的拒震效果实际上的拒震效果无法满足各种工作状态。

为了避免上述情况，本实施例提供的随速消震装置7，可以根据传动轴总成的转速，随速调整其消震强度。

随速消震装置7的具体工作过程如下：在原有的传动轴总成的结构下开设一个液压支路，使液流流经液压桨叶盘72，使流经液压桨叶盘72在液压系统中获取旋转动力，从而驱动随动齿轮73旋转，与之相互垂直而设的消震齿轮74也随之旋转并带动锁合套筒75旋转。在锁合套筒75旋转旋转过程中，锁合套筒75下方的离心盘78会沿锁合套筒75外壁直线滑动，在离心力的作用下离心滑块79被甩出从而导致离心盘78向靠近锁合套筒75的方向直线滑动，同时联动拉杆76也会向靠近锁合套筒75的方向直线滑动（具体到图3中位于左侧的随速消震装置7，在离心作用下，离心盘78向上滑动，联动拉杆76向下滑动）。液流流速越快，传动轴总成的冲击振动越强烈，随动齿轮73的转速越快，锁合套筒75的转速越快，离心力越大，离心盘78、联动拉杆76位移越大，消震联动圈8的消震效果越明显。

由于随速消震装置7整体结构的两端均转动设置有消震连接头77用于和一个消震单片81连接，因此N个随速消震装置7需和2N个消震单片81配接。消震联动圈8中央形成的消震圈在离心盘78、联动拉杆76以及连接件83的联动作用下对传动轴总成进行消震。当随速消震装置7两头的位移越大，消震联动圈8之间联动使其中央的限制圈越小。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内中。

Claims (7)

1.一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，其特征在于，包括：

外壳体（1）；

传动轴（2），同轴设置于所述外壳体（1）的内部；

所述外壳体（1）内壁与传动轴（2）外壁之间自上而下依次设置有第一径向轴承（3）、轴向止推轴承（4）、减震组件（5）、第二径向轴承（6）。

2.根据权利要求1所述的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，其特征在于：所述第一径向轴承（3）完全内置于所述外壳体（1）内部，所述第一径向轴承（3）的固定轴套的外壁与所述外壳体（1）的内壁配合，所述第一径向轴承（3）的活动轴套与所述传动轴（2）的外壁配合。

3.根据权利要求1所述的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，其特征在于：所述第二径向轴承（6）的下端从所述外壳体（1）的下端伸出，所述第二径向轴承（6）的固定轴套的外壁与所述外壳体（1）的内壁配合，所述第二径向轴承（6）的活动轴套与所述传动轴（2）的外壁配合。

4.根据权利要求1所述的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，其特征在于：所述轴向止推轴承（4）设置有多组且上下端面相互紧密贴合。

5.根据权利要求1所述的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，其特征在于，所述减震组件（5）包括：

外环套（51），外壁与所述外壳体（1）的内壁配合；

内环套（52），内壁与所述传动轴（2）的外壁配合；

碟簧（53），所述外环套（51）与内环套（52）之间设置有多组相连的碟簧（53）。

6.根据权利要求1所述的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，其特征在于，所述外壳体（1）上还设置有随速消震装置（7），所述随速消震装置（7）有两组且对称设置在所述外壳体（1）的外壁上，所述随速消震装置（7）根据传动轴的转速而随速调整其消震强度。

7.根据权利要求6所述的一种拒震式螺杆钻具传动轴总成，其特征在于，所述随速消震装置（7）包括：

罩壳（71），呈环形盘状，固定设置于所述外壳体（1）的外壁；

液压桨叶盘（72），内置于所述外壳体（1）内部，所述液压桨叶盘（72）中央设置有允许所述传动轴（2）穿过的通孔，外壳体（1）内部的液流流经所述液压桨叶盘（72）；

所述液压桨叶盘（72）同轴设置有随动齿轮（73），所述随动齿轮（73）与所述传动轴（2）的轴线垂直；

消震齿轮（74），所述随动齿轮（73）外周啮合连接有N个消震齿轮（74），N为大于1的自然数，所述消震齿轮（74）的轴线与随动齿轮（73）的轴线垂直；

锁合套筒（75），与所述消震齿轮（74）同轴传动连接，所述锁合套筒（75）内滑动套接有联动拉杆（76）；

所述联动拉杆（76）上端设置有消震连接头（77），所述消震连接头（77）与联动拉杆（76）之间旋转连接；

所述锁合套筒（75）下端设置有离心盘（78），所述离心盘（78）上设置有离心滑块（79），所述离心滑块（79）与所述联动拉杆（76）通过连杆（711）连接，所述离心盘（78）的下端也旋转设置有消震连接头（77）；

所述联动拉杆（76）下端与所述锁合套筒（75）之间设置有回位弹簧（710）；

所述消震连接头（77）用于连接消震联动圈（8），所述消震联动圈（8）是由2N个消震单片（81）围成的完整圈形结构；

所述消震单片（81）的内边为圆弧面，外边设置有铰接头（82），所述铰接头（82）与所述消震连接头（77）一一对应连接；

所述消震单片（81）的两侧通过腰形连接件（83）首尾连接成一个完整圈。

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