CN115596345A - 一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具，涉及地质勘测技术领域。该取芯螺杆钻具包括传动轴总成、马达总成、万向轴总成、旁通阀总成和防掉总成。传动轴总成包括传动轴壳体和传动轴本体。万向轴总成包括连杆、万向球体和活绞，连杆包括一体成型的第一连接端、杆体和第二连接端，万向球体设置于第一连接端的容置腔室内，且第一连接端和活绞相互连接，活绞背离第一连接端的一侧和传动轴本体相互连接，第二连接端和定子相互连接。旁通阀总成包括旁通阀阀体和通出口。防掉总成包括防掉接头、防掉锁母和防掉连杆。该地质勘查绳索取芯螺杆钻具能够通过防掉总成的设置，起到防止落井并同时使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故的目的。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘测技术领域，具体而言，涉及一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具。
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。
现有的地质勘查绳索取芯螺杆钻具在使用过程中很容易由于地质原因造成壳体断裂或脱口，从而导致落井现象的发生，其会给工作人员带来一定的危害性，无法及时发现问题并避免事故的发生。
发明人在研究中发现，现有技术至少存在以下缺点：
易出现落井现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具，解决现有技术的不足，其能够通过防掉总成的设置，起到防止落井并同时使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故的目的，该设计合理，实用性强。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具，包括：
传动轴总成，所述传动轴总成包括传动轴壳体和设置于所述传动轴壳体内的传动轴本体；
马达总成，所述马达总成包括相互啮合的转子和定子，且所述定子套设于所述转子，所述转子能够在所述定子内转动；
万向轴总成，所述万向轴总成包括连杆、万向球体和活绞，所述连杆包括一体成型的第一连接端、杆体和第二连接端，所述万向球体设置于所述第一连接端的容置腔室内，且所述第一连接端和所述活绞相互连接，所述活绞背离所述第一连接端的一侧和所述传动轴本体相互连接，所述第二连接端和所述定子相互连接；
旁通阀总成，所述旁通阀总成包括旁通阀阀体和设置于所述旁通阀阀体上的旁通出口；以及
防掉总成，所述防掉总成包括防掉接头、防掉锁母和防掉连杆，所述防掉锁母设置于所述防掉连杆的一端，且所述防掉连杆其中部分滑动设置于所述防掉接头内，所述防掉锁母的直径大于所述防掉接头出口端的孔径。
该地质勘查绳索取芯螺杆钻具能够通过防掉总成的设置，起到防止落井并同时使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故的目的，该设计合理，实用性强。
在本发明的一些实施例中，所述定子包括定子壳体和衬套，所述衬套设置于所述定子壳体内，且所述衬套能够与所述转子相互抵接。
衬套内孔易于加工出具有一定几何参数的螺旋，其和镀铬硬层的转子相互配合后，可以通过转子与定子的相互啮合，利用两者的导程差而形成的螺旋密封线，同时形成密封腔。随着转子在定子中的转动，密封腔沿着轴向移动，不断的生成与消失，完成其能量转换。
在本发明的一些实施例中，所述定子的定子头数为偶数个，且所述转子的转子头数为奇数个，且所述转子头数小于所述定子头数，所述转子和所述定子偏心设置。
转子和定子可以有不同的头数，且转子头数为1的马达(单头马达)具有转速高、扭矩小的特点；而转子头数大于1的马达(多头马达)具有转速低、扭矩大的特点，根据具体实施环境的不同，可以选择适宜于不同工况环境的马达。此处，定子头数为偶数个、转子头数为奇数个，且转子头数小于所述定子头数，则可以利于转子和定子的偏心转动，从而增加马达的流量而避免转速升的太高。
在本发明的一些实施例中，所述万向球体包括承压球和多个传动球，所述承压球设置于所述容置腔室内，多个所述传动球设置于所述第一连接端外侧周向上的传动腔室中。
万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。万向轴大多采用瓣形，也有采用挠轴形式的。立林钻具的瓣型万向轴采用数控切割技术制成，切口平行度高，粗糙度可达6.3且不破坏金属化学成分，因此使用寿命高、机械损失小。球传动万向轴采用球、杆、绞连接方式传递扭矩，用高温润滑脂润滑摩擦副，橡胶套密封钢球运动部分，隔离含磨砺性钻井液，球传动万向轴工作面均进行特殊表面处理，使其表面硬度、抗高温性相对提高；因此耐磨性、可靠性得到进一步提高，工作寿命相应延长。
在本发明的一些实施例中，所述万向轴总成还包括设置于所述承压空腔中的球座和套设于所述第一连接端的密封套，所述球座包括一体成型或固定连接的限位凸台和转动柱，所述转动柱内具有容置所述承压球的球形凹槽，所述限位凸台的直径大于所述转动柱的直径，且所述限位凸台与所述转动柱同轴设置；所述传动球设置于所述密封套和所述第一连接端之间。
一体成型工艺主要用在制造业上，意思就是一次加工就做成了某零件，不用做二次及以上的加工，整个过程一道工序就完成了某个零件的制造。一体成型和非一体成型是两种不同制作工艺，被制造后的产品或零件是一个整体，没有任何连接，与非一体成型相比较质量更高，用的更长久。此处一体成型的限位凸台和转动柱具有结构稳定的特点，能够增强该球座的结构强度并延长其使用寿命。
在本发明的一些实施例中，所述万向轴总成还包括锁紧套，所述锁紧套套设于所述第二连接端上，且和所述定子螺纹连接。
锁紧套是依靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生的压力和摩擦力实现负载传送的一种无键联结装置，以实现机件与轴的联接，用以传递负荷。此处采用锁紧套可以确保第二连接端和定子的连接稳定性。
在本发明的一些实施例中，传动轴总成还包括稳定器，所述稳定器套设于所述传动轴壳体上，且所述稳定器包括稳定器本体以及设置于所述稳定器本体外侧周向上的若干扶正条。
稳定器又称扶正器，是稳定井下钻具，起防斜作用的工具。连接在靠近粗径钻具的一段钻杆柱上，用来稳定钻进方向的装置，此处采用稳定器，可以起到减轻钻杆柱弹性系统在孔内的径向和轴向的剧烈振动；减少钻头和钻杆偏磨；保证取心质量；防止井斜或用人工定向钻进的作用。
在本发明的一些实施例中，所述扶正条的数量为多个，多个所述扶正条螺旋绕设于所述稳定器上，且相邻两个所述扶正条之间的间距相同。
均匀间隔且螺旋绕设的扶正条，可以保证钻进过程中各个方向受力更为均匀，减小径向和轴向的剧烈振动。
在本发明的一些实施例中，所述旁通阀阀体包括阀体本体、阀芯、阀套和弹簧，所述阀芯设置于所述阀体本体的一端，所述阀套套设于所述阀芯上，所述弹簧设置于所述阀体本体内。
在本发明的一些实施例中，所述旁通阀阀体还包括密封件，所述密封件设置于所述阀芯和所述阀套之间。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
该地质勘查绳索取芯螺杆钻具能够通过防掉总成的设置，起到防止落井并同时使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故的目的，该设计合理，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的地质勘查绳索取芯螺杆钻具的剖视图；
图2为本发明实施例提供的定子的剖视图；
图3为本发明实施例提供的马达总成的剖视图之一；
图4为本发明实施例提供的马达总成的剖视图之二；
图5为本发明实施例提供的万向轴总成的剖视图；
图6为本发明实施例提供的稳定器的结构示意图。
图标：100-地质勘查绳索取芯螺杆钻具；10-传动总成；101-传动轴壳体；102-传动轴本体；103-稳定器；1031-扶正条；11-马达总成；111-转子；112-定子；1121-定子壳体；1122-衬套；12-万向轴总成；1211-第一连接端；1212-杆体；1213-第二连接端；1214-承压球；1215-传动球；1216-球座；1217-密封套；1218-锁紧套；131-旁通阀阀体；132-旁通出口；141-防掉接头；142-防掉锁母；143-防掉连杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参照图1-图6，图1为本发明实施例提供的地质勘查绳索取芯螺杆钻具100的剖视图；图2为本发明实施例提供的定子112的剖视图；图3为本发明实施例提供的马达总成11的剖视图之一；图4为本发明实施例提供的马达总成11的剖视图之二；图5为本发明实施例提供的万向轴总成12的剖视图；图6为本发明实施例提供的稳定器103的结构示意图。
本申请实施例提供一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具100，该地质勘查绳索取芯螺杆钻具100包括传动轴总成、马达总成11、万向轴总成12、旁通阀总成和防掉总成。传动轴总成包括传动轴壳体101和设置于传动轴壳体101内的传动轴本体102。马达总成11包括相互啮合的转子111和定子112，且定子112套设于转子111，转子111能够在定子112内转动。万向轴总成12包括连杆、万向球体和活绞，连杆包括一体成型的第一连接端1211、杆体1212和第二连接端1213，万向球体设置于第一连接端1211的容置腔室内，且第一连接端1211和活绞相互连接，活绞背离第一连接端1211的一侧和传动轴本体102相互连接，第二连接端1213和定子112相互连接。旁通阀总成包括旁通阀阀体131和设置于旁通阀阀体131上的旁通出口132。防掉总成包括防掉接头141、防掉锁母142和防掉连杆143，防掉锁母142设置于防掉连杆143的一端，且防掉连杆143其中部分滑动设置于防掉接头141内，防掉锁母142的直径大于防掉接头141出口端的孔径。
该地质勘查绳索取芯螺杆钻具100能够通过防掉总成的设置，起到防止落井并同时使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故的目的，该设计合理，实用性强。
如图2所示，定子112包括定子壳体1121和衬套1122，衬套1122设置于定子壳体1121内，且衬套1122能够与转子111相互抵接。
可以理解的是，衬套1122内孔易于加工出具有一定几何参数的螺旋，其和镀铬硬层的转子111相互配合后，可以通过转子111与定子112的相互啮合，利用两者的导程差而形成的螺旋密封线，同时形成密封腔。随着转子111在定子112中的转动，密封腔沿着轴向移动，不断的生成与消失，完成其能量转换。
如图3和图4所示，定子112的定子112头数为偶数个，且转子111的转子111头数为奇数个，且转子111头数小于定子112头数，转子111和定子112偏心设置。
值得说明的是，转子111和定子112可以有不同的头数，且转子111头数为1的马达(单头马达，如图3所示)具有转速高、扭矩小的特点；而转子111头数大于1的马达(多头马达，如图4所示)具有转速低、扭矩大的特点，根据具体实施环境的不同，可以选择适宜于不同工况环境的马达。此处，定子112头数为偶数个、转子111头数为奇数个，且转子111头数小于定子112头数，则可以利于转子111和定子112的偏心转动，从而增加马达的流量而避免转速升的太高。
在本实施例中，万向球体包括承压球1214和多个传动球1215，承压球1214设置于容置腔室内，多个传动球1215设置于第一连接端1211外侧周向上的传动腔室中。
可以理解的是，万向轴的作用是将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及转速传递给传动轴至钻头。万向轴大多采用瓣形，也有采用挠轴形式的。立林钻具的瓣型万向轴采用数控切割技术制成，切口平行度高，粗糙度可达6.3且不破坏金属化学成分，因此使用寿命高、机械损失小。球传动万向轴采用球、杆、绞连接方式传递扭矩，用高温润滑脂润滑摩擦副，橡胶套密封钢球运动部分，隔离含磨砺性钻井液，球传动万向轴工作面均进行特殊表面处理，使其表面硬度、抗高温性相对提高；因此耐磨性、可靠性得到进一步提高，工作寿命相应延长。
可选的，万向轴总成12还包括设置于承压空腔中的球座1216和套设于第一连接端1211的密封套1217，球座1216包括一体成型或固定连接的限位凸台和转动柱，转动柱内具有容置承压球1214的球形凹槽，限位凸台的直径大于转动柱的直径，且限位凸台与转动柱同轴设置；传动球1215设置于密封套1217和第一连接端1211之间。
具体的，一体成型工艺主要用在制造业上，意思就是一次加工就做成了某零件，不用做二次及以上的加工，整个过程一道工序就完成了某个零件的制造。一体成型和非一体成型是两种不同制作工艺，被制造后的产品或零件是一个整体，没有任何连接，与非一体成型相比较质量更高，用的更长久。此处一体成型的限位凸台和转动柱具有结构稳定的特点，能够增强该球座1216的结构强度并延长其使用寿命。
在本实施例中，万向轴总成12还包括锁紧套1218，锁紧套1218套设于第二连接端1213上，且和定子112螺纹连接。
可以理解的是，锁紧套1218是依靠拧紧高强度螺栓使包容面间产生的压力和摩擦力实现负载传送的一种无键联结装置，以实现机件与轴的联接，用以传递负荷。此处采用锁紧套1218可以确保第二连接端1213和定子112的连接稳定性。
在本实施例中，传动轴总成还包括稳定器103，稳定器103套设于传动轴壳体101上，且稳定器103包括稳定器103本体以及设置于稳定器103本体外侧周向上的若干扶正条1031。
值得说明的是，稳定器103又称扶正器，是稳定井下钻具，起防斜作用的工具。连接在靠近粗径钻具的一段钻杆柱上，用来稳定钻进方向的装置，此处采用稳定器103，可以起到减轻钻杆柱弹性系统在孔内的径向和轴向的剧烈振动；减少钻头和钻杆偏磨；保证取心质量；防止井斜或用人工定向钻进的作用。
可选的，扶正条1031的数量为多个，多个扶正条1031螺旋绕设于稳定器103上，且相邻两个扶正条1031之间的间距相同。
具体的，均匀间隔且螺旋绕设的扶正条1031，可以保证钻进过程中各个方向受力更为均匀，减小径向和轴向的剧烈振动。
在本实施例中，旁通阀阀体131包括阀体本体、阀芯、阀套和弹簧，阀芯设置于阀体本体的一端，阀套套设于阀芯上，弹簧设置于阀体本体内。
在本实施例中，旁通阀阀体131还包括密封件，密封件设置于阀芯和阀套之间。
综上，本发明的实施例提供了一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具100。该地质勘查绳索取芯螺杆钻具100包括传动轴总成、马达总成11、万向轴总成12、旁通阀总成和防掉总成。传动轴总成包括传动轴壳体101和设置于传动轴壳体101内的传动轴本体102。马达总成11包括相互啮合的转子111和定子112，且定子112套设于转子111，转子111能够在定子112内转动。万向轴总成12包括连杆、万向球体和活绞，连杆包括一体成型的第一连接端1211、杆体1212和第二连接端1213，万向球体设置于第一连接端1211的容置腔室内，且第一连接端1211和活绞相互连接，活绞背离第一连接端1211的一侧和传动轴本体102相互连接，第二连接端1213和定子112相互连接。旁通阀总成包括旁通阀阀体131和设置于旁通阀阀体131上的旁通出口132。防掉总成包括防掉接头141、防掉锁母142和防掉连杆143，防掉锁母142设置于防掉连杆143的一端，且防掉连杆143其中部分滑动设置于防掉接头141内，防掉锁母142的直径大于防掉接头141出口端的孔径。该地质勘查绳索取芯螺杆钻具100能够通过防掉总成的设置，起到防止落井并同时使泵压升高使地面及时发现问题避免造成事故的目的，该设计合理，实用性强。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
Claims (10)
1.一种地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，包括：
传动轴总成，所述传动轴总成包括传动轴壳体和设置于所述传动轴壳体内的传动轴本体；
马达总成，所述马达总成包括相互啮合的转子和定子，且所述定子套设于所述转子，所述转子能够在所述定子内转动；
万向轴总成，所述万向轴总成包括连杆、万向球体和活绞，所述连杆包括一体成型的第一连接端、杆体和第二连接端，所述万向球体设置于所述第一连接端的容置腔室内，且所述第一连接端和所述活绞相互连接，所述活绞背离所述第一连接端的一侧和所述传动轴本体相互连接，所述第二连接端和所述定子相互连接；
旁通阀总成，所述旁通阀总成包括旁通阀阀体和设置于所述旁通阀阀体上的旁通出口；以及
防掉总成，所述防掉总成包括防掉接头、防掉锁母和防掉连杆，所述防掉锁母设置于所述防掉连杆的一端，且所述防掉连杆其中部分滑动设置于所述防掉接头内，所述防掉锁母的直径大于所述防掉接头出口端的孔径。
2.根据权利要求1所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述定子包括定子壳体和衬套，所述衬套设置于所述定子壳体内，且所述衬套能够与所述转子相互抵接。
3.根据权利要求2所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述定子的定子头数为偶数个，且所述转子的转子头数为奇数个，且所述转子头数小于所述定子头数，所述转子和所述定子偏心设置。
4.根据权利要求1所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述万向球体包括承压球和多个传动球，所述承压球设置于所述容置腔室内，多个所述传动球设置于所述第一连接端外侧周向上的传动腔室中。
5.根据权利要求4所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述万向轴总成还包括设置于所述承压空腔中的球座和套设于所述第一连接端的密封套，所述球座包括一体成型或固定连接的限位凸台和转动柱，所述转动柱内具有容置所述承压球的球形凹槽，所述限位凸台的直径大于所述转动柱的直径，且所述限位凸台与所述转动柱同轴设置；所述传动球设置于所述密封套和所述第一连接端之间。
6.根据权利要求5所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述万向轴总成还包括锁紧套，所述锁紧套套设于所述第二连接端上，且和所述定子螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，传动轴总成还包括稳定器，所述稳定器套设于所述传动轴壳体上，且所述稳定器包括稳定器本体以及设置于所述稳定器本体外侧周向上的若干扶正条。
8.根据权利要求7所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述扶正条的数量为多个，多个所述扶正条螺旋绕设于所述稳定器上，且相邻两个所述扶正条之间的间距相同。
9.根据权利要求1所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述旁通阀阀体包括阀体本体、阀芯、阀套和弹簧，所述阀芯设置于所述阀体本体的一端，所述阀套套设于所述阀芯上，所述弹簧设置于所述阀体本体内。
10.根据权利要求9所述的地质勘查绳索取芯螺杆钻具，其特征在于，所述旁通阀阀体还包括密封件，所述密封件设置于所述阀芯和所述阀套之间。
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