CN203905875U - 一种单向高频冲击扭转马达 - Google Patents

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杨琳
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付传红
刘刚
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Abstract

一种用于石油天然气钻井的单向高频冲击扭转马达。它能够将钻井液的压力能转换为驱动轴的周期性单向冲击。其技术方案是：主要是由钻铤外壳、螺杆马达内壳、螺杆马达定子、螺杆马达转子、涡轮转子、涡轮定子、冲击发生器轴芯、万向轴、钻头接头等组成，其特征在于，钻铤外壳在外，内部形成空腔，空腔由上到下依次是螺杆马达内壳、定位挡圈和钻头接头；螺杆马达内壳内部设有空腔，空腔由上到下依次是涡轮轴芯、涡轮转子、螺杆马达定子，螺杆马达转子、套筒、偏心环、冲击发生器芯轴、万向轴上接头。该工具通过钻井液带动驱动轴和偏心环转动，并产生周期性的周向单向冲击，能提高钻头的破岩效率；产生稳定的周向振动，有效避免卡钻和粘滑现象产生。

Description

一种单向高频冲击扭转马达
技术领域
本实用新型涉及一种用于石油天然气钻井的单向高频冲击扭转马达。
背景技术
在钻头钻井过程中,钻头常常会出现卡钻、粘滑现象，钻柱发生剧烈变形，又快速恢复变形，此时，钻柱剧烈震荡，造成钻井过程不稳定，极大了缩减了钻头、钻柱的使用寿命，增加了钻井成本。目前的各种井下工具一般只能提供轴向冲击力，不能有效的解决钻头出现的卡钻、粘滑问题，反而会导致钻进过程不稳定，缩减了钻头寿命。
基于此，本实用新型提出一种扭转马达，将泥浆压力能转化成为冲击发生器轴芯的周向单向冲击，使钻头破岩过程切削齿产生周向方向振动，通过振动剪切的方式破岩，有效的提高机械钻速。
发明内容
本实用新型的目的是：为了解决钻头粘滑、卡钻现象，提高钻头的破岩效率，降低钻井成本，特提供一种单向高频冲击扭转马达。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种单向高频冲击扭转马达，主要是由钻铤外壳、螺杆马达内壳、螺杆马达定子、螺杆马达转子、涡轮转子、涡轮定子、冲击发生器轴芯、万向轴、钻头接头等组成，其特征在于，钻铤外壳在外，内部形成空腔，空腔由上到下依次是螺杆马达内壳、定位挡圈和钻头接头；螺杆马达内壳内部设有空腔，空腔由上到下依次是涡轮轴芯、涡轮转子、螺杆马达定子，螺杆马达转子、套筒、偏心环、冲击发生器芯轴、万向轴上接头；螺杆马达内壳上端设有均匀分布的通孔，中部设有排水孔，外壁设有螺杆马达转子，与钻铤外壳内壁的螺杆马达定子相配合，涡轮轴芯上端放置向心球轴承a，向心球轴承a内圈紧贴涡轮轴芯，外圈紧贴螺杆马达内壳；在螺杆马达定子上端设有定位挡圈，定位挡圈的上端紧贴螺杆马达内壳端部；密封环放置在涡轮轴芯的下端，外圈紧贴螺杆马达内壳；向心球轴承b放置在涡轮轴芯下端，内圈与冲击发生器轴芯上端紧贴，外圈与涡轮轴芯紧贴；套筒通过螺纹与冲击发生器芯轴上端连接；驱动轴放置在涡轮轴芯下端的凹槽内，下端与圆柱滚子轴承外圈接触；偏心环外壁与驱动轴相接触，上端与套筒接触，下端与圆柱滚子轴承外圈接触；圆柱滚子轴承放置在TC轴承的上端，内圈紧贴TC轴承，外圈紧贴冲击发生器芯轴；TC轴承动圈与冲击发生器芯轴螺纹连接；TC轴承静圈与螺杆马达内壳螺纹连接；TC轴承动圈与TC轴承静圈通过烧结连接在一起；花键设置在冲击发生器轴芯的下端，并与螺杆马达内壳相配合；万向轴上接头放置在冲击发生器轴芯下端中心，并与万向轴一端相连接；钻头接头与钻铤外壳采用间隙配合，上端设有均匀分布的排出孔，中心设有万向轴下接头；万向轴下接头与万向轴另一端相连接；向心球轴承c放置在钻头接头的台阶上，内圈紧贴钻头接头，外圈紧贴钻铤外壳。
本实用新型的有益效果是：(1)提高破岩效率：通过泥浆压力带动冲击发生器芯轴转动，产生周向周期性的单向冲击，并通过万向轴作用，使钻头产生周向振动，提高了钻头破岩效率；(2)由于钻头产生了周向振动，能避免卡钻、粘滑的发生，从而延长了钻头寿命。
附图说明
图1为本实用新型一种单向高频冲击扭转马达的结构示意图。
图中：1.钻铤外壳，2.螺杆马达内壳，3.向心球轴承a，4.定位挡圈，5.涡轮芯轴，6.螺杆马达定子，7涡轮转子，8.螺杆马达转子，9.涡轮定子，10.排水孔，11.密封圈，12.向心球轴承b，13.套筒，14.冲击发生器芯轴，15.圆柱滚子轴承，16.TC轴承静圈，17.TC轴承动圈，18.花键，19.万向轴上接头，20.万向轴，21.万向轴下接头，22.向心球轴承c，23.钻头接头。
图2为图1中的A-A截面图
图3为图1中B-B截面图
图4为图1中C-C截面图
图中：24.驱动轴，25.偏心环
图5为图1中D-D截面图
具体实施方式
如图1-图5所示，一种单向高频冲击扭转马达，主要是由钻铤外壳1、螺杆马达内壳2、螺杆马达定子6、螺杆马达转子8、涡轮转子7、涡轮定子9、冲击发生器轴芯14、万向轴20、钻头接头23等组成，其特征在于，钻铤外壳1在外，内部形成空腔，空腔由上到下依次是螺杆马达内壳2、定位挡圈4和钻头接头23；螺杆马达内壳2内部设有空腔,空腔由上到下依次是涡轮轴芯5、涡轮转子7、螺杆马达定子6，螺杆马达转子8、套筒13、偏心环25、冲击发生器芯轴14、万向轴上接头19；螺杆马达内壳2上端设有均匀分布的通孔，中部设有排水孔10，外壁设有螺杆马达转子8，与钻铤外壳1内壁的螺杆马达定子6相配合；涡轮轴芯5上端放置向心球轴承a3，向心球轴承a3内圈紧贴涡轮轴芯5，外圈紧贴螺杆马达内壳2；在螺杆马达定子6上端设有定位挡圈4，定位挡圈4的上端紧贴螺杆马达内壳2端部；密封环11放置在涡轮轴芯5的下端，外圈紧贴螺杆马达内壳2；向心球轴承b12放置在涡轮轴芯5下端，内圈与冲击发生器轴芯14上端紧贴，外圈与涡轮轴芯5紧贴；套筒13通过螺纹与冲击发生器芯轴14上端连接；驱动轴放置在涡轮轴芯5下端的凹槽内，下端与圆柱滚子轴承15外圈接触；偏心环25外壁与驱动轴24相接触，上端与套筒13接触，下端与圆柱滚子轴承15外圈接触；圆柱滚子轴承15放置在TC轴承的上端，内圈紧贴TC轴承，外圈紧贴冲击发生器芯轴14；TC轴承动圈17与冲击发生器芯轴14螺纹连接；TC轴承静圈16与螺杆马达内壳2螺纹连接；TC轴承动圈17与TC轴承静圈16通过烧结连接在一起；花键18设置在冲击发生器轴芯14的下端，并与螺杆马达内壳2相配合；万向轴上接头19放置在冲击发生器轴芯14下端中心，并与万向轴20一端相连接；钻头接头23与钻铤外壳1采用间隙配合，上端设有均匀分布的排出孔，中心设有万向轴下接头21；万向轴下接头21与万向轴20另一端相连接；向心球轴承c22放置在钻头接头23的台阶上，内圈紧贴钻头接头23，外圈紧贴钻铤外壳1。
工作时，泥浆进入钻铤外壳1并通过螺杆马达内壳2开始分流，此时，泥浆分为两部分：一部分流入涡轮定子9内，带动涡轮轴芯5旋转，进而通过驱动轴24带动偏心环25旋转。由于偏心环25比冲击发生器芯轴14转动速度更快，所以偏心环25会与冲击发生器芯轴14发生碰撞，并通过万向轴20把碰撞产生的能量传递给钻头，碰撞过后，由于偏心环25做偏心运动，所以偏心环25和冲击发生器芯轴14分开。这样，在钻井液的带动下，偏心环25和冲击发生器轴芯14发生周期性的碰撞。

Claims (3)

1.一种单向高频冲击扭转马达，主要是由钻铤外壳(1)、螺杆马达内壳(2)、螺杆马达定子(6)、螺杆马达转子(8)、涡轮转子(7)、涡轮定子(9)、冲击发生器轴芯(14)、万向轴(20)、钻头接头(23)等组成，其特征在于，钻铤外壳(1)在外，内部形成空腔，空腔由上到下依次是螺杆马达内壳(2)、定位挡圈(4)和钻头接头(23)；螺杆马达内壳(2)内部设有空腔,空腔由上到下依次是涡轮轴芯(5)、涡轮转子(7)、螺杆马达定子(6)，螺杆马达转子(8)、套筒(13)、偏心环(25)、冲击发生器芯轴(14)、万向轴上接头(19)；螺杆马达内壳(2)上端设有均匀分布的通孔，中部设有排水孔(10)，外壁设有螺杆马达转子(8)，与钻铤外壳(1)内壁的螺杆马达定子(6)相配合；涡轮轴芯(5)上端放置向心球轴承a(3)，向心球轴承a(3)内圈紧贴涡轮轴芯(5)，外圈紧贴螺杆马达内壳(2)；在螺杆马达定子(6)上端设有定位挡圈(4)，定位挡圈(4)的上端紧贴螺杆马达内壳(2)端部；密封环(11)放置在涡轮轴芯(5)的下端，外圈紧贴螺杆马达内壳(2)；向心球轴承b(12)放置在涡轮轴芯(5)下端，内圈与冲击发生器轴芯(14)上端紧贴，外圈与涡轮轴芯(5)紧贴；套筒(13)通过螺纹与冲击发生器芯轴(14)上端连接；驱动轴放置在涡轮轴芯(5)下端的凹槽内，下端与圆柱滚子轴承(15)外圈接触；偏心环(25)外壁与驱动轴(24)相接触，上端与套筒(13)接触，下端与圆柱滚子轴承(15)外圈接触；圆柱滚子轴承(15)放置在TC轴承的上端，内圈紧贴TC轴承，外圈紧贴冲击发生器芯轴(14)；TC轴承动圈(17)与冲击发生器芯轴(14)螺纹连接；TC轴承静圈(16)与螺杆马达内壳(2)螺纹连接；TC轴承动圈(17)与TC轴承静圈(16)通过烧结连接在一起；花键(18)设置在冲击发生器轴芯(14)的下端，并与螺杆马达内壳(2)相配合；万向轴上接头(19)放置在冲击发生器轴芯(14)下端中心，并与万向轴(20)一端相连接；钻头接头(23)与钻铤外壳(1)采用间隙配合，上端设有均匀分布的排出孔，中心设有万向轴下接头(21)；万向轴下接头(21)与万向轴(20)另一端相连接；向心球轴承c(22)放置在钻头接头(23)的台阶上，内圈紧贴钻头接头(23)，外圈紧贴钻铤外壳(1)。 
2.根据权利要求1所述的一种单向高频冲击扭转马达，其特征在于，钻铤外壳(1)上端设有螺纹，中部设有螺杆马达定子(6)。 
3.根据权利要求1所述的一种单向高频冲击扭转马达，其特征在于，螺杆马达内壳(2)上端设有均匀分布的通孔，中部设有排水孔，外壁设有螺杆马达转子(8)。 
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