CN204386467U - 动力扩孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力扩孔装置，包括螺杆马达、扩孔器以及喷头，所述螺杆马达包括转子和套设在所述转子上的定子，所述扩孔器套设在所述定子上，所述转子驱动所述扩孔器在所述定子上转动。由于本实用新型的动力扩孔装置的扩孔器安装在螺杆马达的定子上，使得动力扩孔装置的结构紧凑，从而使得动力扩孔装置在转动方面的刚度和强度较大，因此动力扩孔装置能够为扩孔器提供更大动力(即：扭转力矩)，相比现有技术中通过传动轴连接螺杆马达和扩孔器的扩孔工具，本实用新型的动力扩孔装置能够扩更大直径的孔。

Description

动力扩孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种动力扩孔装置，属于非开挖技术领域。

背景技术

目前在非开挖领域，扩孔在100mm以及更大的直径时，通常利用钻机提供动力带动钻杆及扩孔器完成扩孔，由于钻杆在旋转时与孔之间存在很大的摩擦使得钻机所提供的动力大部分用于钻杆旋转的消耗上，而只有小部分用于扩孔器扩孔，因此这种扩孔方法的有效功率较低。为解决钻杆旋转消耗动力的问题，现有技术中出现了一种扩孔工具，该扩孔工具利用液压泵驱动螺杆马达以带动扩孔器旋转实现扩孔，该扩孔工具主要包括：螺杆马达、传动轴和扩孔器，螺杆马达的转子通过传动轴与扩孔器连接；从液压泵内排出的钻井液以较高压力经螺杆马达的进液端进入定子与转子之间形成的螺旋型腔中，并以较低压力从螺杆马达的出液端流出，钻井液通过钻井液形成的压力差驱动转子转动，转子通过传动轴带动扩孔器转动以实现扩孔，该扩孔工具中只有扩孔器在旋转，所消耗的能量(或者功)基本上只用于扩孔，因此，解决了利用钻机带动扩孔器扩孔时钻杆旋转消耗动力的问题。然而该扩孔工具中的传动轴与螺杆马达和扩孔器均是柔性连接，且因传动轴具有一定长度使得结构不紧凑，在扩较大孔时，由于传动轴需承载较大扭矩而常发生断裂，因此，该扩孔工具的强度较差，无法为扩孔器提供较大扭矩，从而无法扩较大直径的孔。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供一种动力扩孔装置，且该动力扩孔装置具有较高的刚度和强度，能够为扩孔器提供更大的扭矩，从而能够扩更大直径的孔。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种动力扩孔装置，包括螺杆马达、扩孔器以及喷头，所述螺杆马达包括转子和套设在所述转子上的定子，所述扩孔器套设在所述定子上，所述转子驱动所述扩孔器在所述定子上转动。

优选地，所述动力扩孔装置还包括连接盘和衬套，所述转子套设在所述衬套上，并带动所述衬套转动，所述连接盘套设在所述衬套伸出所述转子的一端上，并随所述衬套转动，所述衬套通过连接盘驱动所述扩孔器转动。

优选地，所述动力扩孔装置还包括扩孔器安装套，所述扩孔器安装套套设在所述定子上，所述扩孔器套设在所述扩孔器安装套上并与所述扩孔器安装套固定，所述扩孔器安装套在所述连接盘的驱动下带动所述扩孔器转动。

优选地，所述动力扩孔装置还包括心轴；所述喷头包括转换接头和喷嘴，所述定子、所述转子、所述衬套以及所述心轴位于所述螺杆马达的进液端的一端为第一端，位于所述螺杆马达的出液端的一端为第二端；

所述衬套套设在所述心轴上，所述心轴的第一端伸出所述衬套，所述定子限制所述心轴转动，所述心轴的第一端形成有与所述螺杆马达的进液端连通的进液通道；

所述转换接头的一端伸入所述心轴的第二端与所述心轴锥螺纹连接，所述转换接头的第二端安装所述喷嘴，所述喷嘴与所述螺杆马达的出液端之间形成有第一排液通道。

优选地，所述扩孔器安装套通过一对轴承套设在所述定子的第二端，所述连接盘套设在所述衬套的第二端，所述连接盘的外周开设一圈第一锯齿，所述扩孔器安装套与所述连接盘相对的端面上开设有一圈第二锯齿，所述连接盘通过所述第一锯齿与所述第二锯齿的配合带动所述扩孔器转动。

优选地，所述动力扩孔装置还包括套设在所述转换接头上的外套，所述外套朝向所述连接盘的一端形成有阶梯孔，所述连接盘对应形成阶梯面，所述外套通过阶梯孔与阶梯面的配合扣设在所述连接盘上，所述第一排液通道依次贯设所述连接盘、所述外套以及所述转换接头。

优选地，所述转子的第一端开设有内螺纹，一具有外螺纹的锁紧螺母与所述内螺纹旋合，并顶紧所述衬套的端面；所述转子通过锁紧螺母带动所述衬套转动；

所述衬套的第二端的外周形成第一六方面，所述连接盘中心开设有第一六方孔，所述连接盘通过第一六方孔与第一六方面的配合随所述衬套转动；

所述定子的第一端的端面上开设有第二六方孔，所述心轴与所述第二六方孔对应位置的外周上形成第二六方面，一六方母套设在所述心轴上，其内孔和外周分别与所述第二六方面和所述第二六方孔匹配；所述心轴通过所述六方母分别与所述第二六方面和所述第二六方孔配合限制所述定子转动。

优选地，所述动力扩孔装置还包括射流接头，所述射流接头的第一端的端面上开设有锥螺纹孔，所述锥螺纹孔的末端开设有一腔室，所述射流接头的第二端的端面上开设有与所述腔室连通的第一导流孔，所述射流接头的周面上开设有与所述腔室连通的第二导流孔，所述转换接头的第二端的外周上开设有锥螺纹，所述转换接头的第二端与所述射流接头的所述锥螺纹孔螺纹连接，且所述喷嘴伸入所述腔室中；

所述扩孔器安装套上开设有与所述螺杆马达的出液端连通的第二排液孔。

优选地，所述动力扩孔装置还包括扶正套，所述扶正套的内壁上开设有燕尾槽，所述定子的外周上形成有与所述燕尾槽匹配的燕尾块，所述扶正套通过所述燕尾块与所述燕尾槽的配合套设在所述定子上。

优选地，所述定子上还套设有位于所述定子和扩孔器安装套之间的两承载螺母，且两所述承载螺母布置在两所述轴承的外侧，两所述承载螺母的外周上还套设有浮动阀座，所述浮动阀座与所述承载螺母围成一条环形腔，所述环形腔中设置有单片单金属浮动密封件。

与现有技术中相比，本实用新型的动力扩孔装置具有的有益效果是：

1、由于本实用新型的动力扩孔装置的扩孔器安装在螺杆马达的定子上，使得动力扩孔装置的结构紧凑，从而使得动力扩孔装置在转动方面的刚度和强度较大，因此动力扩孔装置能够为扩孔器提供更大动力(即：扭转力矩)，相比现有技术中通过传动轴连接螺杆马达和扩孔器的扩孔工具，本实用新型的动力扩孔装置能够扩更大直径的孔。

2、由于本实用新型的动力扩孔装置利用螺杆马达为扩孔器提供动力，扩孔时，只有扩孔器在转动，而螺杆马达的定子没有转动，动力扩孔装置消耗的功基本全部用于扩孔，因此，本实用新型的动力扩孔装置利用螺杆马达作为动力进行扩孔相比现有技术中利用钻机带动钻杆进行扩孔，有效功利用率高，功率损耗较少。

附图说明

图1为本实用新型的动力扩孔装置的平面剖视图；

图2为图1的A-A视图；

图3为图1的B-B视图；

图4为本实用新型的动力扩孔装置的立体剖视图；

图5为本实用新型的动力扩孔装置的局部分解视图；

图6为安装有射流接头的本实用新型的动力扩孔装置的平面剖视图。

图中：1-定子；2-转子；3-扩孔器安装套；4-衬套；5-心轴；6-连接盘；7-外套；8-转换接头；9-喷嘴；10-六方母；11-第二锁紧螺母；12-第一锁紧螺母；13-扶正套；14-轴承；15-排液通道；16-进液通道；17-径向轴承；18-射流接头；19-承载螺母；20-浮动阀座；21-单片单金属浮动密封；22-挡圈；30-喷头；61-第一锯齿；181-第一导流孔；182-第二导流孔；183-腔室；301-第二排液孔；302-第二锯齿；100-扩孔器。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。

如图1所示，本实用新型的实施例公开了一种动力扩孔装置，该动力扩孔装置主要包括螺杆马达、扩孔器100以及喷头30，螺杆马达包括转子2和套设在转子2上的定子1，扩孔器100可转动的套设在定子1上，转子2驱动扩孔器100在定子1上转动，从而实现扩孔。

应该理解的是：螺杆马达中的转子2如何实现转动属于现有技术，在此对螺杆马达的工作原理做简单说明：螺杆马达的转子2和定子1之间形成有螺旋型腔，从液压泵排出的钻井液以较高压力从螺杆马达的进液端流入(即从螺旋型腔的一端进入)，以较低压力从螺杆马达的出液端排出(即从螺旋型腔的另一端排出)，该钻井液在螺杆马达的进液端和出液端形成压力差从而使转子2以一定扭矩相对定子1转动。

由上述可知，本实用新型的动力扩孔装置的扩孔器100安装在螺杆马达的定子1上，使得动力扩孔装置的结构紧凑，从而使得动力扩孔装置在转动方面的刚度和强度较大，因此动力扩孔装置能够为扩孔器100提供更大动力(即：扭矩)，相比现有技术中通过传动轴连接螺杆马达和扩孔器100的扩孔工具，本实用新型的动力扩孔装置能够扩更大直径的孔。此外，本实用新型的动力扩孔装置利用螺杆马达为扩孔器100提供动力，扩孔时，只有扩孔器100在转动，动力扩孔装置消耗的功基本全部用于扩孔，因此，本实用新型的动力扩孔装置利用螺杆马达作为动力进行扩孔相比现有技术中利用钻机带动钻杆进行扩孔有效功利用率高，功率损耗较少。

动力扩孔装置中的扩孔器100可以通过转子2直接驱动，也可通过中间传动件进行间接驱动，如图1所示，在本实用新型的一个优选实施例中，转子2通过衬套4和连接盘6将扭矩传递给扩孔器100，具体地，转子2套设在衬套4上，并带动衬套4转动，衬套4的一端伸出转子2，连接盘6套设在衬套4伸出转子2的一端上，并随衬套4转动，衬套4通过连接盘6驱动扩孔器100转动，如此，转子2便能够通过衬套4和连接盘6间接驱动扩孔器100转动。

动力扩孔装置中的扩孔器100可以以多种方式可转动的套设在定子1上，例如可以通过轴承直接套设在定子1上，如图1所示，在本实用新型的一个优选实施例中，扩孔器100通过扩孔器安装套3套设安装在定子1上，具体地，在扩孔器安装套3与定子1之间安装一对轴承14，并在一对轴承14的两侧套设有一对承载螺母19，每个承载螺母19上套设有浮动阀座20，浮动阀座20与承载螺母19围成一条环形腔，环形腔内设置有单片单金属浮动密封21，该密封结构用于防止杂质进入扩孔器安装套3内以及防止润滑油从其内泄露，且在一对承载螺母19的两侧安装一对用于限制扩孔器安装套3在定子1的轴向上窜动的挡圈22，扩孔器100套设在扩孔器安装套3上，并通过键连接实现与扩孔器安装套3的固定。如此，扩孔器安装套3在连接盘6的驱动下带动扩孔器100转动。

如图1所示，在本实用新型的另一个实施例中，动力扩孔装置还包括心轴5，喷头30包括转换接头8和喷嘴9，为方便描述，定子1、转子2、衬套4以及心轴5位于螺杆马达的进液端的一端设定为第一端，位于螺杆马达的出液端的的一端设定为第二端；衬套4套设在心轴5上，心轴5的第二端伸出衬套4的第二端，定子1限制心轴5转动，心轴5的第一端形成有与螺杆马达的进液端连通的进液通道16；转换接头8的一端伸入心轴5的第二端与心轴5锥螺纹连接，转换接头8的第二端安装喷嘴9，喷嘴9与螺杆马达的出液端之间形成有第一排液通道15。如此，从液压泵排出的钻井液经心轴5的第一端沿进液通道16进入螺杆马达的进液端，并由螺杆马达的出液端排出，排出的钻井液经第一排液通道15由喷嘴9喷出。

应该理解，动力扩孔装置中的连接盘6作为驱动扩孔器100转动传动件，一方面要要随衬套4转动，另一方面要能够带动扩孔器安装套3在定子1上转动。

连接盘6可以通过多种方式带动扩孔器安装套3在定子1转动，如连接盘6与扩孔器安装套3采用键连接方式，如图5所示，并结合图1和图4，在本实用新型的一个优选实施例中，扩孔器安装套3套设在定子1的第二端，连接盘6套设在衬套4的第二端，连接盘6的外周开设一圈第一锯齿61，扩孔器安装套3与连接盘6相对的端面上开设有一圈第二锯齿302，连接盘6通过第一锯齿61与第二锯齿302的配合带动扩孔器100转动。

应该说明的是，为能够实现连接盘6与扩孔器安装套3的连接，除将第一锯齿61和第二锯齿302设置成相同的齿数和外形外，连接盘6和扩孔器安装套3还需形成使第一锯齿61和第二锯齿302能够相互插合的位置关系，而这种位置关系在设计阶段可以通过对相关装配部件进行简单尺寸设计和计算而保证，因此，这是本领域技术人员很容易想到和做到的。

连接盘6的作用在于将转子2转动的扭矩传递给扩孔器100，一方面，该连接盘6的轴向尺寸远小于其径向尺寸，在传递扭矩方面能够表现出很高的刚度和强度，换言之，连接盘6能够承受很大扭矩而不发生变形或断裂，另一方面，连接盘6与扩孔器安装套3通过齿连接，这种连接方式能够承受很大扭矩。因此，该连接盘6能够将由转子2提供的更大的扭矩传递给扩孔器100以使扩孔器100扩更大的孔。

从上述可知，本实用新型中的动力扩孔装置中的定子1、转子2、衬套4以及连接盘6的运动和传动关系是：定子1限制心轴5转动，转子2带动衬套4转动，衬套4带动连接盘6转动。上述部件的运动和传动可以通过多种方式实现，如定子1与心轴5、转子2与衬套4、衬套4与连接盘6通过焊接固定的方式实现。在本实用新型的一个优选实施例中，如图4所示，并结合图1，转子2的第一端的开设有内螺纹，一具有外螺纹的第一锁紧螺母12与内螺纹旋合，并顶紧衬套4，如此，转子2和衬套4在其第一端通过第一锁紧螺母12实现固定连接，从而使转子2能够带动衬套4转动。如图2所示，并结合图1和图4，衬套4的第二端的外周形成第一六方面，连接盘6中心开设有第一六方孔，连接盘6通过第一六方孔与第一六方面的配合与衬套4实现连接，如此，衬套4能够带动连接盘6转动。如图3所示，并结合图1和图4，定子1的第一端的端面上开设有第二六方孔，心轴5与第二六方孔对应位置的外周上形成第二六方面，六方母10套设在心轴5上，其内孔和外周分别与第二六方面和第二六方孔匹配，定子1通过六方母10分别与第二六方面和第二六方孔配合与心轴5连接，并通过第二锁紧螺母11将定子1心轴5锁固，如此，定子1与心轴5在其第一端实现了固定连接，从而使心轴5能够限制定子1转动。

第一排液通道15可以通过贯穿动力扩孔装置中一个部件或多个部件而形成，如图1所示，并结合图4，在本实用新型的另一个实施例中，动力扩孔装置还包括外套7，外套7通过径向轴承17可转动的套设在转换接头8上，且朝向连接盘6的一端形成有阶梯孔，连接盘6对应形成阶梯面，外套7通过阶梯孔与阶梯面的配合扣设在连接盘6上，第一排液通道15依次贯设连接盘6、外套7以及转换接头8。

扩孔器100在扩孔时会产生大量的热量，如果这些热量不能及时扩散或被带走会加速扩孔器100的磨损，降低扩孔效率，减少扩孔器100的使用寿命，此外，扩孔所产生的泥沙也会加速扩孔器100的磨损。为能够将扩孔所产生的热量和泥沙带走，在本实用新型的一个优选实施例中，如图6所示，在转换接头8的第二端设置一个射流接头18，射流接头18的第一端的端面上开设有锥螺纹孔，锥螺纹孔的末端开设有一腔室183，射流接头18的第二端的端面上开设有与腔室183连通的第一导流孔181，其周面上开设有与腔室183连通的第二导流孔182，转换接头8的第二端的外周上开设有锥螺纹，转换接头8的第二端与射流接头18的第一端螺纹连接，且喷嘴9伸入腔室183中；扩孔器安装套3上开设有与螺杆马达的出液端连通的第二排液孔301。如此，由马达螺杆的出液端排的钻井液分成两部分：第一分部经第一排液通道15由喷嘴9进入射流接头18，并在喷嘴9处形成射流；第二部分经第二排液孔301喷向扩孔器100以将热量和泥沙带走，由于喷嘴9处存在射流，使得带有热量和泥沙的第二部分钻井液经第二导流孔182汇集至喷嘴9处的射流接头18的腔室183中，并随第一部分钻井液一起通过第一导流孔181喷出。

如图1、图4和图5所示，在本实用新型的又一个实施例中，在定子1的外周设置有扶正套13，该扶正套13的内壁上开设有燕尾槽，定子1的外周上形成有与燕尾槽匹配的燕尾块，扶正套13通过燕尾块与燕尾槽的配合套设在定子1上。

由上述可知，本实施例的动力扩孔装置通过液压泵驱动转子2转动，转子2由于在其第一端与衬套4固定连接而带动衬套4转动，衬套4通过连接盘6带动扩孔器100转动，从而实现扩孔；与此同时，钻井液由螺杆马达的进液端进入，由出液端排出，第一部分钻井液经第一排液通道15进入射流接头18，第二部分钻井液经第二排液孔301喷向扩孔器100，从而将扩孔器100所产生的热量和泥沙带走，带有热量和泥沙的钻井液经第二导流孔182进入射流接头18，同第一部分钻井液合流，并经第一导流孔181喷出。本实施例的动力扩孔装置不但能够扩更大直径的孔，而且能够将扩孔所产生的热量和泥沙通过钻井液带走，从而减小了扩孔器100的磨损，提高了扩孔器100的使用寿命。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力扩孔装置，包括螺杆马达、扩孔器以及喷头，所述螺杆马达包括转子和套设在所述转子上的定子，其特征在于，所述扩孔器套设在所述定子上，所述转子驱动所述扩孔器在所述定子上转动。

2.根据权利要求1所述的动力扩孔装置，其特征在于，还包括连接盘和衬套，所述转子套设在所述衬套上，并带动所述衬套转动，所述连接盘套设在所述衬套伸出所述转子的一端上，并随所述衬套转动，所述衬套通过连接盘驱动所述扩孔器转动。

3.根据权利要求2所述的动力扩孔装置，其特征在于，还包括扩孔器安装套，所述扩孔器安装套套设在所述定子上，所述扩孔器套设在所述扩孔器安装套上并与所述扩孔器安装套固定，所述扩孔器安装套在所述连接盘的驱动下带动所述扩孔器转动。

4.根据权利要求3所述的动力扩孔装置，其特征在于，还包括心轴；所述喷头包括转换接头和喷嘴，所述定子、所述转子、所述衬套以及所述心轴位于所述螺杆马达的进液端的一端为第一端，位于所述螺杆马达的出液端的一端为第二端；

所述衬套套设在所述心轴上，所述心轴的第一端伸出所述衬套，所述定子限制所述心轴转动，所述心轴的第一端形成有与所述螺杆马达的进液端连通的进液通道；

所述转换接头的一端伸入所述心轴的第二端与所述心轴锥螺纹连接，所述转换接头的第二端安装所述喷嘴，所述喷嘴与所述螺杆马达的出液端之间形成有第一排液通道。

5.根据权利要求4所述的动力扩孔装置，其特征在于，所述扩孔器安装套通过一对轴承套设在所述定子的第二端，所述连接盘套设在所述衬套的第二端，所述连接盘的外周开设一圈第一锯齿，所述扩孔器安装套与所述连接盘相对的端面上开设有一圈第二锯齿，所述连接盘通过所述第一锯齿与所述第二锯齿的配合带动所述扩孔器转动。

6.根据权利要求5所述的动力扩孔装置，其特征在于，还包括套设在所述转换接头上的外套，所述外套朝向所述连接盘的一端形成有阶梯孔，所述连接盘对应形成阶梯面，所述外套通过阶梯孔与阶梯面的配合扣设在所述连接盘上，所述第一排液通道依次贯设所述连接盘、所述外套以及所述转换接头。

7.根据权利要求5所述的动力扩孔装置，其特征在于，所述转子的第一端开设有内螺纹，一具有外螺纹的锁紧螺母与所述内螺纹旋合，并顶紧所述衬套的端面；所述转子通过锁紧螺母带动所述衬套转动；

所述衬套的第二端的外周形成第一六方面，所述连接盘中心开设有第一六方孔，所述连接盘通过第一六方孔与第一六方面的配合随所述衬套转动；

所述定子的第一端的端面上开设有第二六方孔，所述心轴与所述第二六方孔对应位置的外周上形成第二六方面，一六方母套设在所述心轴上，其内孔和外周分别与所述第二六方面和所述第二六方孔匹配；所述心轴通过所述六方母分别与所述第二六方面和所述第二六方孔配合限制所述定子转动。

8.根据权利要求4所述的动力扩孔装置，其特征在于，还包括射流接头，所述射流接头的第一端的端面上开设有锥螺纹孔，所述锥螺纹孔的末端开设有一腔室，所述射流接头的第二端的端面上开设有与所述腔室连通的第一导流孔，所述射流接头的周面上开设有与所述腔室连通的第二导流孔，所述转换接头的第二端的外周上开设有锥螺纹，所述转换接头的第二端与所述射流接头的所述锥螺纹孔螺纹连接，且所述喷嘴伸入所述腔室中；

所述扩孔器安装套上开设有与所述螺杆马达的出液端连通的第二排液孔。

9.根据权利要求1所述的动力扩孔装置，其特征在于，还包括扶正套，所述扶正套的内壁上开设有燕尾槽，所述定子的外周上形成有与所述燕尾槽匹配的燕尾块，所述扶正套通过所述燕尾块与所述燕尾槽的配合套设在所述定子上。

10.根据权利要求5所述的动力扩孔装置，其特征在于，所述定子上还套设有位于所述定子和扩孔器安装套之间的两承载螺母，且两所述承载螺母布置在两所述轴承的外侧，两所述承载螺母的外周上还套设有浮动阀座，所述浮动阀座与所述承载螺母围成一条环形腔，所述环形腔中设置有单片单金属浮动密封件。