基于螺杆与齿轮的差速扭力冲击器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108104714A(43)申请公布日2018.06.01(21)申请号201810128461.5(22)申请日2018.02.08(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人田家林张堂佳杨琳林晓月杨毅朱志李居瑞(51)Int.Cl.E21B4/14(2006.01)F03B13/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称基于螺杆与齿轮的差速扭力冲击器(57)摘要本发明提供了一种基于螺杆与齿轮的差速扭力冲击器，解决了钻井过程中钻头产生的粘滑振动现象。其技术方案为：由动力总成、万向轴总成、传动总成和冲击总成组成，动力总成上部与钻杆连接，下部依次连接万向轴总成、传动总成和冲击总成，动力总成带动法兰传动轴旋转；一方面法兰传动轴通过传动轴、传动销带动偏心冲击锤高速旋转，另一方面带动外齿轮转动，与内齿轮壳体啮合，将一个较低的转速传递给内齿轮壳体，进而带动冲击传动轴以一个较低的转速转动，从而与偏心冲击块形成转速差，产生冲击作用，并将碰撞产生的扭转振动通过冲击传动轴传递到下接头。本发明可以持续产生扭转冲击振动，提高钻头破岩效率，有效避免卡钻和粘滑现象产生。CN108104714ACN108104714A权利要求书1/2页1.基于螺杆与齿轮的差速扭力冲击器，其特征在于：所述的基于螺杆与齿轮的差速扭力冲击器由动力总成、万向轴总成、传动总成和冲击总成组成；所述动力总成下端依次连接万向轴总成、传动总成和冲击总成；所述的动力总成包括上接头（1）、防掉锁母（2）、防掉连杆（3）、螺杆壳体（4）、螺杆定子（5）和螺杆转子（6），螺杆定子（5）安装在螺杆壳体（4）内部，螺杆转子（6）和螺杆定子（5）相互齿合，在钻井液的驱动下带动螺杆转子（6）旋转；所述上接头（1）上部与钻杆连接，下部通过螺纹与螺杆壳体（4）连接，防掉连杆（3）上端连接防掉锁母（2），下端连接螺杆转子（6）；所述的万向轴总成包括活绞（7）、球座（8）、承压球（9）、传动球（10）、密封圈（11）、锁紧套（12）、密封套（13）和万向轴连杆（14），球座（8）安装在活绞（7）内部，承压球（9）安放在球座（8）上，传动球（10）安放在万向轴连杆（14）端部凹槽，利用锁紧套（12）将万向轴连杆（14）和活绞（7）配合，并利用密封圈（11）和密封套（13）密封活绞（7）内部，万向轴连杆（14）两端安装结构相同；所述的传动总成包括水帽（15）、万向轴壳体（16）、垫圈（17）、螺杆传动轴（18）、上轴承动圈（19）、上轴承静圈（20）、半圆键（21）、轴承壳体（22）、串轴承（23）和转换接头（24），万向轴壳体（16）上端连接螺杆壳体（4），下端连接轴承壳体（22），水帽（15）上端连接万向轴总成，下端连接螺杆传动轴（18），并在水帽（15）和螺杆传动轴（18）安放垫圈（17），上轴承动圈（19）通过螺纹安装螺杆传动轴（18）上，在轴承壳体（22）依次安装上轴承静圈（20）、串轴承（23）和转换接头（24），上轴承静圈（20）通过半圆键（21）周向固定在轴承壳体（22）内部；所述冲击总成包括法兰传动轴（25），螺钉（26），外齿轮（27），螺母（28），下壳体（29），O型密封圈A（30），内齿轮壳体（31），组合轴承A（32），花键传动轴（33），径向轴承（34），花键传动块（35），冲击传动轴（36），偏心冲击锤（37），传动销A（38），传动销B（39），组合轴承B（40），组合轴承C（41），传动轴（42），冲击外筒（43），导流轴承组（44），导流套（45），O型密封圈B（46），止推轴承（47），O型密封圈C（48），下接头（49）；法兰传动轴（25）上部开有螺纹孔，与螺杆传动轴（18）下端通过螺纹连接，法兰传动轴（25）下端端面沿圆周方向开有3个均布的通孔；所述传动轴（42）上端设置有与法兰传动轴（25）下端端面相同的3个均布通孔，传动轴（42）中部轴肩开有两个密封圈槽，传动轴下段在180°方向铣为平面，在另外180°方向上开有供传动销安装的槽；所述外齿轮（27）中心沿轴线方向开有通孔，通孔内安装固定有滑动轴承，外齿轮（27）安装于法兰传动轴（25）和传动轴（42）之间，通过螺钉（26）和螺母（28）固定；所述内齿轮壳体（31）上端有与外齿轮（27）啮合的齿，内齿轮壳体中部设置有轴肩，内部在180°方向上开有两个扇形流道，内齿轮壳体（31）下部在180°方向上设置有两个相对槽；所述冲击外筒43上端圆周方向开有8个径向通孔，下端外圆周方向设置有两个在180°方向相对的突出传动块，与内齿轮壳体（31）下部的两个槽相配合，冲击外筒43内部中上段