[发明专利]一种提高螺杆钻具抗冲击能力的方法及螺杆钻具结构

权利要求书

1.一种提高螺杆钻具抗冲击能力的方法，其特征在于：该方法通过对螺杆钻具中的万向轴总成和减震传动轴总成的改进提高螺杆钻具的总体抗冲击能力；万向轴总成中的传动球采用椭圆球；并将现有技术中的承压球和球座与球铰连杆合为一体，同时对与传动球、上球铰接头和下球铰接头接触的连接的内球面进行耐磨强化处理；同时通过橡胶密封套在传动球周围形成油腔；提高万向轴总成使用寿命和传动可靠性；减震传动轴总成采用串轴承将传递扭矩的螺杆传动轴与传动轴外筒连接，通过串轴承提高螺杆钻具承受轴向压力的性能；在串轴承两端分别设置碟簧组，通过碟簧组将轴向压力缓冲后传递给串轴承，以减缓串轴承所承受的冲击力；取消现有技术中分体的下TC轴承动圈，直接在螺杆传动轴与下TC轴承静圈接触部位敷焊硬质合金层替代现有技术中分体的下TC轴承动圈，实现螺杆传动轴直径尺寸的最大化，提高螺杆传动轴抗冲击能力的刚度要求；通过在螺杆传动轴下部大头上部的端面与下TC轴承静圈下端面之间设置轴向行程间隙δ，限制施加在串轴承上的最大轴向压力，实现串轴承的过载保护；通过在下TC轴承静圈端面设有圆弧水槽构成开放式润滑结构，确保泥浆始终能够对硬质合金层和串轴承进行冷却和润滑。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：该方法通过在螺杆传动轴上设置防掉槽，并通过下TC轴承静圈内的两个防掉半环与防掉槽间隙连接，构成内防掉结构；内防掉结构与位于螺杆钻具顶部现有的防掉转换总成构成双防掉结构，防止发生钻具落井事故。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述硬质合金层由轴向排列的矩形硬质合金条错缝敷焊在下TC轴承静圈和上TC轴承静圈内孔，以及螺杆传动轴和上TC轴承动圈外圆形成。

4.一种按权利要求1、2或3所述方法构成的螺杆钻具结构，包括依次螺纹连接的防掉转换总成（1）、马达总成（2）、万向轴总成（3）和减震传动轴总成（4）；其特征在于：万向轴总成（3）包括万向轴外筒（3.1）；万向轴外筒（3.1）内安装有球铰连杆（3.7），球铰连杆（3.7）的上、下两端分别经传动球（3.3）与上球铰接头（3.2）和下球铰接头（3.8）传动连接；上球铰接头（3.2）与马达总成（2）连接，下球铰接头（3.8）与减震传动轴总成（4）连接；球铰连杆（3.7）与传动球（3.3）的连接处设有一对对称的半环（3.4），一对对称的半环（3.4）外设有橡胶密封套（3.6），橡胶密封套（3.6）经锁紧套（3.5）与上球铰接头（3.2）或下球铰接头（3.8）螺纹连接；减震传动轴总成（4）包括与万向轴总成（3）中下球铰接头（3.8）螺纹连接的螺杆传动轴（4.12），螺杆传动轴（4.12）外套有传动轴外筒（4.3）；在螺杆传动轴（4.12）与传动轴外筒（4.3）之间的间隙内由下至上设有下TC轴承静圈（4.11）、防掉半环（4.10）、串轴承（4.8）、上TC轴承动圈（4.1）；串轴承（4.8）两端分别设有碟簧组（4.5），上TC轴承静圈（4.2）被套在传动轴外筒（4.3）内。

5.根据权利要求4所述螺杆钻具结构，其特征在于：所述碟簧组（4.5）包括上碟簧组和下碟簧组，上碟簧组包括导向套（4.7），导向套（4.7）上套有一组碟簧；上碟簧组两端设有碟簧垫（4.6）；下碟簧组包括承压套（4.9），承压套（4.9）上套有一组碟簧；下碟簧组下端设有碟簧垫（4.6）。

6.根据权利要求4所述螺杆钻具结构，其特征在于：所述防掉半环（4.10）对应的螺杆传动轴（4.12）外圆设有防掉槽（4.15），两个对称的防掉半环（4.10）与防掉槽（4.15）间隙连接，防掉半环（4.10）外套有下TC轴承静圈（4.11）。

7.根据权利要求4所述螺杆钻具结构，其特征在于：所述下TC轴承静圈（4.11）与螺杆传动轴（4.12）接触部位的内孔以及螺杆传动轴（4.12）对应的外圆分别设有硬质合金层（4.14）；上TC轴承动圈（4.1）外圆和上TC轴承静圈（4.2）内孔分别设有硬质合金层（4.14）。

8.根据权利要求4所述螺杆钻具结构，其特征在于：所述上TC轴承动圈（4.1）上设有平缺口（4.17），与平缺口（4.17）对应的传动轴外筒（4.3）内孔中设有偏心槽（4.18），偏心槽（4.18）内设有锁块（4.4）。