[发明专利]基于螺杆与齿轮的差速扭力冲击器

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。

主权项

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内部中上段设置有内花键结构；所述花键传动轴（33）沿轴向方向开有与传动轴（42）相配合的通孔，上端开有与冲击外筒43相配合的外花键结构，下端同样设置为外花键结构；所述花键传动块（35）内部设置有与花键传动轴（33）下端相配合的内花建结构，外圆周方向上设置有周向台阶；所述冲击传动轴（36）内部为腔室结构，在上端周向方向上设置有与花键传动块（35）配合的台阶，中部设置有作为冲击座的周向台阶，冲击传动轴（36）下端设置有直螺纹，下端端面设置为内六角结构；所述偏心冲击锤（37）为空心结构，在外圆周方向上设置有与冲击传动轴配套的作为冲击锤的周向台阶，内部设置有传动销槽，在与之相对的180°方向上设置有滑动传动销槽；所述O型密封圈A（30）安装于传动轴（42）的密封圈槽内，组合轴承A（32）安装在传动轴（42）上中段，组合轴承B（40）安装在传动轴下端，花键传动轴（33）套在传动轴（42）上，花键传动块（35）内部与花键传动轴（33）配合，外部与冲击传动轴（36）配合；传动销A（38）、传动销B（39）分别安装在传动轴（42）的两个传动销槽内，偏心冲击锤（37）套在传动轴（42）下端外部，传动销A（38）卡在传动轴（42）的传动销槽内，传动销B（39）卡在传动轴（42）的滑动传动销槽内；配合好的传动轴（42）、传动销A（38）、传动销B（39）、偏心冲击锤（37）、组合轴承B（40）一齐装入冲击传动轴（36）腔室内；径向轴承（34）套在花键传动轴（33）上，通过花键传动轴（33）与冲击外筒43的中段轴肩固定；组合轴承C（41）套在冲击传动轴（36）下端，通过冲击外筒43下端轴肩固定；冲击外筒43套入内齿轮壳体（31）内；所述导流轴承组（44）套在内齿轮壳体（31）下段，通过内齿轮壳体轴肩定位，同时安装在下壳体（29）内部；所述下壳体（29）上端与转换接头（24）通过螺纹连接，下端通过螺纹与导流套（45）连接；所述下接头（49）中心开有螺纹通孔，端面开有6个轴向通孔；所述止推轴承（47）安装在导流轴承组（44）和下接头（49）之间，所述O型密封圈安装在下壳体（29）和下接头（49）之间。