[发明专利]基于多级双柱塞-偏心齿轮机构的全金属井下动力钻具

摘要

本发明公开了一种基于多级双柱塞‑偏心齿轮机构的全金属井下动力钻具，包括同轴设置的配流轴、外管和多级偏心齿轮驱动机构，配流轴通过多级偏心齿轮驱动机构悬挂支撑在外管内。本发明提供了一种钻井液水力驱动的新型旋转柱塞式动力钻具，柱塞结构加工精度高、成本低，柱塞式动密封效果好；通过带有偏心结构的行星齿轮系传递扭矩，提高了动力钻具的工作效率。多级双柱塞‑偏心齿轮机构驱动的动力钻具采用全金属结构，可耐高温环境；柱塞结构简单、密封效果好，钻具曲面加工难度小；有效缓解了金属密封效果差的问题；同时，采用模块化结构，可以安装多级柱塞结构进行接力式驱动，采用双柱塞结构保证内部力的平衡稳定且能够增大钻具扭矩。

主权项

1.一种基于多级双柱塞-偏心齿轮机构的全金属井下动力钻具，其特征在于，包括同轴设置的配流轴(8)、外管(1)和多级偏心齿轮驱动机构，配流轴(8)通过多级偏心齿轮驱动机构悬挂支撑在外管(1)内；/n偏心齿轮驱动机构包括同轴设置的行星齿轮系和对称设置于行星齿轮系两个侧面的柱塞驱动结构；行星齿轮系的行星架上设置有两对对称分布的行星轮(10)，行星齿轮系的齿圈(11)与外管(1)过盈配合；柱塞驱动结构包括安装块(14)，安装块(14)中心开通孔，所述通孔内径与行星齿轮系的太阳轮(17)的内径相同；沿安装块(14)的径向开有四个柱塞通道(6)，四个柱塞通道(6)成环形均布；在每个柱塞通道(6)内填设与通孔滑动配合的柱塞(5)；柱塞(5)的壁上均一体成型有导向柱(15)，导向柱(15)的轴向与配流轴(8)轴向相同，通孔对应导向柱(15)的位置开设有导向槽；朝向行星齿轮系一侧的导向槽为通槽，导向柱(15)穿出通槽与行星齿轮系上的行星轮(10)一一对应偏心连接；/n配流轴(8)一端开口一端封闭，内腔为配流通道；多级偏心齿轮驱动机构间隔设置在配流轴(8)上，太阳轮(17)与配流轴(8)通过键连接；配流轴(8)上沿周向均匀开设四列进水口(7)和四列出水槽(13)，进水口(7)与配流通道连通，各列进水口(7)和出水槽(13)之间相互间隔设置，相邻一列的进水口(7)和出水槽(13)之间的角度差为45°；相邻两级之间的偏心齿轮驱动机构之间的角度差为45°，当其中一级偏心齿轮驱动机构的柱塞通道(6)与配流轴(8)上的进水口(7)正对导通时，与其相邻的偏心齿轮驱动机构的柱塞通道(6)与出水槽(13)正对导通。/n