申请/专利权人：海油来博(天津)科技股份有限公司

申请日：2019-04-08

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109973009B

主分类号：E21B4/02

分类号：E21B4/02;F04C2/107

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.07.30#实质审查的生效;2019.07.05#公开

摘要：本发明提供了一种多级防卡液压马达，包括定子及定子内由上至下顺次设置的、各自和定子啮合的数个螺杆转子，螺杆转子和定子间形成螺旋密封腔，所述螺杆转子内设有二级转子，二级转子和其对应螺杆转子间设有单向驱动结构，该单向驱动结构实现动力由螺杆转子向二级转子单方向传递，该二级转子在该螺杆转子作用下被动同步转动，每相邻两个二级转子通过短节连接；每一个螺杆转子和定子间设有轴向限位结构。本发明所述的一种多级防卡液压马达，二级转子在单向驱动结构作用下实现和螺杆转子同步转动，且短节内设置了单向阀，由此有效防止马达卡阻带来的后果，在马达卡阻后，高压钻井液将由该卡顿螺杆转子对应的二级转子传递，继续为井下钻具提供有效动力。

主权项：1.一种多级防卡液压马达，其特征在于：包括定子1及定子1内由上至下顺次设置的、各自和定子1啮合的数个螺杆转子2，螺杆转子2和定子1间形成螺旋密封腔，每一个螺杆转子2同轴心设有第一通孔23，所述第一通孔23内设有二级转子5，二级转子5和其对应螺杆转子2间设有单向驱动结构，该单向驱动结构实现动力由螺杆转子2向二级转子5单方向传递，该二级转子5在该螺杆转子2作用下被动同步转动，每一个二级转子5同轴心设有第二通孔，每相邻两个二级转子5通过短节8连接，短节8管壁上开设有和螺旋密封腔连通的导流孔84，短节8内设有单向阀，单向阀位于导流孔84下方，且该单向阀向下开启；每一个螺杆转子2和定子1间设有轴向限位结构。

全文数据：一种多级防卡液压马达技术领域本发明属于螺杆钻具领域，尤其是涉及一种多级防卡液压马达。背景技术螺杆钻具是一种把液体压力转换成旋转机械能的井下工具，当高压液体进入螺杆钻具时，螺杆上下部分形成压差驱动螺杆转子转动，从而提供机械能，通过万向轴向下传递。螺杆钻具适用于直井、定向井以及水平井的定向造斜，扭方位等井下作业。转子与定子相互啮合，转子与定子之间形成螺旋密封线，同时形成密封舱，当有高压钻井液进入马达中，密封舱中充满钻井液，上下密封舱之间形成压差，进而驱动转子沿着轴向转动。发明内容有鉴于此，本发明旨在提出一种多级防卡液压马达，以实现多级钻具卡顿时该钻具继续工作功能。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种多级防卡液压马达，包括定子及定子内由上至下顺次设置的、各自和定子啮合的数个螺杆转子，螺杆转子和定子间形成螺旋密封腔，每一个螺杆转子同轴心设有第一通孔，所述第一通孔内设有二级转子，二级转子和其对应螺杆转子间设有单向驱动结构，该单向驱动结构实现动力由螺杆转子向二级转子单方向传递，该二级转子在该螺杆转子作用下被动同步转动，每一个二级转子同轴心设有第二通孔，每相邻两个二级转子通过短节连接，短节管壁上开设有和螺旋密封腔连通的导流孔，短节内设有单向阀，单向阀位于导流孔下方，且该单向阀向下开启；每一个螺杆转子和定子间设有轴向限位结构。进一步的，所述单向驱动结构包括二级转子两端各自固定套装的固定套，每一个固定套轴表面圆周方向凸出设有棘齿，所述第一通孔端部设有和棘齿匹配的棘爪，棘爪和棘齿匹配装配。进一步的，每一个第二转子和其对应螺杆转子间设有支撑用轴承。进一步的，所述限位结构包括固套在螺杆转子轴表面上的第一限位件，所述定子内表面固设有和该第一限位件对应的第二限位件，第二限位件位于第一限位件下方。进一步的，第一限位件和第二限位件分别为环结构。进一步的，所述单向阀包括固定板、阀芯、密封环，所述固定板及密封环分别固装在短节内，阀芯包括推杆部和该推杆部顶端设置的压板部，固定板中心处设有和推杆部对应的安装孔，该固定板还设有通液孔，推杆部穿设在该安装孔内，压板部和固定板间设有弹簧，压板部紧压密封环。进一步的，所述短节内还设有和压板部对应的防倒回扣结构，该防倒回扣结构设置在固定板和密封环间，该防倒回扣结构为开口朝向密封板的喇叭状结构。相对于现有技术，本发明所述的一种多级防卡液压马达具有以下优势：本发明所述的一种多级防卡液压马达中，在每一个螺杆转子内设置了二级转子，且二级转子和螺杆转子间设置了单向驱动结构，实现二级转子在螺杆转子作用下转动，进而为钻头提供扭矩及转速，在二级转子连接的短节内设置了单向阀，螺杆转子卡顿时，钻井液由二级转子内的第二通孔传递给下一节螺杆转子，伴随钻井液传递实现下一节转子正常作业，由此有效防止马达卡阻带来的后果，在马达卡阻后，高压钻井液将由该卡顿螺杆转子对应的二级转子传递，继续为井下钻具提供有效动力。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本一种多级防卡液压马达结构示意图；图2为本一种多级防卡液压马达中固定套示意图；图3为本一种多级防卡液压马达中同步单向驱动结构示意图；图4为本一种多级防卡液压马达中螺杆转子端部结构示意图；图5为图4的A-A示意图；图6为短节结构示意图。附图标记说明：1-定子；2-螺杆转子；21-棘爪；23-第一通孔；22-驱动部；3-轴承；4-固定套；41-棘齿；5-二级转子；6-第一限位件；7-第二限位件；8-短节；81-螺纹连接部；82-固定板；83-防倒回扣结构；84-导流孔；85-阀芯；86-弹簧；87-密封环。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。如图1-6所示，一种多级防卡液压马达，包括定子1及定子1内由上至下顺次设置的、各自和定子1啮合的数个螺杆转子2，螺杆转子2和定子1间形成螺旋密封腔，螺杆马达结构及原理为成熟技术，在此不做过多介绍，本实施例中，多个螺杆转子2同心设置，每一个螺杆转子2设有中心线和该螺杆转子中轴线重合的第一通孔23，所述第一通孔23内同心的设有二级转子5，二级转子5和其对应螺杆转子2间设有单向驱动结构，该单向驱动结构实现动力由螺杆转子2向二级转子5单方向传递，在单向驱动结构作用下，该二级转子5在该螺杆转子2驱动下被动同步转动，反过来，该二级转子5不能够向其对应螺杆转子2提供扭矩。优选的，单向驱动结构包括二级转子5两端各自固定套装的固定套4，每一个固定套4轴表面圆周方向凸出设有棘齿41，棘齿数量可根据需要设定，为保证第二转子和螺杆转子间扭矩传递稳定性，棘齿数量优选为大于等于三个；第一通孔23两端孔壁上分别设有和该端对应棘齿数量相同的棘爪21，每一端的棘爪21和该端的棘齿41一一对应，棘爪41和其对应的棘齿41匹配装配；多个棘爪41随螺杆转子2转动，进而驱动固定套4同步转动，由于固定套4固定套装在二级转子5上，因而，二级转子5同步转动，实现转速及扭矩的传递，并最终传递给安装在二级转子5上的钻头，为钻头作业提供动力。该棘齿-棘爪结构，实现动力由螺杆转子2向二级转子5单方向传递，反之，二级转子5反向转动时，并不会影响螺杆转子2。为保证某一节螺杆转子卡顿时钻具继续作业，每一个二级转子2同轴心设有第二通孔，每相邻两个二级转子5通过短节8连接，短节8管壁上开设有和螺旋密封腔连通的导流孔84，短节8内设有单向阀，每一个短节8内的单向阀位于该短节上导流孔84的下方，且该单向阀向下开启；当某一节螺杆转子2卡顿时，该节螺杆转子2上端部对应的单向阀在由导流孔84流入的高压钻井液的作用下打开，然后该高压钻井液由该节螺杆转子2对应的二级转子的第二通孔流出，并由该节螺杆转子下端部对应导流孔84流入至下一节螺杆转子2和定子1间螺纹密封腔内，驱动该下一节螺杆转子2转动，实现该高压钻井液绕过卡顿的螺杆转子2，由上至下在多节螺杆转子间的顺畅流通，驱动未卡顿螺杆转子2转动，进而带动二级转子同步转动，即继续为最下端二级转子连接的钻头提供动力，有效防止卡顿带来的后果。本实施例中，为保证每一个螺杆转子轴向位置稳定性，每一个螺杆转子2和定子1间设有轴向限位结构。优选的，限位结构包括固套在螺杆转子2轴表面上的第一限位件6，所述定子1内表面固设有和该第一限位件6对应的第二限位件7，第二限位件7位于第一限位件6，通过该第二限位件7对第一限位件6轴向位置限定，进而限定螺杆转子2轴向位置。优选的，第一限位件6和第二限位件7分别为环结构。本实施例中，为进一步保证二级转子5转动的稳定性，以及其和螺杆转子2间同轴性，每一个第二转子5和其对应螺杆转子2间设有支撑用轴承3。本实施例中，优选的，轴承3设置在固定套4内侧，为顺利安装，第一通孔23两端各自设置了安装部22，安装部22孔径大于第一通孔23直径，棘爪21设置在安装部22上，且螺杆转子2每一端的数个棘爪21最内侧边沿所在圆周直径大于第一通孔23直径，保证轴承3顺畅安装。本实施例中，所述单向阀包括固定板82、阀芯85、密封环87，所述固定板82及密封环87分别固装在短节8内，短节8两端各自设置了螺纹连接部81，二级转子5第二通孔端部对应设置了螺纹部，短节8和二级转子5螺纹连接，阀芯85包括推杆部和该推杆部顶端设置的压板部，固定板82中心处设有和推杆部对应的安装孔，该固定板82还设有通液孔，推杆部穿设在该安装孔内，压板部和固定板82间设有弹簧86，压板部紧压密封环87。当某一节螺杆转子2发生卡顿时，由该节螺杆转子上端对应短节8的导流孔84进入至短节内的高压钻井液作用在阀芯85顶端，阀芯85下移，单向阀打开，高压钻井液由固定板82的通液孔输入至二级转子的第二通孔内，然后由该第二通孔输出至下一节螺杆转子2对应密封腔内，驱动该下一节螺杆转子2转动，若该下一节螺杆转子2同时发生卡顿，则高压钻井液再输入至下一节二级转子内……以此类推，直至高压钻井液输出至未卡顿螺杆转子对应的螺旋密封舱内，进而驱动该螺旋密封仓内螺杆转子2转动。优选的，所述短节8内还设有和压板部对应的防倒回扣结构83，该防倒回扣结构83设置在固定板82和密封环87间，该防倒回扣结构83为开口朝向密封板87的喇叭状结构。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种多级防卡液压马达，其特征在于：包括定子1及定子1内由上至下顺次设置的、各自和定子1啮合的数个螺杆转子2，螺杆转子2和定子1间形成螺旋密封腔，每一个螺杆转子2同轴心设有第一通孔23，所述第一通孔23内设有二级转子5，二级转子5和其对应螺杆转子2间设有单向驱动结构，该单向驱动结构实现动力由螺杆转子2向二级转子5单方向传递，该二级转子5在该螺杆转子2作用下被动同步转动，每一个二级转子2同轴心设有第二通孔，每相邻两个二级转子5通过短节8连接，短节8管壁上开设有和螺旋密封腔连通的导流孔84，短节8内设有单向阀，单向阀位于导流孔84下方，且该单向阀向下开启；每一个螺杆转子2和定子1间设有轴向限位结构。2.根据权利要求1所述的一种多级防卡液压马达，其特征在于：所述单向驱动结构包括二级转子5两端各自固定套装的固定套4，每一个固定套4轴表面圆周方向凸出设有棘齿41，所述第一通孔23端部设有和棘齿41匹配的棘爪21，棘爪41和棘齿41匹配装配。3.根据权利要求1所述的一种多级防卡液压马达，其特征在于：每一个第二转子5和其对应螺杆转子2间设有支撑用轴承3。4.根据权利要求1所述的一种多级防卡液压马达，其特征在于：所述限位结构包括固套在螺杆转子2轴表面上的第一限位件6，所述定子1内表面固设有和该第一限位件6对应的第二限位件7，第二限位件7位于第一限位件6下方。5.根据权利要求4所述的一种多级防卡液压马达，其特征在于：第一限位件6和第二限位件7分别为环结构。6.根据1-5任一项权利要求所述的一种多级防卡液压马达，其特征在于：所述单向阀包括固定板82、阀芯85、密封环87，所述固定板82及密封环87分别固装在短节8内，阀芯85包括推杆部和该推杆部顶端设置的压板部，固定板82中心处设有和推杆部对应的安装孔，该固定板82还设有通液孔，推杆部穿设在该安装孔内，压板部和固定板82间设有弹簧86，压板部紧压密封环87。7.根据权利要求6所述的一种多级防卡液压马达，其特征在于：所述短节8内还设有和压板部对应的防倒回扣结构83，该防倒回扣结构83设置在固定板82和密封环87间，该防倒回扣结构83为开口朝向密封板87的喇叭状结构。

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