專利名稱：一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，屬于石油、地質(zhì)等鉆探領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著資源勘探開(kāi)發(fā)及地球科學(xué)研究的需要，深孔及超深孔鉆探工作量日益增加，傳統(tǒng)的地面設(shè)備帶動(dòng)鉆桿回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)方式由于受到鉆桿強(qiáng)度限制，破巖效率低下，容易發(fā)生孔內(nèi)事故，難以滿足深孔鉆探要求?？椎讋?dòng)力鉆具采用鉆井液等鉆井介質(zhì)作為動(dòng)力，在孔底直接驅(qū)動(dòng)鉆具工作，不依靠鉆桿傳遞動(dòng)力，鉆進(jìn)效率高、孔內(nèi)事故少，在深孔及超深孔鉆探中得到了廣泛的應(yīng)用?？椎讋?dòng)力鉆具由將其他能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的孔底動(dòng)力馬達(dá)和傳遞轉(zhuǎn)速及扭矩的傳動(dòng)裝置組成。常用的孔底動(dòng)力鉆具可分為螺桿鉆具和渦輪鉆具，螺桿鉆具主要由螺桿馬達(dá)節(jié)、萬(wàn)向節(jié)、支承節(jié)等組成，渦輪鉆具主要由渦輪節(jié)及支承節(jié)等組成。目前為了降低孔底動(dòng)力鉆具特別是渦輪鉆具的轉(zhuǎn)速并提高工作扭矩，已經(jīng)發(fā)展到附加減速裝置的孔底動(dòng)力鉆具階段，并取得了良好的效果。但在應(yīng)用過(guò)程中研究人員發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存的孔底動(dòng)力鉆具的傳動(dòng)技術(shù)還存在一些不足之處。首先，孔底動(dòng)力鉆具的支承節(jié)通常采用接觸式的多聯(lián)推力球軸承、PDC軸承作為推力軸承，采用硬質(zhì)合金軸承作為扶正軸承，鉆井液作為潤(rùn)滑和冷卻介質(zhì)。多聯(lián)推力球軸承、PDC軸承、硬質(zhì)合金扶正軸承長(zhǎng)期在含有固相磨粒的鉆井液中工作，工作情況惡劣，工作壽命短。與其它接觸式軸承一樣,多聯(lián)推力球軸承、PDC軸承、硬質(zhì)合金扶正軸承的主要失效形式是由粘著磨損后引起的磨損、破碎以及沖擊產(chǎn)生的撕裂，PDC軸承也會(huì)因井底溫度高以及摩擦發(fā)生過(guò)熱磨損。此外,采用接觸式軸承的孔底動(dòng)力鉆具普遍存在啟動(dòng)扭矩大、傳動(dòng)功率低等問(wèn)題?，F(xiàn)有的孔底動(dòng)力鉆具接觸式軸承的不足和缺陷制約了孔底動(dòng)力鉆具的發(fā)展和應(yīng)用。公知的渦輪鉆具由于橡膠元件少，耐溫能力強(qiáng)、成孔質(zhì)量好，受到了廣大鉆探工作者的重視。目前，為提高孔底動(dòng)力鉆具的適應(yīng)性，特別是提高渦輪鉆具的適應(yīng)性，針對(duì)特定地層，在鉆具結(jié)構(gòu)上采用了附加減速裝置的設(shè)計(jì)，其減速裝置采用行星齒輪減速結(jié)構(gòu)，用于降低渦輪鉆具的工作轉(zhuǎn)速，提高渦輪鉆具的輸出扭矩。但是，現(xiàn)在采用的行星齒輪減速裝置存在諸多不足首先，行星齒輪減速裝置由于齒輪接觸傳動(dòng)過(guò)程中發(fā)生沖擊、振動(dòng)情況，同時(shí)受到巖屑等物質(zhì)的沖蝕，齒輪將發(fā)生點(diǎn)蝕、磨損等現(xiàn)象，隨著工作時(shí)間的推移必然發(fā)生疲勞破壞；其次，行星齒輪減速裝置的內(nèi)部普遍采用油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，潤(rùn)滑介質(zhì)通常采用潤(rùn)滑油，并且需要采用必要的儲(chǔ)油密封系統(tǒng)，該儲(chǔ)油密封系統(tǒng)一般存在橡膠密封元件，在高溫環(huán)境下密封元件和潤(rùn)滑介質(zhì)容易發(fā)生失效，隨著潤(rùn)滑介質(zhì)的減少或失效，將進(jìn)一步加速齒輪減速裝置的失效；第三，為避免潤(rùn)滑介質(zhì)泄漏，還需要設(shè)計(jì)壓力補(bǔ)償裝置，此種裝置通常存在延遲，因此難以避免潤(rùn)滑介質(zhì)泄漏或者鉆井液侵入；第四，由于受鉆孔直徑限制，行星齒輪減速裝置的空間尺寸有限，因此難以通過(guò)提高結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)提高行星齒輪強(qiáng)度和壽命，扭矩過(guò)高也會(huì)造成齒輪破壞；第五，為了提高傳動(dòng)比，需要采用多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)方式，減速裝置的長(zhǎng)度增加，結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，對(duì)潤(rùn)滑介質(zhì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求也大幅提高。磁力傳動(dòng)技術(shù)是以現(xiàn)代磁學(xué)的基本理論，應(yīng)用永磁材料或電磁鐵所產(chǎn)生的磁力作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)力或轉(zhuǎn)矩(功率)非接觸傳遞的一種新技術(shù)。隨著新型永磁材料的應(yīng)用以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝等方面的改進(jìn)，大幅拓展了磁力傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，反應(yīng)攪拌釜、真空設(shè)備、高速機(jī)床、閥門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等設(shè)備和裝置，已經(jīng)廣泛地采用了磁力傳動(dòng)技術(shù)，但這項(xiàng)技術(shù)目前在孔底動(dòng)力鉆具領(lǐng)域還缺乏成功的應(yīng)用。因此，研究一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，解決孔底動(dòng)力鉆具現(xiàn)存問(wèn)題，是鉆探行業(yè)迫切需要開(kāi)展的工作之一。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有孔底動(dòng)力鉆具多聯(lián)推力球軸承、PDC軸承、硬質(zhì)合金扶正軸承等接觸式軸承磨損嚴(yán)重、壽命短、啟動(dòng)扭矩高、能量損耗大等問(wèn)題，克服現(xiàn)有孔底動(dòng)力鉆具行星齒輪減速裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易損壞、壽命短等不足，本發(fā)明提供一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，利用永磁材料或電磁鐵產(chǎn)生的磁力作用，發(fā)揮磁力傳動(dòng)無(wú)接觸、無(wú)磨損的工作特性，使用非接觸磁力軸承代替接觸式的多聯(lián)推力球軸承、PDC軸承、硬質(zhì)合金扶正軸承，使用非接觸式磁力減速裝置代替孔底動(dòng)力鉆具的行星齒輪減速裝置，特別是渦輪鉆具行星齒輪減速裝置，提高軸承和減速裝置等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作壽命和性能，以提高孔底動(dòng)力鉆具的整體壽命及應(yīng)用效果。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，由馬達(dá)節(jié)、磁力減速裝置、磁力支承節(jié)等構(gòu)成。所述一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具上端通過(guò)鉆桿接頭與上部鉆桿柱組合螺紋連接。所述馬達(dá)節(jié)為由鉆井液等鉆井介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的螺桿馬達(dá)、渦輪馬達(dá)或葉片式馬達(dá)等，也包括采用電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)馬達(dá)。所述馬達(dá)節(jié)上端與鉆桿接頭下端連接，為下部鉆具提供動(dòng)力。所述磁力減速裝置上端與所述馬達(dá)節(jié)下端連接，其目的在于改變馬達(dá)節(jié)輸出軸運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)改變其工作扭矩以適應(yīng)不同地層和鉆探工具的工作要求。所述磁力支承節(jié)上端與所述磁力減速裝置下端連接，所述磁力支承節(jié)內(nèi)部設(shè)有多個(gè)磁力軸承組成的磁力軸承組，可承受、傳遞徑向和軸向載荷。所述磁力支承節(jié)下端與鉆頭等鉆探工具連接，驅(qū)動(dòng)鉆頭等鉆探工具破巖鉆進(jìn)。所述馬達(dá)節(jié)、磁力減速裝置、磁力支承節(jié)的軸端通過(guò)連接機(jī)構(gòu)連接，所述連接機(jī)構(gòu)為花鍵聯(lián)軸器形式或其他具備同樣功能的連接方式，所述花鍵聯(lián)軸器允許一定范圍內(nèi)的軸向位移，因此可在傳遞功率和扭矩的同時(shí)避免軸向沖擊荷載，同時(shí)采用花鍵聯(lián)軸器的連接形式便于相關(guān)部件的拆裝、組合。所述鉆桿接頭、馬達(dá)節(jié)、磁力減速裝置、磁力支承節(jié)的外殼通過(guò)螺紋連接，軸向荷載可通過(guò)上述連接由上部鉆柱組合傳遞到多個(gè)磁力軸承組成的磁力軸承組上，并傳遞到鉆頭等鉆探工具上。所述磁力減速裝置由磁力減速裝置上半聯(lián)軸器、磁力減速裝置上接頭、磁力心軸、磁力減速裝置輸出軸、軟磁體、永磁體、磁力減速裝置外殼、磁力軸承、磁力減速裝置下半聯(lián)軸器和磁力減速裝置下接頭組成。所述磁力減速裝置上半聯(lián)軸器以花鍵形式與馬達(dá)節(jié)下半聯(lián)軸器連接，所述磁力減速裝置上半聯(lián)軸器下端與磁力心軸通過(guò)螺紋連接。所述磁力減速裝置的磁力心軸上設(shè)有若干軸向設(shè)置的永磁體，所述磁力減速裝置輸出軸上設(shè)有若干軸向設(shè)置的軟磁體，所述磁力減速裝置外殼上設(shè)有若干軸向設(shè)置的永磁體，所述永磁體和軟磁體沿圓周均勻分布，相鄰永磁體之間磁極性相反，改變永磁體和軟磁體的數(shù)量可改變傳動(dòng)t匕。所述永磁體與軟磁體長(zhǎng)度相同。所述磁力心軸上的永磁體與所述磁力減速裝置外殼上的永磁體以及磁力減速裝置輸出軸上的軟磁體相互作用，驅(qū)動(dòng)磁力減速裝置輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)改變永磁體和軟磁體的數(shù)量，可調(diào)整磁力減速裝置的傳動(dòng)比，并改變相應(yīng)的傳遞的功率和扭矩。所述磁力支承節(jié)由磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器、磁力支承節(jié)上接頭、磁力支承節(jié)主軸、外調(diào)節(jié)套、磁力軸承、內(nèi)墊圈、外墊圈、磁力支承節(jié)外殼和下鎖緊套組成。所述磁力支承節(jié)主軸下端通過(guò)螺紋與鉆頭等鉆探工具連接。優(yōu)選地，所述磁力軸承由磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈組成,磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈均采用軸向充磁且充磁方向相反，磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈上各設(shè)置有斜面，斜面之間相互對(duì)應(yīng)，并有一定的間隙，鉆井液可在此空間通過(guò)，對(duì)此部件進(jìn)行冷卻并進(jìn)入到下一元件內(nèi)。優(yōu)選地，馬達(dá)節(jié)為渦輪馬達(dá)或螺桿馬達(dá)。優(yōu)選地，馬達(dá)節(jié)的數(shù)量為1-3個(gè)。優(yōu)選地,所述磁力心軸、磁力減速裝置輸出軸和磁力減速裝置外殼由無(wú)磁材料制造而成。優(yōu)選地,所述磁力軸承的磁力軸承內(nèi)圈與磁力軸承外圈由永磁材料制造而成。優(yōu)選地，所述永磁材料是高磁能積的稀土釤鈷性永磁材料和釹鐵硼永磁材料。本發(fā)明的有益效果是1、磁力傳動(dòng)技術(shù)具有無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)摩擦、無(wú)磨損等特點(diǎn)，可避免發(fā)生機(jī)械疲勞破壞，工作壽命長(zhǎng)，同時(shí)由于主動(dòng)磁力元件與從動(dòng)磁力元件之間不存在剛性連接，不直接傳遞運(yùn)動(dòng)，可避免振動(dòng)或沖擊荷載的傳遞，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，具備良好的穩(wěn)定性；2、磁力元件的耐環(huán)境能力強(qiáng)，能夠在_253°C至450°C的極限溫度下工作，發(fā)熱量小，能夠滿足孔底高溫環(huán)境要求；3、磁力減速裝置和磁力軸承利用磁場(chǎng)本身的特性進(jìn)行工作，效率高，能耗低；4、所述采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具無(wú)密封機(jī)構(gòu)，無(wú)橡膠元件，依靠鉆井介質(zhì)對(duì)工作部件進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；5、采用磁力傳動(dòng)技術(shù)能夠提聞孔底動(dòng)力鉆具的工作壽命和穩(wěn)定性，減少起下鉆次數(shù)，提升成孔質(zhì)量，可以提聞機(jī)械鉆速、降低鉆探成本。

圖1是本發(fā)明一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具的實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)剖面圖。圖3是圖2的A-A剖面結(jié)構(gòu)圖。圖4是磁力軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具的實(shí)施例二的整體結(jié)構(gòu)剖面圖。圖1中A.鉆桿接頭，B.馬達(dá)節(jié)，C.磁力減速裝置，D.磁力支承節(jié)圖2中1.馬達(dá)上接頭，2.馬達(dá)上半聯(lián)軸器，3.馬達(dá)心軸，4.外調(diào)節(jié)套，5.渦輪定子，6.渦輪轉(zhuǎn)子，7.磁力軸承，8.馬達(dá)外殼，9.馬達(dá)下半聯(lián)軸器，10.馬達(dá)下接頭，11.磁力減速裝置上半聯(lián)軸器，12.磁力減速裝置上接頭，13.磁力心軸，14.永磁體，15.磁力減速裝置輸出軸，16.軟磁體，17.永磁體，18.磁力減速裝置外殼，19.磁力軸承，20.磁力軸承，21.磁力裝置下接頭，22.磁力減速裝置下半聯(lián)軸器，23.磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器，24.磁力支承節(jié)上接頭，25.磁力支承節(jié)主軸，26.外調(diào)節(jié)套，27.磁力軸承，28.內(nèi)墊圈，29.外墊圈，30.磁力支承節(jié)外殼,31.下鎖緊套。圖4中32.磁力軸承外圈，33.磁力軸承內(nèi)圈。圖5中34.螺桿轉(zhuǎn)子，35.等壁厚橡膠定子，36.預(yù)輪廓定子外殼，37.萬(wàn)向軸，38.萬(wàn)向軸外殼。
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。如圖1所示為本發(fā)明一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具的一種結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括馬達(dá)節(jié)B、磁力減速裝置C和磁力支承節(jié)D，所述一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具通過(guò)鉆桿接頭A與上部鉆桿柱組合螺紋連接。實(shí)施例一如圖2所示為本發(fā)明一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具的實(shí)施例一的整體結(jié)構(gòu)剖面圖，其馬達(dá)節(jié)B為渦輪馬達(dá)，鉆具包括馬達(dá)上接頭1，馬達(dá)上半聯(lián)軸器2，馬達(dá)心軸3，外調(diào)節(jié)套4，渦輪定子5，渦輪轉(zhuǎn)子6，磁力軸承7，馬達(dá)外殼8，馬達(dá)下半聯(lián)軸器9，馬達(dá)下接頭10，磁力減速裝置上半聯(lián)軸器11，磁力減速裝置上接頭12，磁力心軸13，永磁體14，磁力減速裝置輸出軸15，軟磁體16，永磁體17，磁力減速裝置外殼18，磁力軸承19，磁力軸承20，磁力減速裝置下接頭21，磁力減速裝置下半聯(lián)軸器22，磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器23，磁力支承節(jié)上接頭24，磁力支承節(jié)主軸25，外調(diào)節(jié)套26，磁力軸承27，內(nèi)墊圈28，外墊圈29，磁力支承節(jié)外殼30，下鎖緊套31。所述渦輪馬達(dá)由馬達(dá)上接頭1、馬達(dá)上半聯(lián)軸器2、馬達(dá)心軸3、外調(diào)節(jié)套4、渦輪定子5、渦輪轉(zhuǎn)子6、磁力軸承7、馬達(dá)外殼8、馬達(dá)下半聯(lián)軸器9、馬達(dá)下接頭10組成。其中所述馬達(dá)上接頭I上方與鉆桿接頭A通過(guò)螺紋連接，所述馬達(dá)上接頭I下方與所述馬達(dá)外殼8通過(guò)螺紋連接，馬達(dá)上半聯(lián)軸器2與馬達(dá)心軸3通過(guò)螺紋連接，多級(jí)渦輪定子5與渦輪轉(zhuǎn)子6相間安裝在馬達(dá)心軸3上，同時(shí)間隔一段距離安裝一個(gè)磁力軸承7用于校準(zhǔn)馬達(dá)心軸3與馬達(dá)外殼8的同心度，馬達(dá)心軸3下方與馬達(dá)下半聯(lián)軸器9通過(guò)螺紋連接，馬達(dá)外殼8下方與馬達(dá)下接頭10通過(guò)螺紋連接。所述馬達(dá)上半聯(lián)軸器2上端為內(nèi)花鍵聯(lián)軸器形式，所述馬達(dá)下半聯(lián)軸器9下端為外花鍵聯(lián)軸器形式，多個(gè)馬達(dá)節(jié)B可通過(guò)上述連接機(jī)構(gòu)相互串聯(lián)，提高工作性能。所述馬達(dá)下接頭10與所述磁力減速裝置上接頭12及所述磁力減速裝置外殼18和所述磁力減速裝置下接頭21通過(guò)螺紋依次連接。馬達(dá)下半聯(lián)軸器9下端為內(nèi)花鍵聯(lián)軸器形式，所述磁力減速裝置上半聯(lián)軸器11上端為外花鍵聯(lián)軸器形式，兩者通過(guò)花鍵連接。所述磁力減速裝置上半聯(lián)軸器11的下端與所述磁力心軸13通過(guò)螺紋連接，所述磁力心軸13的外壁上沿圓周均勻安裝有永磁體14，所述磁力減速裝置外殼18的內(nèi)壁沿圓周均勻安裝有永磁體17，所述磁力減速裝置輸出軸15的外壁上安裝有軟磁體16。所述磁力減速裝置輸出軸15下方與磁力減速裝置下半聯(lián)軸器22上端通過(guò)螺紋連接，磁力減速裝置下半聯(lián)軸器22的下端為內(nèi)花鍵聯(lián)軸器形式。所述磁力減速裝置下接頭21與所述磁力支承節(jié)上接頭24通過(guò)螺紋連接，所述磁力支承節(jié)上接頭24與所述磁力支承節(jié)外殼30及所述下鎖緊套31依次通過(guò)螺紋連接。所述磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器23下端與所述磁力支承節(jié)主軸25通過(guò)螺紋連接，所述磁力支承節(jié)主軸25的外壁上有凸臺(tái)，將所述多個(gè)磁力軸承27依次安裝，其間設(shè)有外調(diào)節(jié)套26、內(nèi)墊圈28和外墊圈29，可將磁力軸承隔開(kāi)，并可調(diào)整各零件之間的距離，將所述磁力軸承壓緊在磁力支承節(jié)主軸25的外壁上。所述磁力支承節(jié)主軸25的下端有螺紋，可與鉆頭等鉆探工具連接進(jìn)行鉆探工作。圖3為圖2的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖,所示為所述磁力減速裝置的結(jié)構(gòu)。所述磁力心軸13的外壁上沿圓周均勻安裝有永磁體14，相鄰的永磁體14之間磁極性相反，所述磁力減速裝置外殼18的內(nèi)壁沿圓周均勻安裝有永磁體17,相鄰的永磁體17之間磁極性相反，所述磁力減速裝置輸出軸15的外壁上沿圓周均勻安裝有軟磁體16，所述磁力心軸13和磁力減速裝置輸出軸15及磁力減速裝置外殼18采用高強(qiáng)度無(wú)磁材料制造，所述永磁體14、軟磁體16與永磁體17長(zhǎng)度相同，根據(jù)所需要的傳動(dòng)比選擇相應(yīng)的數(shù)量。如圖4所示為磁力軸承19、磁力軸承20、磁力軸承27的結(jié)構(gòu)示意圖。所述磁力軸承由磁力軸承內(nèi)圈32、磁力軸承外圈33組成，所述磁力軸承內(nèi)圈32有一斜面，所述磁力軸承外圈33有一斜面，兩個(gè)斜面相互對(duì)應(yīng)并有一定的間隙。所述磁力軸承內(nèi)圈32與所述磁力軸承外圈33均采用軸向充磁且充磁方向相反,所述磁力軸承19、磁力軸承20、磁力軸承27同時(shí)具備徑向扶正和軸向止推功能，并可承受徑向與軸向載荷。所述磁力軸承19、所述磁力軸承20、所述磁力軸承27結(jié)構(gòu)原理相同。磁力軸承具備多種實(shí)施例,其性能根據(jù)磁力軸承的磁力軸承內(nèi)圈32與磁力軸承外圈33的斜面與磁力軸承中軸線的夾角角度變化而改變，當(dāng)斜面角度為0°時(shí)，此時(shí)即為磁力徑向扶正軸承，當(dāng)斜面角度為90°時(shí)，即為磁力軸向推力軸承。在鉆探工作開(kāi)始前，首先將采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具上端與鉆桿連接，下端與取心工具或鉆頭連接，并送入到孔底。在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液自鉆桿中心經(jīng)馬達(dá)上接頭I進(jìn)入馬達(dá)節(jié)外殼8與馬達(dá)心軸3組成的環(huán)形空間內(nèi)并推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子6旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)子6帶動(dòng)馬達(dá)心軸3旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)馬達(dá)下半聯(lián)軸器9與磁力減速裝置上半聯(lián)軸器11的花鍵連接帶動(dòng)磁力心軸13回轉(zhuǎn)。磁力心軸13在回轉(zhuǎn)的過(guò)程中通過(guò)磁力傳動(dòng)的方式,帶動(dòng)磁力減速裝置輸出軸15旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)磁力減速裝置下半聯(lián)軸器22與磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器23的花鍵連接傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速，磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器23帶動(dòng)磁力支承節(jié)主軸25旋轉(zhuǎn)，磁力支承節(jié)主軸25旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)取心工具或鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖鉆進(jìn)。鉆井液由馬達(dá)上接頭I進(jìn)入馬達(dá)外殼8與馬達(dá)心軸3組成的環(huán)形空間，然后進(jìn)入磁力減速裝置上半聯(lián)軸器11與磁力減速裝置上接頭12之間的環(huán)形空間，部分鉆井液進(jìn)入到磁力心軸13與磁力減速裝置輸出軸15之間的環(huán)形空間內(nèi)，流經(jīng)磁力軸承19進(jìn)入磁力減速裝置輸出軸15的內(nèi)部，部分鉆井液進(jìn)入到磁力減速裝置輸出軸15和磁力減速裝置外殼18之間的環(huán)形空間內(nèi)，流經(jīng)磁力軸承20進(jìn)入到磁力支承節(jié)內(nèi)部。自磁力減速裝置輸出軸15中心流出的鉆井液經(jīng)磁力減速裝置下半聯(lián)軸器22流入到磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器23內(nèi)，大部分鉆井液沿磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器23中心的通道進(jìn)入到磁力支承節(jié)主軸25的內(nèi)部并輸送給鉆頭等鉆探工具。小部分鉆井液經(jīng)磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器23的斜孔流入磁力支承節(jié)主軸25與磁力支承節(jié)外殼30之間的環(huán)形空間內(nèi)，流經(jīng)磁力軸承27組成的磁力軸承組后流出鉆具。在工作過(guò)程中，鉆壓通過(guò)鉆桿傳遞到馬達(dá)上接頭I并傳遞到馬達(dá)外殼8上，依次沿著馬達(dá)下接頭10、磁力減速裝置上接頭12、磁力減速裝置外殼18、磁力減速裝置下接頭21、磁力支承節(jié)上接頭24、外調(diào)節(jié)套26傳遞到磁力軸承27上，磁力軸承27將鉆壓傳遞到到磁力支承節(jié)主軸25的凸臺(tái)上，最終作用到鉆頭等鉆探工具上。優(yōu)選地，所述永磁體14、軟磁體16與永磁體17的外部均有抗沖蝕磨損的外殼保護(hù)。實(shí)施例二 如圖5所示，為本發(fā)明專利一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例與上述實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)和功能基本相同，因此相同的部件以相同的標(biāo)號(hào)表示，且不再重復(fù)贅述。本實(shí)施例與上述實(shí)施例一不同之處在于，所述馬達(dá)節(jié)B為等壁厚螺桿馬達(dá)，所述等壁厚螺桿馬達(dá)由螺桿轉(zhuǎn)子34、等壁厚橡膠定子35、預(yù)輪廓定子外殼36組成，其下方連接有萬(wàn)向軸37及萬(wàn)向軸外殼38。螺桿轉(zhuǎn)子34的下方與萬(wàn)向軸37連接，萬(wàn)向軸37下方連接有馬達(dá)下半聯(lián)軸器9，馬達(dá)下半聯(lián)軸器9下方與磁力減速裝置上半聯(lián)軸器11連接。預(yù)輪廓定子外殼36通過(guò)螺紋與萬(wàn)向軸外殼38連接，萬(wàn)向軸外殼38與磁力減速裝置上接頭12連接。以上所述僅為本發(fā)明示意性的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，主要由馬達(dá)節(jié)、磁力減速裝置、磁力支承節(jié)構(gòu)成，其特征在于所述一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具上端通過(guò)鉆桿接頭與上部鉆桿柱組合螺紋連接；所述馬達(dá)節(jié)、磁力減速裝置、磁力支承節(jié)的軸端通過(guò)連接機(jī)構(gòu)連接，所述連接機(jī)構(gòu)為花鍵聯(lián)軸器形式或其他具備同樣功能的連接方式； 所述磁力減速裝置由磁力減速裝置上半聯(lián)軸器、磁力減速裝置上接頭、磁力心軸、磁力減速裝置輸出軸、軟磁體、永磁體、磁力減速裝置外殼、磁力軸承、磁力減速裝置下半聯(lián)軸器和磁力減速裝置下接頭組成； 所述磁力支承節(jié)由磁力支承節(jié)上半聯(lián)軸器、磁力支承節(jié)上接頭、磁力支承節(jié)主軸、外調(diào)節(jié)套、磁力軸承、內(nèi)墊圈、外墊圈、磁力支承節(jié)外殼和下鎖緊套組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，其特征在于所述馬達(dá)節(jié)為由鉆井液等鉆井介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的螺桿馬達(dá)、渦輪馬達(dá)或葉片式馬達(dá)，也包括采用電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)馬達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，其特征在于所述馬達(dá)節(jié)為渦輪馬達(dá)； 所述渦輪馬達(dá)由馬達(dá)上接頭、馬達(dá)上半聯(lián)軸器、馬達(dá)心軸、外調(diào)節(jié)套、渦輪定子、渦輪轉(zhuǎn)子、磁力軸承、馬達(dá)外殼、馬達(dá)下半聯(lián)軸器、馬達(dá)下接頭組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，其特征在于所述磁力減速裝置的磁力心軸上設(shè)有若干軸向設(shè)置的永磁體，所述磁力減速裝置輸出軸上設(shè)有若干軸向設(shè)置的軟磁體，所述磁力減速裝置外殼上設(shè)有若干軸向設(shè)置的永磁體，所述永磁體和軟磁體沿圓周均勻分布，相鄰永磁體之間磁極性相反，改變永磁體和軟磁體的數(shù)量可改變傳動(dòng)比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，其特征在于所述永磁體和軟磁體的外部均有抗沖蝕磨損的外殼保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和4所述的一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，其特征在于所述磁力心軸、磁力減速裝置輸出軸和磁力減速裝置外殼由無(wú)磁材料制造而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，其特征在于所述磁力軸承由磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈組成，磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈均采用軸向充磁且充磁方向相反，磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈上各設(shè)置有斜面，斜面之間相互對(duì)應(yīng)，并有一定的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，其特征在于所述磁力軸承的磁力軸承內(nèi)圈與磁力軸承外圈由永磁材料制造而成。
專利摘要一種采用磁力傳動(dòng)技術(shù)的孔底動(dòng)力鉆具，由馬達(dá)節(jié)、磁力減速裝置和磁力支承節(jié)等組成，各部件通過(guò)連接機(jī)構(gòu)連接。在磁力減速裝置輸入軸和磁力減速裝置外殼安裝有若干永磁體，在磁力減速裝置輸出軸上安裝有若干軟磁體，所述永磁體與軟磁體軸向設(shè)置，并沿圓周均勻分布，相鄰永磁體之間磁極性相反，依靠磁力的作用實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)，改變永磁體和軟鐵體的數(shù)量可改變傳動(dòng)比。在磁力支承節(jié)內(nèi)安裝有多個(gè)磁力軸承承受載荷，所述磁力軸承由磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈組成，均采用軸向充磁且充磁方向相反，磁力軸承內(nèi)圈和磁力軸承外圈上均設(shè)置有斜面，斜面之間相互對(duì)應(yīng)并有一定的間隙。本實(shí)用新型的磁力減速裝置和磁力軸承具備無(wú)接觸、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)的工作特性。
文檔編號(hào)F16H49/00GK202900039SQ201220287918
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者翁煒, 黃玉文, 張德龍, 馮美貴, 楊鵬, 岳偉民, 史新慧, 朱迪斯, 王海達(dá), 徐軍軍, 趙志濤 申請(qǐng)人:北京探礦工程研究所