液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及的是液力‑磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置，这种液力‑磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置由输入端连接体、过载动作体、输出端连接体依次套装在转轴外构成；输入端连接体由插侧配合齿与轴向啮合法兰盘一体形成；过载动作体为双侧圆环结构，一侧为球面凹槽，另一侧为圆柱凹槽；转轴为筒状体，转轴与径向齿式啮合机构一体成型，转轴一端与输入端连接体通过轴承相连，若干滚珠分布于滚珠腔内，且每个滚珠位于径向齿式啮合机构的啮合齿凹槽内，转轴设有螺纹，碟形弹簧片、弹簧片配合体、调节螺母依次套装于其上，输出端连接体固定在转轴另一端。本发明专利技术可以实现旋转叶片触壁过载时，卸载传输力矩；过载解除后，自动恢复连接，传递力矩。

Overload decoupling device for hydraulic magnetic drive borehole cleaning tool

The invention relates to an overload decoupling device for a hydraulic magnetic drive wellbore cleaning tool. The overload decoupling device for a hydraulic magnetic drive wellbore cleaning tool consists of an input end connector, an overload action body and an output end connector sleeved outside a rotating shaft in turn, and an input end connector consists of a slot side matching tooth and an axial meshing flange plate. The overload action body is a double-side ring structure, one side is a spherical groove, the other side is a cylindrical groove; the rotating shaft is a cylinder, the rotating shaft and the radial tooth meshing mechanism are formed in one body, one end of the rotating shaft and the input end connecting body are connected through bearings, and some balls are distributed in the ball cavity, and each ball is located in the radial tooth type. In the meshing tooth groove of the meshing mechanism, the rotating shaft is provided with threads, and the disc spring sheet, the spring sheet matching body and the adjusting nut are arranged on it in turn, and the output connecting body is fixed at the other end of the rotating shaft. The invention can realize the unloading transmission torque when the rotating blade touches the wall, and automatically restore the connection and transfer the torque after the overload is relieved.

【技术实现步骤摘要】
液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置
：本专利技术涉及的是石油天然气井钻井过程中，液力-磁传动井眼清洁工具旋转叶片触碰井壁后过载保护、卸载重启装置，具体涉及的是液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置。
技术介绍
：目前海洋石油天然气开采常采用大斜度井、水平井、大位移井等井型来提高井眼泄油面积，最大限度地提高单井产量。这些井型由于存在造斜段（井斜角由0°增加到90°的弯曲井段）和水平井段，岩屑在重力分量的作用下不容易被钻井液及时携带出井眼，出现岩屑堆积的现象，形成岩屑床。若井内沉积岩屑床厚度过高，将会导致一系列严重的井下问题，如钻具摩擦阻力、扭矩增大，甚至发生严重的井下事故如卡钻、扭断钻具等，处理这些井下事故将大幅度降低机械钻速，大幅度增加非生产时间和作业成本。这就要求在这类井型的钻井过程中，保持较高的井眼岩屑清洁效率，在岩屑床易于形成的井段采用必要的方法，防止岩屑床的形成，保证钻具与井眼安全。钻井过程中井眼清洁工具的使用可以良好的解决井筒中岩屑沉积问题。液力-磁传动井眼清洁工具的专利技术更可以实现在滑动钻进与连续油管钻井中无钻杆提供扭矩情况下井眼清洁工具自主高速旋转。抑制岩屑床的形成，提高井眼清洁效率。液力-磁传动井眼清洁工具工作机理是：在钻井液循环的情况下，旋转磁芯将钻井液的压力势能转换为自身旋转的动能，应用磁力传递技术，通过永磁铁透过流筒壳体传递磁力和扭矩，带动流筒壳体外侧旋转叶片旋转，从而实现液力-磁耦合传动。旋转叶片在液力-磁耦合传动旋转的情况下，可以大幅度提高井眼环空钻井液的周向速度，抑制岩屑床的形成，提高井眼清洁效率。液力-磁传动井眼清洁工具旋转叶片位于钻杆外侧钻井液环空中，在钻进过程中，由于钻杆偏心转动或周向破岩不完整有井壁突出，可能会造成旋转叶片触碰井壁，停止旋转；井壁脱落大块岩石卡住叶片，亦会造成旋转叶片阻滞不动。由于液力压差动力输入端依靠钻井液的流动提供动力，只要钻井液正常循环工况下，即便永磁叶片阻滞不动，钻井液液压仍会作用在液力压差叶片上，由于钻井液中含有大量固相颗粒，会导致液力压差叶片严重冲蚀，工具工作寿命缩短。
技术实现思路
：本专利技术的一个目的是提供液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置，这种液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置用于实现永磁叶片触壁过载，扭矩超过设定值时，以打滑形式限制整个传动系统所传动的扭力，当过载情况消失后自行恢复联结。防止永磁叶片与液力磁芯系统机械损坏。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置由输入端连接体、过载动作体、输出端连接体依次套装在转轴外构成，输入端连接体、过载动作体、输出端连接体三者的外径相等；输入端连接体由插侧配合齿与轴向啮合法兰盘一体形成，输入端连接体一端有插侧配合齿，另一端为轴向啮合法兰盘；过载动作体为双侧圆环结构，一侧为球面凹槽，另一侧为圆柱凹槽；转轴为筒状体，转轴与径向齿式啮合机构一体成型，转轴一端与输入端连接体通过轴承相连，轴向啮合法兰盘、径向齿式啮合机构、球面凹槽共同构成滚珠腔，若干滚珠分布于滚珠腔内，且每个滚珠位于径向齿式啮合机构的啮合齿凹槽内，转轴设有螺纹，碟形弹簧片、弹簧片配合体、调节螺母依次套装配合于其上，碟形弹簧片位于圆柱凹槽内，输出端连接体固定在转轴另一端。上述方案中径向齿式啮合机构啮合齿的齿数与滚珠数量一致。上述方案中径向齿式啮合机构啮合齿径向宽度为滚珠直径与轴向啮合法兰盘啮合齿高度之和。上述方案中转轴设有磁轴侧固定孔，输出端连接体也有转轴配合孔，转轴与输出端连接体通过螺栓固定连接。上述方案中径向齿式啮合机构啮合齿齿槽部分、轴向啮合法兰盘啮合齿齿槽部分均采用高强度合金，表面做热处理，保证传动光滑，又可延长使用寿命。上述方案中转轴由坯料整体机械加工，没有任何通孔，可以保证高压钻井液在内部流动时不刺漏壳体，造成工具破坏。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术通过滚珠脱耦装置无齿隙力矩传递，可以实现旋转叶片触壁过载时，液力压差动力输入端与磁力传动端自动打滑，卸载传输力矩；过载解除后，液力压差动力输入端与磁力传动端自动恢复连接，传递力矩。该装置在异常工作状态下，起到保护旋转叶片不被破坏、磁轴中永磁铁减少退磁。2、本专利技术中过载脱耦装置与输入、输出端轴向连接方式为承插连接，相较于法兰连接，可以最大限度的节约径向空间，使工具外缘可以贴合壳体内缘。承插连接易于配合，安装更换更简便。3、本专利技术中设有调节螺母，可调节碟形弹簧松紧程度作用，设置打滑力矩，根据现场实际需要，调节旋转叶片实际最大扭矩输出。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是动力输入连接体轴测图；图3是本专利技术中过载动作体1/4剖切轴测图；图4是本专利技术中磁轴连接体槽1/4剖切轴测图；图5是本专利技术中转轴轴测图；图6是本专利技术中转轴主视图；图7是本专利技术中弹簧片配合体与调节螺母轴测图；图8是本专利技术中扭力限制工作原理图。图中：1动力输入连接体，2过载动作体，3磁轴连接体，4转轴，5弹簧片配合体，6调节螺母，7弹簧片，8径向齿式啮合机构，9滚珠，10轴承，11轴向齿式啮合法兰盘，12插侧配合齿，13滚珠配合面，14弹簧片配合面，15转轴配合孔，16磁轴侧固定孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明：结合图1-图7所示，这种液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置由输入端连接体1、过载动作体2、输出端连接体依次套装在转轴4外构成，输出端连接体与工作时与磁轴连接，故也称为磁轴连接体3，输入端连接体1、过载动作体2、输出端连接体三者的外径相等，可同心配合于工具壳体内缘。转轴4左端与输入端连接体1通过轴承10相连既紧密配合，又在传动中相互不产生干扰。转轴4右端与输出端连接体通过螺丝连接，保证二者同步旋转。过载动作体（弹片槽）2在两连接体间可径向自由运动，只受传递扭矩影响。参阅图1、图2，输入端连接体1由插侧配合齿12与轴向啮合法兰盘11一体形成，输入端连接体1为插侧配合齿12，插侧配合齿12与液力转化装置和磁轴中承侧配合齿槽相结合，组成承插连接。承插连接相较于法兰连接，可以最大限度上节约径向空间，实现连接体外缘半径与壳体内缘相合；相较于螺纹连接，可实现径向无缝连接，减少工具轴向长度。该连接机构结构简单，便于安装和拆卸。输入端连接体1另一端为轴向啮合法兰盘11，法兰盘外为滚珠9，滚珠9连接径向啮合齿，连接体另一端为轴向啮合法兰盘11，法兰盘转动，啮合齿通过滚珠9带动转轴旋转，传递扭矩，完成动力端扭矩输入。在此传动中，可以通过改变滚珠9直径和数量，变化工具内外缘半径。连接体内缘通过轴承10与转轴10相连，轴承10起支撑和减少摩擦阻力的作用。轴承10采用的安装方式为双侧紧配合。滚珠9使用数量与筒状体内缘半径有关（外缘半径固定），内缘半径越大，滚珠半径约小，使用数量越多。参阅图3，过载动作体2为双侧圆环结构，一侧为球面凹槽（即滚珠配合面13），表面光滑，配合于滚珠；另一侧为圆柱凹槽(即弹簧片配合面14)，配合于碟形弹簧片。过载动作体2受弹簧片7径向压力作用限制滚珠9位置。参阅图5、图6、图7，转轴4为筒状体，转轴4与径向齿式啮合机构8一体成型，转轴4一端与输入端连接体1通过轴承4相连，轴向啮合法兰盘11、径向齿式啮合机构8、球面凹槽共同构成滚珠腔，若本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液力‑磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置，其特征在于：这种液力‑磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置由输入端连接体（1）、过载动作体（2）、输出端连接体依次套装在转轴外构成，输入端连接体（1）、过载动作体（2、输出端连接体三者的外径相等；输入端连接体（1）由插侧配合齿与轴向啮合法兰盘（11）一体形成，输入端连接体一端有插侧配合齿（12），另一端为轴向啮合法兰盘（11）；过载动作体（2）为双侧圆环结构，一侧为球面凹槽，另一侧为圆柱凹槽；转轴（4）为筒状体，转轴与径向齿式啮合机构（8）一体成型，转轴（4）一端与输入端连接体（1）通过轴承（4）相连，轴向啮合法兰盘（11）、径向齿式啮合机构（8）、球面凹槽共同构成滚珠腔，若干滚珠（9）分布于滚珠腔内，且每个滚珠（9）位于径向齿式啮合机构（8）的啮合齿凹槽内，转轴（4）设有螺纹，碟形弹簧片（7）、弹簧片配合体（5）、调节螺母依次套装配合于其上，碟形弹簧片位于圆柱凹槽内，输出端连接体固定在转轴另一端。

【技术特征摘要】
1.一种液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置，其特征在于：这种液力-磁传动井眼清洁工具用过载脱耦装置由输入端连接体（1）、过载动作体（2）、输出端连接体依次套装在转轴外构成，输入端连接体（1）、过载动作体（2、输出端连接体三者的外径相等；输入端连接体（1）由插侧配合齿与轴向啮合法兰盘（11）一体形成，输入端连接体一端有插侧配合齿（12），另一端为轴向啮合法兰盘（11）；过载动作体（2）为双侧圆环结构，一侧为球面凹槽，另一侧为圆柱凹槽；转轴（4）为筒状体，转轴与径向齿式啮合机构（8）一体成型，转轴（4）一端与输入端连接体（1）通过轴承（4）相连，轴向啮合法兰盘（11）、径向齿式啮合机构（8）、球面凹槽共同构成滚珠腔，若干滚珠（9）分布于滚珠腔内，且每个滚珠（9）位于径向齿式啮合机构（8）的啮合齿凹槽内，转轴（4）设有螺纹，碟形弹簧片（7）、弹簧片配合体（5）、调节螺母依次套装配合于其上，碟形弹簧片位于圆柱凹槽内，输出端连接体固定在转轴另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓峰，胡乔波，单五一，曲晶瑀，张克博，陈烨，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23