本申请涉及高端井下装备的技术领域，尤其是涉及一种全金属同心强制配流容积式井下马达，包括外筒以及设置于外筒内的一级定转子单元；一级定转子单元包括由内至外依次套设的配流静轴、转子和外定子，配流静轴和外定子之间设有固定组件，转子转动于外定子的内部；转子上活动嵌设有多个铜棒，转子位于铜棒两端的位置分别套设有顶部密封环和底部密封环，转子、相邻铜棒、外定子、顶部密封环和底部密封环之间形成间隔设置的高压腔和低压腔；外定子和外筒之间设有进水流道和出水流道，外定子上加工有将进水流道与高压腔连通的进水口，以及将出水流道与低压腔连通的出水口。本申请具有耐高温、扭矩大，且转子运动为同心，强制配流可靠的优点。优点。优点。
【技术实现步骤摘要】
全金属同心强制配流容积式井下马达
[0001]本申请涉及高端井下装备的
，尤其是涉及一种由高压钻井液驱动的全金属同心强制配流容积式井下马达。
技术介绍
[0002]近年来，随着钻探行业的快速发展，在深井、超深井和高温地热井中，对于耐高温的井下动力钻具的应用越来越多。
[0003]其中，常规动力钻具中大多具有由橡胶制成的不耐高温件，钻探的过程中，不耐高温件易受高温的影响而损坏，严重影响井下动力钻具的性能和使用寿命，因此选择一种耐高温的全金属动力钻具就显得尤为重要。目前较为成熟的全金属井下动力钻具主要为涡轮钻具，但是涡轮钻具在实际使用的过程中存在输出转速高、扭矩较小的缺点，无法适应高效破岩驱动。
技术实现思路
[0004]为了在耐高温的情况下增大输出扭矩，并保证配流可靠，本申请提供一种全金属同心强制配流容积式井下马达。
[0005]本申请提供的一种全金属同心强制配流容积式井下马达，采用如下的技术方案：一种全金属同心强制配流容积式井下马达，包括外筒以及设置于外筒内的一级定转子单元；一级定转子单元包括由内至外依次套设的配流静轴、转子和外定子，配流静轴和外定子之间设有连接两者的固定组件，转子通过轴承转动支撑于外定子的内部；转子上活动嵌设有多个同时与配流静轴和外定子滚动接触的铜棒，转子位于铜棒两端的位置分别套设有顶部密封环和底部密封环，转子、相邻铜棒、外定子、顶部密封环和底部密封环之间形成间隔设置的高压腔和低压腔；外定子和外筒之间设有与高压腔一一对应的进水流道，以及与低压腔一一对应的出水流道，外定子上加工有将进水流道与高压腔连通的进水口，以及将出水流道与低压腔连通的出水口。
[0006]通过采用上述技术方案，高压钻井液从外筒的进液端流入后，依次经进水流道、进水口进入高压腔内并推动铜棒，铜棒受力后推动转子顺时针旋转，转子旋转至一定角度后高压钻井液进入低压腔内并依次由出水口和出水流道流出，该过程中，依靠外定子的轴面进水配流，配流更加可靠，多组进水流道和进水口的设置，大大增加了过水面积，降低了转子的转速，使得转子能够传递更大的扭矩；并且由于该井下马达中的各部件均是由金属材料加工而成，因此还具备耐高温的特性；同时，将转子中的推动件设计为圆形铜棒，能够大大降低高压液体在推动铜棒时由于产生的力偶作用使得推动件卡在转子的孔中的可能，使得铜棒的甩出和进入更加容易，进而促进了高低压腔的顺利稳定切换。
[0007]优选的，所述配流静轴靠近进液端的一端同轴固接有定位杆，配流静轴远离进液
端的一端同轴固接有连杆；固定组件包括由进液端依次套设于定位杆上的端盖和顶部锁紧帽；端盖包括盖板以及成型于盖板一侧的插环，盖板抵接于外定子的端面上且盖板与转子之间存在活动间隙，插环的外壁面与外定子的内壁面紧密贴合且两者通过平键连接，顶部锁紧帽与定位杆螺纹连接并压紧端盖。
[0008]通过采用上述技术方案，固定组件的设置，使得配流静轴悬挂在外定子上，大大减小转子转动过程中的端面摩擦力，同时还能在进液端形成密封结构，防止高压液体泄漏。
[0009]优选的，所述配流静轴的外壁面和外定子的内壁面均为椭圆结构，两椭圆结构的长轴与长轴、短轴与短轴同心设置。
[0010]通过采用上述技术方案，椭圆结构的设置，使得转子的装配段、相邻铜棒、外定子、顶部密封环和底部密封环之间能够形成高压腔和低压腔，以便高压液体驱动转子传递扭矩。
[0011]优选的，所述铜棒的内部为空心结构。
[0012]通过采用上述技术方案，主要用于减重，使得铜棒的甩出和进入更加容易。
[0013]优选的，所述外定子的外壁与外筒的内壁相贴合，外定子的外壁上加工有进水直切面和出水直切面，进水直切面和出水直切面分别由外定子的两端沿外定子的轴向延伸，进水直切面与外筒的内壁之间形成进水流道，出水直切面与外筒的内壁之间形成出水流道。
[0014]通过采用上述技术方案，实现外定子的轴面配流，从而增大流量。
[0015]优选的，所述进水口和出水口均设置有多个，多个进水口沿外定子的轴向分布于进水直切面上，多个出水口沿外定子的轴向分布于出水直切面上。
[0016]通过采用上述技术方案，多个进水口和出水口的设置，用于增大输入和输出的流量，从而使转子传递更大的扭矩。
[0017]优选的，所述外筒内还设置有与一级定转子单元结构相同的二级定转子单元，一级定转子单元与二级定转子单元之间设有连接两者的连接组件。
[0018]通过采用上述技术方案，定转子单元的每一级可以独立工作，也可以通过连接组件多级组装工作。
[0019]优选的，所述连接组件包括用于连接相邻两配流静轴的定子连接件、用于连接相邻两转子的套件以及用于连接相邻两外定子的过水连接套；定子连接件包括一体成型的上筒体和下筒体，一级定转子单元的连杆的一端伸入上筒体内并通过插销固定，二级定转子单元的定位杆靠近一端的外壁上至少加工有一个定位面，下筒体的内壁上加工有与定位面相配合的止动面；套件包括分体设置的第一套筒和第二套筒，一级定转子单元的转子的一端伸入第一套筒内并且与第一套筒螺纹连接；第二套筒包括一体成型的上筒件和下筒件，二级定转子单元的转子的一端伸入下筒件内并且与下筒件螺纹连接，二级定转子单元的定位杆与上筒件通过轴承转动连接，上筒件的外壁上至少加工有一个切削面，第一套筒的内壁上加工有与切削面相配合以传递扭矩的传动面；过水连接套套设于套件的外部并通过平键与相邻两外定子连接，过水连接套的外壁上加工有用于将一级定转子单元的出水流道与二级定转子单元的进水流道相连通的过
水槽。
[0020]通过采用上述技术方案，连接组件的设置，能够实现定转子单元的多级并联，在实际应用中，可根据需要进行组装；其中，定位面和止动面相配合，能够保证相邻配流静轴之间同心同向；切削面与传动面相配合，能够保证相邻转子之间传递扭矩。
[0021]优选的，还包括安装在外筒两端以将一级定转子单元和二级定转子单元压紧固定于外筒内的上接头和下接头。
[0022]通过采用上述技术方案，主要用于对一级定转子单元和二级定转子单元进行固定。
[0023]优选的，所述上接头包括位于外筒内且同时压持在固定组件和一级定转子单元的外定子上的第一压环，以及与外筒螺纹连接的第一压头，第一压头的一端伸入外筒内并与第一压环的端部抵接，第一压环的侧壁上加工有与一级定转子单元的进水流道相连通的进液口；下接头包括位于外筒内且压持在二级定转子单元的外定子上的第二压环，以及与外筒螺纹连接的第二压头，第二压头的一端伸入外筒内并与第二压环的端部抵接，第二压环的侧壁上加工有与二级定转子单元的出水流道相连通的出液口。
[0024]通过采用上述技术方案，上接头和下接头的设置，能够将一级定转子单元、二级定转子单元，甚至多级定转子单元压紧固定于外筒内，便于工作人员根据需要进行组装。
[0025]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.本申请中的全金属同心强制配流容积式井下马达依靠外定子的轴面进水配流，通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种全金属同心强制配流容积式井下马达，其特征在于，包括外筒(1)以及设置于外筒(1)内的一级定转子单元；一级定转子单元包括由内至外依次套设的配流静轴(5)、转子(6)和外定子(7)，配流静轴(5)和外定子(7)之间设有连接两者的固定组件(8)，转子(6)通过轴承转动支撑于外定子(7)的内部；转子(6)上活动嵌设有多个同时与配流静轴(5)和外定子(7)滚动接触的铜棒(63)，转子(6)位于铜棒(63)两端的位置分别套设有顶部密封环(64)和底部密封环(65)，转子(6)、相邻铜棒(63)、外定子(7)、顶部密封环(64)和底部密封环(65)之间形成间隔设置的高压腔和低压腔；外定子(7)和外筒(1)之间设有与高压腔一一对应的进水流道，以及与低压腔一一对应的出水流道，外定子(7)上加工有将进水流道与高压腔连通的进水口(73)，以及将出水流道与低压腔连通的出水口(74)。2.根据权利要求1所述的一种全金属同心强制配流容积式井下马达，其特征在于：所述配流静轴(5)靠近进液端的一端同轴固接有定位杆(51)，配流静轴(5)远离进液端的一端同轴固接有连杆(52)；固定组件(8)包括由进液端依次套设于定位杆(51)上的端盖和顶部锁紧帽(81)；端盖包括盖板(82)以及成型于盖板(82)一侧的插环(83)，盖板(82)抵接于外定子(7)的端面上且盖板(82)与转子(6)之间存在活动间隙，插环(83)的外壁面与外定子(7)的内壁面紧密贴合且两者通过平键(9)连接，顶部锁紧帽(81)与定位杆(51)螺纹连接并压紧端盖。3.根据权利要求1所述的一种全金属同心强制配流容积式井下马达，其特征在于：所述配流静轴(5)的外壁面和外定子(7)的内壁面均为椭圆结构，两椭圆结构的长轴与长轴、短轴与短轴同心设置。4.根据权利要求1所述的一种全金属同心强制配流容积式井下马达，其特征在于：所述铜棒(63)的内部为空心结构。5.根据权利要求1所述的一种全金属同心强制配流容积式井下马达，其特征在于：所述外定子(7)的外壁与外筒(1)的内壁相贴合，外定子(7)的外壁上加工有进水直切面(71)和出水直切面(72)，进水直切面(71)和出水直切面(72)分别由外定子(7)的两端沿外定子(7)的轴向延伸，进水直切面(71)与外筒(1)的内壁之间形成进水流道，出水直切面(72)与外筒(1)的内壁之间形成出水流道。6.根据权利要求5所述的一种全金属同心强制配流容积式井下马达，其特征在于：所述进水口(73)和出水口(74)均设置有多个，多个进水口(73)沿外定子(7)的轴向分布于进水直切面(71)上，多个出水口(74)沿外定子(7)的轴向分布于出水直切面(72)上。7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，高玉林，孔令镕，路家兴，罗志华，王志乔，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：
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