[发明专利]一种双扭转作用的高速破岩钻具

摘要

本发明公开了一种双扭转作用的高速破岩钻具，采用液压冲击锤与定转子马达为主要动力执行机构，通过液压冲击锤往复高频冲击以及转子的高速旋转为本发明的一种双扭转作用的高速破岩钻具的双扭转作用提供动力，为钻头提供超高转速，使钻头能更加高效的钻进坚硬的岩石，有效的提高了机械钻速，降低钻井成本；由于本发明的一种双扭转作用的高速破岩钻具形成了高频率、均匀稳定的机械冲击能量和旋转动能，使钻头和井底能够始终保持连续的高频切削，提高剪切效率，消除钻头运动时可能出现的有害振动，有利于消除粘滑现象。本发明能够使得钻头在软硬交错的不均质的夹层中，特别是在塑性的岩层中能够发挥良好的效果，使得钻头的使用范围大大提高。

主权项

一种双扭转作用的高速破岩钻具，其特征在于，包括阀体（1）、阀芯（2）、O型圈（3）、弹簧（4）、阀套（5）、阀板（6）、筛网（7）、第一挡圈（8）、第二挡圈（9）、防掉接头（10）、防掉螺母（11）、防掉连杆（12）、马达壳体（13）、定子橡胶（14）、转子（15）、第一活接（16）、球座（17）、钢球（18）、连杆（19）、第二活接（20）、油封装置（21）、丝堵（22）、外连接头（23）、第一内连接头（24）、第二内连接头（25）、轴用弹簧片（26）、锁紧螺母（27）、中心管（28）、上端盖（29）、冲击环（30）、液压冲击锤阀体（31）、上端盖钢套（33）、液压冲击锤装配体、换向开关装配体、喷嘴（37）、挡环（38）、下接头（39）、紧钉螺钉（40）；其中，所述阀体（1）、防掉接头（10）、马达壳体（13）依次通过螺纹相连，所述马达壳体（13）下端为外连接头（23），所述外连接头（23）的上端开有均匀分布的6个斜通孔，并且与中心线成60°夹角，所述马达壳体（13）与所述外连接头（23）通过油封装置（21）进行密封，并通过马达壳体（13）下端的螺纹与丝堵（22）上的螺纹进行固定；所述外连接头（23）的下端为下接头（39），所述外连接头（23）下端内部与下接头（39）之间通过O型圈（3）进行密封并通过所述紧定螺钉（40）进行固定；在阀体（1）内，阀体（1）上一侧开设有通孔，所述通孔内从里向外依次设置有阀板（6）、筛网（7）、阀板（6）、第一挡圈（8），所述阀芯（2）与所述阀体（1）之间采用O型圈（3）进行密封，所述阀芯（2）下部开有周向均匀分布的5个通孔，所述阀芯（2）的下部设置有阀套（5）并采用O型圈（3）进行密封，所述阀套（5）与所述阀体（1）之间采用O型圈（3）进行密封，所述阀体（1）、阀芯（2）、阀套（5）与O型圈（3）之间的配合部位均设置有黄油进行装配，所述弹簧（4）卡设于所述阀芯（2）和所述阀套（5）之间并利用所述阀芯（2）的台肩和阀套（5）的台肩进行轴向限位，所述阀体（1）上的台肩和所述第二挡圈（9）将阀芯（2）与阀套（5）卡在中间进行轴向定位；所述防掉接头（10）内，所述防掉连杆（12）的上端与防掉螺母（11）通过螺纹连接，所述防掉连杆（12）的下端与所述转子（15）也通过螺纹进行连接，所述防掉螺母（11）的最大外径大于所述防掉接头（10）内台肩的内径；所述马达壳体（13）内，所述定子橡胶（14）与所述马达壳体（13）采用过盈配合，所述定子橡胶（14）硫化固定于所述马达壳体（13）上，所述定子橡胶（14）与所述转子（15）的头数比为3:4，所述转子（15）与所述定子橡胶（14）进行配合并传递动力，所述第一活接（16）位于所述转子（15）上半部分的内部并通过螺纹与所述转子连接，所述第一活接（16）的内部设置有两个球座（17）和一个钢球（18），球座（17）上开有周向均匀分布的4个通孔，第一活接（16）的下端与连杆（19）的上端通过螺纹进行连接，连杆（19）的下端与第二活接（20）的上端同样也通过螺纹进行连接，并且端部都通过焊接的方式进行固定，第二活接（20）的内部也含有两个球座（17）和一个钢球（18），第二活接（20）与外连接头（23）通过螺纹进行连接；外连接头（23）内，第一内连接头（24）与外连接头（23）之间通过O型圈（3）进行密封，第一内连接头（24）的下方设置第二内连接头（25），第一内连接头（24）与第二内连接头（25）之间通过螺纹进行连接，第二内连接头（25）上开有均匀分布的4个环形孔，第二内连接头（25）的下面为中心管（28），第二内连接头（25）与中心管（28）通过螺纹进行连接，中心管（28）的中间部分开有均匀分布的6个环形孔，中心管（28）的下端部分周向上开有均匀分布的6个斜通孔，并且与中心线呈45°夹角，喷嘴（37）位于中心管(28)下端的内部并与中心管（28）通过螺纹连接，中心管（28）上端的外面开有一环形槽，轴用弹簧片（26）卡在环形槽内，轴用弹簧片（26）的下端为锁紧螺母（27），锁紧螺母（27）与中心管（28）之间通过螺纹连接上端盖（29），上端盖（29）的外壁与外连接头（23）的内壁紧贴，上端盖（29）外壁四周开有均匀分布的4个过液槽，上端盖（29）的下面为液压冲击锤阀体（31），换向开关装配体与液压冲击锤装配体在中心管（28）与液压冲击锤阀体（31）之间并进行旋转运动，液压冲击锤装配体与上端盖（29）之间含有冲击环（30），冲击环（30）通过上端盖套筒（33）与液压冲击锤装配体进行限位，液压冲击锤阀体（31）的下端与下接头（39）通过螺纹进行连接以及通过O型圈（3）进行密封，液压冲击锤阀体（31）的下部外端面与下接头（39）的上部外台肩之间通过挡环（38）进行限位，挡环（38）沿着圆周方向均匀分布3个。