用于螺杆钻具马达定子的橡胶破碎清除装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高压水射流清洗技术领域，具体涉及一种用于螺杆钻具马达定子的橡胶破碎清除装置。
【背景技术】
[0002]螺杆钻具是应用最广泛、市场份额最大的井下动力钻具，螺杆钻具的工作原理是将泥浆泵泵送的钻井液驱动马达转子(螺杆)旋转，并将扭矩和转速通过万向轴传递给钻头。钻具失效将直接影响钻井工程的进度，从钻具出现的事故率来看，主要是螺杆钻具马达定子失效。如图3所示，螺杆钻具马达定子40是在优质钢管41内热套入成型定子橡胶42，橡胶42内壁具有凹凸螺旋状，与马达转子啮合。工作时，由于螺杆钻具过载、钻井液的化学腐蚀与高温等原因将使得定子橡胶42逐渐产生裂纹，当马达转子与定子橡胶啮合时，裂纹使得定子橡胶逐渐被撕裂，从而导致螺杆钻具转子与定子之间的配合失效。
[0003]当螺杆钻具定子失效后，需要整体更换马达定子。被替换的马达定子应清除内部已失效的定子橡胶，否则马达定子钢管无法被再利用。由于热套的马达定子橡胶与定子钢管内壁之间具有相当的粘合强度，同时定子钢管又细又长，一般的机械设备难以进入钢管内部清除定子橡胶。传统去除定子橡胶的方法为蒸煮法，即采取加热的方式使橡胶熔融、脱落，但熔融的橡胶仍会残留在定子钢管内壁上，影响再次压注新的定子橡胶；更为严重的是，蒸煮橡胶产生的硫化物会造成环境污染，同时，也将对工人人身造成伤害。因此，蒸煮法去除螺杆钻具马达定子橡胶，不仅去除效率低，去除效果差而且容易污染环境。
[0004]因此，如何快速有效地去除定子钢管中的定子橡胶，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有技术中所存在的上述不足之处，通过高压水射流技术，提供一种用于螺杆钻具马达定子的橡胶破碎清除装置。本装置依靠高压纯水射流切割、破碎、冲洗功能，进行螺杆钻具定子橡胶的破碎清除。本装置既能保证一次性彻底清除马达定子橡胶，不会在马达定子钢管内残留橡胶，又不会对钢管产生损伤，大大提高了马达定子钢管的回收利用率；此外，本装置中采用的水射流工艺还不会对环境造成污染。
[0006]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]—种用于螺杆钻具马达定子的橡胶破碎清除装置，本装置包括如下组成部分:
[0008]高压泵组，用于向喷杆喷水机构中泵入高压水；
[0009]喷杆喷水机构，用于将高压泵组泵出的高压水通过喷杆输送至喷头，使高压水喷射至定子钢管的内壁面上；
[0010]驱动控制机构，用于驱动喷杆喷水机构沿所述定子钢管的轴线方向移动；并驱动喷杆喷水机构中的喷杆转动以使得高压水旋转喷射在定子钢管的内壁面上。
[0011]优选的，所述高压泵组包括依次串联的低压供水泵、过滤器、低压传感器、高压供水泵、高压传感器和高压控制阀；所述高压控制阀通过管道与喷杆喷水机构中的喷杆相连通。
[0012]优选的，所述驱动控制机构为液压动力式驱动控制机构，其包括液压泵、第一液压电磁阀、第二液压电磁阀、第三液压电磁阀、液压调压阀和驱动喷杆喷水机构沿所述定子钢管轴线方向移动的液压进给单元；
[0013]所述第一液压电磁阀、第二液压电磁阀、第三液压电磁阀和液压调压阀并联设置在所述液压泵的出水管路上，所述第一液压电磁阀与高压泵组中的高压控制阀的控制端相连通；所述第二液压电磁阀与驱动喷杆喷水机构中的喷杆转动的旋转液压马达相连通；所述第三液压电磁阀与所述液压进给单元相连通；
[0014]优选的，所述第二液压电磁阀与所述旋转液压马达相连通的管路上均设置有液压节流阀；所述第三液压电磁阀与所述液压进给单元相连通的管路上也均设置有液压节流阀。
[0015]优选的，所述喷杆喷水机构包括封闭的筒体，筒体的两端分别设有带有中空内腔的喷杆和旋转液压马达，所述喷杆的远离筒体的一端固设有喷头；
[0016]所述筒体上设有与高压泵组中的高压控制阀通过管道相连通的入水口，所述筒体中还设有同轴设置的、筒状的过流主轴，所述过流主轴的中空内腔连通所述入水口和喷杆的中空内腔；所述过流主轴的一端伸出筒体与所述喷杆固定联接，所述过流主轴的另一端伸出筒体与所述旋转液压马达中的旋转部件固定联接，所述过流主轴与所述筒体之间设有旋转密封副。
[0017]优选的，所述喷杆的外侧设置有导向架；所述导向架包括分别套设固定在喷杆杆身上的第一套筒和第二套筒，所述导向架还包括有至少三个横杆，所述横杆沿喷杆杆身的周向均匀分布在第一套筒和第二套筒的外侧；
[0018]所述导向架还包括用于联接横杆与第一套筒或横杆与第二套筒的连杆，所述连杆与横杆、连杆与第一套筒和连杆与第二套筒之间均为铰接，且设置在第一套筒靠近第二套筒一端的连杆与设置在第二套筒靠近第一套筒一端的连杆在所述横杆上共用一个铰接端;
[0019]进一步的，所述横杆上设有便于导向架在筒体内壁面上移动的行走滚轮。
[0020]优选的，所述液压进给单元包括受液压驱动而平移的支座，所述筒体通过支撑座固定在所述支座上，所述支撑座的高度可调。
[0021]本发明的有益效果在于:
[0022]I)本发明以高压泵组泵送高压水射流的方式破碎螺杆钻具马达定子中的定子橡胶。即本装置以纯水为作业介质，与传统的处理方式相比，本装置工作时的处理工艺为湿式物理工艺，不产生粉尘颗粒，不使用任何化学药剂，不产生热效应，具有对环境无污染、工艺处理简单、对定子钢管无损伤的特点。
[0023]2)本发明中的喷杆喷水机构中的喷杆既可以在驱动控制机构的作用下沿定子钢管的轴向前后移动，也可以在驱动控制机构的作用下旋转。当喷杆沿定子钢管的轴向前后移动时，高压水自喷杆喷头处的多个射流通道喷出而形成多束单束射流，此单束射流可以对定子橡胶实现定点清除，进而可以对定子钢管上的定子橡胶实现逐段的去除；当喷杆绕定子钢管的轴线旋转喷射时，即当喷杆以旋转水射流为作业方式时，此时喷杆的喷头将多束单束射流旋转起来形成旋转水射流，既发挥了射流的切割、冲击效应，又充分利用了射流的弯矩、剪切作用，从而使旋转水射流类似“冷刀具钻头”而进行橡胶破碎，实现了较高的清除效率；同时，喷头的射流喷射角度根据作业对象特性设计，从而使射流轨迹完全覆盖马达定子钢管的内表面，配合喷杆的轴向移动，即可实现清除橡胶无遗漏。
[0024]3)本发明中的驱动控制机构为液压动力式驱动控制机构，即本发明通过一个液压源即可实现高压水的通断、喷杆的轴向移动以及喷杆的旋转，不但结构简单，而且控制效果好，清洗效率高，工作速度快。
[0025]5)本发明中的导向架不但使得喷杆可以在定子钢管中较为灵活的移动，也确保了喷杆喷头能够始终处于定子钢管的中心位置处，从而确保了自喷头处喷射出的多束单束射流具有大致均等的水压和射流方向，进一步提高了定子橡胶的清除效率和清除效果。
[0026]6)本发明喷杆喷水机构中的筒体通过支撑座固定在液压进给单元的支座上，从而避免了当喷杆轴向移动或旋转时，喷杆或导向架由于高度误差或偏差而导致的硬性扭伤或划伤，确保了本装置能够安全、可靠且平稳的工作。
[0027]7)本发明满足多规格马达定子橡胶的清除。即通过设计互换性良好的射流喷头和喷杆，并合理配置高压旋转水射流技术的动参数(压力、流量、转速、行进速度、喷射角度等)，以规格少、互换简易的射流喷头和喷杆匹配最佳的高压旋转水射流动参数，本发明能够实现各种规格马达定子橡胶的清除。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的结构示意图。
[0029]图2为本发明的工作原理示意图。
[0030]图3为本发明中喷头喷杆机构的结构示意图。
[0031]图4为本发明中喷杆与导向架相配合时的结构示意图。
[0032]图5为图4的右视结构示意图。
[0033]图中标注符号的含义如下:
[0034]10—高压泵组 11一低压供水泵 12—过滤器 13—低压传感器
[0035]14 一高压供水泵 15—高压传感器 16—高压控制阀17—安全阀
[0036]20一驱动控制机构 21—液压栗 22—液压调压阀
[0037]23一第一液压电磁阀24—第二液压电磁阀25—第三液压电磁阀
[0038]26/27—液压节流阀28—液压进给单元
[0039]30一喷杆喷水机构 31—旋转液压马达 32—筒体 321—入水口
[0040]33—旋转密封副 34—过流主轴35—喷杆 36—导向架
[0041]361—第一套筒 362—第二套筒 363/363a/363b—连杆
[0042]364—横杆365—行走滚轮 37—喷头
[0043]40—马达定子41 一定子钢管42—定子橡胶
[0044]50—支撑座60—底座
【具体实施方式】
[0045]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0046]下面首先对本发明中的主要部件做逐一说明:
[0047]1.高压泵组10
[0048]如图2所示，所述高压泵组10包括依次串联的低压供水泵11、过滤器12、低压传感器13、高压供水泵14、高压传感器15和高压控制阀16 ;所述高压控制阀16通过高压管道与喷杆喷水机构30中的喷杆35相连通；所述闻压供水泵14的出水管路上还安装有机械式安全阀17，当高压供水泵14异常超压时机械式安全阀17开启溢流。
[0049]2.驱动控制机构20
[0050]如图2所示，液压动力式驱动控制机构20包括液压泵21、第一液压电磁阀23、第二液压电磁阀24、第三液压电磁阀25、液压调压阀22和驱动喷杆喷水机构30沿所述定子钢管41轴线方向移动的液压进给单元28 ；
[0051]所述第一液压电磁阀23、第二液压电磁阀24、第三液压电磁阀25和液压调压阀22并联设置在所述液压泵21的出水管路上，所述第一液压电磁阀23与高压泵组10中的高压控制阀16的控制端相连通；所述第二液压电磁阀24与驱动喷杆喷水机构30中的喷杆35转动的旋转液压马达31相连通