一种钻井用旋转分离工具的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及钻井装置领域，特别是一种钻井用旋转分离工具。
【背景技术】
[0002]在油气田开发过程中，或者使用转盘、顶驱从地面给钻头使钻头旋转破岩，或者使用螺杆马达等从井下对钻头提供旋转破岩。不论哪种方式，最终都是通过钻杆或钻铤传递扭矩给钻头(或其他钻具组合)。在钻井过程中，不同的地层施加给钻头不同的阻力，该阻力使得钻柱传递的扭矩超过正常钻井扭矩，可能导致钻柱的损害或断裂。于是，增加了钻柱起升次数，增加了钻井作业时间及作业费用。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于:解决现有技术存在的问题，提出一种钻井用旋转分离工具，动力外筒通过棘轮总成将扭矩传递给输出轴，能够对所承受的力矩作出相应的变化，其变化过程为棘轮总成与弹簧座和弹簧配合实现了径向位移与轴向位移、扭矩与压缩力之间的转换，当动力外筒传递的扭矩大于分离扭矩时，使得棘轮总成与输出轴之间不在传递扭矩，从而在作业过程中，可以保护连接到输出轴上的破岩工具，使得破岩工具寿命提高，节省起下钻时间，降低作业成本。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
[0005]—种钻井用旋转分离工具，包括:动力外筒、棘轮总成、轴承总成和输出轴，所述动力外筒内壁设有若干外筒凹槽，所述棘轮总成包括若干棘轮片组成，所述棘轮片为弧面状，所述棘轮片外表面设有若干棘轮外凸起，所述棘轮片内表面设有棘轮内凸起，所述棘轮片两端设有棘轮斜面，所述输出轴表面设有输出轴凸起和输出轴凹槽，所述棘轮总成两端连接有弹簧座，所述弹簧座与棘轮总成的接触面为与棘轮斜面斜率相同的斜面，所述弹簧座末端连接有弹簧，所述动力外筒套在棘轮总成外部，所述动力外筒的外筒凹槽与棘轮外凸起相配合，所述动力外筒的底部与弹簧相接触，所述输出轴伸入棘轮总成内部，所述棘轮内凸起与输出轴凹槽相配合，所述轴承总成设于输出轴上，并与弹簧相接触。
[0006]由于采用了上述的技术方案，动力外筒的动力经棘轮总成传递给输出轴，并且在传递力矩超过一定值时输出轴和棘轮总成发生相对滑动，从而停止动力传递，以起到保护功能，其实现的过程为:自然状态下弹簧不受外力作用，棘轮片处于自然状态下，当工作时，轴向力紧弹簧，从而使棘轮总成的棘轮片间的距离变小，抱紧输出轴，此时就可以通过输出轴凸起与棘轮内凸起间的摩擦力传递扭拒，当负载继续增大时，会使棘轮片间的距离增大，使输出轴凸起与棘轮内凸起发生相对滑动，从而停止动力的传递，实现对输出轴端连接的钻井工具进行保护。
[0007]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述输出轴上还套有密封总成，所述密封总成与轴承总成相连接，所述密封总成位于远离棘轮总成一侧，这样的设置是因为，轴承总成的设置是为了对输出轴提供径向支承，而且对输出轴提供轴向限位，防止撺动，而密封总成的设置则为轴承总成提供了保护，也防止各种杂质进入棘轮总成与动力外筒和输出轴的连接部分。
[0008]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述外筒凹槽和棘轮外凸起的截面形状互补，其形状为三角形或矩形，这样的设置是为了使两部份即能够接触又能够在受力增大时棘轮总成的直径能发生变化，从而减小输出轴凸起与棘轮内凸起间的接触力。
[0009]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述每一个棘轮片的棘轮内凸起的数量为两个，这样的设置使每个棘轮片受力更加的均匀与平稳。
[0010]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述棘轮内凸起由设置于棘轮片内壁的卡槽和安装于卡槽中的滚子组成，这样的设置便于控制棘轮内凸起的制造精度，为整个工具的功能实现提供保障。
[0011]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述棘轮内凸起设置于棘轮片内壁的棘轮凸起和棘轮凸起之间的棘轮凹槽，这样的设置使棘轮内凸起与棘轮片为整体，便于安装与使用。
[0012]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述棘轮总成由四个棘轮片组成，这样的设置便于整个工具的制造与安装使用，而且使各部分受力均匀。
[0013]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述外筒凹槽和棘轮外凸起的数量为四个，棘轮外凸起设置于棘轮片的中部，使受力均匀，外筒凹槽以90度均分设置，也便于安装与使用。
[0014]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述弹簧为碟簧、矩形弹簧、锥形弹簧、圆柱螺旋压缩弹簧或组合弹簧，根据不同的工况选择合适的弹簧，从而提高整个工具的使用范围，提尚适用性。
[0015]本发明的一种钻井用旋转分离工具，所述棘轮内凸起和输出轴凸起和输出轴凹槽的截面形状为弧形，这样使两部份接触面比较平顺，在他离时不会发生冲击，当负载减小时，又能顺利的接触，继续传递动力。
[0016]由于采用了上述的技术方案，本发明的有益效果是:解决现有技术存在的问题，提出一种钻井用旋转分离工具，动力外筒通过棘轮总成将扭矩传递给输出轴，能够对所承受的力矩作出相应的变化，其变化过程为棘轮总成与弹簧座和弹簧配合实现了径向位移与轴向位移、扭矩与压缩力之间的转换，当动力外筒传递的扭矩大于分离扭矩时，使得棘轮总成与输出轴之间不在传递扭矩，从而在作业过程中，可以保护连接到输出轴上的破岩工具，使得破岩工具寿命提高，节省起下钻时间，降低作业成本。
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0018]图1是本发明的一种钻井用旋转分离工具示意图；
[0019]图2是本发明的一种钻井用旋转分离工具局部透视示意图；
[0020]图3是本发明的一种钻井用旋转分离工具棘轮总成局部示意图；
[0021 ]图4是本发明的一种钻井用旋转分离工具示剖面图；
[0022]图5是本发明的一种钻井用旋转分离工具不传递扭矩时示意图；
[0023]图6是本发明的一种钻井用旋转分离工具传递力扭矩时示意图；
[0024]图7是本发明的一种钻井用旋转分离工具过载时示意图；
[0025]图8是本发明的一种钻井用旋转分离工具棘轮总成变形剖面图；
[0026]图中标记
[0027]1-动力外筒、2-弹簧、3-弹簧座、4-棘轮总成、5-轴承总成、6-密封总成、7-输出轴。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]如图1-8所示为本发明一种钻井用旋转分离工具的实施例，一种钻井用旋转分离工具，包括:动力外筒1、棘轮总成4、轴承总成5和输出轴7，所述动力外筒I内壁设有若干外筒凹槽11，所述棘轮总成4包括若干棘轮片组成，所述棘轮片为弧面状，所述棘轮片外表面设有若干棘