一种螺杆钻具的制作方法

本发明涉及螺杆钻具，尤其是螺杆钻具的结构形式。

背景技术：

目前公知的一种金属螺杆钻具，包括马达总成、传动轴总成和中间联接部件。马达总成为多螺杆液压马达总成，多螺杆液压马达总成由多个螺杆与壳体组成，多个螺杆顺次放置在壳体的平行内孔中，相邻螺杆旋向相反。

多螺杆液压马达总成还包括轴承和轴承座，轴承包括静圈和动圈，轴承座固定在壳体的内孔，轴承的静圈固定在轴承座中，轴承的动圈分别和多个螺杆相联。

所述的中间联接部件为内啮合齿轮总成，内啮合齿轮总成中与内齿圈啮合的齿轮安设在螺杆的输出端上，内齿圈与传动轴相联，多螺杆液压马达通过内啮合齿轮总成将扭矩传递给传动轴总成。

该螺杆钻具的缺点是：内啮合齿轮在含有固相颗粒的泥浆环境中不耐磨，使用寿命短；当壳体断裂时，内、外齿轮之间很容易脱开，螺杆钻具不能通过轴的连接起到防掉的作用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种使用寿命长、能防止因壳体断裂而掉入井里的直(或弯)金属螺杆钻具。

本发明为解决以上技术问题所采取的技术方案为：

内齿轮和外齿轮的材质均为整体硬质合金，由于整体硬质合金的硬度特别高，耐磨性能好，特别适合含有固相颗粒的钻井液工况。但由于硬质合金的硬度太高，只能采用线切割的方法进行加工，因此将直螺杆钻具的内齿轮和外齿轮设计为直齿圆柱齿轮，外齿轮除齿形外其它部位的外轮廓在齿根圆柱面以内，内齿轮除齿形外其它部位的内轮廓在齿根圆柱面以外；将弯螺杆钻具的内齿轮和外齿轮设计为直齿圆锥齿轮，外齿轮除齿形外其它部位的外轮廓在齿根圆锥面以内，内齿轮除齿形外其它部位的内轮廓在齿根圆锥面以外，这样就便于线切割加工设备进行加工，满足了内啮合齿轮长寿命的设计要求。

由于螺杆钻具在钻井过程中偶尔会发生壳体断裂的事故，这样就会导致断口以下的部件掉入井里，因此在内齿轮下端装有水帽，内齿轮和水帽上端形成一个沟槽，沟槽内径大于内齿轮下端面的齿顶圆直径，一个或几个输出轴以外的螺杆的下端轴伸插入到内齿轮内，轴伸的形状为阶梯轴，下端台阶嵌入到沟槽内；外齿轮的下端装有防掉盘，防掉盘嵌入到沟槽内；同时在输出轴的上端装有防掉杆，防掉杆的上端大径比防掉接头的内孔小。由于内齿轮下端 面齿顶圆直径小于轴伸下端台阶和防掉盘所形成的外轮廓尺寸，因此内、外齿轮不会脱开，这样防掉杆、输出轴、外齿轮、内齿轮和传动轴就连成了一体，防掉接头以下的壳体无论在哪个地方断裂，断口以下的部件都会牢牢地挂在防掉接头上，保证螺杆不会落井。

本发明的有益效果是：

1、内啮合齿轮使用寿命长；

2、螺杆结构可以防止因防掉接头以下的壳体断裂所产生的落井事故。

附图说明

图1是目前公知的全金属螺杆钻具的主视图左半部分。

图2是目前公知的全金属螺杆钻具的主视图右半部分。

图3是本发明一个实施例的示意图。

图4是本发明另一个实施例的示意图。

图5是本发明内啮合齿轮及防掉结构的示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图3所示，螺杆钻具由防掉接头1、防掉杆9、马达总成、传动轴总成和中间联接部件组成。为了提高齿轮的使用寿命，将内齿轮10和外齿轮4的材质设计为整体硬质合金，但由于硬质合金的硬度太高，只能采用线切割的方法进行加工。为了便于线切割加工设备加工齿轮，将内齿轮10和外齿轮4设计为直齿圆柱齿轮，这样齿形完全可以用线切割的方法加工。为了防止线切割时破坏齿轮除齿形外的其它部位，将齿轮设计成：外齿轮4除齿形外其它部位的外轮廓在齿根圆柱面以内，内齿轮10除齿形外其它部位的内轮廓在齿根圆柱面以外。

由于螺杆钻具在钻井过程中偶尔会发生壳体断裂的事故，这样就会导致断口以下的部件掉入井里，因此在内齿轮10下端装有水帽11，内齿轮10和水帽11上端形成一个沟槽，沟槽内径大于内齿轮10的齿顶圆直径，一个或几个输出轴以外的螺杆8的下端装有轴伸13，轴伸13插入到内齿轮10内，轴伸13的形状为阶梯轴，下端台阶嵌入到沟槽内。如果马达总成为双螺杆马达，则只有一个输出轴以外的螺杆8的下端装有轴伸13；如果马达总成为三个或以上螺杆马达，则需要多个输出轴以外的螺杆8的下端装有轴伸13。内齿轮的上端装有防掉环，防掉环的内孔尺寸小于外齿轮4和轴伸13下端台阶所生成的外轮廓尺寸。如果螺杆壳体断裂，但螺杆轴线的相对位置不会变化，这样内、外齿轮就不会脱开。由于输出轴3的上端装有防掉杆9，防掉杆9的上端大径比防掉接头1的内孔小，所以即使防掉接头1以下的壳体断裂，断口以下的部件会通过连成一体的传动轴、内外齿轮、输出轴3和防掉杆9牢牢地挂住在防掉接头1上，从而避免落井事故的发生。

马达在运转时，螺杆会产生径向力和轴向力。马达壳体2的内孔与螺杆直接接触承受径向力，输出轴3的轴向力通过外齿轮4和水帽11直接接触来承受，输出轴以外的螺杆8通过下端的轴伸13和内齿轮上端或水帽上端直接接触来承受轴向力。

实施例2：

如图4所示，螺杆钻具由防掉接头1、防掉杆9、马达总成、传动轴总成和中间联接部件组成，马达总成和传动轴总成的轴线形成一个小的夹角，弯点在内啮合齿轮处。为了提高齿轮的使用寿命，将内齿轮15和外齿轮16的材质设计为整体硬质合金，但由于硬质合金的硬度太高，只能采用线切割的方法进行加工。为了便于线切割加工设备加工齿轮，将内齿轮15和外齿轮16设计为直齿圆锥齿轮，这样齿形完全可以用线切割的方法加工。为了防止线切割时破坏齿轮除齿形外的其它部位，将齿轮设计成：外齿轮16除齿形外其它部位的外轮廓在齿根圆锥面以内，内齿轮15除齿形外其它部位的内轮廓在齿根圆锥面以外。

由于螺杆钻具在钻井过程中偶尔会发生壳体断裂的事故，这样就会导致断口以下的部件会掉入井里，因此在内齿轮15下端装有水帽11，内齿轮15和水帽11上端形成一个沟槽，沟槽内径大于内齿轮15下端面的齿顶圆直径，一个或几个输出轴以外的螺杆8的下端装有轴伸13，轴伸13插入到内齿轮15内，轴伸13的形状为阶梯轴，下端台阶嵌入到沟槽内。如果马达总成为双螺杆马达，则只有一个输出轴以外的螺杆8的下端装有轴伸13；如果马达总成为三个或以上螺杆马达，则需要多个输出轴以外的螺杆8的下端装有轴伸13。外齿轮16的下端装有防掉盘14，防掉盘14嵌入到沟槽内，这样内齿轮15齿顶圆直径小于轴伸13下端台阶和防掉盘14所形成的外轮廓尺寸。如果螺杆壳体断裂，但螺杆轴线的相对位置不会变化，这样内、外齿轮就不会脱开。由于输出轴3的上端装有防掉杆9，防掉杆9的上端大径比防掉接头1的内孔小，所以即使防掉接头1以下的壳体断裂，断口以下的部件会通过连成一体的传动轴、内外齿轮、输出轴3和防掉杆9牢牢地挂住在防掉接头1上，从而避免落井事故的发生。

马达在运转时，螺杆会产生径向力和轴向力，马达壳体2下端装有推力盘7。马达壳体2的内孔与螺杆直接接触承受径向力，所有螺杆的台阶面和推力盘7的上端面直接接触形成滑动推力轴承，所有螺杆的轴向力均由推力盘来承受。