本发明涉及一种液力马达及其防堵装置。
背景技术
螺杆马达是油田井下作业施工中经常使用的一种动力钻具，依靠地面泵入井内工作也进入螺杆马达，在马达进出口处形成一定压差推动马达转子旋转，并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头，以进行井下的钻磨铣作业，达到完成施工的目的。而在使用螺杆马达过程中，虽然采取了各种防范措施，如地面过滤或井下过滤及沉淀过滤等办法，但是由于使用的工作液不干净或井筒内杂物过多，施工时经常出现螺杆马达不能工作或在施工过程中螺杆马达工作不正常等现象，导致螺杆马达钻进施工不能正常进行，严重时会造成工程事故，轻者导致起出管柱重新更换螺杆马达，影响作业施工。
授权公告号为cn206111501u、授权公告日为2017.04.19的实用新型专利提供了一种防砂抽油泵，包括防砂筒及连接在防砂筒两端的上接头和下接头，下接头上设有伸入防砂筒内的中空的管状接头，管状接头和防砂筒之间形成沉砂腔，下接头的上端面上安装有防砂帽，防砂帽上设有与管状接头内腔连接的油孔，油管内的产生的机械杂质从上接头进入沉砂筒内模柄在防砂帽的阻挡和诱导下落入沉砂腔中，消除了油管内机械杂质对抽油泵的影响。其中，管状接头构成中心管，防砂抽油泵构成液力驱动机构，但是，在抽油泵停止工作后，原本沉积在沉砂腔内杂质会通过防砂帽孔进入下接头中，会造成下接头所连接的部件在停泵或长时间等停时出现堵塞。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种防堵装置，以解决现有技术中液力驱动机构停止工作之后易堵塞的问题，另外，本发明的目的还在于提供一种使用该防堵装置的液力马达。
为实现上述目的，本发明的防堵装置的技术方案是：
防堵装置包括防砂筒和设置在防砂筒内与液力驱动机构的进液口连通的中心管，所述中心管和防砂筒之间的环空构成沉砂腔，所述中心管上设有在供应驱动动力介质时使中心管和防砂腔连通并在停止供应驱动动力介质时使中心管和防砂腔封闭的防砂单向阀门结构。
本发明的有益效果是：通过设置防砂单向阀口结构在液力马达停止运行时，使中心管和沉砂腔关闭，避免沉砂腔内的杂质进入中心管内造成液力驱动机构的损坏和堵塞，解决了现有技术中液力驱动机构停止工作之后易堵塞的问题。
进一步地，为了提高防砂单向阀门结构的稳定性，所述防砂单向阀门结构包括与中心管滑动配合用于在供应驱动动力介质时受驱动动力介质压力的防砂件，防砂件与中心管滑动配合的滑动配合面上设有防砂孔，所述中心管与防砂件滑动配合的滑动配合面上设有用于与防砂孔连通以使中心管和防砂腔连通的中心管孔，所述防砂件在供应驱动动力介质时受驱动动力介质压力相对于中心管滑动使中心管孔与防砂孔连通，所述防砂单向阀门结构上还包括用于在停止供应驱动动力介质时复位以使中心管孔与防砂孔封闭的弹性件，提高防砂单向阀门结构的触发压力，避免防砂单向阀门结构在未供应驱动动力介质时将防砂孔和中心管孔连通，并且采用与驱动动力介质流向垂直的防砂孔，减少进入中心管内的杂质。
进一步地，为了降低防砂件对加工精度的要求，所述防砂件套设在中心管上，在防砂件穿装在中心管内的情况下防砂件需要与中心管的内管壁密封配合，因此对防砂件的精度要求较高，额外增加加工成本。
进一步地，为了提高防砂单向阀门结构的稳定性，所述防砂件上设有在中心管孔、防砂孔连通时在防砂件的受压滑动方向上与中心管挡止配合的挡止面，避免在防砂孔和中心管孔连通之后在驱动动力介质的压力下弹性件继续压缩致使防砂孔和中心管孔封闭。
进一步地，为了简化防砂件的结构，所述防砂件为开口朝向中心管的防砂帽，所述防砂帽的帽顶内壁面构成所述挡止面，无需单独在防砂件上设置挡止结构，且防砂件承受驱动动力介质的冲击的面积更大，使单向阀门结构触发更容易。
进一步地，为了提高弹性件的寿命，所述弹性件为复位弹簧，耐用度更高。
进一步地，为了方便复位弹簧的安装，所述中心管上设有挡件，所述弹性件设置在所述挡件与防砂件之间并套设在中心管上或穿设在中心管内，便于复位弹簧的安装，并且中心管能够对复位弹簧起到导向的作用。
进一步地，为了防止液力驱动机构的反转，所述中心管内设有用于在中心管向液力驱动机构的进液口供应驱动动力介质时打开并在停止向液力驱动机构的进液口供应驱动动力介质时关闭以避免液力驱动机构中的液体回流到中心管内的中心单向阀门结构，避免液力驱动机构的反转，使杂质进入液力驱动机构内造成其损坏。
进一步地，为了简化中心单向阀门结构，所述中心单向阀门结构包括用于在停止供应驱动动力介质时与中心管管壁密封配合以堵塞中心管的中心阀球和用于在停止供应驱动动力介质时顶推中心阀球以使中心阀球保持一定的压力压装在中心管管壁上的中心弹簧，结构简单，稳定性好。
进一步地，为了方便对沉砂腔内的杂质进行清理，所述沉砂腔的腔壁上设有用于向沉砂筒内供应冲砂动力介质以将防砂筒内的杂质冲出沉砂腔内的冲砂口，所述冲砂口处设有用于在向沉砂腔内供应驱动动力介质时封闭并在向沉砂筒内供应冲砂动力介质时开启的冲砂单向阀门结构，便于将沉砂腔内的杂质从沉砂腔内排出，并通过冲砂单向阀门结构使液力驱动机构正常工作时堵塞冲砂口，避免驱动动力介质直接从防砂口流出。
进一步地，为了简化冲砂单向阀门结构，所述冲砂单向阀门结构包括用于在供应驱动动力介质时与冲砂口密封配合以堵塞冲砂口的冲砂阀球和用于在供应驱动动力介质时顶推冲砂阀球以使冲砂阀球保持一定的压力压装在冲砂口上的冲砂弹簧，结构简单，稳定性好。
进一步地，为了提高冲砂作业的稳定性，所述防砂筒内设有用于将沉砂腔和冲砂口隔开的冲砂挡板，所述冲砂挡板上设有用于将沉砂腔和冲砂口连通的挡板穿孔，避免杂质堵塞冲砂口及冲砂单向阀门结构，避免杂质落入冲砂口处致使冲砂单向阀门结构无法触发。
本发明的液力马达的技术方案是：
液力马达包括转子和设置在转子的进液口处的防堵装置，所述防堵装置包括防砂筒和设置在防砂筒内与液力驱动机构的进液口连通的中心管，所述中心管和防砂筒之间的环空构成沉砂腔，所述中心管上设有在供应驱动动力介质时使中心管和防砂腔连通并在停止供应驱动动力介质时使中心管和防砂腔封闭的防砂单向阀门结构。
本发明的有益效果是：通过设置防砂单向阀口结构在液力马达停止运行时，使中心管和沉砂腔关闭，避免沉砂腔内的杂质进入中心管内造成液力驱动机构的损坏和堵塞，解决了现有技术中液力驱动机构停止工作之后易堵塞的问题。
进一步地，为了提高防砂单向阀门结构的稳定性，所述防砂单向阀门结构包括与中心管滑动配合用于在供应驱动动力介质时受驱动动力介质压力的防砂件，防砂件与中心管滑动配合的滑动配合面上设有防砂孔，所述中心管与防砂件滑动配合的滑动配合面上设有用于与防砂孔连通以使中心管和防砂腔连通的中心管孔，所述防砂件在供应驱动动力介质时受驱动动力介质压力相对于中心管滑动使中心管孔与防砂孔连通，所述防砂单向阀门结构上还包括用于在停止供应驱动动力介质时复位以使中心管孔与防砂孔封闭的弹性件，提高防砂单向阀门结构的触发压力，避免防砂单向阀门结构在未供应驱动动力介质时将防砂孔和中心管孔连通，并且采用与驱动动力介质流向垂直的防砂孔，减少进入中心管内的杂质。
进一步地，为了降低防砂件对加工精度的要求，所述防砂件套设在中心管上，在防砂件穿装在中心管内的情况下防砂件需要与中心管的内管壁密封配合，因此对防砂件的精度要求较高，额外增加加工成本。
进一步地，为了提高防砂单向阀门结构的稳定性，所述防砂件上设有在中心管孔、防砂孔连通时在防砂件的受压滑动方向上与中心管挡止配合的挡止面，避免在防砂孔和中心管孔连通之后在驱动动力介质的压力下弹性件继续压缩致使防砂孔和中心管孔封闭。
进一步地，为了简化防砂件的结构，所述防砂件为开口朝向中心管的防砂帽，所述防砂帽的帽顶内壁面构成所述挡止面，无需单独在防砂件上设置挡止结构，且防砂件承受驱动动力介质的冲击的面积更大，使单向阀门结构触发更容易。
进一步地，为了提高弹性件的寿命，所述弹性件为复位弹簧，耐用度更高。
进一步地，为了方便复位弹簧的安装，所述中心管上设有挡件，所述弹性件设置在所述挡件与防砂件之间并套设在中心管上或穿设在中心管内，便于复位弹簧的安装，并且中心管能够对复位弹簧起到导向的作用。
进一步地，为了防止液力驱动机构的反转，所述中心管内设有用于在中心管向液力驱动机构的进液口供应驱动动力介质时打开并在停止向液力驱动机构的进液口供应驱动动力介质时关闭以避免液力驱动机构中的液体回流到中心管内的中心单向阀门结构，避免液力驱动机构的反转，使杂质进入液力驱动机构内造成其损坏。
进一步地，为了简化中心单向阀门结构，所述中心单向阀门结构包括用于在停止供应驱动动力介质时与中心管管壁密封配合以堵塞中心管的中心阀球和用于在停止供应驱动动力介质时顶推中心阀球以使中心阀球保持一定的压力压装在中心管管壁上的中心弹簧，结构简单，稳定性好。
进一步地，为了方便对沉砂腔内的杂质进行清理，所述沉砂腔的腔壁上设有用于向沉砂筒内供应冲砂动力介质以将防砂筒内的杂质冲出沉砂腔内的冲砂口，所述冲砂口处设有用于在向沉砂腔内供应驱动动力介质时封闭并在向沉砂筒内供应冲砂动力介质时开启的冲砂单向阀门结构，便于将沉砂腔内的杂质从沉砂腔内排出，并通过冲砂单向阀门结构使液力驱动机构正常工作时堵塞冲砂口，避免驱动动力介质直接从防砂口流出。
进一步地，为了简化冲砂单向阀门结构，所述冲砂单向阀门结构包括用于在供应驱动动力介质时与冲砂口密封配合以堵塞冲砂口的冲砂阀球和用于在供应驱动动力介质时顶推冲砂阀球以使冲砂阀球保持一定的压力压装在冲砂口上的冲砂弹簧，结构简单，稳定性好。
进一步地，为了提高冲砂作业的稳定性，所述防砂筒内设有用于将沉砂腔和冲砂口隔开的冲砂挡板，所述冲砂挡板上设有用于将沉砂腔和冲砂口连通的挡板穿孔，避免杂质堵塞冲砂口及冲砂单向阀门结构，避免杂质落入冲砂口处致使冲砂单向阀门结构无法触发。
附图说明
图1为本发明的液力马达的具体实施例1的防堵装置的结构示意图；
图2为本发明的液力马达的具体实施例14的防堵装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的液力马达的具体实施例1，如图1所示，液力马达包括转子14，转子14上设有供动力液进入的进液口和供动力液流出的出液口，通过进液口和出液口的压差推动转子14旋转以使液力马达工作。其中动力液构成驱动动力介质，液力马达构成液力驱动机构。
本实施例中，为了避免动力液中的泥沙等进入液力马达造成液力马达的损坏，转子14的进液口侧设有防堵装置，防堵装置包括中空且呈筒状的防砂筒1，防砂筒1两端还安装有与转子14的进液口连接的下接口4和与管柱连接的上接头3，防砂筒1中心还设有一根中心管2，中心管2一端与下接头4连通，另一端朝向上接头1悬伸且封闭，中心管2朝向上接头1的一端滑动套设有中空且呈帽状的防砂帽5，防砂帽5包括开口朝向中心管2的帽身和呈圆锥体状的帽顶，帽身的外周面上设有一个或多个防砂孔6，对应的中心管2的外周面上与帽身的滑动配合部分上设有与防砂孔6同等数量的中心管孔7，中心管2的外周面上还设有一块弹簧挡板9，弹簧挡板9和防砂帽5的帽身部分之间设有套装在中心管2上的复位弹簧8，当管柱内向转子14的进液口供应动力液时，管柱内的高压的动力液冲击在防砂帽5的帽顶部分上并向防砂筒1和中心管2之间的环空区域供液，防砂帽5沿中心管2向下接头4的方向移动，复位弹簧8开始压缩，当复位弹簧8压缩到一定程度时，防砂孔6和中心管孔7连通使中心管2内外连通，并使动力液进入中心管2内并通过转子14的进液口进入转子14内，并且，防砂筒1和中心管2之间的环空构成沉砂腔10，动力液中的泥砂等杂质中的很大一部分在防砂帽5的引导下进入沉砂腔10中，只有极少的杂质能够穿过防砂孔6和中心管孔7进入中心管2中，这些极少的杂质并不会影响到液力马达的正常工作，而且在管柱停止供应动力液及长时间等停时，在防砂帽5的封堵下沉砂腔10内的杂质无法进入中心管2内，避免液力马达的堵塞。其中，防砂帽5构成与中心管2滑动配合用于在供应驱动动力介质时受驱动动力介质压力的防砂件，弹簧挡板9构成挡件，复位弹簧8构成用于在供应驱动动力介质时压缩或拉伸使中心管孔7与防砂孔6连通并在停止供应驱动动力介质时复位以使中心管孔7与防砂孔6封闭的弹性件，复位弹簧8、防砂帽5、防砂孔6、中心管孔7和弹簧挡板9构成在供应驱动动力介质时使中心管2和防砂腔10连通并在停止供应驱动动力介质时使中心管2和防砂腔10封闭的防砂单向阀门结构。当然，在其他实施例中，防砂单向阀门结构也可以不设置防砂帽、复位弹簧8和弹簧挡板9，而在中心管孔内设置单向阀、逆止阀等单向阀门结构也可以实现与具体实施例1中的防砂单向阀门结构同样的功能。
优选的，中心管2的封闭端与向对应的防砂帽5的内底壁之间构成防砂帽5的滑动腔19，且当中心管孔7和防砂孔5连通时，中心管2的封闭端和防砂帽5的内底壁之间在防砂帽5朝向下接头4的滑动方向上挡止配合，避免防砂帽5在动力液的冲击下复位弹簧8继续压缩使中心管孔7和防砂孔5封闭。
在该防堵装置运行一段时间之后，沉砂腔10中会堆积很多无法通过防砂孔6进入中心管2内的杂质，这些杂质堆积到一定数量之后就会出现泵压升高、排量异常、且套管内无返回液的情况，此时，就需要将沉砂腔10内存在的杂质排出，故本实施例中防堵装置还包括与沉砂腔10连通的冲砂口13，通过冲砂口13向沉砂腔10通入高压的冲洗液将杂质排出。其中，冲洗液构成冲砂动力介质。
本实施例中，冲砂口13设置在沉砂腔10朝向下接头4的一侧并沿中心管2的周向均匀布置有一个或多个，每个冲砂口13处均设有冲砂单向阀门结构，冲砂单向阀门结构包括冲砂弹簧11和冲砂阀球12，在沉砂腔无需冲砂时，冲砂弹簧11将冲砂阀球12压装在冲砂口13处，避免动力液从冲砂口13流出，在从冲砂口13向沉砂腔10供应清洗液时，冲砂弹簧11压缩，打开冲砂口13以进行冲砂作业，防砂筒1和中心管2之间还设有冲砂挡板18，冲砂挡板18上设有将沉砂腔10和冲砂口13连通的挡板穿孔17，挡板穿孔17设有多个，且孔径的大小以具体杂质的不同尺寸而定，避免沉砂腔10内的杂质落入冲砂口13处影响冲砂单向阀门结构的触发。在实际的工作情况中，该防堵装置需要放置在套管中使用，在该防堵装置进行冲砂作业时，管柱停止供液，防砂筒1和套管之间环空开始通过冲砂口13向沉砂腔10内供液，使沉砂腔10内的杂质从上接头3排出该防堵装置内，并且在管柱停止供液的情况下，复位弹簧8因防砂帽5的帽顶处没有力的作用，复位弹簧8开始恢复原长，防砂孔6和中心管孔7之间封闭使中心管2的内外封闭，避免泥沙在冲砂作业时进入中心管2内。
优选的，为了防止转子14的反转，因此中心管2内还设有中心单向阀门结构，中心单向阀门结构包括中心阀球16和中心弹簧15，在中心管2向转子14内供应动力液时中心阀球16向下接头4一侧移动，中心弹簧15压缩，使中心管2和转子14的进液口连通；在中心管2停止对转子14供应动力液时，中心阀球16与中心管2的管壁密封配合堵塞中心管2，使转子14内的动力液无法回流到中心管14中，避免液力马达的转子14的反转，使带有杂质的动力液无法进入液力马达内。
本实施例主要针对将防堵装置运用到液力马达中以对其实施方式进行描述，当然，在其他实施例中，也可将该防堵装置运动到其他液力驱动机构中，例如抽油泵、液力泵和螺杆马达等机构中以解决堵塞的问题。
上述具体实施例1为本发明的液力马达的最优实施方式，其他实施例中，可以根据需要对相应的结构进行调整或简化。
本发明的液力马达的具体实施例2，本实施例中简化了液力马达的结构，液力马达包括转子和设置在转子的进液口处的防堵装置，所述防堵装置包括防砂筒和设置在防砂筒内与液力驱动机构的进液口连通的中心管，所述中心管和防砂筒之间的环空构成沉砂腔，所述中心管上设有在供应驱动动力介质时使中心管和防砂腔连通并在停止供应驱动动力介质时使中心管和防砂腔封闭的防砂单向阀门结构。通过设置防砂单向阀口结构在液力马达停止运行时，使中心管和沉砂腔关闭，避免沉砂腔内的杂质进入中心管内进而进入液力马达的转子内造成液力马达的损坏。
具体实施例3，作为对具体实施例2的进一步优化，所述防砂单向阀门结构包括与中心管滑动配合用于在供应驱动动力介质时受驱动动力介质压力的防砂件，防砂件与中心管滑动配合的滑动配合面上设有防砂孔，所述中心管与防砂件滑动配合的滑动配合面上设有用于与防砂孔连通以使中心管和防砂腔连通的中心管孔，所述防砂件在供应驱动动力介质时受驱动动力介质压力相对于中心管滑动使中心管孔与防砂孔连通，所述防砂单向阀门结构上还包括用于在停止供应驱动动力介质时复位以使中心管孔与防砂孔封闭的弹性件。当然，在其他实施例中，单向阀门结构也可以为设置在中心管内的单向阀或活塞式止回阀。
具体实施例4，作为对具体实施例3的进一步优化，所述防砂件套设在中心管上。当然，在其他实施例中，也可以将防砂件穿设在中心管内，防砂件与中心管的内管壁滑动配合。
具体实施例5，作为对具体实施例4的进一步优化，所述防砂件上设有在中心管孔、防砂孔连通时在防砂件的受压滑动方向上与中心管挡止配合的挡止面。当然，在其他实施例中，挡止面也可以为设置在防砂件的内侧壁上的环形挡板朝向中心管的一侧面上。
具体实施例6，作为对具体实施例5的进一步优化，所述防砂件为开口朝向中心管的防砂帽，所述防砂帽的帽顶内壁面构成所述挡止面。当然，在其他实施例中，也可在中心管孔和防砂孔连通时使复位弹簧达到极限位置以实现同样的功能。
具体实施例7，作为对具体实施例3的进一步优化，所述弹性件为复位弹簧。当然，在其他实施例中，复位弹性件也可以为橡胶等弹性件。
具体实施例8，作为对具体实施例3的进一步优化，所述中心管上设有挡件，所述弹性件设置在所述挡件与防砂件之间并套设在中心管上或穿设在中心管内。当然在其他实施例中，复位弹簧也可作为拉簧设置在上接头和防砂件的帽顶部分之间，防砂件的帽顶部分受到冲击时，复位弹簧伸长使防砂孔和中心管孔连通。
具体实施例9，作为对具体实施例2至8中任一个的进一步优化，所述中心管内设有用于在中心管向液力驱动机构的进液口供应驱动动力介质时打开并在停止向液力驱动机构的进液口供应驱动动力介质时关闭以避免液力驱动机构中的液体回流到中心管内的中心单向阀门结构。当然，在其他实施例中，防堵装置中也可不设置中心单向阀门结构，通过单向阀门结构就可实现同样的功能，但设置中心单向阀门结构能够实现两重防护的作用。
具体实施例10，作为对权利要求9的进一步优化，所述中心单向阀门结构包括用于在停止供应驱动动力介质时与中心管管壁密封配合以堵塞中心管的中心阀球和用于在停止供应驱动动力介质时顶推中心阀球以使中心阀球保持一定的压力压装在中心管管壁上的中心弹簧。当然，在其他实施例中，中心单向阀门结构也可以在中心管内安装活塞式止回阀。
具体实施例11，作为对具体实施例2至8中任一个的进一步优化，所述沉砂腔的腔壁上设有用于向沉砂筒内供应冲砂动力介质以将防砂筒内的杂质冲出沉砂腔内的冲砂口，所述冲砂口处设有用于在向沉砂腔内供应驱动动力介质时封闭并在向沉砂筒内供应冲砂动力介质时开启的冲砂单向阀门结构。当然，在其他实施例中，也可不设置冲砂口，防堵装置需要清洗时，将其拆开对沉砂腔进行清理。
具体实施例12，作为对具体实施例11的进一步优化，所述冲砂单向阀门结构包括用于在供应驱动动力介质时与冲砂口密封配合以堵塞冲砂口的冲砂阀球和用于在供应驱动动力介质时顶推冲砂阀球以使冲砂阀球保持一定的压力压装在冲砂口上的冲砂弹簧。当然，在其他实施例中，冲砂单向阀门结构也可以为活塞式止回阀。
具体实施例13，作为对具体实施例11的进一步优化，所述防砂筒内设有用于将沉砂腔和冲砂口隔开的冲砂挡板，所述冲砂挡板上设有用于将沉砂腔和冲砂口连通的挡板穿孔。当然，在其他实施例中，防砂筒内也可不设冲砂挡板。
本发明的液力马达的具体实施例14，与本发明的液力马达的具体实施例1的区别仅在于：如图2所示，复位弹簧28设置在上接头23和防砂帽25的帽顶之间，防砂件25的帽顶受到冲击时，复位弹簧28伸长以使防砂孔和中心管孔连通。
本发明的防堵装置的具体实施例，与本发明的液力马达的具体实施例1-14中任一个所述的防堵装置相同，不再赘述。