一种用于涡轮驱动轴的开式减速装置及减速方法与流程

本发明涉及减速装置领域，尤其是一种用于涡轮驱动轴的开式减速装置及减速方法。

背景技术：

1、在石油钻井中，不同的钻井工具被用于井下钻井作业。在井下动力钻具和动力短节中，以往是以螺杆定转子作为旋转动力输出端较为常见；具体的，以螺杆作为动力段如螺杆钻具，水力振荡器动力段等均利用泥浆通过定转子，使转子进行旋转输出，带动后续钻头或硬质合金阀片。该旋转运动具有扭矩大，性能稳定的特点。但目前随着石油勘探和钻采地下深度越来约深，井下高温高压环境频繁出现，高盐腐蚀环境也越来越多见。传统的螺杆定转子在受到高温高盐环境时，其内部的整体硫化弹性内衬在高温下很快软化变形失效，其表面镀铬的旋转转子在高盐环境下很快腐蚀破坏，螺杆的输出功率将大大降低，严重影响钻井效率，水力振荡器螺杆动力段同样输出功率大大下降，无法产生周期性压力脉冲，工具整体性能也将降低。

2、随着该钻井环境在作业中被频繁遇见，该问题受到了行业对钻井装备发展的高度关注。采用涡轮作为旋转动力件被应用越来越广，随之产生了涡轮钻具、涡轮发电机等井下工具。涡轮因其独特的结构，在泥浆通过涡轮串时转子整体带动驱动轴定轴旋转，该旋转运动有输出稳定，整串压力降小的特点。

3、涡轮短节作为井下动力短节的驱动总成时，多组涡轮串联，总的输出功率基本等于每个涡轮的功率之和。这样工作时涡轮轴具有转速高，扭矩低的特点，在使用中很难满足要求；因此，需要减速装置，使其输出转速满足工具整体要求，同时增加输出扭矩，以克服工具在旋转工作中遇到的反扭矩磨阻，降低工具被异物卡死的风险。

4、常规的减速装置是通过齿轮啮合完成减速传动，齿轮之间是通过齿面接触形成啮合，而在该领域中，齿面接触容易出现撞齿和造成磨损。所以，本领域需要一种新的减速结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于涡轮驱动轴的开式减速装置及减速方法，能够安装在小空间内，实现减速传动涡轮轴的转速的同时，为泥浆提供通道，达到输送泥浆的目的；维护成本低，撞齿和磨损的几率低，具有较长的使用寿命。

2、本发明采用的技术方案如下：一种用于涡轮驱动轴的开式减速装置，包括主动轮和若干个与主动轮传动的从动轮，所述主动轮上具有若干个拨动柱；所述从动轮上具有若干个连接杆；连接杆的一端与从动轮固定，连接杆的另一端能够与拨动柱接触；连接杆的数量大于拨动柱的数量，或/和连接杆上与拨动柱接触的位置到从动轮的圆心距离大于拨动柱到主动轮的圆心距离；连接杆上与拨动柱接触的位置设置成弧面，该弧面与拨动柱的外形尺寸匹配；所述连接杆之间的间隙为过流通道，过流通道可供泥浆流动。

3、进一步地，所述拨动柱包括柱体和固定与柱体端部的球头，柱体固定于主动轮的外侧面，球头突出主动轮的端面用于与弧面接触。

4、进一步地，相邻的连接杆所在的长度方向分别在主动轮的两条切线方向上，该两条切线相交于从动轮的圆心。

5、进一步地，所述拨动柱的数量为偶数，并且拨动柱沿着主动轮的周向均匀布置。

6、进一步地，所述从动轮的数量为偶数，并且从动轮沿着主动轮的周向均匀布置。

7、进一步地，所述连接杆的数量是波动柱的数量正整数倍。

8、进一步地，还包括外壳体，所述主动轮和从动轮装配在外壳体内。

9、进一步地，主动轮与外壳体的内壁之间、从动轮与外壳体的内壁之间的间隙为过流通道；过流通道可供泥浆流动。

10、进一步地，所述主动轮上同轴线设置有用于连接输出轴的第一连接孔，第一连接孔的四周均匀开设有第一约束缺口；或/和所述从动轮上同轴线设置有用于连接从动轴的第二连接孔，第二连接孔的四周均匀开设有第二约束缺口。

11、一种减速方法，运用所述的用于涡轮驱动轴的开式减速装置，包括以下步骤：

12、s1：安装该开式减速装置，主动轮与输出轴同轴线固定连接，从动轮与从动轴同轴线固定连接；

13、s2：主动轮跟随输出轴转动，主动轮上的拨动柱运动至从动轮的圆心到主动轮的切点位置时与连接杆的弧面贴合；拨动柱带着连接杆运动，连接杆带着从动轮转动，并且弧面的线速度等于拨动柱的线速度；

14、s3：由于连接杆的数量大于拨动柱的数量，或/和连接杆上与拨动柱接触的位置到从动轮的圆心距离大于拨动柱到主动轮的圆心距离，所以，从动轮的角速度低于主动轮的角速度；完成降低转速。

15、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

16、1、本发明公开的减速装置能够在小空间内集成，并且弧面接触拨动柱的设计能够有效降低撞齿和磨损，提高主动轮和从动轮集成的减速装置的使用寿命；

17、2、本发明公开的减速装置为开式减速装置，即连接杆之间存在的间隙或/和主动轮与外壳体的内壁之间、从动轮与外壳体的内壁之间存在间隙作为泥浆的过流通道，可通过泥浆，无需为泥浆专门建立通道；

18、3、本发明公开的减速装置内通过泥浆对弧面和拨动柱表面进行润滑，无需密封，也无需油沁润滑，降低维护成本。

技术特征：

1.一种用于涡轮驱动轴的开式减速装置，其特征在于：包括主动轮(1)和若干个与主动轮(1)传动的从动轮(2)，所述主动轮(1)上具有若干个拨动柱(11)；所述从动轮(2)上具有若干个连接杆(23)；连接杆(23)的一端与从动轮(2)固定，连接杆(23)的另一端能够与拨动柱(11)接触；连接杆(23)的数量大于拨动柱(11)的数量，或/和连接杆(23)上与拨动柱(11)接触的位置到从动轮(2)的圆心距离大于拨动柱(11)到主动轮(1)的圆心距离；连接杆(23)上与拨动柱(11)接触的位置设置成弧面(231)，该弧面(231)与拨动柱(11)的外形尺寸匹配；所述连接杆(23)之间的间隙为过流通道，过流通道可供泥浆流动。

2.根据权利要求1所述的开式减速装置，其特征在于：所述拨动柱(11)包括柱体(111)和固定与柱体端部的球头(112)，柱体(111)固定于主动轮(1)的外侧面，球头(112)突出主动轮(1)的端面用于与弧面(231)接触。

3.根据权利要求1所述的开式减速装置，其特征在于：相邻的连接杆(23)所在的长度方向分别在主动轮(1)的两条切线方向上，该两条切线相交于从动轮(2)的圆心。

4.根据权利要求3所述的开式减速装置，其特征在于：所述拨动柱(11)的数量为从动轮(2)数量的两倍，并且拨动柱(11)分别位于从动轮(2)的圆心到主动轮(1)的切点位置处，且拨动柱(11)沿着主动轮(1)的周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的开式减速装置，其特征在于：所述从动轮(2)的数量为偶数，并且从动轮(2)沿着主动轮(1)的周向均匀布置。

6.根据权利要求1所述的开式减速装置，其特征在于：所述连接杆(23)的数量是波动柱的数量正整数倍。

7.根据权利要求1所述的开式减速装置，其特征在于：还包括外壳体(3)，所述主动轮(1)和从动轮(2)装配在外壳体(3)内。

8.根据权利要求7所述的开式减速装置，其特征在于：主动轮(1)与外壳体(3)的内壁之间、从动轮(2)与外壳体(3)的内壁之间的间隙为过流通道；过流通道可供泥浆流动。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的开式减速装置，其特征在于：所述主动轮(1)上同轴线设置有用于连接输出轴的第一连接孔(12)，第一连接孔(12)的四周均匀开设有第一约束缺口(13)；或/和所述从动轮(2)上同轴线设置有用于连接从动轴的第二连接孔(21)，第二连接孔(21)的四周均匀开设有第二约束缺口(22)。

10.一种减速方法，运用权利要求1-9任意一项所述的用于涡轮驱动轴的开式减速装置，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种用于涡轮驱动轴的开式减速装置及减速方法，涉及减速装置领域，包括主动轮和若干个与主动轮传动的从动轮，主动轮上具有若干个拨动柱；从动轮上具有若干个连接杆；连接杆的一端与从动轮固定，连接杆的另一端能够与拨动柱接触；连接杆的数量大于拨动柱的数量，或/和连接杆上与拨动柱接触的位置到从动轮的圆心距离大于拨动柱到主动轮的圆心距离；连接杆上与拨动柱接触的位置设置成弧面，该弧面与拨动柱的外形尺寸匹配；连接杆之间的间隙为过流通道，过流通道可供泥浆流动。本发明能够安装在小空间内，实现减速传动涡轮轴的转速的同时，为泥浆提供通道，达到输送泥浆的目的；维护成本低，撞齿和磨损的几率低，具有较长的使用寿命。

技术研发人员：牟浩,姚宇翔,姜中舰,李杰,白明,张飚
受保护的技术使用者：四川宏华石油设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27