本發(fā)明涉及一種井下動力鉆具螺旋鋼球減速器，屬石油、天然氣井下鉆具技術領域。

背景技術：

渦輪鉆具與少頭數(shù)螺桿鉆具的輸出轉速很高，一般在400-600rpm，但實際鉆井所需的轉速很低，一般在200rpm以下?，F(xiàn)有的井下用動力鉆具減速器多為行星齒輪嚙合式減速器，這種減速器在井下振動劇烈的環(huán)境下容易斷齒，因此這種減速器的工作可靠性差，使用壽命短。由于行星齒輪嚙合式減速器徑向尺寸大，因此實際使用過程中需要較大的井眼直徑，使得鉆井成本很高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種可靠性高、使用壽命長、徑向尺寸小的井下動力鉆具螺旋鋼球減速器。

本發(fā)明的技術方案是：

一種井下動力鉆具螺旋鋼球減速器，包括上接頭、輸入軸、輸出軸、上殼體和下殼體；其特征在于：上殼體下端螺紋安裝有下殼體；上殼體上端螺紋安裝有上接頭，上接頭、上殼體和下殼體內裝有輸入軸；輸入軸的一端延伸至上接頭外端；下殼體下端通過下部堵頭螺紋安裝有密封壓蓋，下殼體、下部堵頭和密封壓蓋內裝有輸出軸，輸出軸的一端延伸至密封壓蓋外端；下殼體內的輸入軸和輸出軸的端頭之間通過輸入軸扶正軸承相互活動套接。

所述的上殼體和下殼體之間設置有殼體擋圈；殼體擋圈上方的上殼體與輸入軸之間設置有輸入軸承串，以承受鉆井液壓力產(chǎn)生的軸向推力和部分徑向力；殼體擋圈下方的下殼體與輸入軸之間通過導架扶正軸承設置有導架。

所述的導架與輸出軸之間螺紋連接。

所述的導架呈圓筒狀，導架的圓周上均布有多個鋼球通槽，鋼球通槽內裝有多個減速鋼球，與導架對應的下殼體內壁上和輸入軸圓周上分別設置有凹形的鋼球循環(huán)彈道，下殼體和輸入軸之間通過減速鋼球在鋼球循環(huán)彈道內的滾動相互滑動連接。

所述的上接頭上設置有上充油堵塞孔，上接頭與輸入軸之間設置有平衡活塞，以用于平衡減速器內部潤滑油與外部鉆井液的壓力。

所述的下部堵頭上設置有下充油堵塞孔；上充油堵塞孔和下充油堵塞孔之間采用一進一出的方式以保證充油質量。

所述的下殼體與輸出軸之間通過緊定螺釘和張緊螺母裝有輸出軸承串，用于扶正輸出軸；張緊螺母與下殼體之間設置有擋圈。

所述的緊定螺釘和張緊螺母用于輸出軸承串和輸出軸之間的連接；緊定螺釘與輸出軸承串的內圈滑動連接，擋圈與輸出軸承串的外圈滑動連接；擋圈通過下部堵頭的壓緊來壓緊輸出軸承串，以防止輸出軸承串相對于下殼體發(fā)生相對運動。

所述的下部堵頭與輸出軸之間設置有輸出軸旋轉密封件；輸出軸旋轉密封件通過密封壓蓋壓緊，以保證輸出軸的旋轉密封。

所述的輸入軸扶正軸承下方的輸入軸和輸出軸之間設置有旋轉密封圈；以防止?jié)櫥托孤?/p>

本發(fā)明的有益效果在于：

該井下動力鉆具螺旋鋼球減速器結構簡單、實用性好，工作時，通過輸入軸與鉆桿相連，并將鉆桿的動力傳遞給導架，帶動導架繞自身軸線做自轉運動促使鋼球從導架下面的凹槽出來進入到減速器長外殼殼體內的鋼球循環(huán)彈道內，從而擠壓前面的鋼球從鋼球循環(huán)彈道進入到導架上面的凹槽，鋼球與輸入軸的外螺旋形凹槽和減速器長外殼內壁的內螺旋形凹槽的相互摩擦嚙合作用下，使得導架減速后將動力傳遞給輸出軸，從而達到減速的目的。該減速器通過鋼球螺旋嚙合運動達到減速目的，鋼球受力均勻，安全穩(wěn)定性性高，使用壽命長；有效的降低了鉆井成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為圖1中的A處放大結構示意圖。

圖中：1、上接頭，2、輸入軸，3、輸出軸，4、上殼體，5、下殼體，6、殼體擋圈，7、輸入軸承串，8、下部堵頭，9、密封壓蓋，10、輸入軸扶正軸承，11、上充油堵塞孔，12、平衡活塞，13、導架扶正軸承，14、導架，15、下充油堵塞孔，16、輸出軸承串，17、擋圈，18、輸出軸旋轉密封件，19、旋轉密封圈，20、鋼球通槽，21、減速鋼球。

具體實施方式

該井下動力鉆具螺旋鋼球減速器包括上接頭1、輸入軸2、輸出軸3、上殼體4和下殼體5。上殼體4下端螺紋安裝有下殼體5；上殼體4上端螺紋安裝有上接頭1，上接頭1、上殼體4和下殼體5內裝有輸入軸2；輸入軸2的一端延伸至上接頭1外端。上殼體4和下殼體5之間設置有殼體擋圈6；殼體擋圈6上方的上殼體4與輸入軸2之間設置有輸入軸承串7，以承受鉆井液壓力產(chǎn)生的軸向推力和部分徑向力。上接頭1上設置有上充油堵塞孔11，上接頭1與輸入軸2之間設置有平衡活塞12，以用于平衡減速器內部潤滑油與外部鉆井液的壓力。

下殼體5下端通過下部堵頭8螺紋安裝有密封壓蓋9，下殼體5、下部堵頭8和密封壓蓋9內裝有輸出軸3，輸出軸3的一端延伸至密封壓蓋9外端；下殼體5內的輸入軸2和輸出軸3的端頭之間通過輸入軸扶正軸承10相互活動套接。下部堵頭8上設置有下充油堵塞孔15；上充油堵塞孔11和下充油堵塞孔15之間采用一進一出的方式以保證充油質量。

下殼體5與輸出軸3之間通過緊定螺釘和張緊螺母裝有輸出軸承串16，輸出軸承串16用于扶正輸出軸3；張緊螺母與下殼體5之間設置有擋圈17。

緊定螺釘和張緊螺母用于輸出軸承串16和輸出軸3之間的連接；緊定螺釘與輸出軸承串16的內圈滑動連接，擋圈17與輸出軸承串16的外圈滑動連接；擋圈17通過下部堵頭8的壓緊來壓緊輸出軸承串16，以防止輸出軸承串16相對于下殼體5發(fā)生相對運動。

下部堵頭8與輸出軸3之間設置有輸出軸旋轉密封件18；輸出軸旋轉密封件18通過密封壓蓋9壓緊，以保證輸出軸3的旋轉密封。

輸入軸扶正軸承10下方的輸入軸2和輸出軸3之間設置有旋轉密封圈19；以防止?jié)櫥托孤?/p>

殼體擋圈6下方的下殼體5與輸入軸2之間通過導架扶正軸承13設置有導架14；導架14與輸出軸3之間螺紋連接。

導架14呈圓筒狀，導架14的圓周上均布有多個鋼球通槽20，鋼球通槽20內裝有多個減速鋼球21，與導架14對應的下殼體5內壁上和輸入軸2圓周上分別設置有凹形的鋼球循環(huán)彈道，下殼體5和輸入軸2之間通過減速鋼球21在鋼球循環(huán)彈道內的滾動相互滑動連接。

該井下動力鉆具螺旋鋼球減速器的輸入軸2和輸出軸3上分別設置有相互連通的中心通孔，工作時；輸入軸2用于連接鉆桿，輸出軸3用于連接鉆具；工作過程中，鋼球通槽20內的減速鋼球21從鋼球通槽20底端進入鋼球循環(huán)彈道內，并逐一形成擠壓使其在鋼球循環(huán)彈道內滾動并從鋼球通槽20進入鋼球通槽20內，由于鋼球循環(huán)彈道呈螺旋設置，從而使減速鋼球21完成一次滾動循環(huán)，這一過程中， 減速鋼球21在輸入軸2上的鋼球循環(huán)彈道與下殼體5的鋼球循環(huán)彈道的相互配合作用下，使得導架14既做繞自身軸線的自轉運動，同時又圍繞輸入軸2中心做公轉運動，導架14的公轉運動傳遞給輸出軸3，由于輸入軸2上的鋼球循環(huán)彈道的螺旋角為a, 下殼體5內壁的鋼球循環(huán)彈道的螺旋角為b,所以輸入軸2轉動（tan(b)/tan(a)+1）圈便推動導架14公轉1圈，因此輸入軸2的輸入轉速為輸出軸3的輸出轉速的（tan(b)/tan(a)+1）倍； 由此通過減速鋼球21的螺旋嚙合運動達到實現(xiàn)輸出軸3的減速目的。且減速鋼球21受力均勻，安全穩(wěn)定性性高，使用壽命長；有效的降低了鉆井成本。