螺杆鑽具球齒式萬向軸的製作方法

2023-05-19 10:04:16 1

專利名稱：螺杆鑽具球齒式萬向軸的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油鑽井或修井作業用的螺杆鑽具，特別是涉及一種螺杆鑽具 萬向軸。
技術背景在石油開採和修井作業中，井下動力鑽具特別是螺m佔具的應用已越來越廣泛。 螺杆鑽具主要包括旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成構成，各部分自上而下依次連接，其中萬向軸的上端馬達轉子連接、下端與傳動軸連接，其作用是將 馬達轉子的行星運動轉變為傳動軸的定軸轉動，使馬達產生的扭矩和轉速平穩地傳遞 給鑽頭。可見，萬向軸總成是螺杆鑽具極為關鍵的部件，其結構性能直接關係至'j螺杆 鑽具的鑽井效率和使用壽命。目前螺杆鑽具的萬向軸主要有花瓣式和球籠式兩種結構形式。花瓣式萬向軸結 構簡單，製造容易，傳遞扭矩大，但加工精度低，運轉不平穩，有慣性，轉角大，機 械效率低， 一般是以泥漿作為潤滑介質，磨損速度快，使用壽命短。專利號為200620084055.6的花瓣式萬向軸雖有所改進，但仍然沒能從根本上解決上述問題。球籠式萬向軸是以鋼球傳遞扭矩，傳動平穩，有潤滑，導向靈活，但其加工精 度要求高，製作難度大，且因鋼球工作接觸面小，傳遞扭矩受限，摩擦面易疲勞，同 樣存在使用壽命短的缺陷。 發明內容本實用新型的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種結構簡單緊湊、潤 滑性能好、傳遞扭矩大、使用壽命長的螺杆鑽具球齒式萬向軸。為實現上述目的，本實用新型螺杆鑽具球齒式萬向軸，包括公接頭、內球齒中間 軸以及內球齒接頭，內球齒中間軸與公接頭、內球齒中間軸與內球齒接頭之間分別通 過球齒式萬向節連接。所說的球齒式萬向節包括與公接頭或內球齒中間軸連接的外球 齒聯接軸，外球齒聯接軸的端部為圓球狀球節，在該球節的前半球面上均勻分布有多 條外弧形齒，在內球齒中間軸和內球齒接頭的端面各加工有球面凹槽，該球面凹槽內 加工有與上述球節上的外弧形齒相嚙合的內弧形齒，在內球齒中間軸和內球齒接頭的 端部固定有球頭蓋，球頭蓋帶有與外球齒聯接軸端部的球節後部球面相適應的球面凹 槽，球頭蓋與內球齒中間軸及內球齒接頭固定連接，球節活動安裝在球頭蓋和內球齒 中間軸或內球齒接頭上的球面凹槽形成的球形內腔中。如上所述螺杆鑽具球齒式萬向軸，在其外球齒聯接軸的球節頂部加工有小球面凹 槽，在內球齒中間軸和內球齒接頭的球面凹槽的底部也分別加工有與上述小球面凹槽 直徑一致、位置對應的小球面凹槽，在上述小球面凹槽形成的空腔內安裝有定位鋼球。如上所述螺杆鑽具球齒式萬向軸，在其內球齒中間軸和內球齒接頭上加工有與球 面凹槽相通的注油孔。球齒部分潤滑密封可在球節後部球面上加工有環形1f ，環形牛曹 內裝有密封圈，也可在球頭蓋的圓孔內裝有密封圈。如上所述螺杆鑽具球齒式萬向軸，其另一潤滑方式是在內球齒中間軸和公接頭上 帶有通向其端面的注油？L，在公接頭與內球齒中間軸以及內球齒中間軸與內球齒接頭 連接處分別包覆彈性波紋護套。由於本實用新型採用了球齒式聯軸節結構，禾擁兩球面上的弧形齒相互嚙合傳遞 扭矩，增加了受力接觸面積，減小了受力面的接觸應力，轉角小，傳遞扭矩大，穩定 性能好，導向靈活，端蓋和內球齒中間軸、內球齒接頭形成密封良好的球形內腔，實 現了全密封、油浴式潤滑，潤滑效果好，因而可有效延長萬向軸的使用壽命，從而提 高螺ffl佔具的整機使用壽命。本實用新型結構簡單緊湊，製造成本低，適用範圍廣。


圖1是本實用新型的縱向半剖視圖，示出了其整體結構； 圖2是本實用新型另一實施例的縱向半剖視圖； 圖3是本實用新型又一實施例的縱向半剖視圖； 圖4是外球齒聯接軸的縱向剖視圖； 圖5是球頭蓋的咅鵬圖； 圖6是內球齒中間軸的縱向剖視圖。
具體實施方式
圖l所示實施例l，本實用新型包括與螺杆鑽具馬達轉子連接的公接頭l、內球 齒中間軸4以及與螺杆鑽具傳動軸連接的內球齒接頭8，內球齒中間軸4與公接頭1 和內球齒接頭8之間分別通過球齒式萬向節連接，所說的球齒式萬向節包括通過螺紋 與公接頭1或內球齒中間軸4固定連接的外球齒聯接軸2，夕卜球齒聯接軸2的端部為 圓球狀的球節，球節的後部為光滑球面，在球節的前半球面上均勻分布有多條外弧形 齒21。在內球齒中間軸4和內球齒接頭8的端面加工有球面凹槽41，球面凹槽41 內加工有與上述球節上的外弧形齒21相嚙合的內弧形齒42，在內球齒中間軸4和內 球齒接頭8的端部焊接有球頭蓋3，球頭蓋3帶有與外球齒聯接軸2端部的球節後部 球面相適應的球面凹槽31，球節通過球頭蓋3活動安裝在球頭蓋3和內球齒中間軸4 或內球齒接頭8上的球面凹槽41所形成的球形內腔中。當外弧形齒21和內弧形齒 42嚙合後形成一個外廓線所包絡的完整球狀，球節與球面凹槽41的中心重合。外弧 形齒21和內弧形齒42的齒側間隙根據轉角的要求製作。在外球齒聯接軸2的球節頂 部加工有小球面凹槽22，在內球齒中間軸4和內球齒接頭8的球面凹槽41的底部也 分別加工有小球面凹槽43，在上述小球面凹槽形成的空腔內安裝有定位鋼球5。定位 鋼球5的圓心位於外弧形齒21和內弧形齒42最大圓相切的軸心點上，外弧形齒21與定位鋼球5的配合留有適應轉角的間隙，因此當外球齒聯接軸2把不同軸的力傳遞給內球齒中間軸4或內球齒接頭8時形成有控制的角度轉換。定位鋼球5的作用是控 制外球齒聯接軸2的轉角符合轉子的偏擺角，同時又支撐轉子的壓力。在內球齒中間 軸4和內球齒接頭8上加工有與球面凹槽41相通的注油孔7，在球節後部光滑球面 上加工有環形槽，環形槽內裝有0型橡膠密封圈6，形成密封潤滑。圖2所示實施例2與實施例1的區別僅在於其潤滑密封方式是在球頭蓋3的圓孔 內裝有骨架油封9。圖3所示實施例3是在內球齒中間軸4和公接頭1上帶有通向其端面的注油孔 10，在公接頭1與內球齒中間軸4以及內球齒中間軸4與內球齒接頭8連接處分別 通過焊接方式包覆有彈性波紋護套11，以對萬向節形成潤滑密封。使用時本球齒式萬向軸上端連接馬達轉子、下端連接傳動軸，就把馬達轉子的 不同軸轉動轉變為傳動軸的同軸轉動。
權利要求1、一種螺杆鑽具球齒式萬向軸，包括公接頭(1)、內球齒中間軸(4)和內球齒接頭(8)，其特徵在於內球齒中間軸(4)與公接頭(1)和內球齒接頭(8)之間分別通過球齒式萬向節連接，所說的球齒式萬向節包括與公接頭(1)或內球齒中間軸(4)連接的外球齒聯接軸(2)，外球齒聯接軸(2)的端部為圓球狀球節，在球節的前半球面上均勻分布有多條外弧形齒(21)，在內球齒中間軸(4)和內球齒接頭(8)的端面加工有球面凹槽(41)，球面凹槽(41)內加工有與上述球節上的外弧形齒(21)相嚙合的內弧形齒(42)，在內球齒中間軸(4)和內球齒接頭(8)的端部固定有球頭蓋(3)，球頭蓋(3)帶有與外球齒聯接軸(2)端部的球節後部球面相適應的球面凹槽(31)，球節活動安裝在球頭蓋(3)和內球齒中間軸(4)或內球齒接頭(8)上的球面凹槽(41)形成的球形內腔中。
2、 根據權利要求1所述的螺杆鑽具球齒式萬向軸，其特徵是在外球齒聯接軸(2) 的球節頂部加工有小球面凹槽(22)，在內球齒中間軸(4)和內球齒接頭(8)的球 面凹槽(41)的底部也分別加工有小球面凹槽(43)，在上述小球面凹槽(22) (43) 形成的空腔內安裝有定位鋼球(5)。
3、 根據權利要求1或2所述的螺木fl佔具球齒式萬向軸，其特徵是在內球齒中間軸 (4)和內球齒接頭(8)上加工有與球面凹槽(41)相通的注油孔(7)。
4、 根據權禾腰求3戶服的螺杆鑽具球齒式萬向軸，其特徵是在球節後部球面上加 工有環形槽，環形槽內裝有密封圈(6)。
5、 根據權利要求3所述的螺杆鑽具球齒式萬向軸，其特徵是在球頭蓋(3)的圓 孔內裝有密封圈(9)。
6、 根據權利要求1或2所述的螺t邗佔具球齒式萬向軸，其特徵是在內球齒中間軸 (4)和公接頭(1)上帶有通向其端面的注油孔(10)，在公接頭(1)與內球齒中間軸(4)以及內球齒中間軸(4)與內球齒接頭(8)連接處分別包覆彈性波紋護套(11)。
專利摘要一種螺杆鑽具球齒式萬向軸，包括公接頭、內球齒中間軸以及內球齒接頭，內球齒中間軸與公接頭及內球齒接頭之間分別通過球齒式萬向節連接，所說球齒式萬向節包括端部為圓球狀球節的外球齒聯接軸，在球節的前半球面上均勻分布有多條外弧形齒，在內球齒中間軸和內球齒接頭的端面各加工有球面凹槽，該球面凹槽內加工有內弧形齒，球節通過球頭蓋安裝在內球齒中間軸或內球齒接頭上的球面凹槽內。本實用新型轉角小，傳遞扭矩大，穩定性能好，導向靈活，實現了全密封、油浴式潤滑，因而可有效延長萬向軸的使用壽命，從而提高螺杆鑽具的整機使用壽命。
文檔編號E21B17/00GK201110135SQ200720157698
公開日2008年9月3日 申請日期2007年11月23日 優先權日2007年11月23日
發明者郭太利 申請人:郭太利