CN204960831U - 万向轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种万向轴，属于螺杆钻具配件领域，包括圆柱形的扭力缓冲接头，所述扭力缓冲接头的两端分别设置有万向节，所述扭力缓冲接头的外壁上设置有螺旋槽。本万向轴中的扭力缓冲接头在工作过程中，当送钻或钻削阻力增加时，能够通过周向弹性变形及时缓冲钻头与井底之间的冲击，降低钻头的瞬时旋转速度，起到保护钻头和减小螺杆钻具输出动力性能波动范围的作用，当钻削阻力减小时，扭力缓冲接头通过释放弹性能加快钻头的瞬时旋转速度，起到自动调节钻头钻削参数的作用，使钻头发挥最佳的钻削效能。

Description

万向轴

技术领域

本实用新型涉及螺杆钻具配件领域，具体而言，涉及万向轴。

背景技术

目前螺杆钻具中普遍使用的是花瓣式万向轴和球铰式万向轴，它在螺杆钻具中连接于传动轴和马达转子之间，用以将马达转子的偏心旋转运动转化成传动轴的定轴转动。

上述两种万向轴存在的一个共同缺点是两个万向节之间为刚性杆，无缓冲能力，无法缓冲断续式送钻时钻头与井底地层之间的冲击力，并给螺杆钻具的输出动力性能造成了持续性的且较大范围的波动，使得钻头的寿命减短，螺杆钻具的工作效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有缓冲功能的万向轴，以改善上述问题。

本实用新型是这样实现的：

本万向轴包括圆柱形的扭力缓冲接头，所述扭力缓冲接头的两端分别设置有万向节，所述扭力缓冲接头的外壁上设置有螺旋槽。

作为优选的，所述万向节包括外万向接头和内万向接头，所述外万向接头包括连接柱和外六方头，所述连接柱远离所述外六方头的一端与扭力缓冲接头连接，所述外六方头包括两个正六棱台，两个正六棱台均包括大端面和小端面，两个正六棱柱的大端面连接，其中一个正六棱柱的小端面与所述连接柱连接，所述内万向接头上设置有与所述外六方头匹配的内六方孔和用于防止外万向接头脱离内万向接头的防掉结构。

采用六方结构的目的在于其结构简单，加工方便，可以有效实现外万向接头和内万向接头之间的自由万向运动。

作为优选的，所述防掉结构包括与所述内六方孔连通的安装孔，所述安装孔位于所述内六方孔的顶部，所述安装孔内设置有用于防止外六方头脱离内六方孔的防掉环和用于将所述防掉环紧固于安装孔内的压紧环，所述防掉环的内径小于所述外六方头且大于连接柱，所述压紧环螺纹连接于所述安装孔内。

这样设置防掉结构的目的在于其结构简单，加工方便，可以有效轻松实现外万向接头和内万向接头的装配和拆卸。

作为优选的，所述外六方头和连接柱之间设置有连接盘，所述连接盘呈圆台状且其最大直径大于所述防掉环的内径，所述防掉环的内壁上设置有与所述连接盘的侧壁匹配的倒角面。

设置连接盘的目的在于提高防掉结构的稳定性，而连接盘侧壁和防掉环内壁形状匹配可以有效保证外六方头在内六方孔内转动的灵活性，防止转动时出现卡死等现象。

作为优选的，所述外万向接头远离所述安装孔的端面上设置有润滑螺孔和与所述润滑螺孔匹配的密封螺栓，所述润滑螺孔的底部连通有注油孔，所述注油孔与所述内六方孔连通。

设置润滑螺孔和注油孔的目的在于方便润滑油的注入，设置密封螺栓的密度在于封闭润滑螺孔，防止润滑油泄漏。

作为优选的，所述连接柱的外壁上螺纹连接有活动密封钢套，所述活动密封钢套的外壁上螺纹连接有密封套固定套，所述密封套固定套和活动密封钢套共同形成第一卡槽，所述防掉环和压紧环共同形成第二卡槽，所述连接柱上还套设有圆管状的橡胶密封套，所述橡胶密封套的一端卡接于所述第一卡槽内，另一端卡接于所述第二卡槽内。

设置橡胶密封套的目的在于防止内六方孔中的润滑油从防掉环和连接盘之间的缝隙中泄漏。

作为优选的，所述橡胶密封套的侧壁中部向内凹陷并与连接柱的外壁紧密接触。

这样设置橡胶密封套的目的在于使得其具有膨胀节功能，不但可以增强其变形时抗损坏的能力，而且能防止高速流动的钻井液中坚硬杂质对其的损伤。

作为优选的，所述防掉环的外壁和安装孔的内壁之间以及所述连接柱的外壁和活动密封钢套的内壁之间均设置有O型密封圈。

设置O型密封圈的目的在于防止润滑油从防掉环的外壁和安装孔的内壁之间所述连接柱的外壁和环形钢套的内壁之间泄漏。

作为优选的，所述润滑螺孔和注油孔之间设置有圆锥孔和与所述圆锥孔匹配的钢球，所述钢球的外表面在密封螺栓的作用力下与圆锥孔的内壁紧密接触。

设置圆锥孔的目的在于提高润滑油流经润滑螺孔和注油孔连通处时的畅通性；设置钢球的目的在于有效堵住圆锥孔，提高密封螺栓的密封性能。

作为优选的，所述内六方孔的底部设置有圆台形的沉头槽，所述沉头槽内设置有球头，所述球头呈圆柱形且其两端均设置有外凸球面，所述沉头槽的底部和所述外六方头上分别设置有与外凸球面匹配的内凹球面，所述球头上设置有T型孔，所述T型孔包括相互连通的轴向孔和径向孔，所述轴向孔一端与所述注油孔连通，另一端与径向孔的中部连通，所述径向孔的两端分别与内六方孔连通。

设置球头的目的在于一方面为外六方头增加一个支撑点，提高外六方头摆动的灵活性和稳定性，另一方面改变润滑油的流向，使其更均匀地流入内六方孔内，提高润滑效果。

本实用新型的有益效果是：

本万向轴中的扭力缓冲接头在工作过程中，当送钻或钻削阻力增加时，能够通过周向弹性变形及时缓冲钻头与井底之间的冲击，降低钻头的瞬时旋转速度，起到保护钻头和减小螺杆钻具输出动力性能波动范围的作用，当钻削阻力减小时，扭力缓冲接头通过释放弹性能加快钻头的瞬时旋转速度，起到自动调节钻头钻削参数的作用，使钻头发挥最佳的钻削效能，因此本技术方案是以保持钻头良好的钻削能力和充分发钻头最佳的钻削效能、以及稳定螺杆钻具输出动力性能来提高钻井效率的。

同时，所述外万向接头的外六方头结构能够使内外万向接头之间自由地实现万向运动，以传递扭矩大、传递运动平稳并处于油润滑状态下的六方配合结构可以减少万向结构的磨损、延长万向轴的寿命，且其结构简单、便于制造。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的万向轴的剖视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为C部放大图；

图5为本实用新型实施例提供的内万向接头的剖视图；

图6为图5中Ⅰ-Ⅰ截面的左视图；

图7为本实用新型实施例提供的外万向接头的剖视图；

图8为图7中Ⅱ-Ⅱ截面的左视图。

附图标记汇总：

扭力缓冲接头100；内万向接头200；

连接柱300；外六方头350；密封螺栓400；

钢球500；球头600；橡胶密封套700；

活动密封钢套710；密封套固定套720；

防掉环730；压紧环740。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-8，本万向轴包括圆柱形的扭力缓冲接头100，所述扭力缓冲接头100的两端分别设置有万向节，所述扭力缓冲接头100的外壁上设置有螺旋槽。

现有的万向轴上的两个万向节之间一般都是刚性杆，因此不具有缓冲性能，无法缓冲断续式送钻时钻头与井底地层之间的冲击力，导致螺杆钻具工作波动大，钻头寿命短且钻进效率低。针对上述情况，本技术方案提供了一种万向轴，本万向轴的两个万向节之间的扭力缓冲接头100上设置有螺旋槽，从而获得了一定的柔性，可以在一定范围内扭转和恢复，相应地，也就具有了一定的缓冲性能，弥补了现有技术的缺陷。

本实施例中，所述万向节包括外万向接头和内万向接头200，所述外万向接头包括连接柱300和外六方头350，所述连接柱300远离所述外六方头350的一端与扭力缓冲接头100连接，所述外六方头350包括两个正六棱台，两个正六棱台均包括大端面和小端面，两个正六棱柱的大端面连接，其中一个正六棱柱的小端面与所述连接柱300连接，所述内万向接头200上设置有与所述外六方头350匹配的内六方孔和用于防止外万向接头脱离内万向接头200的防掉结构。

其中，所述连接柱300远离所述外六方头350的一端设置有外螺纹，所述扭力缓冲接头100的两端分别设置有与所述外螺纹匹配的螺纹孔，螺纹连接具有结构简单，装拆方便的特点；所述连接柱300和外六方头350一体成型，两个正六棱台也一体成型；所述内六方孔呈正六棱柱形，两个正六棱台的大端面重合，且其六条边分别与内六方孔的留个侧壁形成线接触。

采用六方结构的目的在于其结构简单，加工方便，可以有效实现外万向接头和内万向接头200之间的自由万向运动。

本实施例中，所述防掉结构包括与所述内六方孔连通的安装孔，所述安装孔位于所述内六方孔的顶部，所述安装孔内设置有用于防止外六方头350脱离内六方孔的防掉环730和用于将所述防掉环730紧固于安装孔内的压紧环740，所述防掉环730的内径小于所述外六方头350且大于连接柱300，所述压紧环740螺纹连接于所述安装孔内。

其中，所述安装孔呈圆柱形且直径大于所述内六方孔；所述安装孔远离所述内六方孔的部位设置有内螺纹，所述压紧环740的外壁上设置有与上述内螺纹匹配的外螺纹；所述防掉环730与所述安装孔间隙配合，以便防掉环730可以轻易装入安装孔；所述防掉环730的内径大于连接柱300，以便连接柱300可以穿过。

这样设置防掉结构的目的在于其结构简单，加工方便，可以有效轻松实现外万向接头和内万向接头200的装配和拆卸。

本实施例中，所述外六方头350和连接柱300之间设置有连接盘，所述连接盘呈圆台状且其最大直径大于所述防掉环730的内径，所述防掉环730的内壁上设置有与所述连接盘的侧壁匹配的倒角面。

设置连接盘的目的在于提高防掉结构的稳定性，而连接盘侧壁和防掉环730内壁形状匹配可以有效保证外六方头350在内六方孔内转动的灵活性，防止转动时出现卡死等现象。

本实施例中，所述外万向接头远离所述安装孔的端面上设置有润滑螺孔和与所述润滑螺孔匹配的密封螺栓400，所述润滑螺孔的底部连通有注油孔，所述注油孔与所述内六方孔连通。

其中，所述润滑螺孔、注油孔以及连接柱300的轴线相互重合；所述注油孔的直径小于润滑油孔的外径。

设置润滑螺孔和注油孔的目的在于方便润滑油的注入，设置密封螺栓400的密度在于封闭润滑螺孔，防止润滑油泄漏。注油时，先将密封螺栓400旋下，然后向润滑螺孔注入润滑油，润滑油会依次流经润滑螺孔和注油孔并进入内六方孔以便对外六方头350进行润滑，注油完成后重新旋上密封螺栓400即可。

本实施例中，所述连接柱300的外壁上螺纹连接有活动密封钢套710，所述活动密封钢套710的外壁上螺纹连接有密封套固定套720，所述密封套固定套720和活动密封钢套710共同形成第一卡槽，所述防掉环730和压紧环740共同形成第二卡槽，所述连接柱300上还套设有圆管状的橡胶密封套700，所述橡胶密封套700的一端卡接于所述第一卡槽内，另一端卡接于所述第二卡槽内。

其中，所述连接柱300的外壁上设置有外螺纹，所述活动密封钢套710的内壁上设置有与上述外螺纹匹配的内螺纹；所述活动密封钢套710的外壁上设置有外螺纹，所述密封套固定套720的内壁上设置有与上述外螺纹匹配的内螺纹；所述活动密封钢套710的外壁呈台阶状且直径小的外圆与密封套固定套720配合形成第一卡槽，所述防掉环730的外壁也呈台阶状且直径小的外圆与卡紧环配合形成第二卡槽；所述第一卡槽和第二卡槽的尺寸略小于所述橡胶密封套700的两端，提高橡胶密封套700两端卡接的强度；所述第一卡槽内设置有张紧环，以提高橡胶密封套700的安装稳定性。

设置橡胶密封套700的目的在于防止内六方孔中的润滑油从防掉环730和连接盘之间的缝隙中泄漏。

本实施例中，所述橡胶密封套700的侧壁中部向内凹陷并与连接柱300的外壁紧密接触。

其中，所述橡胶密封套700为两头内外圆直径均大于中间段内外圆直径的圆套，其两头与中间段的内外圆之间均通过圆弧过渡，其两端的外圆上还设置有一小段环形凸台，以便两端的结构压紧，提高其安装稳定性。

这样设置橡胶密封套700的目的在于使得其具有膨胀节功能，不但可以增强其变形时抗损坏的能力，而且能防止高速流动的钻井液中坚硬杂质对其的损伤。

本实施例中，所述防掉环730的外壁和安装孔的内壁之间以及所述连接柱300的外壁和活动密封钢套710的内壁之间均设置有O型密封圈。

其中，所述防掉环730的外壁上和连接处的外壁上均设置有环形密封槽，所述O型密封圈设置于所述环形密封槽内；所述连接柱300上的密封圈有两个，沿所述连接柱300的轴线方形间隔设置。

设置O型密封圈的目的在于防止润滑油从防掉环730的外壁和安装孔的内壁之间所述连接柱300的外壁和环形钢套的内壁之间泄漏。

本实施例中，所述润滑螺孔和注油孔之间设置有圆锥孔和与所述圆锥孔匹配的钢球500，所述钢球500的外表面在密封螺栓400的作用力下与圆锥孔的内壁紧密接触。

设置圆锥孔的目的在于提高润滑油流经润滑螺孔和注油孔连通处时的畅通性；设置钢球500的目的在于有效堵住圆锥孔，提高密封螺栓400的密封性能。

本实施例中，所述内六方孔的底部设置有圆台形的沉头槽，所述沉头槽内设置有球头600，所述球头600呈圆柱形且其两端均设置有外凸球面，所述沉头槽的底部和所述外六方头350上分别设置有与外凸球面匹配的内凹球面，所述球头600上设置有T型孔，所述T型孔包括相互连通的轴向孔和径向孔，所述轴向孔一端与所述注油孔连通，另一端与径向孔的中部连通，所述径向孔的两端分别与内六方孔连通。

其中，所述沉头槽呈圆柱形，其内壁和球头600的外壁设置有留有足够的间隙，以便润滑油通过；所述轴向孔的孔径小于注油孔，所述径向孔的孔径等于轴向孔。

设置球头600的目的在于一方面为外六方头350增加一个支撑点，提高外六方头350摆动的灵活性和稳定性，另一方面改变润滑油的流向，使其更均匀地流入内六方孔内，提高润滑效果。

本万向轴中的扭力缓冲接头100在工作过程中，当送钻或钻削阻力增加时，能够通过周向弹性变形及时缓冲钻头与井底之间的冲击，降低钻头的瞬时旋转速度，起到保护钻头和减小螺杆钻具输出动力性能波动范围的作用，当钻削阻力减小时，扭力缓冲接头100通过释放弹性能加快钻头的瞬时旋转速度，起到自动调节钻头钻削参数的作用，使钻头发挥最佳的钻削效能，因此本技术方案是以保持钻头良好的钻削能力和充分发钻头最佳的钻削效能、以及稳定螺杆钻具输出动力性能来提高钻井效率的。

同时，所述外万向接头的外六方头350结构能够使内外万向接头之间自由地实现万向运动，以传递扭矩大、传递运动平稳并处于油润滑状态下的六方配合结构可以减少万向结构的磨损、延长万向轴的寿命，且其结构简单、便于制造。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种万向轴，其特征在于，包括圆柱形的扭力缓冲接头，所述扭力缓冲接头的两端分别设置有万向节，所述扭力缓冲接头的外壁上设置有螺旋槽。

2.根据权利要求1所述的万向轴，其特征在于，所述万向节包括外万向接头和内万向接头，所述外万向接头包括连接柱和外六方头，所述连接柱远离所述外六方头的一端与扭力缓冲接头连接，所述外六方头包括两个正六棱台，两个正六棱台均包括大端面和小端面，两个正六棱柱的大端面连接，其中一个正六棱柱的小端面与所述连接柱连接，所述内万向接头上设置有与所述外六方头匹配的内六方孔和用于防止外万向接头脱离内万向接头的防掉结构。

3.根据权利要求2所述的万向轴，其特征在于，所述防掉结构包括与所述内六方孔连通的安装孔，所述安装孔位于所述内六方孔的顶部，所述安装孔内设置有用于防止外六方头脱离内六方孔的防掉环和用于将所述防掉环紧固于安装孔内的压紧环，所述防掉环的内径小于所述外六方头且大于连接柱，所述压紧环螺纹连接于所述安装孔内。

4.根据权利要求3所述的万向轴，其特征在于，所述外六方头和连接柱之间设置有连接盘，所述连接盘呈圆台状且其最大直径大于所述防掉环的内径，所述防掉环的内壁上设置有与所述连接盘的侧壁匹配的倒角面。

5.根据权利要求3所述的万向轴，其特征在于，所述外万向接头远离所述安装孔的端面上设置有润滑螺孔和与所述润滑螺孔匹配的密封螺栓，所述润滑螺孔的底部连通有注油孔，所述注油孔与所述内六方孔连通。

6.根据权利要求5所述的万向轴，其特征在于，所述连接柱的外壁上螺纹连接有活动密封钢套，所述活动密封钢套的外壁上螺纹连接有密封套固定套，所述密封套固定套和活动密封钢套共同形成第一卡槽，所述防掉环和压紧环共同形成第二卡槽，所述连接柱上还套设有圆管状的橡胶密封套，所述橡胶密封套的一端卡接于所述第一卡槽内，另一端卡接于所述第二卡槽内。

7.根据权利要求6所述的万向轴，其特征在于，所述橡胶密封套的侧壁中部向内凹陷并与连接柱的外壁紧密接触。

8.根据权利要求6所述的万向轴，其特征在于，所述防掉环的外壁和安装孔的内壁之间以及所述连接柱的外壁和活动密封钢套的内壁之间均设置有O型密封圈。

9.根据权利要求6所述的万向轴，其特征在于，所述润滑螺孔和注油孔之间设置有圆锥孔和与所述圆锥孔匹配的钢球，所述钢球的外表面在密封螺栓的作用力下与圆锥孔的内壁紧密接触。

10.根据权利要求6所述的万向轴，其特征在于，所述内六方孔的底部设置有圆台形的沉头槽，所述沉头槽内设置有球头，所述球头呈圆柱形且其两端均设置有外凸球面，所述沉头槽的底部和所述外六方头上分别设置有与外凸球面匹配的内凹球面，所述球头上设置有T型孔，所述T型孔包括相互连通的轴向孔和径向孔，所述轴向孔一端与所述注油孔连通，另一端与径向孔的中部连通，所述径向孔的两端分别与内六方孔连通。