[發明專利]一種密封型萬向軸

有效

• 申請號: 200910063784.1
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN101644300A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 張小俊;程永;常永忠
• 申請（專利權）人: 江漢石油鉆頭股份有限公司
• 主分類號: F16D3/20
• 分類號: F16D3/20;E21B17/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及一種適用于石油、天然氣鉆井領域與螺桿鉆具配置使用的密封型萬向軸，尤其適合以空氣、泡沫作循環介質的欠平衡鉆井領域。

背景技術

在石油開采及修井中，井下動力鉆具特別是螺桿鉆具的應用已經越來越廣泛。螺桿鉆具包括旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成，各個部分分別自上而下依次連接，其中萬向軸的上端和馬達轉子連接，下端與傳動軸連接，其作用是將馬達轉子的行星運動轉化為傳動軸的定軸運動，使馬達產生的扭矩和轉速平穩的傳遞給鉆頭。可見，萬向軸總成是螺桿鉆具極為關鍵的部件，其結構性能直接關系到螺桿鉆具的鉆井效率和使用壽命。

現有螺桿鉆具的萬向軸主要有球齒式萬向軸，如圖1所示，其結構為：公接頭1、外球齒連接軸2、球頭蓋3、內球齒中間軸4、定位鋼球5、密封圈6、注油孔7和內球齒接頭8。公接頭和外球齒連接軸固定在一起，并繞定位鋼球擺動，這樣就可以通過定位鋼球傳遞軸向力；外球齒連接軸和內球齒中間軸通過齒之間的嚙合傳遞扭矩，這樣就實現了萬向軸的軸向力和扭矩的傳遞，并且能實現公接頭和內球齒接頭的擺動。球齒式萬向軸的缺點是：1、密封面與定位鋼球不同心，在接頭和外球齒連接軸繞定位鋼球擺動的時候，密封面的間隙大小會隨著擺動而變化，影響密封效果，以至造成對定位鋼球和球齒的腐蝕和損壞；2、球齒加工困難，很難達到加工精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足，提供一種密封性能好、結構簡單緊湊、傳遞扭矩大、使用壽命長的密封型萬向軸。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：包括中間軸，中間軸的兩端設有內球鉸與外球鉸相配置，其不同之處在于所述的內球鉸頂端球面通過支撐球與外球鉸孔腔中的軸向球座相配置，在外球鉸的孔腔外端與中間軸之間設置密封裝置，所述的密封裝置包括安設在外球鉸孔腔外端的球面端蓋，球面端蓋通過端面設置的密封圈與安設在中間軸上的密封蓋相配置，且球面端蓋的球面與內、外球鉸的球面同心。

按上述方案，所述的內球鉸的兩端端頭為正4～6面體與外球鉸的正4～6面孔腔相配置并保持間隙。

按上述方案，所述的內球鉸端頭的正4～6面體的各個面為平直面或圓弧面。

按上述方案，所述的內球鉸端頭為正4面體。

按上述方案，所述的內球鉸的端頭與外球鉸孔腔保持的間隙為2～10毫米，中間軸的相對擺動角度為0～5度。

按上述方案，在所述的外球鉸的側向設置與外球鉸孔腔相導通的壓力平衡裝置。

本發明的有益效果是：1、內外球鉸不僅結構簡單緊湊，而且易于加工，工作性能可靠；2、密封面的設置更為合理，從而提高了密封性能，延長了萬向軸的使用壽命；3、設置壓力平衡裝置，使密封腔內外壓力平衡，密封性能更好。

附圖說明

圖1是現有球齒式萬向軸的正視圖。

圖2是本發明一個實施例的正剖視圖。

圖3是圖2中的A-A剖視圖。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。如圖2、3所示，包括中間軸，中間軸可由上、下兩根軸中間相聯而成，中間軸的兩端設有內球鉸與外球鉸12相配置，所述的內球鉸頂端端面設置有凹球面，凹球面通過支撐球13與外球鉸的軸向球座9相配置，所述的內球鉸的端頭截面為正4面體，4個面(軸向)為圓弧面，與外球鉸的正4面孔腔相配置并保持間隙，保持的間隙為3～6毫米，軸向球座9安設在外球鉸空腔內的底端，外球鉸的外端頭設置有聯接錐螺紋，在外球鉸的孔腔外端與中間軸之間設置密封裝置，使得中間軸和內球鉸被密封分隔成兩部分，內球鉸和支撐球13安設在外球鉸的中部孔腔中。所述的密封裝置包括安設在外球鉸孔腔外端的球面端蓋14，球面端蓋與外球鉸之間用螺紋連接，并由密封圈22密封。球面端蓋通過端面設置的密封圈15與安設在中間軸上的密封蓋16相配置，且球面端蓋的球面與內、外球鉸的球面同心。將球蓋14上面的密封面20和密封蓋16上面的密封面19加工成支撐球13的同心球面，當上內球鉸17、下內球鉸18和密封蓋16繞支撐球擺動時，密封面19和密封面20之間的間隙大小始終是相等的，密封面之間的密封圈不會受到內、外球鉸來回擺動的影響，從而提高密封性能。此外，為減小內外壓差，在所述的外球鉸的側向設置與外球鉸孔腔相導通的壓力平衡裝置，壓力平衡裝置包括與外球鉸孔腔相連通的平衡孔21，平衡孔中安設橡膠油杯10，并由空心螺母11固定。通過壓力平衡孔21注入潤滑油或脂，注完后用橡膠油杯堵上壓力平衡孔，再用空心螺母上緊，這樣潤滑油或潤滑脂就被密封在由外球鉸、球面端蓋、內球鉸等圍成的密封腔內。當密封腔外面的壓力高時，橡膠油杯會產生彈性變形將外部壓力傳遞給密封腔，使密封腔內外壓力平衡，從而提高密封性能，保證嚙合副處在一個良好潤滑環境中，延長萬向軸的使用壽命。