[實(shí)用新型]一種井下動力鉆具用棘式萬向軸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520365603.1
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN204663417U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏岳;于廣海;岳林;朱杰;王得宸
• 申請（專利權(quán)）人: 德州聯(lián)合石油機(jī)械有限公司
• 主分類號: E21B17/20
• 分類號: E21B17/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鉆具技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種井下動力鉆具用萬向軸。

背景技術(shù)

螺桿鉆具是目前鉆井工程中廣泛使用的一種井下動力鉆具，廣泛應(yīng)用在直井、定向井、水平井、從式井、修井、各種管道的穿越施工等鉆井作業(yè)。螺桿鉆具由旁通閥總成、馬達(dá)總成、萬向軸總成、傳動軸總成四大部分組成。

由于馬達(dá)轉(zhuǎn)子在定子中做行星運(yùn)動，需要通過萬向軸將行星運(yùn)動轉(zhuǎn)化為傳動軸的定軸轉(zhuǎn)動；當(dāng)螺桿鉆具應(yīng)用于定向井中時，由于造斜的需要，螺桿鉆具萬向軸外殼有不同角度的彎角，所以萬向軸還需要補(bǔ)償馬達(dá)和傳動軸之間的彎角。同時萬向軸還要將馬達(dá)產(chǎn)生的動力傳遞到傳動軸上，以驅(qū)動鉆頭轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生扭矩。

萬向軸的運(yùn)動軌跡類似倒立的圓錐，受的力包括扭矩、軸向力和側(cè)向力。萬向軸已成為螺桿鉆具中最容易破壞的零件。現(xiàn)在通用的萬向軸為花瓣萬向軸。花瓣萬向軸是將厚壁管沿徑向切割成互相嚙合的兩個分而不斷開的花瓣體，封閉的切割線構(gòu)成一定間隙，間隙的大小取決于彎度范圍的大小，由于兩個瓣體內(nèi)腔通過球座及球體來承受壓力，同時瓣體結(jié)構(gòu)承受鉆具的扭矩。由于其開式結(jié)構(gòu)，在使用過程中瓣縫磨損很快，當(dāng)間隙增大到一定范圍時，在鉆具扭矩和拉力的作用下，兩瓣體極易脫開，這樣必然會造成鉆井事故。花瓣萬向軸在工作時還受到高壓泥漿的沖刷，壽命很短。所以說目前花瓣萬向軸已不適應(yīng)當(dāng)前鉆井的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種井下?動力鉆具用棘式萬向軸，該萬向軸結(jié)構(gòu)簡單、壽命長、維修方便、能適應(yīng)各種≤4°角度變化。

為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：一種井下動力鉆具用棘式萬向軸，包括動力輸入的轉(zhuǎn)子接頭和輸出動力的傳動軸接頭；轉(zhuǎn)子接頭與傳動軸接頭之間設(shè)有連接軸；其特征是：

所述轉(zhuǎn)子接頭的下端與連接軸的上端之間通過第一組傳動鍵連接；

所述連接軸的上端繞軸線均布的設(shè)有多個上端鍵槽，上端鍵槽的后側(cè)面為圓弧凹面，上端鍵槽的底面為平面，該底面向前延伸與前方的另一個上端鍵槽的后側(cè)面之間形成凸起；任意兩個上端鍵槽之間形成的凸起的頂面為與連接軸同軸線的圓弧面；

所述轉(zhuǎn)子接頭的內(nèi)表面設(shè)有多個齒槽；齒槽的前側(cè)面為斜平面，與上端鍵槽的底面平行；齒槽的槽頂面為圓弧面，與相鄰的兩個上端鍵槽之間的凸起的頂面配合；齒槽的后側(cè)面為一平面；

所述第一組傳動鍵包括多個鍵塊，每個鍵塊的前側(cè)面為凸出的圓弧面，鍵塊的前側(cè)面與所述上端鍵槽的后側(cè)面相配合構(gòu)成傳遞扭矩的弧面接觸；鍵塊的底面為平面并與上端鍵槽的底面構(gòu)成平面接觸；鍵塊的后側(cè)面包括一斜平面，該斜平面與轉(zhuǎn)子接頭的齒槽的后側(cè)面配合構(gòu)成斜面接觸；鍵塊的頂部寬度小于底部寬度；

所述連接軸的下端與所述傳動軸接頭的上端之間通過第二組傳動鍵連接；

所述連接軸的下端繞軸線均布的設(shè)有多個下端鍵槽，下端鍵槽的設(shè)置方向與上端鍵槽的設(shè)置方向相反；下端鍵槽的前側(cè)面為圓弧面，下端鍵槽的底面為平面，底面向后延伸與后側(cè)相鄰的一個下端鍵槽的前側(cè)面之間形成凸起；任意兩個下端鍵槽之間形成的凸起的頂面為與連接軸同軸線圓弧面；

所述傳動軸接頭的內(nèi)表面設(shè)有多個齒槽，齒槽的后側(cè)面為斜平面，與下端鍵槽的底面平行，齒槽的槽頂面為圓弧面，與相鄰的兩個下端鍵槽之間的凸起的頂面配合，齒槽的前側(cè)面為一平面；

所述第二組傳動鍵包括多個鍵塊，每個鍵塊的后側(cè)面為凸出的圓弧面，鍵塊的后側(cè)面與所述下端鍵槽的前側(cè)面相配合構(gòu)成傳遞扭矩的弧面接觸；鍵塊的底面為平面并與下端鍵槽的底面相配合構(gòu)成平面接觸；鍵塊的前側(cè)面包括一斜平面，該斜平面與傳動軸接頭的齒槽的前側(cè)面配合構(gòu)成斜面接觸；鍵塊的頂部寬度小于底部寬度。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步的技術(shù)方案：在該井下動力鉆具用棘式萬向軸，所述的連接軸上，上端鍵槽、下端鍵槽數(shù)量相等，兩組傳動鍵的鍵塊數(shù)量也相等。

進(jìn)一步的：所述的兩組傳動鍵的鍵塊數(shù)量均為6塊。

進(jìn)一步的：所述上端鍵槽的底面與轉(zhuǎn)子接頭的齒槽的前側(cè)面之間的垂直距離為1-3mm；所述下端鍵槽的底面與傳動軸接頭的齒槽的后側(cè)面之間的垂直距離為1-3mm。

進(jìn)一步的：所述連接軸的上端面、下端面分別設(shè)有一球頭，兩個球頭的球心均位于連接軸的軸線上；在轉(zhuǎn)子接頭內(nèi)設(shè)置有凹球面，該凹球面與連接軸上端的球頭配合，且該凹球面與連接軸上端的球頭同心；在傳動軸接頭內(nèi)也設(shè)置有凹球面，該凹球面與連接軸下端的球頭配合，且該凹球面與連接軸下端的球頭同心。