CN101696622A - 可变角传动的单动接头 - Google Patents

Abstract

本发明为可变角传动的单动接头，解决已有单动接头在钻孔轨迹弯曲时，无法切断回转扭矩的问题。第一动耳(2)的一端的内腔与球头轴的球头(4)动配合，动耳(2)的外壁与壳体(3)连接，壳体(3)为筒形，其内壁有弧形段与球头(4)的球面配合，球头轴的球柄(7)与定耳(6)的一端连接，定耳(6)的另一端与管接头连接。

Description

可变角传动的单动接头

技术领域：

本发明与回拖钻杆与回拖件的连接装置有关。

背景技术：

在非开挖水平定向钻进铺管中，普遍使用如附图1所示的管道回拖装置。

该装置中，扩孔器左端与回拖钻杆采用螺纹连接，当钻杆受钻机施加的回转扭矩和轴向回拖力驱动时，带动扩孔器回转铣削扩大孔壁并向左移动；扩孔器右端的扁方接头与单动接头左端的扁方开口采用螺栓销接，单动接头右端的扁方接头也与拉管头的扁方开口采用螺栓销接。单动接头中设置有轴承机构，可以切断扩孔器向右传递的回转扭矩，从而实现拉管头只随扩孔器和单动接头作轴向直线运动，而不再作回转运动。这样就保证了与拉管头连接(一般采用焊接)的成品管道在铺入钻孔过程中不发生回转运动。

显然，单动接头在工作中的单动性能好坏，直接影响着成品管道回拖铺入的运动状态。如果单动接头在工作中的单动性能变差或部分失效，会使成品管道在回拖铺入过程中发生一定转角的回转，这种回转状态轻则可能造成：或者成品管道外表面受到摩擦、防腐层遭受磨损(成品管道为单管时)，或者定位排列的管道顺序扭转、错位(成品管道为集束管时)，使管道铺设质量大受影响；如果单动接头在工作中的单动性能全部失效，会使成品管道在回拖铺入过程中随钻杆回转，导致成品管道的损坏，甚至可能导致与成品管道具有操作联系的设备及人员受到损害或伤害。这些问题在目前非开挖水平定向钻进铺管施工中是非常常见的。

目前已有的单动接头典型结构如附图2所示。1是销轴，用于与扩孔器后端的扁方接头销接。2是动耳，其中心轴上安装有前、后(中间用隔套4定位并隔开)两套(或多套)径向向心球轴承13，用于径向切断动耳2中心轴与壳体5之间的回转扭矩和回转运动；还安装有一套(多套)推力向心滚子轴承12(或平面推力球轴承)，用于在承受和传递轴条件下轴向切断中心轴与壳体5之间的回转扭矩和回转运动。动耳2的中心轴端采用锁母6和防松垫7对轴系零件进行轴向定位和固定。壳体5在轴向与动耳2之间无连接，采用间隙隔离并密封，在轴向与过渡耳11之间采用螺纹连接，在径向采用内台阶传递推力向心滚子轴承12的轴向载荷。因此，在轴系回转扭矩和回转运动被切断之后，壳体5与过渡耳11只能够传递动耳2中心轴上的轴向拖力，而不传递动耳2中心轴的回转扭矩和回转运动。过渡耳11与定耳9采用销轴连接(销轴采用螺母10轴向固定)。为保证轴承的润滑，壳体5种充填有润滑油，为防止润滑油泄露，壳体5两端安装有若干密封圈3和密封圈8。

这类单动接头在工作中的单动性能好坏，是由安装在轴系与壳体上的轴承安装精度和运行可靠性所确定的。如果使用中，动耳2中心轴与壳体5能够保持同轴线性，则单动性能可靠。

但是，非开挖水平定向钻进铺管往往设计成弯曲的钻孔轨迹或施工成弯曲的钻孔轨迹。因此，在轨迹弯曲的钻孔中，或在钻孔的轨迹弯曲段，单动接头将无法保持动耳2中心轴与壳体5同轴线性，导致中心轴上的各个轴承无法全部切断回转扭矩和回转运动，从而使拉管头和成品管道产生一定的转角、甚至旋转。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在钻孔轨迹弯曲时，回拖件在回拖铺入过程中不会发生旋转扭矩的可变角传动的单动接头。

本发明是这样实现的：

本发明可变角传动的单动接头，第一动耳2的一端的内腔与球头轴的球头4动配合，动耳2的外壁与壳体3连接，壳体3为筒形，其内壁有弧形段与球头4的球面配合，球头轴的球柄7与定耳6的一端连接，定耳6的另一端与管接头连接。

壳体内壁由弧形段和锥形段或直筒段组成，锥形段内小外大，球柄7穿过锥形或直筒段与定耳连接。

有第2动耳8的端面通过第1密封圈9与第2壳体10的端面密封连接，第2动耳的中轴通过第一轴承11和第二轴承12与第2壳体10的内腔壁连接，螺母13与中轴螺纹配合压紧第二轴承的一端，第二轴承的另一端与第2壳体内腔壁上的台阶连接，第一动耳2为筒形，其一端与第2壳体10螺纹连接，另一端内腔与球头4相切，或者第一动耳2的一端有凹槽，另一端有凸块，凹槽与球头4相切连接，凸块与过渡耳14的凹槽通过销轴连接，过渡耳另一端与第2壳体10螺纹连接，第2动耳8通过销轴1与扩孔器连接。

第一动耳2的一端有凹槽与球头4相切，另一端通销轴1与扩孔器连接。

球头4为圆球或球冠。

凹槽的深度大于球头的半径，凹槽的直径大于球头的直径，壳体3的弧形段与凹槽的壁相切，弧形段的半径大于球头的半径。

球头轴的球柄位于密封套5内，密封套5的两端分别与壳体3和定耳6密封连接。

密封套5为波纹橡胶套，其大端固定在壳体3上，小端与球柄7或定耳6滑动密封配合。

球柄的轴线通过球头的中心。

本发明的技术核心是使单动接头具有可变角传动轴向载荷的功能。

本发明结构简单，使用方便，可有效地切断回拖件因钻孔轨迹弯曲传递给回拖件的旋转扭矩，使回拖件在拖铺中不受损伤，不会错位。

附图说明：

图1为本发明的使用连接图。

图2为已有的单动接头结构图。

图3为本发明的结构图之一。

图4为本发明的结构图之二。

图5为本发明的结构图之三。

具体实施方式：

实施例1：

附图3的结构说明如下：

1是销轴，用于与扩孔器后端的扁方接头销接。2是动耳，其与壳体3螺纹连接。壳体3内部一端加工有球头凹面，以与球头4的球面配合，用于切断扩孔器传递过来的回转扭矩与回转运动；另一端加工有锥形孔，以适应球柄7变角所需空间空位。与定耳6之间采用螺纹连接。定耳6可通过销拴与拉管头以及成品管销接。为确保球头配合面的运动灵活，壳体3内腔中充填有润滑油。为保证密封，在壳体3与定耳6之间采用密封套5密封。密封套5大端固定在壳体3上，小端与球柄7滑动密封配合。由于球头4的铰连所具有变角传动作用可多向切断径向和轴向扭矩，使回拖件只能沿轴向运动而不发生回转。

实施例2：

如图4所示有第2动耳8的端面通过第1密封圈9与第2壳体10的端面密封连接，第2动耳的中轴通过向心轴承11和向心推动球轴承12与第2壳体10的内腔壁连接，螺母13与中轴螺纹配合压紧向心推动球轴承的一端，向心推力球轴承的另一端与第2壳体内腔壁上的台阶连接，第一动耳2为筒形，其一端与第2壳体10螺纹连接，另一端内腔与球头4相切。

实施例3：

如图5所示有第2动耳8的端面通过第1密封圈9与第2壳体10的端面密封连接，第2动耳的中轴通过向心轴承11和向心推动球轴承12与第2壳体10的内腔壁连接，螺母13与中轴螺纹配合压紧向心推动球轴承的一端，向心推力球轴承的另一端与第2壳体内腔壁上的台阶连接，第一动耳2的一端有凹槽，另一端有凸块，凹槽与球头4相切连接，凸块与过渡耳14的凹槽通过销轴连接，过渡耳另一端与第2外壳10螺纹连接，第2动耳8通过销轴1与扩孔器连接。

Claims (7)

1.可变角传动的单动接头，其特征在于第一动耳(2)的一端的内腔与球头轴的球头(4)动配合，动耳(2)的外壁与壳体(3)连接，壳体(3)为筒形，其内壁有弧形段与球头(4)的球面配合，球头轴的球柄(7)与定耳(6)的一端连接，定耳(6)的另一端与管接头连接。

2.根据权利要求1所述的单动接头，其特征在于壳体内壁由弧形段和锥形段或直筒段组成，锥形段内小外大，球柄(7)穿过锥形或直筒段与定耳连接。

3.根据权利要求1所述的单动接头，其特征在于有第2动耳(8)的端面通过第1密封圈(9)与第2壳体(10)的端面密封连接，第2动耳的中轴通过第一轴承(11)和第二轴承(12)与第2壳体(10)的内腔壁连接，螺母(13)与中轴螺纹配合压紧第二轴承的一端，第二轴承的另一端与第2壳体内腔壁上的台阶连接，第一动耳(2)为筒形，其一端与第2壳体(10)螺纹连接，另一端内腔与球头(4)相切，或者第一动耳(2)的一端有凹槽，另一端有凸块，凹槽与球头(4)相切连接，凸块与过渡耳(14)的凹槽通过销轴连接，过渡耳另一端与第2壳体(10)螺纹连接，第2动耳(8)通过销轴(1)与扩孔器连接。

4.根据权利要求1所述的单动接头，其特征在于第一动耳(2)的一端有凹槽与球头(4)相切，另一端通销轴(1)与扩孔器连接。

5.根据权利要求1所述的单动接头，其特征在于球头(4)为圆球或球冠。

6.根据权利要求4所述的单动接头，其特征在于凹槽的深度大于球头的半径，凹槽的直径大于球头的直径，壳体(3)的弧形段与凹槽的壁相切，弧形段的半径大于球头的半径。

7.根据权利要求1所述的单动接头，其特征在于球头轴的球柄位于密封套(5)内，密封套(5)的两端分别与壳体(3)和定耳(6)密封连接。

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