CN102191917A - 棱齿万向轴 - Google Patents

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孙扬志
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本发明公开了一种棱齿万向轴，包括丝接头和中间轴，所述丝接头上设有中间轴连接腔，所述中间轴的头部插入所述中间轴连接腔内，所述中间轴连接腔和所述中间轴头部端面之间设有支撑间隙，所述支撑间隙内设有支撑球，所述中间轴的头部为多棱体，所述中间轴连接腔的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面间隙配合的内多棱面，所述中间轴和所述中间轴连接腔之间设有防脱装置和密封装置；所述中间轴的头部为多棱体，所述中间轴连接腔的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面间隙配合的内多棱面，内多棱面与外多棱面接触面积大，抗挤压能力强，传递扭矩大，使用寿命大大延长。

Description

棱齿万向轴
技术领域
本发明涉钻井设备领域的一种万向轴。
背景技术
螺杆钻具包括旁通阀总成，马达总成，万向轴总成及传动轴总成。万向轴总成包括中间轴，所述中间轴两端分别连接有上丝接头和下丝接头，所述上丝接头连接马达转子，所述下丝接头连接传动轴，万向轴总成的作用是将马达转子输出的行星运动转化为给传动轴的定轴转动，并传递扭矩，它的结构性能和使用寿命直接关系到螺杆钻具整机的寿命。
目前螺杆钻具的万向轴主要结构有花瓣式，球齿式及钛合金万向轴。花瓣式万向轴主要应用于固定弯角结构的螺杆钻具，球齿式万向轴及钛合金万向轴主要应用于可调弯角结构的螺杆钻具中。
花瓣式万向轴受其结构和工艺限制，使用寿命一般不长。球齿式万向轴结构比较合理，但齿球与中间轴球窝及丝接头型腔中的凹槽接触面小，抗挤压能力不足，球窝及凹槽很容易磨穿，造成万向轴早期失效，寿命也不很长。钛合金万向轴是依靠钛合金比强度高柔韧性好的特点来实现万向转换功能的，尽管使用寿命较长，但价格昂贵，且都集中在国营军工企业，供应不稳定，采购困难；钛合金热处理要求复杂，处理不好容易发生早期失效，很快断裂，使企业得不偿失，风险很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种传递扭矩大、使用寿命长的棱齿万向轴。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：棱齿万向轴，包括丝接头和中间轴，所述丝接头上设有中间轴连接腔，所述中间轴的头部插入所述中间轴连接腔内，所述中间轴连接腔和所述中间轴头部端面之间设有支撑间隙，所述支撑间隙内设有支撑球，所述中间轴的头部为多棱体，所述中间轴连接腔的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面间隙配合的内多棱面，所述中间轴和所述中间轴连接腔之间设有防脱装置和密封装置。
作为优选的技术方案，所述多棱体的所述外多棱面套装有多棱外衬套，所述中间轴连接腔的所述内多棱面设有多棱内衬套。
作为优选的技术方案，所述内多棱面和所述外多棱面包括至少三个棱面，所述多棱内衬套和所述多棱外衬套包括至少三个棱面。
作为优选的技术方案，所述多棱外衬套和所述多棱内衬套的相邻棱面之间圆滑过渡，所述内多棱面和所述外多棱面的相邻棱面之间圆滑过渡。
作为优选的技术方案，所述防脱装置包括设在所述中间轴颈部的防脱凸起，所述中间轴连接腔内固定安装有与所述防脱凸起配合的防脱环。
作为优选的技术方案，所述密封装置包括设在所述防脱凸起和所述中间轴连接腔内壁之间的密封圈。
作为优选的技术方案，所述密封装置还包括密封套，所述密封套的一端套装在所述中间轴上，所述密封套的另一端套装在压帽上，所述压帽压紧安装在所述中间轴连接腔的外端。
作为优选的技术方案，所述防脱环固定安装在所述压帽内壁。
作为优选的技术方案，所述中间轴的端面设有支撑球安装凹腔，所述支撑球安装凹腔内设有支撑球安装内座，所述中间轴连接腔上设有与所述支撑球安装内座对应的支撑球安装外座，所述支撑球设在所述支撑球安装内座和所述支撑球安装外座之间。
由于采用了上述技术方案，棱齿万向轴，包括丝接头和中间轴，所述丝接头上设有中间轴连接腔，所述中间轴的头部插入所述中间轴连接腔内，所述中间轴连接腔和所述中间轴头部端面之间设有支撑间隙，所述支撑间隙内设有支撑球，所述中间轴的头部为多棱体，所述中间轴连接腔的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面间隙配合的内多棱面，所述中间轴和所述中间轴连接腔之间设有防脱装置和密封装置；所述中间轴的头部为多棱体，所述中间轴连接腔的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面间隙配合的内多棱面，内多棱面与外多棱面接触面积大，抗挤压能力强，传递扭矩大，使用寿命大大延长。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是图1中的A-A向视图；
图3是本发明实施例二的结构示意图；
图中：1-丝接头；11-中间轴连接腔；12-内多棱面；13-多棱内衬套；14-防脱环；2-中间轴；21-外多棱面；22-多棱外衬套；23-防脱凸起；24-支撑球安装凹腔；25-支撑球安装内座；26-支撑球安装外座；3-支撑间隙；4-支撑球；5-密封圈；6-密封套；7-压帽。
具体实施方式
实施例一：如图1和图2所示，棱齿万向轴，包括丝接头1和中间轴2，所述丝接头1上设有中间轴连接腔11，所述中间轴2的头部插入所述中间轴连接腔内，所述中间轴连接腔11和所述中间轴2头部端面之间设有支撑间隙3，所述支撑间隙3内设有支撑球4，所述中间轴2的头部为多棱体，所述中间轴连接腔11的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面21间隙配合的内多棱面12，所述中间轴2和所述中间轴连接腔11之间设有防脱装置和密封装置；所述多棱体的所述外多棱面21套装有多棱外衬套22，所述中间轴连接腔11的所述内多棱面12设有多棱内衬套13，所述内多棱面12和所述外多棱面21包括六个棱面，所述多棱内衬套13和所述多棱外衬套22包括六个棱面，所述多棱外衬套22和所述多棱内衬套13的相邻棱面之间圆滑过渡，所述内多棱面12和所述外多棱面21的相邻棱面之间圆滑过渡；所述防脱装置包括设在所述中间轴2颈部的防脱凸起23，所述中间轴连接腔11内固定安装有与所述防脱凸起23配合的防脱环14；所述密封装置包括设在所述防脱凸起23和所述中间轴连接腔11内壁之间的密封圈5，所述密封装置还包括密封套6，所述密封套6的一端套装在所述中间轴2上，所述密封套6的另一端套装在压帽7上，所述压帽7压紧安装在所述中间轴连接腔11的外端；所述防脱环14固定安装在所述压帽7内壁；所述中间轴2的端面设有支撑球安装凹腔24，所述支撑球安装凹腔24内设有支撑球安装内座25，所述中间轴连接腔11上设有与所述支撑球安装内座25对应的支撑球安装外座26，所述支撑球4设在所述支撑球安装内座25和所述支撑球安装外座26之间。
实施例二：如图3所示，本发明实施例二的结构与实施例一的结构基本相同不同之处在于所述内多棱面12和所述外多棱面21包括五个棱面，所述多棱内衬套13和所述多棱外衬套22包括五个棱面。
所述中间轴2的头部为多棱体，所述中间轴连接腔11的内腔壁的内多棱面12与所述多棱体的外多棱面21间隙配合，保证了丝接头1和中间轴2以支撑球为转动中心的0-5度的摆动角度。
所述中间轴2的头部为多棱体，所述中间轴连接腔11的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面21间隙配合的内多棱面12，内多棱面12与外多棱面21接触面积大，抗挤压能力强，传递扭矩大，使用寿命大大延长。
密封装置包括设在所述防脱凸起23和所述中间轴连接腔11内壁之间的密封圈5，所述密封圈5形成了一级密封，所述密封装置还包括密封套6，所述密封套6的一端套装在所述中间轴2上，所述密封套6的另一端套装在压帽7上，所述压帽7压紧安装在所述中间轴连接腔11的外端，所述密封套6形成了二级密封，一级密封和二级密封的设置增强了密封效果，提高了密封可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.棱齿万向轴，包括丝接头和中间轴，所述丝接头上设有中间轴连接腔，所述中间轴的头部插入所述中间轴连接腔内，其特征在于，所述中间轴连接腔和所述中间轴头部端面之间设有支撑间隙，所述支撑间隙内设有支撑球，所述中间轴的头部为多棱体，所述中间轴连接腔的内腔壁设有与所述多棱体的外多棱面间隙配合的内多棱面，所述中间轴和所述中间轴连接腔之间设有防脱装置和密封装置。
2.如权利要求1所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述多棱体的所述外多棱面套装有多棱外衬套，所述中间轴连接腔的所述内多棱面设有多棱内衬套。
3.如权利要求2所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述内多棱面和所述外多棱面包括至少三个棱面，所述多棱内衬套和所述多棱外衬套包括至少三个棱面。
4.如权利要求3所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述多棱外衬套和所述多棱内衬套的相邻棱面之间圆滑过渡，所述内多棱面和所述外多棱面的相邻棱面之间圆滑过渡。
5.如权利要求1所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述防脱装置包括设在所述中间轴颈部的防脱凸起，所述中间轴连接腔内固定安装有与所述防脱凸起配合的防脱环。
6.如权利要求5所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述密封装置包括设在所述防脱凸起和所述中间轴连接腔内壁之间的密封圈。
7.如权利要求6所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述密封装置还包括密封套，所述密封套的一端套装在所述中间轴上，所述密封套的另一端套装在压帽上，所述压帽压紧安装在所述中间轴连接腔的外端。
8.如权利要求7所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述防脱环固定安装在所述压帽内壁。
9.如权利要求1所述的棱齿万向轴，其特征在于：所述中间轴的端面设有支撑球安装凹腔，所述支撑球安装凹腔内设有支撑球安装内座，所述中间轴连接腔上设有与所述支撑球安装内座对应的支撑球安装外座，所述支撑球设在所述支撑球安装内座和所述支撑球安装外座之间。
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