CN103510865B - 螺杆钻具球笼式万向轴 - Google Patents

Abstract

一种螺杆钻具球笼式万向轴，用于螺杆钻具的联接及动力传递。两端外套接头分别与螺杆钻具的传动轴、转子连接，外套接头分别经保持架内钢球与中间轴相连，外套接头端部装有密封罩，密封罩的部装有压盖，卡环、安全拉拨装置依次设置在密封罩与保持架之间，外套接头与中间轴的接头处装有吸震器。本发明吸震及密封性能优良，耐高温、高压、耐磨损能力强，使用寿命大幅提高，可在高温（180℃）、高压（7atm或0.7MPa）环境中正常工作，可在井下无故障连续安全运转400小时以上，井下作业适应能力强，安装调整便捷，拆装快速、简便，可有效缩短设备的维护更换时间，提高钻井工作效率。

Description

螺杆钻具球笼式万向轴

技术领域

本发明涉及井下动力工具技术领域，具体说是一种适用于螺杆钻具的球笼式万向轴。

背景技术

作为螺杆钻具的重要组成部分，万向轴原来大多采用花瓣式万向轴、挠轴式万向轴及球铰式万向轴，花瓣式万向轴结构简单但寿命较低，寿命多在100-200小时；挠轴式万向轴寿命高，但不能用于弯度较大的螺杆钻具，同时价格较高；球铰接式万向轴目前使用寿命多在200-300小时，但其内零部件使用超过一定时间后，磨损较为严重，且现有的密封结构密封性能差，泥浆会进入两端接头内，从而加快其磨损，导致橡胶部分破损；同时以上万向轴吸震性差，耐高温、高压性差，摆角小，零部件磨损较快，使用寿命远远低于其它组成部件，大大降低了螺杆钻具的整体使用寿命，导致使用过程中更换万向轴频繁，生产成本增加，钻井工作效率低下。

发明内容

为克服现有万向轴结构的不足，本发明的发明目的在于提供一种螺杆钻具球笼式万向轴，以实现提高螺杆钻具的整体使用寿命的目的。

为实现上述目的，本发明包括定子，球笼式万向轴的两端外套接头分别与螺杆钻具的传动轴、转子连接，外套接头分别经保持架内的钢球与中间轴相连，实现与螺杆钻具的传动轴、转子的联接及动力传递，其特征在于：外套接头的端部装有密封罩，密封罩的端部装有压盖，卡环、安全拉拨装置依次设置在密封罩与保持架之间，外套接头与中间轴的接头处装有吸震器；

所述吸震器由弹性组件组合而成，碟形簧片装在保持架与安全拉拨装置之间，外套接头与中间轴之间的阶梯轴上设有弹簧；

所述安全拉拨装置的两瓣部件通过燕尾槽配合组成，可形成一个可靠承载体的安全拉拨装置的外径与卡环的内径精密配合，相互固定。

所述密封罩采用氰化丁晴橡胶制作，密封罩带有钢骨架，密封罩采用内弯形抗压结构，密封罩与外套接头为锥面压紧配合。

所述卡环为六瓣梅花形结构。

本发明结合了一般球笼式同步万向轴的结构特点，针对螺杆钻具的工况和工作环境特别设计，与现有技术相比具有以下优点：

1、吸震性能优良，耐高温、高压、耐磨损能力强。本发明除具有等速传递、运转平稳、结构紧筹、角向补偿量大(一般可达5°)等优点外，特别设计了吸震器，使用高温润滑脂及耐高温、高压材料，使用寿命大幅提高，可在高温(180℃)、高压(7atm或0.7MPa)环境中正常工作，可在井下无故障连续安全运转400小时以上。

3、密封性能好。采用新型密封材料及设计结构，可耐受高温(180℃)、高压(7atm或0.7MPa)环境，密封性能优良。

4、井下作业适应能力强，安装调整便捷，拆装快速、简便，可有效缩短设备的维护更换时间，提高钻井工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

图2是图1中密封罩的结构示意简图；

图3是图1中安全拉拨装置的结构示意简图；

图4是图3的侧视图；

图5是图1中卡环的结构示意简图；

图6是图5的侧视图；

图7是本发明的应用简图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，外套接头1分别经保持架2内的钢球3与中间轴8相连，外套接头1的端部装有密封罩6，密封罩6采用氰化丁晴橡胶制作，密封罩6带有钢骨架11，密封罩6采用内弯形抗压结构，密封罩6强度高，耐高温、高压特性显著，挠性好，可在高温(180℃)、高压(7atm或0.7MPa)环境中正常工作，密封罩6与外套接头1为锥面压紧配合，密封效果可靠，保证了万向轴在工作过程中，不会因为泥沙的侵入而急剧磨损，密封罩6的端部装有压盖7；卡环5、安全拉拨装置4依次设置在密封罩6与保持架2之间，安全拉拨装置4的两瓣部件通过燕尾槽配合组成，安全拉拨装置4的外径与卡环5的内径精密配合，相互固定，可形成一个可靠承载体；卡环5经热处理，为六瓣梅花形结构，通过旋转装配固定安全拉拨装置4，并能承受足够的剪切力，安全拉拨装置4可通过卡环5固定中间轴8，使中间轴8不会从外套接头1中脱落，在螺杆钻具外壳损坏断裂时，可提升钻头，保证提高螺杆钻具的安全性；外套接头1与中间轴8的接头处装有吸震器，吸震器由弹性组件组合而成，碟形簧片9装在保持架2与安全拉拨装置4之间，外套接头1与中间轴8之间的阶梯轴上设有弹簧10，通过吸震部件的作用，可以减轻万向轴在工作过程中的轴向窜动产生的万向轴内部震动，避免万向轴部件因震动撞击而损坏，提高万向轴的使用寿命。

如图7所示，旁通阀12、转子14、球笼式万向轴15、传动轴16组合在定子13内，球笼式万向轴15的两端外套接头分别与螺杆钻具的传动轴16、转子14连接，外套接头分别经保持架内的钢球与中间轴相连，实现球笼式万向轴15与螺杆钻具的传动轴16、转子14的连接及动力传递，旁通阀12装在转子14上。

Claims (3)

1.一种螺杆钻具球笼式万向轴，包括定子（13），球笼式万向轴（15）的两端外套接头（1）分别与螺杆钻具的传动轴（16）、转子（14）连接，外套接头（1）分别经保持架（2）内的钢球（3）与中间轴（8）相连，实现与螺杆钻具的传动轴（16）、转子（14）的联接及动力传递，其特征在于：外套接头（1）的端部装有密封罩（6），密封罩（6）的端部装有压盖（7），卡环（5）、安全拉拨装置（4）依次设置在密封罩（6）与保持架（2）之间，外套接头（1）与中间轴（8）的接头处装有吸震器；

所述吸震器由弹性组件组合而成，碟形簧片（9）装在保持架（2）与安全拉拨装置（4）之间，外套接头（1）与中间轴（8）之间的阶梯轴上设有弹簧（10）；

所述安全拉拨装置（4）的两瓣部件通过燕尾槽配合组成，可形成一个可靠承载体的安全拉拨装置（4）的外径与卡环（5）的内径精密配合，相互固定。

2.根据权利要求1所述的螺杆钻具球笼式万向轴，其特征在于：所述密封罩（6）采用氰化丁晴橡胶制作，密封罩（6）带有钢骨架（11），密封罩（6）采用内弯形抗压结构，密封罩（6）与外套接头（1）为锥面压紧配合。

3.根据权利要求1所述的螺杆钻具球笼式万向轴，其特征在于：所述卡环（5）为六瓣梅花形结构。