CN106382104A - 一种钻柱旋转头花键防憋减阻结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻柱旋转头花键防憋减阻结构及方法，该结构包括花键筒以及设置在花键筒内的上花键轴和下心轴，在上花键轴的外圆周上设置有第一花键以及第一花键槽，在花键筒的内壁上均布有6个母花键槽，在每个母花键槽内设置有花键块以及波形垫条，在下心轴的外圆周上设置有第二花键以及第二花键槽，花键块卡入下心轴上的第二键槽内将花键筒与下心轴连接。本发明的钻柱旋转头的花键在啮合和脱离的过程中，花键筒及下心轴无需旋转，能实现真正的无阻力开合，从而防止产生憋劲问题。另外，由于上花键轴与花键块之间无任何憋劲造成的摩擦阻力，因此在上部弹簧的作用下，上部钻柱与下部钻柱便能很顺利地脱离开来。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻柱旋转头花键防憋减阻结构及方法，属于井下工具技术领域。
背景技术
钻柱旋转头工具连接在钻柱串中，可使工具上部的钻柱独立于下部的钻柱而单独旋转。在下部钻柱遇阻、遇卡时，可以消除上部钻柱旋转时的阻力和摩擦，减轻钻柱的螺旋扭曲。其主要的工作原理是通过内部公花键和母花键的啮合和脱开可以实现工具上部与下部扭矩的连接和分离。当内部公花键与母花键啮合时，上部钻柱的扭矩便可以通过花键传递给下部钻柱，反之，公母花键脱开后，便达到消除钻柱螺旋扭曲的目的。
而在实际使用过程中，钻柱旋转头在井下使用的过程中出现花键筒无法回位，导致钻柱旋转头上下无法顺利脱开的情况，造成此情况的原因主要是花键筒在上行并进入上花键轴的过程中，由于公母花键不对齐，虽然能进入，但是公母花键之间憋劲，导致摩擦阻力增大，弹簧无法顺利将花键筒推回位。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种结构简单、使用方便、避免出现卡阻现象的钻柱旋转头花键防憋减阻结构及方法，该结构能使钻柱旋转头花键在啮合和脱离的过程中，外筒及心轴无需旋转，就能实现真正的无阻力开合，从而防止产生憋劲问题。
本发明的技术方案：一种钻柱旋转头花键防憋减阻结构，包括花键筒以及设置在花键筒内的上花键轴和下心轴，在上花键轴的外圆周上设置有第一花键以及第一花键槽，在花键筒的内壁上均布有6个母花键槽，在每个母花键槽内设置有花键块以及波形垫条，在下心轴的外圆周上设置有第二花键以及第二花键槽，花键块卡入下心轴上的第二键槽内将花键筒与下心轴连接。
所述上花键轴的下端设置有引导外锥面，在花键块的上端设置有引导内锥面。
所述下心轴的第二花键的外径大于上花键轴的第一花键的外径。
同时，本发明还提供一种用于实现上述钻柱旋转头花键防憋减阻结构的方法，首先开泵打压，使花键筒上的限位销钉被剪断，花键筒带着6个花键块以及波形垫条上行，6个花键块通过上端的引导内锥面以及上花键轴的引导外锥面的引导作用下，爬上上花键轴的第一花键的外径表面上，此时波形垫条受到压缩而伸长，进入过程中上花键轴及花键筒均不会旋转，从而防止产生憋劲问题。
上述方法中，当需要将上部钻柱的扭矩传递给下部钻柱时，旋转上花键轴，由于下心轴的第二花键的外径大于上花键轴的第一花键的外径，花键块仍然卡在下心轴的第二花键槽内，因此不会随着上花键轴的旋转而旋转，当上花键轴旋转至合适位置时候，6个花键块在波形垫条的弹力作用下完全进入上花键轴的第一花键槽内，此时上花键轴的扭矩通过花键块传递给下心轴及花键筒，并通过下心轴将上部钻柱的扭矩递给下部钻柱；当需要将上部钻柱与下部钻柱脱开时，停泵泄压，由于上花键轴与花键块之间无任何憋劲造成的摩擦阻力，因此在上部弹簧的作用下，便能很顺利脱离开来。
由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：本发明的钻柱旋转头的花键在啮合和脱离的过程中，花键筒及下心轴无需旋转，能实现真正的无阻力开合，从而防止产生憋劲问题。另外，由于上花键轴与花键块之间无任何憋劲造成的摩擦阻力，因此在上部弹簧的作用下，上部钻柱与下部钻柱便能很顺利地脱离开来。
附图说明
图1是本发明的结构示意图的立体图；
图2是本发明的结构示意图的爆炸图；
图3是花键块爬上上花键轴的第一花键的外径表面时的结构示意图；
图4是花键块完全进入上花键轴的第一花键槽内时的结构示意图。
附图标记说明：1-花键筒，2-花键块，3-下心轴，4-波形垫条，5-引导外锥面，6-上花键轴，7-引导内锥面，8-第二键槽，9-第一花键槽，10-母花键槽，11-第二花键，12-第一花键。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图以及实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例：钻柱旋转头花键防憋减阻结构如图1及图2所示，包括花键筒1以及设置在花键筒1内的上花键轴6和下心轴3，在上花键轴6的外圆周上设置有第一花键12以及第一花键槽9，在花键筒1的内壁上均布有6个母花键槽10，在每个母花键槽10内设置有花键块2以及波形垫条4，在下心轴3的外圆周上设置有第二花键11以及第二花键槽8，花键块2卡入下心轴3上的第二键槽8内将花键筒1与下心轴3连接。所述上花键轴6的下端设置有引导外锥面5，在花键块2的上端设置有引导内锥面7。所述下心轴3的第二花键11的外径大于上花键轴6的第一花键12的外径。
本发明的工作原理：首先开泵打压，使花键筒1上的限位销钉被剪断，参见图3，花键筒1带着6个花键块2以及波形垫条4上行，6个花键块通过上端的引导内锥面7以及上花键轴6的引导外锥面5的引导作用下，爬上上花键轴6的第一花键12的外径表面上，此时波形垫条4受到压缩而伸长，进入过程中上花键轴6及花键筒1均不会旋转，从而防止产生憋劲问题。
当需要将上部钻柱的扭矩传递给下部钻柱时，旋转上花键轴6，由于下心轴3的第二花键11的外径大于上花键轴6的第一花键12的外径，花键块2仍然卡在下心轴3的第二花键槽8内，因此不会随着上花键轴6的旋转而旋转；参见图4，当上花键轴6旋转至合适位置时候，6个花键块2在波形垫条4的弹力作用下完全进入上花键轴6的第一花键槽9内，此时上花键轴6的扭矩通过花键块2传递给下心轴3及花键筒1，并通过下心轴3将上部钻柱的扭矩递给下部钻柱；当需要将上部钻柱与下部钻柱脱开时，停泵泄压，由于上花键轴6与花键块2之间无任何憋劲造成的摩擦阻力，因此在上部弹簧的作用下，便能很顺利脱离开来。
Claims (5)
1.一种钻柱旋转头花键防憋减阻结构，包括花键筒(1)以及设置在花键筒(1)内的上花键轴(6)和下心轴(3)，其特征在于：在上花键轴(6)的外圆周上设置有第一花键(12)以及第一花键槽(9)，在花键筒(1)的内壁上均布有6个母花键槽(10)，在每个母花键槽(10)内设置有花键块(2)以及波形垫条(4)，在下心轴(3)的外圆周上设置有第二花键(11)以及第二花键槽(8)，花键块(2)卡入下心轴(3)上的第二键槽(8)内将花键筒(1)与下心轴(3)连接。
2.根据权利要求1所述的钻柱旋转头花键防憋减阻结构，其特征在于：所述上花键轴(6)的下端设置有引导外锥面(5)，在花键块(2)的上端设置有引导内锥面(7)。
3.根据权利要求1所述的钻柱旋转头花键防憋减阻结构，其特征在于：所述下心轴(3)的第二花键(11)的外径大于上花键轴(6)的第一花键(12)的外径。
4.一种用于实现权利要求1～3任意一项所述的钻柱旋转头花键防憋减阻结构的方法，其特征在于：首先开泵打压，使花键筒(1)上的限位销钉被剪断，花键筒(1)带着6个花键块(2)以及波形垫条(4)上行，6个花键块通过上端的引导内锥面(7)以及上花键轴(6)的引导外锥面(5)的引导作用下，爬上上花键轴(6)的第一花键(12)的外径表面上，此时波形垫条(4)受到压缩而伸长，进入过程中上花键轴(6)及花键筒(1)均不会旋转，从而防止产生憋劲问题。
5.根据权利要求4所述的钻柱旋转头花键防憋减阻结构，其特征在于：当需要将上部钻柱的扭矩传递给下部钻柱时，旋转上花键轴(6)，由于下心轴(3)的第二花键(11)的外径大于上花键轴(6)的第一花键(12)的外径，花键块(2)仍然卡在下心轴(3)的第二花键槽(8)内，因此不会随着上花键轴(6)的旋转而旋转，当上花键轴(6)旋转至合适位置时候，6个花键块(2)在波形垫条(4)的弹力作用下完全进入上花键轴(6)的第一花键槽(9)内，此时上花键轴(6)的扭矩通过花键块(2)传递给下心轴(3)及花键筒(1)，并通过下心轴(3)将上部钻柱的扭矩递给下部钻柱；当需要将上部钻柱与下部钻柱脱开时，停泵泄压，由于上花键轴(6)与花键块(2)之间无任何憋劲造成的摩擦阻力，因此在上部弹簧的作用下，便能很顺利脱离开来。
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