專利名稱：一種密封型萬向軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于石油、天然氣鉆井領(lǐng)域與螺桿鉆具配置使用的密封型萬向軸， 尤其適合以空氣、泡沫作循環(huán)介質(zhì)的欠平衡鉆井領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油開采及修井中，井下動力鉆具特別是螺桿鉆具的應(yīng)用己經(jīng)越來越廣泛。螺桿鉆 具包括旁通閥總成、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成，各個部分分別自上而下依次連 接，其中萬向軸的上端和馬達轉(zhuǎn)子連接，下端與傳動軸連接，其作用是將馬達轉(zhuǎn)子的行星 運動轉(zhuǎn)化為傳動軸的定軸運動，使馬達產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的傳遞給鉆頭。可見，萬向 軸總成是螺桿鉆具極為關(guān)鍵的部件，其結(jié)構(gòu)性能直接關(guān)系到螺桿鉆具的鉆井效率和使用壽 命。
現(xiàn)有螺桿鉆具的萬向軸主要有球齒式萬向軸，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)為公接頭l、外
球齒連接軸2、球頭蓋3、內(nèi)球齒中間軸4、定位鋼球5、密封圈6、注油孔7和內(nèi)球齒接 頭8。公接頭和外球齒連接軸固定在一起，并繞定位鋼球擺動，這樣就可以通過定位鋼球 傳遞軸向力；外球齒連接軸和內(nèi)球齒中間軸通過齒之間的嚙合傳遞扭矩，這樣就實現(xiàn)了萬 向軸的軸向力和扭矩的傳遞，并且能實現(xiàn)公接頭和內(nèi)球齒接頭的擺動。球齒式萬向軸的缺 點是1、密封面與定位鋼球不同心，在接頭和外球齒連接軸繞定位鋼球擺動的時候，密封 面的間隙大小會隨著擺動而變化，影響密封效果，以至造成對定位鋼球和球齒的腐蝕和損 壞；2、球齒加工困難，很難達到加工精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,提供一種密封性能好、 結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳遞扭矩大、使用壽命長的密封型萬向軸。本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為包括中間軸，中間軸的兩端設(shè)有 內(nèi)球鉸與外球鉸相配置，其不同之處在于所述的內(nèi)球鉸頂端球面通過支撐球與外球鉸孔腔 中的軸向球座相配置，在外球鉸的孔腔外端與中間軸之間設(shè)置密封裝置，所述的密封裝置 包括安設(shè)在外球鉸孔腔外端的球面端蓋，球面端蓋通過端面設(shè)置的密封圈與安設(shè)在中間軸 上的密封蓋相配置，且球面端蓋的球面與內(nèi)、外球鉸的球面同心。
按上述方案，所述的內(nèi)球鉸的兩端端頭為正4~6面體與外球鉸的正4~6面孔腔相配置 并保持間隙。
按上述方案，所述的內(nèi)球鉸端頭的正4 6面體的各個面為平直面或圓弧面。 按上述方案，所述的內(nèi)球鉸端頭為正4面體。
按上述方案，所述的內(nèi)球鉸的端頭與外球鉸孔腔保持的間隙為2 10亳米，中間軸的
相對擺動角度為0 5度。
按上述方案，在所述的外球鉸的側(cè)向設(shè)置與外球鉸孔腔相導(dǎo)通的壓力平衡裝置。 本發(fā)明的有益效果是1、內(nèi)外球鉸不僅結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且易于加工，工作性能可靠；
2、密封面的設(shè)置更為合理，從而提高了密封性能，延長了萬向軸的使用壽命；3、設(shè)置壓
力平衡裝置，使密封腔內(nèi)外壓力平衡，密封性能更好。


圖1是現(xiàn)有球齒式萬向軸的正視圖。 圖2是本發(fā)明一個實施例的正剖視圖。 圖3是圖2中的A—A剖視圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。如圖2、 3所示，包括中間軸，中間 軸可由上、下兩根軸中間相聯(lián)而成，中間軸的兩端設(shè)有內(nèi)球鉸與外球鉸12相配置，所述的 內(nèi)球鉸頂端端面設(shè)置有凹球面，凹球面通 支撐球13與外球鉸的軸向球座9相配置，所述的內(nèi)球鉸的端頭截面為正4面體，4個面(軸向)為圓弧面，與外球鉸的正4面孔腔相配 置并保持間隙,保持的間隙為3 6毫米，軸向球座9安設(shè)在外球鉸空腔內(nèi)的底端，外球鉸 的外端頭設(shè)置有聯(lián)接錐螺紋，在外球鉸的孔腔外端與中間軸之間設(shè)置密封裝置，使得中間 軸和內(nèi)球鉸被密封分隔成兩部分，內(nèi)球鉸和支撐球13安設(shè)在外球鉸的中部孔腔中。所述的 密封裝置包括安設(shè)在外球鉸孔腔外端的球面端蓋14，球面端蓋與外球鉸之間用螺紋連接， 并由密封圈22密封。球面端蓋通過端面設(shè)置的密封圈15與安設(shè)在中間軸上的密封蓋16 相配置，且球面端蓋的球面與內(nèi)、外球鉸的球面同心。將球蓋14上面的密封面20和密封 蓋16上面的密封面19加工成支撐球13的同心球面，當(dāng)上內(nèi)球鉸17、下內(nèi)球鉸18和密封 蓋16繞支撐球擺動時，密封面19和密封面20之間的間隙大小始終是相等的，密封面之間 的密封圈不會受到內(nèi)、外球鉸來回擺動的影響，從而提高密封性能。此外，為減小內(nèi)外壓 差，在所述的外球鉸的側(cè)向設(shè)置與外球鉸孔腔相導(dǎo)通的壓力平衡裝置，壓力平衡裝置包括 與外球鉸孔腔相連通的平衡孔21，平衡孔中安設(shè)橡膠油杯10，并由空心螺母ll固定。通 過壓力平衡孔21注入潤滑油或脂，注完后用橡膠油杯堵上壓力平衡孔，再用空心螺母上緊， 這樣潤滑油或潤滑脂就被密封在由外球鉸、球面端蓋、內(nèi)球鉸等圍成的密封腔內(nèi)。當(dāng)密封 腔外面的壓力高時，橡膠油杯會產(chǎn)生彈性變形將外部壓力傳遞給密封腔，使密封腔內(nèi)外壓 力平衡，從而提高密封性能，保證嚙合副處在一個良好潤滑環(huán)境中，延長萬向軸的使用壽
權(quán)利要求
1、一種密封型萬向軸，包括中間軸，中間軸的兩端設(shè)有內(nèi)球鉸與外球鉸相配置，其特征在于所述的內(nèi)球鉸頂端球面通過支撐球與外球鉸孔腔中的軸向球座相配置，在外球鉸的孔腔外端與中間軸之間設(shè)置密封裝置，所述的密封裝置包括安設(shè)在外球鉸孔腔外端的球面端蓋，球面端蓋的通過端面設(shè)置的密封圈與安設(shè)在中間軸上的密封蓋相配置，且球面端蓋的球面與內(nèi)、外球鉸的球面同心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封型萬向軸，其特征是所述的內(nèi)球鉸的兩端端頭為正4 6面體與外球鉸的正4 6面孔腔相配置并保持間隙。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封型萬向軸，其特征是所述的內(nèi)球鉸端頭的正 4~6面體的各個面為平直面或圓弧面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封型萬向軸，其特征是所述的內(nèi)球鉸端頭為正 4面體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的密封型萬向軸，其特征是所述的內(nèi)球鉸的端 頭與外球鉸孔腔保持的間隙為2 10毫米，中間軸的相對擺動角度為0 5度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封型萬向軸，其特征是在所述的外球鉸的 側(cè)向設(shè)置與外球鉸孔腔相導(dǎo)通的壓力平衡裝置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封型萬向軸，其特征是所述的壓力平衡裝置包 括與外球鉸孔腔相連通的平衡孔，平衡孔中安設(shè)橡膠油杯，并由空心螺母固定。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封型萬向軸，其特征是在所述的球面端蓋與外球鉸之間用螺紋連接，并由密封圈密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于石油、天然氣鉆井領(lǐng)域與螺桿鉆具配置使用的密封型萬向軸，包括中間軸，中間軸的兩端設(shè)有內(nèi)球鉸與外球鉸相配置，其特征在于所述的內(nèi)球鉸頂端球面通過支撐球與外球鉸孔腔中的軸向球座相配置，在外球鉸的孔腔外端與中間軸之間設(shè)置密封裝置，所述的密封裝置包括安設(shè)在外球鉸孔腔外端的球面端蓋，球面端蓋的通過端面設(shè)置的密封圈與安設(shè)在中間軸上的密封蓋相配置，且球面端蓋的球面與內(nèi)、外球鉸的球面同心。本發(fā)明的有益效果是1.內(nèi)外球鉸不僅結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且易于加工，工作性能可靠；2.密封面的設(shè)置更為合理，從而提高了密封性能，延長了萬向軸的使用壽命；3.設(shè)置壓力平衡裝置，使密封腔內(nèi)外壓力平衡，密封性能更好。
文檔編號F16D3/20GK101644300SQ20091006378
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者常永忠, 張小俊, 永 程 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司