花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，其外花键轴上设有沟槽、卡接环槽、外花键和装配圆柱面，内设中心通孔；内花键套内设有第一装配孔、卡固口槽、内花键和第二装配孔，卡固口槽沿内花键套的外缘径向开设，其顶端为弧形端面，两侧为沟槽，两侧沟槽的下端为对应开设的卡固沟；U型弹簧卡由弧形顶面和设置在弧形顶面两侧的卡爪杆构成，一对卡爪杆下端的卡爪对应设置；外花键轴与内花键套匹配结合，其上的外花键插入内花键套内的内花键并与之啮合，U型弹簧卡由内花键套上开设的卡固口槽匹配卡装入槽，过渡密封节的小口端外缘上的圆柱面匹配插入内花键套内的第一装配孔内，内孔与外花键轴的沟槽之间装配有密封胶圈。
【专利说明】
花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头
技术领域
[0001]本发明涉及一种花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，属钻机附件技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，在煤矿井下煤层钻孔作业中所使用的钻杆普遍为由圆锥螺纹连接，只能单向转动的钻杆。在松软煤层中钻孔经常发生塌孔抱钻现象，正转被抱死卡住而无法钻进，若要反转缓冲松动抱钻结构，则会发生螺纹退扣，钻杆脱离连接，丢钻弃钻损失。近年来为解决这一工程现象，相继出现了一些能够正反转运行的正反转钻孔杆，主要为以下几种类型:一类采用偏方、三棱、六方等多方面体形式的柱与孔进行承插联接，用以传递正反转扭矩，用键销或螺钉进行轴向定位连接，承担钻杆轴向荷载;另一类采用花键套装联接，即钻杆接头由两个外花键头用一个内花键套套装一起，并用弹性挡圈或螺纹套定位，用以传递正反转扭矩，外花键芯部用螺纹连接承担轴向连接力;还有其它形式的正反扣螺纹组合联接及内部用花键承插联接，外部用反扣螺纹锁紧的组合联接等形式，多用于石油钻孔行业。多面体柱孔承插联接接头强度明显不足，经常发生断柱或滚角和外套开裂现象，或键销松动离位致使承插关系脱离，联接稳定性不足。花键套装联接接头虽具有良好的强度及稳定性，但先芯部螺纹连接，后花键套装联接，再进行轴向定位，致使安装与拆卸操作繁琐、施工效率低、且附件和专用工具零散、易丢失不便管理。
【发明内容】
[0003]
本发明的目的在于提供一种不仅具有足够的正反转扭矩能力，而且具有良好的轴向联接能力，且性能稳定、操作简便、便于施工和管理的花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头。
[0004]其技术方案是:一种花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，其特征在于:所述正反转钻杆接头由外花键轴、内花键套、U型弹簧卡、过渡密封节和密封胶圈组成;所述外花键轴的外缘呈梯状，由小径端向大径端方向上依次设有沟槽、卡接环槽、外花键和装配圆柱面，外花键轴内设中心通孔;所述内花键套内自右向左依次设有第一装配孔、卡固口槽、内花键和第二装配孔，卡固口槽沿内花键套的外缘径向开设，其顶端为弧形端面，弧形端面的两侧为沟槽，两侧沟槽的下端为对应开设的卡固沟;所述U型弹簧卡由弧形顶面和设置在弧形顶面两侧的卡爪杆构成，一对卡爪杆下端的卡爪对应设置;所述外花键轴与内花键套匹配结合，其上的外花键插入内花键套内的内花键并与之啮合，U型弹簧卡由内花键套上开设的卡固口槽匹配卡装入槽，使U型弹簧卡的弧形顶面与内花键套上的卡固口槽弧面对应贴合，其两侧的卡爪杆卡接在外花键轴上开设的卡接环槽内，卡爪杆上的卡爪则分别卡入卡固口槽的卡固沟内；所述过渡密封节的小口端外缘上的圆柱面匹配插入内花键套内的第一装配孔内，内孔与外花键轴的沟槽之间，装配有密封胶圈。
[0005]所述外花键轴上的外花键和内花键套内的内花键为渐开线花键。
[0006]其有益效果是:本花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，利用外花键轴上的外花键与内花键套内的内花键匹配啮合，使其具有良好的正反转抗扭转能力，并利用外花键轴根部的装配柱与内花键套第二装配孔(大端孔)的装配关系，抵抗钻杆在钻孔中由转动和轴向推进力而引起的交变性、振颤性轴向弯矩;运用渐开线花键良好的技术工艺性、装配便捷性和强度传递能力，在狭小有限的钻孔孔径中建立起足够强度的钻杆接头结构;运用U型弹簧卡的卡接能力和稳定性，建立起可靠有效的轴向连接并保证联接的稳定性，从而使接头不仅具有足够的正反转扭矩能力，也具有良好的轴向联接能力，当煤层钻孔发生塌孔抱钻、卡钻现象时，运用钻杆的正反转功能，正反转交替缓冲运行，松动破解抱钻结构，完成钻孔作业，提高了钻杆在松软煤层中的钻孔施工能力和钻孔作业的效率;且其性能稳定、操作简便、便于施工和管理。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的结构示意图；
图2是图1圆形钻杆接头的A-A剖视图；
图3是图1三棱形钻杆接头的A-A剖视图；
图4是外花键轴结构示意图；
图5是内花键套结构示意图；
图6是图5圆形钻杆接头的B-B剖视图；
图7是图5三棱形钻杆接头的B-B剖视图；
图8是圆形钻杆接头U型弹簧卡结构示意图；
图9是图8的C-C剖视图；
图10是U型弹簧卡卡爪局部放大图；
图11是三棱形钻杆接头U型弹簧卡结构示意图；
图12是图11的D-D剖视图；
图13是过渡密封节结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]如图1?13所示，一种花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，由外花键轴1、内花键套2、U型弹簧卡3、过渡密封节4和密封胶圈5组成。所述外花键轴1(见图4)的外缘呈梯状，由小径端向大径端方向上依次设有沟槽I一1、卡接环槽I一 2、渐开线外花键I一 3和装配圆柱面1-4，外花键轴内设中心通孔I一5。所述内花键套2(见图5、6、7)内自右向左依次设有第一装配孔2—1、卡固口槽2—2、渐开线内花键2—3和第二装配孔2—4。卡固口槽2—2沿内花键套的外缘径向开设，其顶端为弧形端面2—2.2，弧形端面的两侧为沟槽，两侧沟槽的下端为对应开设的卡固沟2—2.1。所述U型弹簧卡3由弧形顶面3—I和设置在弧形顶面两侧的卡爪杆3—2构成(见图8、9、10)，一对卡爪杆下端的卡爪3—3对应设置。卡爪杆下端的两个卡爪之间开设有退卡槽口3—4，以方便U型弹簧卡的退出。卡爪的两侧和底端面上分别设有顺引倒角3—3.2、3.1，以方便卡爪的插入和拔出。所述外花键轴与内花键套匹配结合，其上的外花键I 一3插入内花键套内的内花键2—3并与之啮合，U型弹簧卡3由内花键套上开设的卡固口槽2—2匹配卡装入槽，使U型弹簧卡的弧形顶面3—I与内花键套上的卡固口槽弧面2—
2.2对应贴合，其两侧的卡爪杆3—2卡接在外花键轴I上开设的卡接环槽I一2内，卡爪杆3—2上的卡爪3—3则分别卡入卡固口槽的卡固2—2.1沟内(见图2、3)。所述过渡密封节4(见图13)的小口端外缘上的圆柱面4—I匹配插入内花键套2内的第一装配孔2—I内，内孔4—2与外花键轴的沟槽I一I之间，装配有对外花键轴I内部中心通孔I一5内导通的流体起密封作用的密封胶圈5。
[0009]组装时，先将过渡密封节4的小口端插入内花键套2的第一装配孔2—I内并焊接固定;然后，再将外花键轴I从内花键套2的第二装配孔2—4推装插入内花键套内，使外花键轴I上的外花键I 一3和内花键套2内的内花键2—3承插啮合，外花键轴沟槽I 一I上装有的密封胶圈5与过渡密封节的内孔4一2配合密封，用以密封钻杆杆体内孔的气体或液体向外泄露；最后，将U型弹簧卡3的卡爪从内花键套2上开设的卡固口槽2—2卡装入槽。从而使整个接头在径向扭转和轴向连接上均有良好的联接能力和技术稳定性。用外花键轴根部的装配圆柱面1-4与内花键套第二装配孔2—4的装配关系，抵抗钻杆在钻孔中由转动和轴向推进力而引起的交变性、振颤性轴向弯矩。
[0010]正反转钻杆接头与钻杆组对联接时，外花键轴I的大径端与钻杆杆体的前端焊接固定，与内花键套2连接固定为一体的过渡密封节4的大口端与钻杆杆体的尾端焊接固定。
[0011]上述的圆形正反转钻杆接头，也可用于三棱形正反转钻杆接头，只是需要将圆形正反转钻杆接头中的管状内花键套2和U型弹簧卡3，按照三棱正反转钻杆接头的形状改变其外形即可(见图3、7、11)。外花键轴I的大径端和过渡密封节4的大口端的形状尺寸要与三棱形钻杆杆体截面相对应。
【主权项】
1.一种花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，其特征在于:所述正反转钻杆接头由外花键轴、内花键套、U型弹簧卡、过渡密封节和密封胶圈组成;所述外花键轴(I)的外缘呈梯状，由小径端向大径端方向上依次设有沟槽、卡接环槽、外花键和装配圆柱面，外花键轴内设中心通孔;所述内花键套(2)内自右向左依次设有第一装配孔、卡固口槽、内花键和第二装配孔，卡固口槽沿内花键套的外缘径向开设，其顶端为弧形端面，弧形端面的两侧为沟槽，两侧沟槽的下端为对应开设的卡固沟;所述U型弹簧卡(3)由弧形顶面和设置在弧形顶面两侧的卡爪杆构成，一对卡爪杆下端的卡爪对应设置;所述外花键轴与内花键套匹配结合，其上的外花键(I一3)插入内花键套内的内花键(2—3)并与之啮合，U型弹簧卡由内花键套上开设的卡固口槽2—2匹配卡装入槽，使U型弹簧卡的弧形顶面与内花键套上的卡固口槽弧面对应贴合，其两侧的卡爪杆卡接在外花键轴上开设的卡接环槽(I一2)内，卡爪杆上的卡爪则分别卡入卡固口槽的卡固沟内；所述过渡密封节(4)的小口端外缘上的圆柱面匹配插入内花键套内的第一装配孔(2—I)内，内孔(4一2)与外花键轴的沟槽(I一I)之间，装配有密封胶圈(5); 所述外花键轴上的外花键(I 一3)和内花键套内的内花键(2—3)为渐开线花键。2.根据权利要求1所述的花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，其特征在于:所述U型弹簧卡(3)的卡爪杆下端的卡爪的两侧和底端面上分别设有顺引倒角(3—3.1、3.2)。3.根据权利要求1或2所述的花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，其特征在于:所述U型弹簧卡(3)的卡爪杆下端的两个卡爪之间开设有退卡槽口(3—4)。4.根据权利要求1所述的花键承插卡接式矿用正反转钻杆接头，其特征在于:所述正反转钻杆接头分为圆形正反转钻杆和三棱形正反转钻杆接头。
【文档编号】E21B17/046GK106014284SQ201610539169
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】钟鸣远
【申请人】钟鸣远