联轴器和泥浆马达传动装置的制造方法
【专利说明】联轴器和泥浆马达传动装置
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年3月14日提交的美国临时专利申请No.61/786,717和2012 年8月3日提交的美国临时专利申请No. 61/679, 341的优先权，上述美国临时专利申请的 全文通过引用并入本文。
【背景技术】
[0003] 在驱动轴需要适应角度关系的变化时，能量从一个驱动轴传递到另一个驱动轴需 要适合传递扭力（即扭矩）而且同时允许联轴器的各侧上的驱动轴之间做相对移动的联轴 器。万向接头和等速万向节是用于该用途的两种常用的联轴器。在石油生产工业中，牙嵌 式离合器或相似的装置提供了该项功能。在用于同时传递扭矩和轴向载荷时，该些联轴器 处于极端负载下而导致过早损坏。
[0004] 本发明提供了适用于将扭转能从一个驱动轴传递至另一个驱动轴的新型联轴器。 更具体地说，本发明的联轴器允许在适应偏屯、的或平行偏移的轴向对准的情况下将扭转能 从一个驱动轴传递至另一个驱动轴。结果，本发明将任一输入轴处产生的运动的角度变化 基本上消除或者至少基本上最小化。
【发明内容】
[0005] 在一个实施例中，本发明提供了一种适用于将扭转能从一个驱动轴传递至另一个 驱动轴的联轴器。联轴器包括第一输入轴，第一输入轴具有第一端和第二端。所述第二端具 有至少一个凹槽W及至少一个向外凸出的脊。此外，联轴器包括第二输入轴，第二输入轴具 有第一端和第二端。所述第一端具有至少一个凹槽W及至少一个向外凸出的脊。耐磨盘位 于两个输入轴之间且具有第一耐磨面和第二耐磨面。第一耐磨面具有至少一个向外凸出的 脊W及至少一个凹槽，并且第二耐磨面具有至少一个向外凸出的脊W及至少一个凹槽。输 入轴的脊被收纳在耐磨盘的凹槽中，而耐磨盘的脊被收纳在输入轴的凹槽中。因此，联轴器 允许部件彼此之间的横向运动。
[0006] 在另一个实施例中，本发明提供了泥浆马达传动装置。泥浆马达传动装置包括联 轴器外壳，第一输入轴能旋转地设置在联轴器外壳内。所述第一输入轴具有第一端和第二 端，所述第一端适用于连接至泥浆马达。所述第二端具有至少一个凹槽W及至少一个向外 凸出的脊。此外，第二输入轴能旋转地设置在联轴器外壳内。第二输入轴具有第一端和第二 端，其中所述第一端具有至少一个凹槽W及至少一个向外凸出的脊，并且所述第二端适用 于连接至关节式接头。耐磨盘位于所述第一输入轴与所述第二输入轴之间。所述耐磨盘具 有第一耐磨面和第二耐磨面，所述第一耐磨面具有至少一个向外凸出的脊W及至少一个凹 槽，所述第二耐磨面具有至少一个向外凸出的脊W及至少一个凹槽。第二外壳紧固在所述 联轴器外壳上或者与所述联轴器外壳形成一体，W收容第一径向轴承、第二径向轴承和止 推轴承。所述第二输入轴穿过第一径向轴承、第二径向轴承和止推轴承。第一输入轴、耐磨 盘、第二输入轴、径向轴承和止推轴承将关节接头与从第一输入轴接收的轴向力隔离开。弯 曲外壳紧固在轴承外壳上，且收容紧固到第二输入轴的第二端上的关节接头。联轴器外壳、 联轴器、轴承外壳和止推轴承的构造将关节接头与沿结合有泥浆马达传动装置的钻柱传递 的轴向力隔离开。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明的联轴器的侧视图。
[000引图2是支持钻头盒及钻头的泥浆马达传动装置的剖视图。
[0009] 图3是沿图1中的线3-3截取的侧面剖视图，示出了穿过联轴器的流体通道。
[0010] 图4示出了联轴器的设置于输入轴上的耐磨盘。
[0011] 图5A、图5B和图5C示出了耐磨盘的可选实施例。
[0012] 图6A、图她和图6C示出了耐磨盘在输入轴之间的运动。相对于图6A而言，图她 旋转至120°顺时针角，而图6C旋转至210°顺时针角。
[0013] 图7示出了泥浆马达传动装置的剖视图，其中图2的联轴器设置于泥浆马达传动 装置的外壳内。
[0014] 图8示出了在设置于泥浆马达传动装置的外壳内时联轴器周围的和穿过联轴器 的流体流动通路。
[0015] 图9示出了在联轴器设置于泥浆马达传动装置的外壳内时穿过紧固到输入轴的 下端上的关节接头的流体流动通路，其中输入轴的下端形成联轴器的一部分。
[0016] 图10是适用于泥浆马达传动装置内的关节接头的侧面剖视图。
[0017] 图11是适用于泥浆马达传动装置内的关节接头的侧视图。如图所示，图10的关 节接头从图9所示的位置旋转了大约90°。
[0018] 图12是应用本发明联轴器的泥浆马达传动装置的侧面剖视图，示出了泥浆马达 传动装置所传递的轴向力和扭力。
[0019] 图13是示出并比较根据本发明的联轴器和"牙嵌式离合器"型联轴器的与泥浆马 达传动装置的长度（即X轴）平行的测量加速度的加速计曲线图。
[0020] 图14是示出并比较根据本发明的联轴器和"牙嵌式离合器"型联轴器的与泥浆马 达传动装置的长度垂直且在纵轴上（即Y轴）的测量加速度的加速计曲线图。
[0021] 图15是示出并比较根据本发明的联轴器和"牙嵌式离合器"型联轴器的与泥浆马 达传动装置的长度垂直且在横轴上（即Z轴）的测量加速度的加速计曲线图。
[0022] 图16示出了适用于确定图1的联轴器所受g值的测量构造。
【具体实施方式】
[0023] 本发明提供了设计用来传递扭力和轴向力的改进的联轴器10。将根据泥浆马达传 动装置描述联轴器10的构造和操作方面。然而，联轴器10适合用在需要经由如下联轴器 传递扭矩的装置中，该联轴器需要适应驱动轴之间的角度变化。该种操作情况的非限制性 实例可W包括驱动轴，其中联轴器10代替万向接头或等速万向节。
[0024] 首先参考图1、图3到图6,联轴器10包括第一输入轴12、耐磨盘14和第二输入轴 16。第一输入轴12具有第一端18和第二端20。第二输入轴16具有第一端22和第二端 24。耐磨盘14具有第一耐磨面26和第二耐磨面28。第一输入轴12的第一端18和第二输 入轴16的第二端24可WW螺纹连接或其他方便的方式紧固在传动系统（化ivetrain)中 的或钻柱中的其他部件上。
[0025] 如图3和图4中更清楚地显示，第一输入轴12的第二端20具有至少一个凹槽30 W及至少一个向外凸出的脊32。同样，第二输入轴16的第一端22具有至少一个凹槽34W 及至少一个向外凸出的脊36。耐磨盘14的各耐磨面26和28具有构造为将输入轴12和 16的凹槽30和34W及脊32和36收纳或与凹槽30和34W及脊32和36配合的对应的凹 槽38和对应的脊40。如图5A到抓所示，耐磨盘14上的凹槽34可W仅具有一个限定壁。 该同样适用于输入轴12和16。
[0026] 凹槽30、34、38和脊32、36、40的几何构造可W随联轴器10的使用而变化。适合 的结构包括但不限于矩形、梯形（即渐缩形）、=角形和扇形。脊和凹槽通常具有圆角W减 小摩擦和压力。如图5B和图5C所示，通常，脊32、36、40具有梯形或渐缩形构造。通常梯形 或渐缩形表面允许存在联接磨损而无表面接触损耗。因此，该种构造通过保持联轴器部件 的相对对准和构造来延长联轴器寿