一种井下动力钻具用棘式万向轴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻具技术领域，具体是一种井下动力钻具用万向轴。
【背景技术】
[0002]螺杆钻具是目前钻井工程中广泛使用的一种井下动力钻具，广泛应用在直井、定向井、水平井、从式井、修井、各种管道的穿越施工等钻井作业。螺杆钻具由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成四大部分组成。
[0003]由于马达转子在定子中做行星运动，需要通过万向轴将行星运动转化为传动轴的定轴转动；当螺杆钻具应用于定向井中时，由于造斜的需要，螺杆钻具万向轴外壳有不同角度的弯角，所以万向轴还需要补偿马达和传动轴之间的弯角。同时万向轴还要将马达产生的动力传递到传动轴上，以驱动钻头转动并产生扭矩。
[0004]万向轴的运动轨迹类似倒立的圆锥，受的力包括扭矩、轴向力和侧向力。万向轴已成为螺杆钻具中最容易破坏的零件。现在通用的万向轴为花瓣万向轴。花瓣万向轴是将厚壁管沿径向切割成互相啮合的两个分而不断开的花瓣体，封闭的切割线构成一定间隙，间隙的大小取决于弯度范围的大小，由于两个瓣体内腔通过球座及球体来承受压力，同时瓣体结构承受钻具的扭矩。由于其开式结构，在使用过程中瓣缝磨损很快，当间隙增大到一定范围时，在钻具扭矩和拉力的作用下，两瓣体极易脱开，这样必然会造成钻井事故。花瓣万向轴在工作时还受到高压泥浆的冲刷，寿命很短。所以说目前花瓣万向轴已不适应当前钻井的需要。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种井下动力钻具用棘式万向轴，该万向轴结构简单、寿命长、维修方便、能适应各种< 4°角度变化。
[0006]为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案:一种井下动力钻具用棘式万向轴，包括动力输入的转子接头和输出动力的传动轴接头；转子接头与传动轴接头之间设有连接轴；其特征是:
[0007]所述转子接头的下端与连接轴的上端之间通过第一组传动键连接；
[0008]所述连接轴的上端绕轴线均布的设有多个上端键槽，上端键槽的后侧面为圆弧凹面，上端键槽的底面为平面，该底面向前延伸与前方的另一个上端键槽的后侧面之间形成凸起；任意两个上端键槽之间形成的凸起的顶面为与连接轴同轴线的圆弧面；
[0009]所述转子接头的内表面设有多个齿槽；齿槽的前侧面为斜平面，与上端键槽的底面平行；齿槽的槽顶面为圆弧面，与相邻的两个上端键槽之间的凸起的顶面配合；齿槽的后侧面为一平面；
[0010]所述第一组传动键包括多个键块，每个键块的前侧面为凸出的圆弧面，键块的前侧面与所述上端键槽的后侧面相配合构成传递扭矩的弧面接触；键块的底面为平面并与上端键槽的底面构成平面接触；键块的后侧面包括一斜平面，该斜平面与转子接头的齿槽的后侧面配合构成斜面接触；键块的顶部宽度小于底部宽度；
[0011]所述连接轴的下端与所述传动轴接头的上端之间通过第二组传动键连接；
[0012]所述连接轴的下端绕轴线均布的设有多个下端键槽，下端键槽的设置方向与上端键槽的设置方向相反；下端键槽的前侧面为圆弧面，下端键槽的底面为平面，底面向后延伸与后侧相邻的一个下端键槽的前侧面之间形成凸起；任意两个下端键槽之间形成的凸起的顶面为与连接轴同轴线圆弧面，；
[0013]所述传动轴接头的内表面设有多个齿槽，齿槽的后侧面为斜平面，与下端键槽的底面平行，齿槽的槽顶面为圆弧面，与相邻的两个下端键槽之间的凸起的顶面配合，齿槽的前侧面为一平面；
[0014]所述第二组传动键包括多个键块，每个键块的后侧面为凸出的圆弧面，键块的后侧面与所述下端键槽的前侧面相配合构成传递扭矩的弧面接触；键块的底面为平面并与下端键槽的底面相配合构成平面接触；键块的前侧面包括一斜平面，该斜平面与传动轴接头的齿槽的前侧面配合构成斜面接触；键块的顶部宽度小于底部宽度。
[0015]作为本发明的进一步的技术方案:在该井下动力钻具用棘式万向轴，所述的连接轴上，上端键槽、下端键槽数量相等，两组传动键的键块数量也相等。
[0016]进一步的:所述的两组传动键的键块数量均为6块。
[0017]进一步的:所述上端键槽的底面与转子接头的齿槽的前侧面之间的垂直距离为l-3mm ;所述下端键槽的底面与传动轴接头的齿槽的后侧面之间的垂直距离为1-3_。
[0018]进一步的:所述连接轴的上端面、下端面分别设有一球头，两个球头的球心均位于连接轴的轴线上；在转子接头内设置有凹球面，该凹球面与连接轴上端的球头配合，且该凹球面与连接轴上端的球头同心；在传动轴接头内也设置有凹球面，该凹球面与连接轴下端的球头配合，且该凹球面与连接轴下端的球头同心。
[0019]进一步的:还包括密封结构，密封结构设置有两组，第一组密封结构设置在连接轴的上端，用于连接轴上端与转子接头之间的密封连接；第二组密封结构设置在连接轴的下端，用于连接轴下端与传动轴接头之间的密封连接；
[0020]每组密封结构均包括有密封套、压块、压紧圈、卡箍；所述密封套为柔性材料制成的筒状；所述压块为筒状，包括筒体和外翻边，所述外翻边位于筒体的一端且外翻边与筒体的外表面之间构成环形卡槽；所述压紧圈也为筒状，压紧圈的一端设置有外螺纹；
[0021]第一组密封结构的密封套、压块、压紧圈、卡箍分别记为第一密封套、第一压块、第一压紧圈、第一卡箍；第一压块套置在连接轴上端且位于转子接头内，第一密封套的上端卡入第一压块的环形卡槽内，第一压紧圈的上端螺纹连接在转子接头的下端且第一压紧圈的上端将第一压块的外翻边压紧在转子接头上，第一压块的内径小于位于第一压块上方的部分连接轴的外径；第一压紧圈的上端与第一压块共同压紧固定第一密封套的上端；第一密封套的下端被第一卡箍固定在连接轴上；
[0022]第二组密封结构的密封套、压块、压紧圈、卡箍分别记为第二密封套、第二压块、第二压紧圈、第二卡箍；
[0023]第二压块套置在连接轴下端且位于传动轴接头内，第二密封套的下端卡入第二压块的环形卡槽内，第二压紧圈的下端螺纹连接在传动轴接头的上端且第二压紧圈的下端将第二压块的外翻边压紧在传动轴接头上，第二压块的内径小于位于第二压块下方的部分连接轴的外径；并且第二压紧圈的下端与第二压块共同压紧固定第二密封套的下端；第二密封套的上端被第二卡箍固定在连接轴上。
[0024]进一步的:密封套由耐油橡胶制成。
[0025]进一步的:所述的转子接头和传动轴接头上分别开有注油孔。
[0026]本发明的有益效果是:
[0027]1、传递扭矩大。本发明的传动部件全部是面接触，在转子接头、传动轴接头外径保持不变的前提下，连接轴外径可以做的更大，能够传递大扭矩。
[0028]2、工作寿命长。本发明是密封结构，各传动部件在充满润滑脂的环境下工作；各接触面都经过表面硬化处理，在相同的使用工况下磨损小。
【附图说明】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明:
[0030]图1为本发明实施例的结构示意图；
[0031 ]图2为图1的A-A剖视示意图；
[0032]图3为图1的B-B剖视示意图；
[0033]图4为图1中连接轴上端与转子接头之间的连接结构立体示意图(局部剖);
[0034]图5为图1中连接轴上端与转子接头之间的连接关系示意图；
[0035]图6为图5中连接轴上端的局部立体结构示意图；
[0036]图7为图5中连接轴上端的局