一种带有多级滚道槽的活动弯头的制作方法

本实用新型涉及石油钻井，特别是涉及一种带有多级滚道槽的活动弯头。

背景技术：

带有多级滚道槽的活动弯头是高压管汇的重要部件，目前的主要压力等级是42、70、105、140MPa四种类型，压力越大，对带有多级滚道槽的活动弯头的综合性能要求越高。油田现场出现过多次带有多级滚道槽的活动弯头发生意外失效甚至爆裂的事故，这不仅影响油田现场的工作效率及经济效益，更会对工作人员造成人身安全危害。为了规避对人员的人身安全危害，带有多级滚道槽的活动弯头生产厂家规定在带有多级滚道槽的活动弯头达到规定使用时间后，必须强制报废。目前，同一型号的带有多级滚道槽的活动弯头，国产产品价格相对低廉，规定使用时间约500h；美国进口产品价格相对昂贵，但使用时间多达1200h。

带有多级滚道槽的活动弯头其中一个失效形式是滚道槽的挤压变形、剥蚀、磨损严重使得主要密封处的密封失效，导致泄露，带有多级滚道槽的活动弯头转动不灵活甚至卡死。原因是现有的结构存在滚道槽载荷分配不均匀现象严重，滚珠与滚道槽接触过于集中使得接触应力过大等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种带有多级滚道槽的活动弯头，使其具有滚道槽载分配更合理和均匀，以及减小滚道槽的接触应力，从而延长带有多级滚道槽的活动弯头的使用寿命。

本实用新型提供的一种带有多级滚道槽的活动弯头，包括相互配合的母接头和公接头，所述母接头上与公接头的配合面沿轴向依次设有第一外滚道槽、第二外滚道槽和第三外滚道槽，所述公接头外侧壁沿轴向依次设有对应的第一内滚道槽、第二内滚道槽和第三内滚道槽，所述第一外滚道槽与第一内滚道槽、第二外滚道槽与第二内滚道槽、第三外滚道槽与第三内滚道槽配合分别形成第一滚道环、第二滚道环和第三滚道环，所述第一滚道环、第二滚道环和第三滚道环内填满滚珠，所述第一滚道环靠近公接头进口，所述第一滚道环与第二滚道环之间的母接头内侧壁设有外锥环面，所述公接头外侧壁与外锥环面对应处设有内锥环面，所述内锥环面与外锥环面配合形成环锥。

在上述技术方案中，所述母接头外侧壁与第二滚道环和第三滚道环对应处设有环套，所述第一滚道环与第二滚道环之间、第二滚道环与第三滚道环之间的轴向距离L是滚珠直径的两倍，所述母接头出口的端部设有倒角。

在上述技术方案中，每个内滚道槽的截面为直径与滚珠直径相同的半圆形，每个外滚道槽的截面弧线由直径不同的第一圆弧和第二圆弧组成，所述第一圆弧的半径R1大于第二圆弧的半径R2大，所述第二圆弧的半径R2与滚珠的半径相同，所述第一圆弧和第二圆弧均为圆心角为直角的圆弧，所述第一圆弧和第二圆弧的连接点为外滚道槽的顶点，所述顶点、第二圆弧的圆心和第一圆弧的圆心均位于一条直线上、且第二圆弧的圆心在对应的第一圆弧圆心的内侧。

在上述技术方案中，第一圆弧的半径R1比第二圆弧的半径R2的差值为0.5mm。

在上述技术方案中，每个外滚道槽和内滚道槽的截面两侧分别设有倒圆角。

在上述技术方案中，所述公接头进口端部内侧设有第一环槽，所述母接头与公接头进口端部相抵的抵靠部设有与第一环槽对应的第二环槽，所述第一环槽与第二环槽配合形成密封环槽，所述密封环槽内设有密封圈。

在上述技术方案中，所述母接头与公接头用于流体通过的内侧壁、密封圈内侧壁均位于同一圆柱面内。

本实用新型带有多级滚道槽的活动弯头，具有以下有益效果：①使公、母接头内表面平齐，减小因为液体压力而产生的轴向力；②在第一、二滚道环之间设置环锥，使得第一滚道环的滚珠数目比第二、三滚道环少两颗，使滚道环之间的轴向距离为滚珠直径的两倍，适当增加母接头外径，在母接头在端面设置倒角，使第一、二、三滚道槽的载荷分配更加均匀；③改进滚道槽的轮廓线，公接头的滚道槽直径与滚珠直径相同，母接头滚道槽为两段直径不同的圆弧，这样既保证滚珠的顺利装配，也使滚珠与滚道槽的初始接触类型为面接触，减小接触应力；④在滚道槽边缘设置细微的倒圆角，改善滚道槽边缘的应力集中现象；⑤改进端面密封结构，使得公接头端部的壁厚增加，从而提高公接头端部的耐冲刷能力。

附图说明

图1为本实用新型带有多级滚道槽的活动弯头的总体结构示意图；

图2为图1中A处的结构放大示意图；

图3为图2中B处的结构放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。

参见图1至图2，本实用新型带有多级滚道槽的活动弯头，包括相互配合的母接头1和公接头2，所述母接头1上与公接头2的配合面沿轴向依次设有第一外滚道槽、第二外滚道槽和第三外滚道槽，所述公接头2外侧壁沿轴向依次设有对应的第一内滚道槽、第二内滚道槽和第三内滚道槽，所述第一外滚道槽与第一内滚道槽、第二外滚道槽与第二内滚道槽、第三外滚道槽与第三内滚道槽配合分别形成第一滚道环31、第二滚道环32和第三滚道环33，所述第一滚道环31、第二滚道环32和第三滚道环33内填满滚珠4，所述第一滚道环31靠近公接头2进口，所述第一滚道环31与第二滚道环32之间的母接头1内侧壁设有外锥环面，所述公接头2外侧壁与外锥环面对应处设有内锥环面，所述内锥环面与外锥环面配合形成环锥8。所述母接头1外侧壁与第二滚道环32和第三滚道环33对应处设有环套9，所述第一滚道环31与第二滚道环32之间、第二滚道环32与第三滚道环33之间的轴向距离L6是滚珠4直径的两倍，所述母接头1出口的端部设有倒角7。环锥8使得第一滚道环31的滚珠4数目比第二滚道环32少两颗，且相邻滚道槽之间的轴向距离6为滚珠4直径的两倍，环套9使母接头1增加一定的厚度，在母接头1在端部设置倒角7，使第一、二、三滚道环的载荷分配更加均匀。

参见图3，每个内滚道槽的截面为直径与滚珠4直径相同的半圆形，每个外滚道槽的截面弧线由直径不同的第一圆弧12和第二圆弧10组成，所述第一圆弧12的半径15大于第二圆弧10的半径13大，所述第二圆弧10的半径13与滚珠4的半径相同，所述第一圆弧12和第二圆弧10均为圆心角为直角的圆弧，所述第一圆弧12和第二圆弧10的连接点为外滚道槽的顶点，所述顶点、第二圆弧10的圆心17和第一圆弧12的圆心均位于一条直线上、且第二圆弧10的圆心在对应的第一圆弧12圆心的内侧。第一圆弧12的半径15比第二圆弧10的半径13的差值19为0.5mm。这样既保证滚珠4的装配间隙，也使滚珠4与滚道槽的初始接触类型为面接触，减小接触应力。每个外滚道槽和内滚道槽的截面两侧分别设有倒圆角18。倒圆角18改善滚道槽边缘的应力集中现象。

参见图2，所述公接头2进口端部内侧设有第一环槽24，所述母接头1与公接头2进口端部相抵的抵靠部设有与第一环槽24对应的第二环槽14，所述第一环槽24与第二环槽14配合形成密封环槽，所述密封环槽内设有密封圈5。密封圈5使得公接头2端部的壁厚增加，从而提高公接头2端部的耐冲刷能力。所述母接头1与公接头2用于流体通过的内侧壁、密封圈5内侧壁均位于同一圆柱面内。这样减小因为液体压力而产生的轴向力。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。