万向轴总成和螺杆钻具的制作方法

1.本发明涉及螺杆钻具技术领域，尤其涉及一种万向轴总成和螺杆钻具。


背景技术：

2.螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。
3.螺杆钻具包括依次连接的旁通阀总成、液压马达总成、万向轴总成、传动轴总成和钻头，其中万向轴总成将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及压力传递给传动轴，再经传动轴传递至钻头。万向轴总成包括连杆和连接在连杆两端的万向接头，常用的万向接头包括花瓣式接头、挠式接头和球铰接。万向轴总成需传递马达总成产生的扭矩和压力，因此万向接头处受力状态复杂，万向接头经常在无润滑或少润滑的条件下工作，随着万向接头使用时间的增加，万向接头会产生各种磨损。此外，在螺杆钻具工作时，万向接头暴露在钻井液中，钻井液的腐蚀和万向接头与钻井液中颗粒的相互作用也会使万向接头产生磨损。万向接头在很短的时间内便产生严重磨损，影响压力和扭矩的传递，直至万向接头失效，万向接头需要频繁的更换。
4.采用上述万向接头的万向轴总成的使用寿命较短。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种万向轴总成和螺杆钻具，可以减少连接处各部件的磨损，延长了万向轴总成的使用寿命。
6.本发明提供一种万向轴总成，包括连杆、压力平衡单元和万向接头单元，万向接头单元设置在连杆的端部；
7.万向接头单元包括球头组件和球座组件，球座组件设置在连杆的端部，球头组件与球座组件转动连接，压力平衡单元包括平衡塞和封闭组件，球头组件具有与外界连通的通道，平衡塞位于通道内，封闭组件用于封闭球头组件与球座组件的连接处，且封闭组件、平衡塞与部分球头组件共同形成用于存储润滑液的封闭腔，平衡塞沿通道的延伸方向移动以使封闭腔内的压力与外界的压力一致。
8.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，球头组件包括万向接头，通道位于万向接头上，且通道与万向接头的相对的两端均连通，万向接头套设在连杆上；
9.封闭组件包括接头外套和第一密封圈，接头外套套接在万向接头上，球座组件位于万向接头内，连杆部分位于接头外套内，第一密封圈抵接在接头外套的内侧壁与位于接头外套内的连杆的外侧壁之间。
10.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，第一密封圈的端面与万向接头位于接头外套内的端部抵接。
11.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，接头外套的内侧壁具有环形沟槽，第一密封圈位于环形沟槽内，且第一密封圈与环形沟槽过盈配合，第一密封圈朝向
连杆的外侧壁的侧面与连杆的外侧壁接触。
12.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，球头组件还包括多个弧形传动件，弧形传动件与万向接头连接，球座组件包括第一球座，第一球座与连杆的端部连接，第一球座的周侧具有多个与弧形传动件相匹配的第一弧形槽，弧形传动件与第一弧形槽一一对应插接；
13.球座组件还包括第二球座，第一球座的端部为弧形凸面状，第二球座上具有与第一球座的端部相匹配的第二弧形槽，第二弧形槽覆盖在第一球座的端部，且第二弧形槽与第一球座的端部滑动接触。
14.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，接头外套的内侧壁与万向接头的外侧壁通过螺纹连接，接头外套的内侧壁与第一球座的外侧壁之间具有间隙。
15.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，通道包括第一通道段和第二通道段，第一通道段与第二通道段连通，平衡塞位于第一通道段内，第二通道段内具有球座槽，第二球座位于球座槽内，且第二球座与球座槽过盈配合，第二球座上具有连通第一通道段和第二通道段的通孔；
16.第二通道段的侧面具有多个安装槽，安装槽与第二通道段连通，弧形传动件嵌设在安装槽内，且弧形传动件与安装槽一一对应设置，安装槽位于第一密封圈与第二球座之间。
17.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，弧形传动件为弧面销钉，弧形传动件与安装槽之间具有间隙。
18.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，平衡塞的外侧壁具有至少一个第二密封圈，第二密封圈与第一通道段的内侧壁接触。
19.在一种可能的实施方式中，本发明提供的万向轴总成，球头组件还包括封堵圈，封堵圈设置在第一通道段背离第二通道段的端部。
20.本发明还提供了一种螺杆钻具，包括螺杆钻具本体和设置在螺杆钻具本体上的上述万向轴总成。
21.本发明提供的万向轴总成和螺杆钻具，万向轴总成通过设置连杆，压力平衡单元和万向接头单元，万向接头单元设置在连杆的端部。连杆用于连接位于其两端万向接头单元，以传递压力和扭矩，万向接头单元中的球头组件和球座组件采用球铰接的方式进行连接，以实现万向轴总成的万向功能。压力平衡单元包括平衡塞和封闭组件，平衡塞可以在通道内沿万向轴总成轴向移动。平衡塞沿万向轴总成轴向将通道的一端与外界分隔，封闭组件在通道的另一端沿万向轴总成轴向将通道与外界分隔，连接处位于通道的一端和另一端之间，封闭组件和部分球头组件沿万向轴总成径向将连接处与外界隔开，由此，封闭组件、平衡塞与部分球头组件共同形成将连接处与外界隔开的封闭腔，封闭腔内存储有润滑液，通过平衡塞在通道的移动，使得封闭腔内润滑液的压力始终与外部钻井液的压力保持一致，由此，球头组件和球座组件连接处的各部件始终在有润滑的条件下工作，减少了连接处各部件的磨损，延长了万向轴总成的使用寿命。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例提供的万向轴总成的结构示意图；
24.图2为本发明实施例提供的万向轴总成的局部爆炸示意图；
25.图3为本发明实施例提供的万向轴总成沿轴向的剖视图；
26.图4为图3中a处的放大图；
27.图5为图3中b处的放大图。
28.附图标记说明：
29.100-连杆；
30.200-压力平衡单元；
31.210-平衡塞；211-容纳槽；
32.220-封闭组件；221-封闭腔；222-接头外套；2221-第一套接部；2222-第二套接部；2223-环形沟槽；223-第一密封圈；
33.300-万向接头单元；
34.310-球头组件；311-通道；3111-第一通道段；3112-第二通道段；3113-球座槽；3114-安装槽；312-万向接头；3121-第一端；3121a-环形槽；3122-第二端；313-弧形传动件；3131-传动部；3132-销钉头；
35.320-球座组件；321-第一球座；3211-第一弧形槽；322-第二球座；3221-第二弧形槽；3222-通孔；
36.x-万向轴总成轴向；
37.y-万向轴总成径向。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
40.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
41.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图
示或描述的那些以外的顺序实施。
42.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。
43.螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。其中，钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。
44.螺杆钻具包括依次连接的旁通阀总成、液压马达总成、万向轴总成、传动轴总成和钻头，其中万向轴总成将马达的行星运动转变为传动轴的定轴转动，将马达产生的扭矩及压力传递给传动轴，再经传动轴传递至钻头。
45.万向轴总成包括连杆和连接在连杆两端的万向接头，常用的万向接头包括花瓣式接头、挠式接头和球铰接。万向轴总成需传递马达总成产生的扭矩和压力，因此万向接头处受力状态复杂，万向接头经常在无润滑或少润滑的条件下工作，随着万向接头使用时间的增加，万向接头会产生各种磨损。以花瓣式接头为例，花瓣式接头包括相互啮合的花瓣体，相邻的花瓣齿之间具有间隙，花瓣齿之间的间隙即为万向接头转动的空间。随着万向轴总成的使用，花瓣齿会产生磨损，直至两个花瓣体轴向脱开，万向轴总成失效。
46.此外，在螺杆钻具工作时，万向接头暴露在钻井液中，钻井液的腐蚀和万向接头与钻井液中颗粒的相互作用也会使万向接头产生磨损。万向接头在很短的时间内便产生严重磨损，影响压力和扭矩的传递，直至万向接头失效，万向接头需要频繁的更换。
47.采用上述万向接头的万向轴总成的使用寿命较短。
48.基于此，本发明提供了一种万向轴总成和螺杆钻具，通过万向轴总成中的平衡塞在通道内的移动使得封闭腔内的压力与外界的压力保持一致，由此，球头组件和球座组件连接处的各部件始终在有润滑的条件下工作，减少了连接处各部件的磨损，延长了万向轴总成的使用寿命。
49.图1为本发明实施例提供的万向轴总成的结构示意图；图2为本发明实施例提供的万向轴总成的局部爆炸示意图；图3为本发明实施例提供的万向轴总成沿轴向的剖视图。
50.如图1至图3所示，本发明提供的万向轴总成，包括连杆100，压力平衡单元200和万向接头单元300，万向接头单元300设置在连杆100的端部；
51.万向接头单元300包括球头组件310和球座组件320，球座组件320设置在连杆100的端部，球头组件310与球座组件320转动连接，压力平衡单元200包括平衡塞210和封闭组件220，球头组件310具有与外界连通的通道311，平衡塞210位于通道311内，封闭组件220用于封闭球头组件310与球座组件320的连接处，封闭组件220、平衡塞210与部分球头组件310共同形成用于存储润滑液的封闭腔221，平衡塞210沿通道311的延伸方向移动以使封闭腔221内的压力与外界的压力一致。
52.请继续参见图1所示，连杆100的两端分别连接有万向接头单元300。连杆100可以为实心的连接轴，连杆100可以采用强度和硬度较大的不锈钢材料制成，也可以采用其他金属材料制成，连杆100的长度可以根据具体的钻井环境而改变。其中，连杆100的长度方向称为万向轴总成轴向x，连杆100的直径方向称为万向轴总成径向y。
53.万向接头单元300中的球头组件310和球座组件320采用球铰接的方式进行连接，以实现万向轴总成的万向功能。可以在连杆100的端部设置球座组件320，与球座组件320匹配的设置有球头组件310。在螺杆钻具工作时，液压马达总成产生的压力和扭矩传递至位于连杆100一端的万向接头单元300，由于球座组件320与球头组件310为球铰接，因此万向接头单元300可以将压力和扭矩传递至连杆100，再通过连杆100传递至位于连杆100另一端的万向接头单元300。位于连杆100另一端的万向接头单元300将压力和扭矩传递至传动轴总成，进而传递至钻头，带动钻头工作。
54.下面，对压力平衡单元200的结构的作用进行详细的说明。
55.请继续参见图1至图3所示，球头组件310内部设置有通道311，通道311与球头组件310同轴设置。平衡塞210设置在通道311内，平衡塞210与通道311的内壁抵接并且可以沿着万向轴总成轴向x移动。平衡塞210沿万向轴总成轴向x将通道311的一端与外界分隔。
56.球头组件310与球座组件320连接的位置称为连接处，封闭组件220在通道311的另一端沿万向轴总成轴向x将通道311与外界分隔，连接处位于通道311的一端和另一端之间，此外，封闭组件220和部分球头组件310沿万向轴总成径向y将连接处与外界隔开，由此，封闭组件220、平衡塞210与部分球头组件310共同形成将连接处与外界隔开的封闭腔221。封闭腔221内存储有润滑液，润滑液用于润滑球头组件310与球座组件320连接处的各部件。
57.在螺杆钻具工作时，万向轴总成处于钻井液的环境中，钻井液与封闭腔221内的润滑液之间会产生压力差，压力差使得平衡塞210沿轴向在通道311内移动。当钻井液的压力大于润滑液的压力时，平衡塞210朝向球座组件320移动，当润滑液的压力大于钻井液的压力时，平衡塞210背离球座组件320移动，使得封闭腔221内润滑液的压力始终与外部钻井液的压力保持一致，由此，使得球头组件310和球座组件320连接处的各部件始终在有润滑的条件下工作，相对于现有技术中万向接头在无润滑或少润滑的条件下工作的情况，减少了连接处各部件的磨损，延长了万向轴总成的使用寿命。
58.本发明提供的万向轴总成，通过设置连杆100，压力平衡单元200和万向接头单元300，万向接头单元300设置在连杆100的端部。连杆100用于连接位于其两端万向接头单元300，以传递压力和扭矩，万向接头单元300中的球头组件310和球座组件320采用球铰接的方式进行连接，以实现万向轴总成的万向功能。压力平衡单元200包括平衡塞210和封闭组件220，平衡塞可以在通道311内沿万向轴总成轴向x移动。平衡塞210沿万向轴总成轴向x将通道311的一端与外界分隔，封闭组件220在通道311的另一端沿万向轴总成轴向x将通道311与外界分隔，连接处位于通道311的一端和另一端之间，封闭组件220和部分球头组件310沿万向轴总成径向y将连接处与外界隔开，由此，封闭组件220、平衡塞210与部分球头组件310共同形成将连接处与外界隔开的封闭腔221，封闭腔221内存储有润滑液，通过平衡塞210在通道311的移动，使得封闭腔221内润滑液的压力始终与外部钻井液的压力保持一致，由此，球头组件310和球座组件320连接处的各部件始终在有润滑的条件下工作，减少了连接处各部件的磨损，延长了万向轴总成的使用寿命。
59.请继续参见图2和图3所示，球头组件310包括万向接头312，通道311位于万向接头312上，且通道311与万向接头312的相对的两端均连通，万向接头311套设在连杆100上。
60.封闭组件220包括接头外套222和第一密封圈223，接头外套222套接在万向接头312上，球座组件320位于万向接头312内，连杆100部分位于接头外套222内，第一密封圈223
抵接在接头外套222的内侧壁与位于接头外套222内的连杆100的外侧壁之间。
61.万向接头312包括沿轴向相对的第一端3121和第二端3122，通道311与第二端3122和第一端3121均连通，即通道311沿轴向贯穿万向接头312。万向接头312的第二端3122套接在球座组件320上。接头外套222包括第一套接部2221和第二套接部2222，第一套接部2221在靠近第二端3122的位置处套接在万向接头312上，也就是说沿万向轴总成的轴心向外依次设置有球座组件320、万向接头312和接头外套222，从而沿万向轴总成径向y将球座组件320和球头组件310的连接处与外部环境隔开。
62.请继续参见图3所示，第二套接部2222与第一套接部2221连接，并从第一套接部2221沿轴向朝向连杆100延伸，以覆盖部分连杆100。第一密封圈223设置在第二套接部2222与连杆100之间，第一密封圈223可以由具有弹性的有耐高温塑胶制成，第一密封圈223用于密封连杆100与接头外套222之间的间隙。由此，封闭组件220和平衡塞210配合，使得球座组件320和球头组件310的连接处与外部环境完全隔开。
63.图4为图3中a处的放大图。参见图3和图4所示，第一密封圈223的端面与万向接头312位于接头外套222内的端部抵接。
64.第一密封圈223抵接在万向接头312的第二端3122上，由于第一密封圈223具有弹性，因此当连杆100相对于万向接头单元300摆动时，第一密封圈223还可以缓冲连杆100与万向接头312之间的硬接触。此外，第二端3122还可以对第一密封圈223进行限位，以防止第一密封圈223沿万向轴总成轴向x窜动。
65.为了进一步防止第一密封圈223沿万向轴总成轴向x窜动，接头外套222的内侧壁具有环形沟槽2223，第一密封圈223位于环形沟槽2223内，且第一密封圈223与环形沟槽2223过盈配合，第一密封圈223朝向连杆100的外侧壁的侧面与连杆100的外侧壁接触。
66.相对于现有技术中密封圈需要承受扭力和剪切等各种负责的应力，因此密封圈容易破损失效，本技术中第一密封圈223仅需承受压力，第一密封圈223的使用寿命较长。
67.请继续参见图3和图4，环形沟槽2223在第一套接部2221和第二套接部2222连接的位置处形成台阶部，第一密封圈223设置在台阶部上。
68.第一密封圈223与环形沟槽2223过盈配合，环形沟槽2223在第一密封圈223上施加压力使得第一密封圈223弹性变形，由此第一密封圈223的内圈接触连杆100的外侧壁，以实现密封作用。
69.下面，对球头组件310和球座组件320的具体连接方式进行详细说明。
70.请继续参见图2至图4所示，球头组件310还包括多个弧形传动件313，弧形传动件313与万向接头312连接，球座组件320包括第一球座321，第一球座321与连杆100的端部连接，第一球座321的周侧具有多个与弧形传动件313相匹配的第一弧形槽3211，弧形传动件313与第一弧形槽3211一一对应插接。
71.球座组件320还包括第二球座322，第一球座321的端部为弧形凸面状，第二球座322上具有与第一球座321的端部相匹配的第二弧形槽3221，第二弧形槽3221覆盖在第一球座321的端部，且第二弧形槽3221与第一球座321的端部滑动接触。
72.在本实施例中，第二球座322设置在通道311内，第一球座321从第二端3122插入通道311内，以与第二球座322抵接。在具体实现时，第一球座321与第二球座322接触的端部可以为弧形凸面状，第二球座322朝向第一球座321的一面上具有与弧形凸面状匹配的第二弧
形槽3221，第二弧形槽3221包覆第一球座321的端部，第一球座321的端部可以沿第二弧形槽3221的圆心相对于第二球座322转动，以实现万向接头单元300的万向功能。此外，第一球座321和第二球座322接触面的形状也可以相反的设置。
73.多个弧形传动件313在靠近第二端3122的位置处沿万向接头312的外周均匀间隔设置，弧形传动件313插设在万向接头312上，并穿过万向接头312抵接在第一弧形槽3211上，以将万向接头312和第一球座321铰接。
74.在螺杆钻具工作时，液压马达产生的压力和扭矩传递至位于连杆100一端万向接头单元300。其中，压力依次通过万向接头312、第二球座322、第一球座321传递至连杆100，并通过连杆100传递至位于连杆100另一端的万向接头单元300。扭矩依次通过万向接头312、弧形传动件313、第一球座321传递至连杆，并通过连杆100传递至位于连杆100另一端的万向接头单元300。
75.弧形传动件313朝向第一弧形槽3211的一端为弧形凸面状，以与第一弧形槽3211匹配，弧形传动件313可以沿第一弧形槽3211的圆心相对于第一弧形槽3211摆动，使得连杆100相对于万向接头单元300具有更大的摆动角度，由此可以提高万向轴总成的造斜弯角。
76.在本实施例中，接头外套222的内侧壁与万向接头312的外侧壁通过螺纹连接，接头外套222的内侧壁与第一球座321的外侧壁之间具有间隙。
77.第一套接部2221的内侧壁上具有内螺纹，万向接头312的外侧壁上具有与内螺纹匹配的外螺纹，使得接头外套222与万向接头312之间可以通过螺纹连接，螺纹连接的方式使得接头外套222便于拆卸，以便于更换万向接头单元300中的各部件。此外，由于第一密封圈223设置在环形沟槽2223中并且与万向接头312的第二端3122抵接，接头外头222与万向接头312通过螺纹连接还可以通过螺纹的拧紧程度来调节第一密封圈223沿万向轴总成轴向x的压缩状态，使得第一密封圈223处于最适当的压紧状态，以延长第一密封圈223的使用寿命。
78.请继续参见图3和图4所示，接头外套222的内侧壁与第一球座321的外侧壁之间的间隙给润滑油提供了存储空间，使得弧形传动件313可以在有润滑的环境下相对于第一弧形槽3211的转动，以减少接触面之间的磨损，延长弧形传动件313和第一球座321的使用寿命。
79.请继续参见图3和图4所示，通道311包括第一通道段3111和第二通道段3112，第一通道段3111与第二通道段连通3112，平衡塞210位于第一通道段3111内，第二通道段3112内具有球座槽3113，第二球座322位于球座槽3113内，且第二球座322与球座槽3113过盈配合，第二球座322上具有连通第一通道段3111和第二通道段3112的通孔3222。
80.第二通道段3112的侧面具有多个安装槽3114，安装槽3114与第二通道段3112连通，弧形传动件313嵌设在安装槽3114内，且弧形传动件313与安装槽3114一一对应设置，安装槽3114位于第一密封圈223与第二球座322之间。
81.在具体实现时，第一通道段3111从第一端3121沿轴向朝向万向接头312内部延伸，第二通道段3112从第二端3122沿轴向朝向万向接头312内部延伸，直至第一通道段3111和第二通道段3112连通。第一通道段3111的半径小于第二通道段3112的半径，使得在第一通道段3111和第二通道段3112的连接位置形成限位部，平衡塞210在第一通道段3111内的移动被限位部限制。限位部朝向连杆100延伸形成球座槽3113，第二球座322卡设在球座槽
3113内，第二球座322与球座槽3113之间的过盈配合可以限制第二球座322相对于球座槽3113移动，以提高压力和扭矩传递的精度。此外，第二球座322与球座槽3113之间不采用固定连接是为了便于拆卸第二球座322，以便在第二球座322与第一球座321的接触面由于磨损而失效时，仅更换第二球座322，而不需要更换整个万向接头312。
82.第二球座322上的通孔3222是为了让润滑液流过，安装槽3114设置在第一密封圈223与第二球座322之间，以将弧形传动件313也限制在第一密封圈223与第二球座322之间，使得弧形传动件313相对于第一弧形槽3211的摆动也在有润滑的环境中进行，以减少接触面之间的磨损。
83.在本实施例中，弧形传动件313为弧面销钉，弧形传动件313与安装槽3114之间具有间隙。
84.请继续参见图2至图4所示，弧形传动件313包括传动部3131和销钉头3132，传动部3131朝向第一弧形槽3211的一端为与第一弧形槽3211匹配的球面，以相对于第一弧形槽3211的圆心摆动。销钉头3132穿设在安装槽3114中。
85.安装槽3114可以为长条孔，安装槽3114的长轴方向与万向接头的轴向一致，安装槽3114的长轴约为销钉头3132的半径1.5倍到2倍，使得在传动部3131相对于第一弧形槽3211的圆心摆动时，销钉头3132可以沿安装槽3114的长轴有一定的移动范围，由此可以进一步提高万向轴总成的造斜弯角。
86.销钉头3132沿安装槽3114的短轴方向的两端切割出相对的两个侧边，以与安装槽3114沿短轴方向相对的两个边间隙配合，从而在弧形传动件313传递扭矩时减少弧形传动件313与万向接头312之间的冲击和震动，延长弧形传动件313和万向接头312的使用寿命。
87.此外，销钉头3132朝向接头外套222的一面也为弧面，该弧面与接头312的外表面的曲率相同，由此，在弧形传动件313转动时，不会发生卡顿。
88.为了提高平衡塞210的密封性，平衡塞210的外侧壁具有至少一个第二密封圈(图中未标示)，第二密封圈与第一通道段3111的内侧壁接触。
89.图5为图3中b处的放大图。参见图5所示，平衡塞210的外壁上设置有一个容纳槽211，第二密封圈设置在容纳槽211上，以密封平衡塞210与第一通道段3111的内侧壁之间的间隙，第二密封圈也可以由具有弹性的有耐高温塑胶制成。此外，为了提高密封效果，平衡塞210的外壁上设置两个或者两个以上的容纳槽211，第二密封圈与容纳槽211一一对应设置。
90.在一些实施例中，为了防止平衡塞210从第一通道段3111中脱出，球头组件310还包括封堵圈(图中未标示)，封堵圈设置在第一通道段3111背离第二通道段3112的端部。
91.万向接头312的第一端3121上设置有环形槽3121a，封堵圈安装在环形槽3121a内。在具体实现时，封堵圈可以通过焊接或者卡接的方式连接在万向接头312的第一端3121上。
92.本发明还提供了一种螺杆钻具，包括螺杆钻具本体和设置在螺杆钻具本体上的上述实施例提供的万向轴总成。
93.其中，万向轴总成的结构已在上述实施例中进行了详细说明，此处不再一一赘述。在一些实施例中，螺杆钻具本体包括旁通阀总成、液压马达总成、传动轴总成和钻头。旁通阀总成、液压马达总成、万向轴总成、传动轴总成和钻头依次连接，以将液压马达产生的压力和扭矩传递至钻头，带动钻头工作。
94.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种万向轴总成，其特征在于，包括连杆、压力平衡单元和万向接头单元，所述万向接头单元设置在所述连杆的端部；所述万向接头单元包括球头组件和球座组件，所述球座组件设置在所述连杆的端部，所述球头组件与所述球座组件转动连接，所述压力平衡单元包括平衡塞和封闭组件，所述球头组件具有与外界连通的通道，所述平衡塞位于所述通道内，所述封闭组件用于封闭所述球头组件与所述球座组件的连接处，且所述封闭组件、所述平衡塞与部分所述球头组件共同形成用于存储润滑液的封闭腔，所述平衡塞沿所述通道的延伸方向移动以使所述封闭腔内的压力与外界的压力一致。2.根据权利要求1所述的万向轴总成，其特征在于，所述球头组件包括万向接头，所述通道位于所述万向接头上，且所述通道与所述万向接头的相对的两端均连通，所述万向接头套设在所述连杆上；所述封闭组件包括接头外套和第一密封圈，所述接头外套套接在所述万向接头上，所述球座组件位于所述万向接头内，所述连杆部分位于所述接头外套内，所述第一密封圈抵接在所述接头外套的内侧壁与位于所述接头外套内的所述连杆的外侧壁之间。3.根据权利要求2所述的万向轴总成，其特征在于，所述第一密封圈的端面与所述万向接头位于所述接头外套内的端部抵接。4.根据权利要求3所述的万向轴总成，其特征在于，所述接头外套的内侧壁具有环形沟槽，所述第一密封圈位于所述环形沟槽内，且所述第一密封圈与所述环形沟槽过盈配合，所述第一密封圈朝向所述连杆的外侧壁的侧面与所述连杆的外侧壁接触。5.根据权利要求4所述的万向轴总成，其特征在于，所述球头组件还包括多个弧形传动件，所述弧形传动件与所述万向接头连接，所述球座组件包括第一球座，所述第一球座与所述连杆的端部连接，所述第一球座的周侧具有多个与所述弧形传动件相匹配的第一弧形槽，所述弧形传动件与所述第一弧形槽一一对应插接；所述球座组件还包括第二球座，所述第一球座的端部为弧形凸面状，所述第二球座上具有与所述第一球座的端部相匹配的第二弧形槽，所述第二弧形槽覆盖在所述第一球座的端部，且所述第二弧形槽与所述第一球座的端部滑动接触。6.根据权利要求5所述的万向轴总成，其特征在于，所述接头外套的内侧壁与所述万向接头的外侧壁通过螺纹连接，所述接头外套的内侧壁与所述第一球座的外侧壁之间具有间隙。7.根据权利要求6所述的万向轴总成，其特征在于，所述通道包括第一通道段和第二通道段，所述第一通道段与所述第二通道段连通，所述平衡塞位于所述第一通道段内，所述第二通道段内具有球座槽，所述第二球座位于所述球座槽内，且所述第二球座与所述球座槽过盈配合，所述第二球座上具有连通所述第一通道段和所述第二通道段的通孔；所述第二通道段的侧面具有多个安装槽，所述安装槽与所述第二通道段连通，所述弧形传动件嵌设在所述安装槽内，且所述弧形传动件与所述安装槽一一对应设置，所述安装槽位于所述第一密封圈与所述第二球座之间。8.根据权利要求7所述的万向轴总成，其特征在于，所述弧形传动件为弧面销钉，所述弧形传动件与所述安装槽之间具有间隙。9.根据权利要求7或8所述的万向轴总成，其特征在于，所述平衡塞的外侧壁具有至少
一个第二密封圈，所述第二密封圈与所述第一通道段的内侧壁接触。10.根据权利要求9所述的万向轴总成，其特征在于，所述球头组件还包括封堵圈，所述封堵圈设置在所述第一通道段背离所述第二通道段的端部。11.一种螺杆钻具，其特征在于，包括螺杆钻具本体和设置在所述螺杆钻具本体上的权利要求1至10任一项所述的万向轴总成。

技术总结
本发明提供一种万向轴总成和螺杆钻具，万向轴总成包括连杆、压力平衡单元和万向接头单元，万向接头单元设置在连杆的端部；万向接头单元包括球头组件和球座组件，球座组件设置在连杆的端部，球头组件与球座组件转动连接，压力平衡单元包括平衡塞和封闭组件，球头组件具有与外界连通的通道，平衡塞位于通道内，封闭组件用于封闭球头组件与球座组件的连接处，且封闭组件、平衡塞与部分球头组件共同形成用于存储润滑液的封闭腔，平衡塞沿通道的延伸方向移动以使封闭腔内的压力与外界的压力一致。本发明提供的万向轴总成，可以减少连接处各部件的磨损，延长了万向轴总成的使用寿命。延长了万向轴总成的使用寿命。延长了万向轴总成的使用寿命。


技术研发人员：张洪霖 罗西超 张国田 郭晨 于兴胜 郭添鸣 米凯夫
受保护的技术使用者：中国石油集团工程技术研究院有限公司 北京石油机械有限公司
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2023/9/20