聯(lián)軸器和泥漿馬達傳動裝置的制造方法
【專利說明】聯(lián)軸器和泥漿馬達傳動裝置
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2013年3月14日提交的美國臨時專利申請No.61/786,717和2012 年8月3日提交的美國臨時專利申請No. 61/679, 341的優(yōu)先權(quán)，上述美國臨時專利申請的 全文通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 在驅(qū)動軸需要適應角度關(guān)系的變化時，能量從一個驅(qū)動軸傳遞到另一個驅(qū)動軸需 要適合傳遞扭力（即扭矩）而且同時允許聯(lián)軸器的各側(cè)上的驅(qū)動軸之間做相對移動的聯(lián)軸 器。萬向接頭和等速萬向節(jié)是用于該用途的兩種常用的聯(lián)軸器。在石油生產(chǎn)工業(yè)中，牙嵌 式離合器或相似的裝置提供了該項功能。在用于同時傳遞扭矩和軸向載荷時，該些聯(lián)軸器 處于極端負載下而導致過早損壞。
[0004] 本發(fā)明提供了適用于將扭轉(zhuǎn)能從一個驅(qū)動軸傳遞至另一個驅(qū)動軸的新型聯(lián)軸器。 更具體地說，本發(fā)明的聯(lián)軸器允許在適應偏屯、的或平行偏移的軸向?qū)实那闆r下將扭轉(zhuǎn)能 從一個驅(qū)動軸傳遞至另一個驅(qū)動軸。結(jié)果，本發(fā)明將任一輸入軸處產(chǎn)生的運動的角度變化 基本上消除或者至少基本上最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種適用于將扭轉(zhuǎn)能從一個驅(qū)動軸傳遞至另一個 驅(qū)動軸的聯(lián)軸器。聯(lián)軸器包括第一輸入軸，第一輸入軸具有第一端和第二端。所述第二端具 有至少一個凹槽W及至少一個向外凸出的脊。此外，聯(lián)軸器包括第二輸入軸，第二輸入軸具 有第一端和第二端。所述第一端具有至少一個凹槽W及至少一個向外凸出的脊。耐磨盤位 于兩個輸入軸之間且具有第一耐磨面和第二耐磨面。第一耐磨面具有至少一個向外凸出的 脊W及至少一個凹槽，并且第二耐磨面具有至少一個向外凸出的脊W及至少一個凹槽。輸 入軸的脊被收納在耐磨盤的凹槽中，而耐磨盤的脊被收納在輸入軸的凹槽中。因此，聯(lián)軸器 允許部件彼此之間的橫向運動。
[0006] 在另一個實施例中，本發(fā)明提供了泥漿馬達傳動裝置。泥漿馬達傳動裝置包括聯(lián) 軸器外殼，第一輸入軸能旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在聯(lián)軸器外殼內(nèi)。所述第一輸入軸具有第一端和第二 端，所述第一端適用于連接至泥漿馬達。所述第二端具有至少一個凹槽W及至少一個向外 凸出的脊。此外，第二輸入軸能旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在聯(lián)軸器外殼內(nèi)。第二輸入軸具有第一端和第二 端，其中所述第一端具有至少一個凹槽W及至少一個向外凸出的脊，并且所述第二端適用 于連接至關(guān)節(jié)式接頭。耐磨盤位于所述第一輸入軸與所述第二輸入軸之間。所述耐磨盤具 有第一耐磨面和第二耐磨面，所述第一耐磨面具有至少一個向外凸出的脊W及至少一個凹 槽，所述第二耐磨面具有至少一個向外凸出的脊W及至少一個凹槽。第二外殼緊固在所述 聯(lián)軸器外殼上或者與所述聯(lián)軸器外殼形成一體，W收容第一徑向軸承、第二徑向軸承和止 推軸承。所述第二輸入軸穿過第一徑向軸承、第二徑向軸承和止推軸承。第一輸入軸、耐磨 盤、第二輸入軸、徑向軸承和止推軸承將關(guān)節(jié)接頭與從第一輸入軸接收的軸向力隔離開。彎 曲外殼緊固在軸承外殼上，且收容緊固到第二輸入軸的第二端上的關(guān)節(jié)接頭。聯(lián)軸器外殼、 聯(lián)軸器、軸承外殼和止推軸承的構(gòu)造將關(guān)節(jié)接頭與沿結(jié)合有泥漿馬達傳動裝置的鉆柱傳遞 的軸向力隔離開。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明的聯(lián)軸器的側(cè)視圖。
[000引圖2是支持鉆頭盒及鉆頭的泥漿馬達傳動裝置的剖視圖。
[0009] 圖3是沿圖1中的線3-3截取的側(cè)面剖視圖，示出了穿過聯(lián)軸器的流體通道。
[0010] 圖4示出了聯(lián)軸器的設(shè)置于輸入軸上的耐磨盤。
[0011] 圖5A、圖5B和圖5C示出了耐磨盤的可選實施例。
[0012] 圖6A、圖她和圖6C示出了耐磨盤在輸入軸之間的運動。相對于圖6A而言，圖她 旋轉(zhuǎn)至120°順時針角，而圖6C旋轉(zhuǎn)至210°順時針角。
[0013] 圖7示出了泥漿馬達傳動裝置的剖視圖，其中圖2的聯(lián)軸器設(shè)置于泥漿馬達傳動 裝置的外殼內(nèi)。
[0014] 圖8示出了在設(shè)置于泥漿馬達傳動裝置的外殼內(nèi)時聯(lián)軸器周圍的和穿過聯(lián)軸器 的流體流動通路。
[0015] 圖9示出了在聯(lián)軸器設(shè)置于泥漿馬達傳動裝置的外殼內(nèi)時穿過緊固到輸入軸的 下端上的關(guān)節(jié)接頭的流體流動通路，其中輸入軸的下端形成聯(lián)軸器的一部分。
[0016] 圖10是適用于泥漿馬達傳動裝置內(nèi)的關(guān)節(jié)接頭的側(cè)面剖視圖。
[0017] 圖11是適用于泥漿馬達傳動裝置內(nèi)的關(guān)節(jié)接頭的側(cè)視圖。如圖所示，圖10的關(guān) 節(jié)接頭從圖9所示的位置旋轉(zhuǎn)了大約90°。
[0018] 圖12是應用本發(fā)明聯(lián)軸器的泥漿馬達傳動裝置的側(cè)面剖視圖，示出了泥漿馬達 傳動裝置所傳遞的軸向力和扭力。
[0019] 圖13是示出并比較根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器和"牙嵌式離合器"型聯(lián)軸器的與泥漿馬 達傳動裝置的長度（即X軸）平行的測量加速度的加速計曲線圖。
[0020] 圖14是示出并比較根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器和"牙嵌式離合器"型聯(lián)軸器的與泥漿馬 達傳動裝置的長度垂直且在縱軸上（即Y軸）的測量加速度的加速計曲線圖。
[0021] 圖15是示出并比較根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)軸器和"牙嵌式離合器"型聯(lián)軸器的與泥漿馬 達傳動裝置的長度垂直且在橫軸上（即Z軸）的測量加速度的加速計曲線圖。
[0022] 圖16示出了適用于確定圖1的聯(lián)軸器所受g值的測量構(gòu)造。
【具體實施方式】
[0023] 本發(fā)明提供了設(shè)計用來傳遞扭力和軸向力的改進的聯(lián)軸器10。將根據(jù)泥漿馬達傳 動裝置描述聯(lián)軸器10的構(gòu)造和操作方面。然而，聯(lián)軸器10適合用在需要經(jīng)由如下聯(lián)軸器 傳遞扭矩的裝置中，該聯(lián)軸器需要適應驅(qū)動軸之間的角度變化。該種操作情況的非限制性 實例可W包括驅(qū)動軸，其中聯(lián)軸器10代替萬向接頭或等速萬向節(jié)。
[0024] 首先參考圖1、圖3到圖6,聯(lián)軸器10包括第一輸入軸12、耐磨盤14和第二輸入軸 16。第一輸入軸12具有第一端18和第二端20。第二輸入軸16具有第一端22和第二端 24。耐磨盤14具有第一耐磨面26和第二耐磨面28。第一輸入軸12的第一端18和第二輸 入軸16的第二端24可WW螺紋連接或其他方便的方式緊固在傳動系統(tǒng)（化ivetrain)中 的或鉆柱中的其他部件上。
[0025] 如圖3和圖4中更清楚地顯示，第一輸入軸12的第二端20具有至少一個凹槽30 W及至少一個向外凸出的脊32。同樣，第二輸入軸16的第一端22具有至少一個凹槽34W 及至少一個向外凸出的脊36。耐磨盤14的各耐磨面26和28具有構(gòu)造為將輸入軸12和 16的凹槽30和34W及脊32和36收納或與凹槽30和34W及脊32和36配合的對應的凹 槽38和對應的脊40。如圖5A到抓所示，耐磨盤14上的凹槽34可W僅具有一個限定壁。 該同樣適用于輸入軸12和16。
[0026] 凹槽30、34、38和脊32、36、40的幾何構(gòu)造可W隨聯(lián)軸器10的使用而變化。適合 的結(jié)構(gòu)包括但不限于矩形、梯形（即漸縮形）、=角形和扇形。脊和凹槽通常具有圓角W減 小摩擦和壓力。如圖5B和圖5C所示，通常，脊32、36、40具有梯形或漸縮形構(gòu)造。通常梯形 或漸縮形表面允許存在聯(lián)接磨損而無表面接觸損耗。因此，該種構(gòu)造通過保持聯(lián)軸器部件 的相對對準和構(gòu)造來延長聯(lián)軸器壽