本發(fā)明要求2014年5月5日提交的美國臨時專利申請No.61/988，688的優(yōu)先權，該專利的全部公開內(nèi)容通過引用的方式并入本文。

背景技術：

當驅(qū)動軸需要適應(accommodate)角度關系的變化時，從一個軸向另一個軸傳遞能量需要適于傳遞扭轉(zhuǎn)力(即，扭矩)的聯(lián)軸器，從而容許聯(lián)軸器的每一側上的軸之間的相對移動。萬向接頭和等速接頭(等速萬向節(jié))是兩種用于該目的常用的聯(lián)軸器。在石油生產(chǎn)工業(yè)中，爪式離合器或類似設備提供該功能。在既用來傳遞扭轉(zhuǎn)載荷又用來傳遞軸向載荷時，這些聯(lián)軸器置于極端載荷下，導致過早失效。

本發(fā)明提供適合用于從一個軸向另一個軸傳遞扭轉(zhuǎn)能量的新的聯(lián)軸器。具體地說，本發(fā)明的聯(lián)軸器在適應偏心或平行偏移的軸對準的同時容許從一個軸向另一個軸傳遞扭轉(zhuǎn)能量。結果，本發(fā)明將任一輸入軸處產(chǎn)生的移動中的角度變化基本上消除或至少基本上最小化。

技術實現(xiàn)要素：

在一個實施例中，本發(fā)明提供一種適于將扭轉(zhuǎn)能量從一個軸傳遞到另一個軸的聯(lián)軸器。第一聯(lián)軸器包括具有第一端部和第二端部的第一輸入軸。第二端部具有至少一個凹陷的槽和至少一個向外突出的脊部(隆起)。另外，聯(lián)軸器包括具有第一端部和第二端部的第二輸入軸。第二輸入軸的第二端部承載有雙關節(jié)聯(lián)軸器形式的第二聯(lián)軸器。第二聯(lián)軸器可以通過適于構件的端部使用的任何常規(guī)的結構固定至第二輸入軸的第二端部。第二輸入軸的第一端部具有至少一個凹陷的槽和至少一個向外突出的脊部。位于第一輸入軸與第二輸入軸之間的是具有第一承磨表面和第二承磨表面的承磨盤。第一承磨表面具有至少一個向外突出的脊部和至少一個凹陷的槽，并且第二承磨表面具有至少一個向外突出的脊部和至少一個凹陷的槽。輸入軸的脊部接納在承磨盤的槽內(nèi)，同時承磨盤的脊部接納在輸入軸的槽內(nèi)。因此，第一聯(lián)軸器容許構件相對于彼此側向地移動。由第二輸入軸的第二端部所承載的第二聯(lián)軸器(即雙關節(jié)聯(lián)軸器)是雙關節(jié)聯(lián)軸器，該雙關節(jié)聯(lián)軸器包括聯(lián)軸器輸入軛架、聯(lián)軸器中央元件和聯(lián)軸器輸出軛架。聯(lián)軸器輸入軛架具有限定榫舌和榫槽結構(tongue and groove arrangement)的槽并且每個榫舌具有拱形凹部。聯(lián)軸器輸出軛架與聯(lián)軸器輸入軛架的構造相對應。因此，雙關節(jié)聯(lián)軸器的第一端部固定至中間軸或第二輸入軸，并且第二端部具有限定榫舌和榫槽結構的槽并且每個榫舌具有拱形凹部。聯(lián)軸器中央元件具有構造為接納在聯(lián)軸器輸入軛架的槽內(nèi)的第一榫舌，以及構造為接納在聯(lián)軸器輸入軛架的每個榫舌的拱形凹部內(nèi)的一對關節(jié)。另外，聯(lián)軸器中央元件具有構造為接納在聯(lián)軸器輸出軛架的槽內(nèi)的第二榫舌，以及構造為接納在聯(lián)軸器輸出軛架的每個榫舌的拱形凹部內(nèi)的一對關節(jié)。第二聯(lián)軸器中的構件的每個榫舌的相對長度可以根據(jù)由所描述的聯(lián)軸器連接起來的軸所驅(qū)動的構件而變化。最后，所有構件可以位于殼體內(nèi)。

在另一實施例中，本發(fā)明提供一種驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸包括輸入軸、中央軸、輸出軸和兩個中央聯(lián)軸器元件。輸入軸、第一中央聯(lián)軸器和中央軸的第一端部限定第一雙關節(jié)聯(lián)軸器。輸出軸、第二中央聯(lián)軸器和中央軸的第二端部限定第二雙關節(jié)聯(lián)軸器。中央軸的第一端部和第二端部承載有聯(lián)軸器軛架，每個聯(lián)軸器軛架限定榫舌和榫槽結構并且每個榫舌具有拱形凹部。由第一聯(lián)軸器軛架限定的凹槽和由第二聯(lián)軸器軛架限定的凹槽可以彼此成一直線或彼此不對準。輸入軸的第一端部構造為附接至動力輸入構件，并且輸入軸的第二端部限定榫舌和榫槽結構并且每個榫舌具有拱形凹部。輸入軸可以是整體構件或輸入軸可以承載有適于將輸入軸固定至驅(qū)動構件的輸入軸接合器。輸出軸的第一端部限定榫舌和榫槽結構并且每個榫舌具有拱形凹部，并且輸出軸的第二端部構造為附接到被驅(qū)動構件。在一個實施例中，輸出軸是包括在井下環(huán)境中適于用作分流器的流體流動孔口的整體構件。在另一實施例中，輸出軸承載有適于固定至被驅(qū)動構件(諸如分流器或其它被驅(qū)動構件等)的輸出軸接合器。在一個實施例中，每個榫舌還具有定位銷孔。每個聯(lián)軸器中央件具有第一榫舌和第二榫舌并且每個榫舌限定扭矩反作用面(torque reaction face)。另外，每個聯(lián)軸器中央件具有構造為接納在每個榫舌的拱形凹部內(nèi)的一對關節(jié)。關節(jié)位于聯(lián)軸器中央件的榫舌的兩側上。因此，關節(jié)為與各個接納榫舌的拱形凹部對準而分開或間隔開。對于第一聯(lián)軸器中央件，第一榫舌位于由輸入軸所承載的榫舌和榫槽構造限定的槽內(nèi)，并且第一關節(jié)接納在輸入軸的榫舌的拱形凹部內(nèi)。第一聯(lián)軸器中央件的第二榫舌位于由中央軸的第一端部所承載的榫舌和榫槽構造限定的槽內(nèi)，并且第一聯(lián)軸器中央件的第二關節(jié)位于中央軸的第一端部的榫舌的拱形凹部內(nèi)。同樣地，第二聯(lián)軸器中央件的第一榫舌位于由中央軸的第二端部的榫舌和榫槽構造限定的槽內(nèi)，并且由第二聯(lián)軸器中央件所承載的第一對關節(jié)位于中央軸的第二端部的榫舌的拱形凹部內(nèi)。組裝后，位于每個定位銷孔中的驅(qū)動軸構件為定位銷。

附圖說明

圖1A是本發(fā)明的第一實施例中的第一聯(lián)軸器的側視圖。

圖1B是圖1A中所繪出的第一聯(lián)軸器的特寫視圖。

圖2是使用本發(fā)明的第一實施例的泥漿馬達傳動裝置的剖視圖，其中，輸入聯(lián)軸器是滑動型聯(lián)軸器并且輸出聯(lián)軸器是雙關節(jié)聯(lián)軸器。

圖3是輸出聯(lián)軸器的聯(lián)軸器輸入軛架的視圖。

圖4是輸出聯(lián)軸器的聯(lián)軸器中央元件的視圖。

圖5是聯(lián)軸器輸出軛架的視圖。

圖6是以殼體的剖視圖示出的本發(fā)明的第二實施例的透視圖。該透視圖繪出了將輸入軸、中央軸和輸出軸接合起來的兩個雙關節(jié)聯(lián)軸器。

圖7繪出了具有輸入軸接合器的輸入軸的側視圖。

圖8繪出了具有輸入軸接合器的輸入軸的側剖視圖。

圖9繪出了中央聯(lián)軸器元件。

圖10是中央軸的透視圖。

圖11是輸出軸的一個實施例的透視圖。

圖12是輸出軸的一個實施例的側剖視圖，其中示出了適于將聯(lián)軸器結合到泥漿馬達傳動裝置中時的定位銷孔和流體流動孔。

圖13是繪出銷穿過輸入軸和中央軸中的通孔并且將輸入軸和中央軸固定到中央聯(lián)軸器元件上的側剖圖。

圖14是示出位于剖開的適于鉆具中使用的彎曲殼體內(nèi)的雙聯(lián)軸器的分解圖的局部剖視圖。

圖15是結合有兩個雙關節(jié)型聯(lián)軸器的驅(qū)動軸的另一實施例的側剖圖。在該實施例中，驅(qū)動軸的輸出端使用輸出軸和適于與被驅(qū)動構件連接的輸出軸接合器。

圖16是結合有兩個雙關節(jié)型聯(lián)軸器的驅(qū)動軸的另一實施例的側剖圖。在該實施例中，驅(qū)動軸的輸出端使用輸出軸和與后續(xù)的被驅(qū)動軸連接的輸出軸接合器。

圖17示出了用于中央聯(lián)軸器元件的樞軸點X和Y。

圖18是輸入軸接合器和可加工墊圈就位的輸入軸的側視圖。

圖19是安裝有軸接合器和可加工墊圈的輸入軸的側剖圖并且其中繪出了鎖定絲的位置。

圖20是在組裝之前的可加工墊圈、輸入軸接合器和鎖定絲的透視圖。

圖21A是安裝在輸入軸上的輸入軸接合器的端視圖，其中可加工墊圈在輸入軸接合器的扭轉(zhuǎn)六角形部上就位。

圖21B是沿圖19的線21B截取的安裝在輸入軸上的輸入軸接合器的端部剖視圖，其中可加工墊圈在輸入軸接合器的扭轉(zhuǎn)六角形部上就位。

圖22提供了在扭轉(zhuǎn)試驗機上試驗圖6至圖21的設備而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

圖23提供了在扭轉(zhuǎn)試驗機上試驗圖6至圖21的設備而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種被設計為用于傳遞扭轉(zhuǎn)力和軸向力的改進的驅(qū)動軸構造10。將基于泥漿馬達傳動裝置，對驅(qū)動軸構造10的構造和操作方面進行說明。然而，驅(qū)動軸構造10適用于需要經(jīng)由下述聯(lián)軸器來傳遞扭矩的設備：該聯(lián)軸器需要適應驅(qū)動軸之間的角度變化。這種操作的非限定性實例可以包括以驅(qū)動軸構造10來代替萬向接頭或連續(xù)速度接頭的驅(qū)動軸。

首先參考圖1和圖2，在一個實施例中，驅(qū)動軸構造10包括第一輸入軸12、承磨盤14和第二輸入軸16。第一輸入軸12具有第一端部18和第二端部20。第二輸入軸16具有第一端部22和第二端部24。承磨盤14具有第一承磨表面26和第二承磨表面28。第一輸入軸12的第一端部18和第二輸入軸16的第二端部24可以具有螺紋或者以任何有助于固定驅(qū)動鏈或鉆具中的其它構件的方式構造。

第一輸入軸12的第二端部20具有至少一個槽30和至少一個向外突出的脊部32。類似地，第二輸入軸16的第一端部22具有至少一個槽34和至少一個向外突出的脊部36。承磨盤14的承磨表面26和承磨表面28中的每一個具有構造為接納或配合輸入軸12、16的槽30、34和脊部32、36的相應的槽38和相應的脊部40。

參考圖1A和圖1B，槽30、34、38和脊部32、36、40的幾何構造可以隨著驅(qū)動軸構造10的使用而變化。適當?shù)臉嬙彀ǖ幌抻诰匦?、梯?即漸縮形)、三角形和圓齒形。脊部和槽通常具有倒圓的拐角以減小摩擦力和應力。通常，脊部32、36、40為梯形的或漸縮形的。通常，漸縮形或梯形的表面在不損失面接觸的同時允許聯(lián)軸器磨損。因此，該構造通過保持聯(lián)軸器構件的相對對準而延長了聯(lián)軸器壽命。齒的高度、寬度、漸縮角度和數(shù)量可根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸和應用而變化。脊部32、36、40的寬度從脊部的基部到末端表面的變化可以在0％到50％之間。通常，對于梯形的脊部40，末端表面將比基部窄10％到50％。如圖中所示出的那樣，驅(qū)動軸構造10針對槽30、34、38和脊部32、36、40采用相反的漸縮面或“燕尾榫接合”構造。

此外，如圖1b中所繪出，由承磨盤14所承載的向外突出的脊部40可選地包括末端表面中的潤滑凹槽。盡管僅在承磨盤14的脊部40上示出，但驅(qū)動軸構造10的所有接觸表面都可以包括潤滑凹槽，以加強橫穿并通過驅(qū)動軸構造10的鉆井泥漿和其它潤滑劑的移動性。

承磨盤14在適應偏心或平行偏置的軸對準的同時將在第一輸入軸12處接收的扭轉(zhuǎn)力和軸向力傳遞到第二輸入軸16，從而將在輸入軸12、16中的任一個處產(chǎn)生的移動中的角度變化基本上消除或至少基本上最小化。槽30、34、38與脊部32、36、40的構造和協(xié)作容許輸入軸12、16與承磨盤14之間的側向滑移。在構件中的這種移動將必然產(chǎn)生表面磨損。通常，盡管承磨盤14和輸入軸12、輸入軸16上的表面被磨損，但與輸入軸12、輸入軸16協(xié)作的承磨盤14的構造提供聯(lián)軸器構件的連續(xù)結構化對準。通過如圖2中所繪出的聯(lián)軸器殼體57提供進一步的對準關系。

為了提供橫跨表面26和表面28的基本均勻的磨損速度，承磨盤14通常由與軸12和軸16所用的材料相同的高強度合金鋼(諸如300M、4340、8620或不銹鋼成分等)制造，并且所有接觸表面承載有可選硬質(zhì)涂層(諸如陶瓷基或鈷-碳化鎢涂層等)，以提供額外的抗磨和抗損耗性。作為選擇，承磨盤14可以由諸如高強度銅等犧牲性材料制成。在一個實施例中，對所有的滑動或接觸表面26、28以及端部20、22實施抗磨和抗損耗表面處理。如將在下文中詳細說明的，在泥漿馬達傳動裝置的范圍內(nèi)，輸入軸12與輸入軸16之間的獨特的、非固定的承磨盤14結構在未對準的輸入軸(即具有偏移、平行的旋轉(zhuǎn)軸線的輸入軸)之間提供有效的轉(zhuǎn)動能量傳輸。一般來說，與目前工業(yè)中采用的常規(guī)“爪式離合器”聯(lián)軸器相比，輸入軸12、輸入軸16和承磨盤14的上述構造使驅(qū)動軸構造10承受的g力(g-force)的值減少約80％至約93％，從而減少了內(nèi)部構件的沖擊、提供了更加安靜的運行并延長了驅(qū)動軸構造10的運行壽命。

如圖2中所繪出的，驅(qū)動軸構造10承載有固定在第二輸入軸16的端部24上的雙關節(jié)聯(lián)軸器400。雙關節(jié)聯(lián)軸器400包括聯(lián)軸器輸入軛架402、聯(lián)軸器中央元件404和聯(lián)軸器輸出軛架406。最后，如圖6所繪出的，如果將驅(qū)動軸10用在泥漿馬達傳動裝置中，則彎曲殼體408(也被稱作曲面殼體)可以容納雙關節(jié)聯(lián)軸器400?？梢詫㈦p關節(jié)聯(lián)軸器400固定至任何常規(guī)的鉆頭盒(bit box)或固定至本領域的技術人員已知的其它井下驅(qū)動工具。作為選擇，可以以適當?shù)姆绞綄㈦p關節(jié)聯(lián)軸器400固定至任何被驅(qū)動構件以向被驅(qū)動構件傳遞扭矩。

因此，驅(qū)動軸構造10在已被結合到泥漿馬達傳動裝置100中時，在提供容易更換的聯(lián)軸器的同時在定向鉆進期間提供驅(qū)動鉆頭的能力。然而，本發(fā)明還提供了明顯的其它優(yōu)點。

通過任何適于驅(qū)動軸10的預期用途的常規(guī)手段將雙關節(jié)聯(lián)軸器400固定至軸16的端部24。聯(lián)軸器輸入軛架402具有第一端部和第二端部。第一端部固定于端部24。第二端部具有限定榫舌和榫槽構造的槽436。每個榫舌434具有拱形凹部432。聯(lián)軸器中央元件404具有構造為被接納在槽436內(nèi)的第一榫舌415以及構造為被接納在聯(lián)軸器輸出軛架406的槽439內(nèi)的第二榫舌417。另外，中央聯(lián)軸器元件承載有構造為接納在聯(lián)軸器輸入軛架402和聯(lián)軸器輸出軛架406的各個拱形凹部內(nèi)的兩對拱形關節(jié)411。每個榫舌415、榫舌417的各自的面416用作適于從輸入軛架向輸出軛架傳遞扭矩的扭矩反作用面416。另外，關節(jié)411具有從拱形表面到扭矩反作用面的半徑過渡部，半徑過渡部通過適應(遷就)施加于聯(lián)軸器輸入軛架的軸向力而進一步加強扭矩傳遞。第二聯(lián)軸器中的構件的每個榫舌的相對長度可以根據(jù)由所描述的聯(lián)軸器連接起來的軸所驅(qū)動的構件而變化。最后，所有構件可以位于殼體內(nèi)。

參考圖6，具有兩個雙關節(jié)聯(lián)軸器400的驅(qū)動軸10可以設置在彎曲子殼體408內(nèi)或者替代具有CV接頭或萬向接頭的任何驅(qū)動軸。驅(qū)動軸包括輸入軸403、中央軸410、輸出軸407和兩個聯(lián)軸器中央元件404。輸入軸403、第一中央聯(lián)軸器404a和中央軸410的第一端部限定第一雙關節(jié)聯(lián)軸器。輸出軸407、第二中央聯(lián)軸器404b和中央軸410的第二端部限定第二雙關節(jié)聯(lián)軸器。如圖7至圖8所反映出的，輸入軸403在功能上與輸入軛架402相對應，并且輸出軸407在功能上與輸出軛架406相對應。

中央軸410的第一端部和第二端部承載有聯(lián)軸器軛架，每個聯(lián)軸器軛架限定榫舌和榫槽結構并且每個榫舌438具有拱形凹部432。由第一聯(lián)軸器軛架限定的槽437和由第二聯(lián)軸器軛架限定的槽437可以彼此成一直線或彼此不對準。

輸入軸403的第一端部構造為附接至動力輸入構件，并且輸入軸403的第二端部限定榫舌和榫槽結構并且每個榫舌434具有拱形凹部432。輸入軸可以是整體構件或輸入軸可以承載有適于將輸入軸固定至驅(qū)動構件的輸入軸接合器412。如圖8中所繪出的，輸入軸接合器412具有內(nèi)部六角形部413。圖18至圖21繪出了輸入軸接合器412的更加典型的實施例。如這里所繪出的，輸入軸接合器412具有外部扭轉(zhuǎn)六角形部421。在輸入軸接合器412安裝到輸入軸上之前，將鎖定絲442安置在輸入軸接合器412的螺紋444上。最后，在輸入軸接合器412安裝到輸入軸403中并且擰緊至適當?shù)呐ぞ刂?，鎖定絲442插入并穿過輸入軸403的孔447并配合到輸入軸接合器412以及輸入軸403中的凹槽449(未示出輸入軸上的凹槽)中。將可加工墊圈440安置在扭轉(zhuǎn)六角形部421上。可加工墊圈440保護扭轉(zhuǎn)六角形部421不被損壞并且提供從輸入軸403到輸入軸接合器412的光滑過渡部。

輸出軸407的第一端部限定榫舌和榫槽結構并且每個榫舌441具有拱形凹部443，并且輸出軸的第二端部構造為附接到被驅(qū)動構件。在一個實施例中，輸出軸是包括適于在井下環(huán)境中用作分流器的流體流動孔口422的整體構件。在另一實施例中，輸出軸承載有適于固定至被驅(qū)動構件(諸如分流器或其它被驅(qū)動構件等)的輸出軸接合器。

在一個實施例中，輸入軸403、中央軸410和輸出軸407上的每個榫舌分別具有至少一個定位銷孔(或定位銷洞)424、418和420。每個聯(lián)軸器中央元件404具有第一榫舌415和第二榫舌417并且每個榫舌限定扭矩反作用面416。另外，每個聯(lián)軸器中央件具有構造為接納在每個榫舌的拱形凹部內(nèi)的兩對關節(jié)411。如圖所繪出，聯(lián)軸器中央元件404是對稱的并且可以與“向上或向下”的任一榫舌安裝在一起。在每對關節(jié)中，關節(jié)411位于聯(lián)軸器中央件的榫舌415、417的兩側上。因此，關節(jié)411為與各個接納榫舌的拱形凹部對準而分開或間隔開適當?shù)木嚯x。

對于第一聯(lián)軸器中央元件404a，第一榫舌415位于由輸入軸403承載的榫舌和榫槽構造所限定的槽436內(nèi)，并且第一關節(jié)411接納在輸入軸的榫舌434的拱形凹部432內(nèi)。第一聯(lián)軸器中央元件404a的第二榫舌417位于由中央軸410的第一端部承載的榫舌和榫槽構造限定的槽437a內(nèi)，并且第一聯(lián)軸器中央元件404a的第二關節(jié)411位于中央軸410的第一端部的榫舌438的拱形凹部432a內(nèi)。同樣地，第二聯(lián)軸器中央元件404b的第一榫舌位于由中央軸410的第二端部的榫舌和榫槽構造限定的槽437b內(nèi)，并且由第二聯(lián)軸器中央元件404b承載的第一關節(jié)411位于中央軸410的第二端部的榫舌438的拱形凹部432b內(nèi)。組裝后，位于中央軸410的定位銷孔418、輸入軸403的定位銷孔424、輸出軸407的定位銷孔420中的每一個內(nèi)的驅(qū)動軸構件為定位銷426。

定位銷426在孔418、孔420或孔424內(nèi)具有寬松的間隙配合。銷426在中央聯(lián)軸器元件404的底部封閉的孔414內(nèi)也具有寬松的間隙配合。然而，為確保在每個雙關節(jié)聯(lián)軸器400的樞轉(zhuǎn)運動期間圍繞銷426的運動的自由度，孔414的直徑大于孔418、420和424的直徑。因此，由孔414、418、420和424內(nèi)的定位銷426提供的運動的自由度允許圍繞圖17所繪出的點劃線X和Y作樞轉(zhuǎn)運動。最后，設置在銷426上的管塞428或等同元件將定位銷426固定在雙關節(jié)聯(lián)軸器400的孔中。

在前述實施例中，輸出軸407適于用在泥漿馬達傳動裝置中。如圖11至圖12所繪出的，輸出軸的第二端部具有螺紋以用于固定至鉆頭盒或其它井下工具。另外，輸出軸407包括泥漿流動通道孔口422。然而，輸出軸407可以適用于地面或井下使用的任何動力輸出構造。如圖15至圖16所繪出的，輸出軸407承載有這樣的輸出軸接合器409：適于連接至交叉引流器(cross-flow diverter)(如所繪出的那樣)或任何其它被驅(qū)動構件，被驅(qū)動構件包括但不限于差速器、變速器或需要動力輸入的任何類似設備。

在圖15和圖16的實施例中，驅(qū)動軸結合有如上文所述的兩個雙關節(jié)聯(lián)軸器。第二雙關節(jié)聯(lián)軸器包括輸出軸407，該輸出軸407具有與上文的輸出軸407的第一端部相同的榫舌和榫槽構造。唯一的區(qū)別是輸出軸407的第二端部的構造。在本實施例中，輸出軸407承載有輸出軸接合器409。輸出軸接合器409具有以任何常規(guī)手段固定至輸出軸407的第二端部的第一端部，如所繪出的那樣，通過螺紋提供連接。輸出軸432的第二端部可以帶有螺紋或適于連接至被驅(qū)動構件或附加軸的任何其它構造。

為演示圖6至圖21所繪出的構造所提供的改進，在Dyna Drill測功機上對圖6至圖21的實施例進行試驗。在僅使用水代表鉆孔液體的情況下，軸以4000磅×英尺的扭矩(約5423Nm的扭矩；也是泥漿馬達使用的最大額定值)運轉(zhuǎn)14小時。在該試驗之后，在LORD公司將相同的驅(qū)動軸與扭轉(zhuǎn)試驗機配合。在試驗期間使用300000磅×英寸的扭矩傳感器(約33.9KNm的扭矩傳感器)來測量扭矩。在試驗環(huán)境中，因不需要殼體408而將殼體408省略。為了該試驗，將300000磅×英寸的扭矩(約33.9KNm的扭矩)與扭轉(zhuǎn)試驗機配合。執(zhí)行三次試驗。試驗1因打滑而作廢。試驗2和試驗3在圖22至圖23中繪出。在后續(xù)試驗期間，扭轉(zhuǎn)試驗機的代表鉆頭心軸的等同物的螺紋桿斷裂。螺紋桿由300M合金鋼構成。該鋼的品質(zhì)被認為強于常規(guī)的井下鉆頭心軸。由于試驗過程沒有損壞驅(qū)動軸的雙關節(jié)接頭或中央軸，因此可以推斷出圖6至圖21所繪出的設備的構造具有大于常規(guī)的井下鉆頭心軸的扭矩傳遞能力。

參考圖22至圖23，使輸入軸與輸出軸接合起來的具有中央軸的兩個雙關節(jié)構造順利地運行到14000lb×ft(168000lb×in或約19KNm)的失速扭矩。在圖22中，線A的傾斜度＝-24020+157550/-1.503+6×403＝27251lb×in/度(約3.1KNm/度)，并且線B的傾斜度＝-167688+162205/-12.653+7.003＝970lb×in/度(約110Nm/度)。線B反映出輕微的螺紋打滑。在圖23中，線A的傾斜度＝-155258+19433/-5.953+1.005＝27450lb×in/度(約3.1KNm/度)，并且線B的傾斜度＝-167887+165651/-8.203+6.553＝1355lb×in/度(約153Nm/度)。線B反映出輕微的螺紋打滑。

圖22至圖23的數(shù)據(jù)表明軸在試驗期間的表現(xiàn)如預期一樣，并且表明試驗機與螺柱之間的螺紋接合朝向試驗的上限連續(xù)地打滑(滑動)或屈服。

在運行中，結合有兩個雙關節(jié)接頭400的驅(qū)動軸10將提供從輸入軸403到輸出軸407的改進的扭矩傳遞。圖6至圖21所繪出的構造提供兩個扭矩路徑。第一扭矩路徑遵循：輸入軸403的榫舌和榫槽構件、中央軸410、輸出軸407以及中央聯(lián)軸器元件404a和404b。因此，施加于輸入軸403的扭矩從榫舌434傳遞到中央聯(lián)軸器元件404a的榫舌415的扭矩傳遞面416上。榫舌417的中央聯(lián)軸器元件的扭矩傳遞面416進而將扭矩傳遞到形成第一槽437a的榫舌438。同樣地，槽437b處的榫舌438將扭矩傳遞到中央聯(lián)軸器元件404b的榫舌415的扭矩傳遞面416。最后，中央聯(lián)軸器元件404b的榫舌417的扭矩傳遞面416將扭矩傳遞到輸出軸407的榫舌441。

第二扭矩路徑提供了改進的效率。第二扭矩路徑利用雙關節(jié)接頭400的拱形接觸點。具體地說，如上文所述，輸入軸407的每個榫舌434具有拱形凹部432。同樣地，中央軸410的每個榫舌具有含拱形凹部432的榫舌438，并且輸出軸407的每個榫舌441具有拱形凹部443。輸入軸403、中央軸410和輸出軸407的榫舌中的拱形凹部具有與中央聯(lián)軸器元件404的每個關節(jié)411的拱形表面對應的半徑。第二扭矩路徑遵循：榫舌的拱形凹部和關節(jié)的拱形表面，直至到達輸出軸407。

本發(fā)明的其它實施例將對本領域的技術人員是顯而易見。此外，前述說明僅用來實現(xiàn)和描述本發(fā)明的基本使用和方法。相應地，所附權利要求限定了本發(fā)明的真實范圍。