径向滚珠轴承以及方法技术

一种用于心轴的轴承部分，该心轴至少部分地设置在壳体的内部孔内。径向轴承和推力轴承各自围绕心轴设置且设置在壳体的内部孔内。径向轴承包括外部圆柱形构件、内部圆柱形构件和设置在外部圆柱形构件的内部表面和内部圆柱形构件的外部表面之间的空间内的一系列球形构件。外部圆柱形构件的内部表面或内部圆柱形构件的外部表面中的一个包括平坦轮廓，并且另一个包括一系列圆周凹槽。平坦轮廓允许内部圆柱形构件和外部圆柱形构件之间的相对轴向移动，而径向轴承不吸收任何推力载荷。

Radial Ball Bearing and Its Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】径向滚珠轴承以及方法专利技术背景在油气井的钻井中，井下钻井马达可以连接到钻柱(drillstring)，以旋转和操纵钻头。常规的钻井马达通常包括动力组件、传动组件和轴承组件。旋转由动力组件来提供。传动组件将扭矩和速度从动力组件传动到设置在钻井马达的下部端部处的钻头。轴承组件承受钻井期间施加在钻柱上的轴向和径向载荷。常规的轴承组件，例如图1中示出的轴承组件10，包括心轴12，该心轴12定位成穿过上部径向轴承14、推力轴承16和下部径向轴承18。心轴12的下部端部20被构造成接合钻头。上部轴承壳体22封闭(enclose)上部径向轴承14和推力轴承16。下部轴承壳体24封闭下部径向轴承18。上部径向轴承14包括外部滑动构件26和内部滑动构件28。下部径向轴承18包括外部滑动构件30和内部滑动构件32。外部滑动构件26和30各自包括具有平坦轮廓的内部表面，并且内部滑动构件28和32各自包括具有平坦轮廓的外部表面。当外部滑动构件26、28和内部滑动构件30、32相对于彼此旋转时，相对的平坦轮廓沿着彼此滑动。推力轴承16包括一系列滚珠轴承34，该滚珠轴承34设置在由多个外部推力构件36和多个内部推力构件38形成的凹槽内。滑动径向轴承由于摩擦力而磨损，该摩擦力导致接触表面处的磨料磨损(abrasivewear)。滚珠轴承34的直径随着其磨损而减小，这导致外部推力构件36和内部推力构件38之间的相对轴向移动。这种相对轴向移动又导致外部滑动构件26和内部滑动构件28之间的相对轴向移动以及外部滑动构件30和内部滑动构件32之间的相对轴向移动。因为每个滑动构件的平坦轮廓允许上部径向轴承14和下部径向轴承18内的相对轴向移动，所以径向轴承不吸收任何推力载荷。在其他常规的轴承组件中，径向轴承由滚珠轴承或滚子轴承形成，以减少与摩擦相关联的磨料磨损。径向滚珠轴承的内部构件和外部构件各自包括凹槽，并且每个滚珠轴承设置在内部构件的凹槽和外部构件的凹槽内。当推力轴承的滚珠轴承磨损并且其直径减小时，外部推力构件和内部推力构件之间的相对轴向移动在径向轴承的内部构件和外部构件上施加不均匀的载荷。由于滚珠轴承设置在外部构件和内部构件中的凹槽内的径向轴承的布置，因此不允许外部构件和内部构件之间的相对轴向移动。因此，当推力轴承磨损时，这种径向轴承布置失效。附图简述图1是常规的轴承组件的横截面图。图2是包括本文公开的径向滚珠轴承的轴承部分的横截面图。图3是图2中示出的径向滚珠轴承的横截面图。图4是图3中的细节A的局部横截面图。图5是可替代的径向滚珠轴承的横截面图。图6为图5中的细节A的局部横截面图。图7是另一个可替代的径向滚珠轴承的横截面图。图8是图7中的细节A的局部横截面图。图9是包括上部径向滚珠轴承和下部径向滚珠轴承的可替代的轴承部分的横截面图。图10是包括下部径向滚珠轴承的可替代的轴承部分的横截面图。图11是包括定位在上部推力轴承和下部推力轴承之间的径向滚珠轴承的可替代的轴承部分的横截面图。图12是包括设置在上部推力轴承和下部推力轴承之间的上部径向滚珠轴承以及设置在下部推力轴承下方的下部径向滚珠轴承的可替代的轴承部分的横截面图。优选实施方案的详细描述轴承部分可以包括至少部分地设置在壳体的内部孔内的心轴。径向轴承和推力轴承可以各自围绕心轴设置并且设置在壳体的内部孔内。径向轴承可以包括外部圆柱形构件、内部圆柱形构件和设置在外部圆柱形构件的内部表面和内部圆柱形构件的外部表面之间的空间内的一系列球形构件。外部圆柱形构件的内部表面或内部圆柱形构件的外部表面中的一个可以包括平坦轮廓，而另一个包括一系列圆周凹槽。平坦轮廓允许内部圆柱形构件和外部圆柱形构件之间的相对轴向移动，而径向轴承不吸收任何推力载荷。外部圆柱形构件和内部圆柱形构件可以包括单个套筒或一系列环。参考图2，轴承组件50可以包括心轴52，该心轴定位成穿过上部径向轴承54、推力轴承56和下部径向轴承58。轴承组件50的下部端部60可以构造成接合钻头。轴承壳体62可以封闭上部径向轴承54、推力轴承56和下部径向轴承58。上部径向轴承54可以包括外部构件64和设置在外部构件64内的内部构件66。外部构件64的内部表面和内部构件66的外部表面可以各自包括平坦轮廓。当外部构件64和内部构件66相对于彼此旋转时，相对的平坦轮廓可以沿着彼此滑动。推力轴承56可以包括一系列滚珠轴承68，其设置在由多个外部推力构件70和多个内部推力构件72形成的凹槽内。下部径向轴承58可以是径向滚珠轴承布置，包括外部构件74、设置在外部构件74内的内部构件76以及在外部构件74和内部构件76之间的一系列滚珠轴承78。外部构件74和内部构件76可以各自成形为圆柱形。参考图3和图4，外部构件74的内部表面80可以包括平坦轮廓。内部构件76的外部表面82可以包括一系列圆周凹槽84。滚珠轴承78中的每一个可以设置在圆周凹槽84中的一个中。当外部构件74和内部构件76相对于彼此旋转时，滚珠轴承78可以在内部构件76的圆周凹槽84内旋转，但是可以沿着外部构件74的内部表面80的平坦轮廓自由行进。以这种方式，径向滚珠轴承58允许外部构件74和内部构件76之间的轴向移动，而径向滚珠轴承58不吸收任何推力载荷。径向滚珠轴承58可以包括任何相应数量(例如二至三十个)的滚珠轴承78和圆周凹槽84。图5和图6图示了可替代的径向滚珠轴承90，其可以包括外部构件92、设置在外部构件92内的内部构件94以及一系列滚珠轴承96。外部构件92可以包括具有一系列圆周凹槽100的内部表面98。内部构件94可以包括具有平坦轮廓的外部表面102。滚珠轴承96中的每一个可以设置在一个圆周凹槽100中的一个中。当外部构件92和内部构件94相对于彼此旋转时，滚珠轴承96可以在外部构件92的圆周凹槽100内旋转，但是可以沿着内部构件94的外部表面102的平坦轮廓自由行进。以这种方式，径向滚珠轴承90允许外部构件92和内部构件94之间的轴向移动，而径向滚珠轴承90不吸收任何推力载荷。径向滚珠轴承90可以包括任何相应数量(例如二至三十个)的滚珠轴承96和圆周凹槽100。径向滚珠轴承58的外部构件74和内部构件76以及径向滚珠轴承90的外部构件92和内部构件94可以各自由单个连续件形成。可选择地，构件74、76、92或94中的任何一个可以由多个环形成。例如，图7和图8示出了径向滚珠轴承58，其包括由单个连续件形成的外部构件74和由单独的环76A、76B、76C、76D和76E形成的内部构件76，每个环包括单个圆周凹槽84。同样地，径向滚珠轴承90的外部构件92可以由单独的环形成，例如每个包括单个圆周凹槽100的单独的环。径向滚珠轴承58或90可以各自用于具有任何构造的轴承部分中。换句话说，径向滚珠轴承58或90可以各自用作下部径向轴承、上部径向轴承、或者上部径向轴承和下部径向轴承两者。如图2中示出的，径向滚珠轴承58可以用作轴承部分50中的下部径向轴承，该轴承部分50还包括设置在径向滚珠轴承58上方的推力轴承56和设置在推力轴承56上方的上部径向轴承54。上部径向轴承54可以是常规的滑动径向轴承。在可替代的实施方案中，径向滚珠轴承90可以用作轴承部分50中的下部径向轴承。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于泥浆润滑钻井马达的轴承部分，包括：壳体，其具有内部孔；心轴，其至少部分地设置在所述壳体的所述内部孔内；径向轴承，其围绕所述心轴设置且设置在所述壳体的所述内部孔内，所述径向轴承包括：外部圆柱形构件，其包括具有一系列圆周凹槽的内部表面；内部圆柱形构件，其包括具有平坦轮廓的外部表面，其中所述内部圆柱形构件设置在所述外部圆柱形构件内；一系列球形构件，其设置在所述外部圆柱形构件的所述内部表面和所述内部圆柱形构件的外部表面之间的空间内，其中每个球形构件接合所述圆周凹槽中的一个；以及推力轴承，其围绕所述心轴设置且设置在所述壳体的所述内部孔内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.04 US 15/344,2011.一种用于泥浆润滑钻井马达的轴承部分，包括：壳体，其具有内部孔；心轴，其至少部分地设置在所述壳体的所述内部孔内；径向轴承，其围绕所述心轴设置且设置在所述壳体的所述内部孔内，所述径向轴承包括：外部圆柱形构件，其包括具有一系列圆周凹槽的内部表面；内部圆柱形构件，其包括具有平坦轮廓的外部表面，其中所述内部圆柱形构件设置在所述外部圆柱形构件内；一系列球形构件，其设置在所述外部圆柱形构件的所述内部表面和所述内部圆柱形构件的外部表面之间的空间内，其中每个球形构件接合所述圆周凹槽中的一个；以及推力轴承，其围绕所述心轴设置且设置在所述壳体的所述内部孔内。2.如权利要求1所述的轴承部分，其中所述内部圆柱形构件的所述平坦轮廓被构造成允许所述内部圆柱形构件和所述外部圆柱形构件之间的相对轴向移动，而所述径向轴承不吸收任何推力载荷。3.如权利要求2所述的轴承部分，其中所述内部圆柱形构件的所述外部表面包括上部肩部，所述上部肩部构造成限制所述外部圆柱形构件和所述内部圆柱形构件之间的相对轴向移动。4.如权利要求2所述的轴承部分，其中所述内部圆柱形构件和所述外部圆柱形构件各自由单个套筒形成。5.如权利要求2所述的轴承部分，其中所述内部圆柱形构件由一系列环形成，并且其中所述外部圆柱形构件由单个套筒形成。6.如权利要求2所述的轴承部分，其中所述内部圆柱形构件由单个套筒形成，并且其中所述外部圆柱形构件由一系列环形成。7.如权利要求2所述的轴承部分，其中所述内部圆柱形构件和所述外部圆柱形构件各自由一系列环形成。8.如权利要求2所述的轴承部分，其中所述径向轴承定位在所述推力轴承上方。9.如权利要求2所述的轴承部分，其中所述径向轴承定位在所述推力轴承下方。10.如权利要求9所述的轴承部分，还包括围绕所述心轴设置且设置在所述壳体的所述内部孔内的第二径向轴承，所述第二径向轴承定位在所述推力轴承上方，所述第二径向轴承包括：外部圆柱形构件，其包括内部表面；内部圆柱形构件，其包括外部表面，其中所述内部圆柱形构件设置在所述外部圆柱形构件内，其中所述外部圆柱形构件的所述内部表面或所述内部圆柱形构件的所述外部表面中的一个包括平坦轮廓并且另一个包括一系列圆周凹槽；以及一系列球形构件，其设置在所述外部圆柱形构件的所述内部表面和所述内部圆柱形构件的外部表面之间的空间内，其中每个球形构件接合所述圆周凹槽中的一个。11.一种用于泥浆润滑钻井马达的轴承部分，包括：壳体，其具有内部孔；心轴，其至少部分地设置在所述壳体的所述内部孔内；径向轴承，其围绕所述心轴设置且设置在所述壳体的所述内部孔内，所述径向轴承包括：外部圆柱形构件，其包括具有平坦轮廓的内部表面；内部圆柱形构件，其包括具有一系列圆周凹槽的外部表面，其中所述内部圆柱形构件设置在所述外部圆柱形构件内；一系列球形构件，其设置在所述外部圆柱形构件的所述内部表面和所述内部圆柱形构件的外部表面之间的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩特尔·HH·范吉尼兹雷科夫斯基，威廉·D·赫本，
申请(专利权)人：瑞沃井下工具有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US