用于涡轮钻具的径向滑动轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种用于涡轮钻具的径向滑动轴承，包括钢质静环和钢质动环，所述静环套装于所述动环的外部，在所述静环的内表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第一滑动接触层，在所述动环的外表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第二滑动接触层，所述第一滑动接触层与所述第二滑动接触层相对设置形成滑动配合。本发明专利技术具有较强的耐磨性，并大幅度延长了使用寿命，且可防止轴承在使用时温度过高，可适用于深井和高温高压井钻探等恶劣工况下使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石油、矿山、煤田、气田等领域用井下动力钻具，尤其是一种结构简单、使用寿命长的摩擦副表面镶嵌有硬质合金块的涡轮钻具的径向滑动轴承，属于机械制造

技术介绍
众所周知，涡轮钻具是工业应用最早的一种井下液动马达，其作用是将工作液的液体压力能量转变为机械能量，驱动钻头转动以破碎井底岩石。从历史上看，涡轮钻具在前苏联一直作为其石油工业主要的钻井工具，涡轮钻井进尺占总钻井进尺80%以上。而目前涡轮钻具依然是俄罗斯及西方发达国家石油矿场常用的一种井下动力钻具。我国20世纪 50年代从前苏联引进涡轮钻具生产技术后，发展缓慢，未能在工矿现场得到很好应用，其重要原因之一是由于涡轮钻具具有转速高、扭矩小、压降高，型号单一，维修寿命短等技术缺陷，与我国钻井装备与工具发展水平不相适应。涡轮钻具维修时主要是更换径向滑动轴承与轴向止推轴承。当时从前苏联引进的涡轮钻具径向滑动轴承摩擦副都是采用硬-软配对方式，请参见图1至图3，分别为现有涡轮钻具的径向滑动轴承的结构剖视图，现有的涡轮钻具的径向滑动轴承的静环(外环)的结构示意图，以及现有的涡轮钻具的径向滑动轴承的动环(内环)的结构示意图。如图所示，现有的涡轮钻具的径向滑动轴承100包括静环101及动环102，所述静环101套装于所述动环102的外部；静环101，即滑动轴承的外环由外至内依次包括外圈 103、隔板104、本体105及橡胶衬套106，其中，外圈103与本体105通过隔板104焊接在一起；橡胶衬套106间隔镶嵌在本体105内表面，其硬度较低(肖氏硬度75 80)。橡胶衬套 106的内表面设有轴向沟槽，钻井液流过轴向沟槽时对轴承进行冷却和润滑。动环102，即滑动轴承的内环采用合金钢材料制成，其摩擦工作表面经渗碳或渗氮处理，硬度较高(布氏硬度HB = 270 观8)。静环101与动环102套装在一起，动环102的外表面与静环101 的橡胶衬套106的内表面相对滑动，从而形成了硬-软配对(金属-橡胶配对)的径向滑动轴承的滑动副。但现有的涡轮钻具的径向滑动轴承仍存在有以下不足之处1、由于采用硬-软配对方式，导致机械摩擦损失大，效率低；2、现有的径向滑动轴承在含砂的钻井液中工作寿命低，需要经常更换，设备的维护成本高。3、随着井深的增加，地层温度逐渐升高，当地层温度超过120°C 150°C时，涡轮钻具的金属-橡胶配对的径向滑动轴承的摩擦热不能及时被带走，橡胶衬套会很快硬化变脆而失效，可靠性较差，从而导致现有采用硬-软配对方式的径向滑动轴承的涡轮钻具不适合深井超深井或高温高压井钻探。有鉴于上述现有技术存在的缺点，本专利技术人基于从事相关科研及现场经验和专业知识，积极加以改进和创新，以期实现一种能够具有较强的耐磨性、延长使用寿命、防止轴承在使用时温度过高、可适用于深井和高温高压井钻探的用于涡轮钻具的径向滑动轴承。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有较强的耐磨性、较长的使用寿命、可有效的预防轴承在使用时温度过高、可适用于深井和高温高压井钻探的用于涡轮钻具的径向滑动轴承。为达到上述目的，本专利技术提出一种用于涡轮钻具的径向滑动轴承，包括钢质静环和钢质动环，所述静环套装于所述动环的外部，在所述静环的内表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第一滑动接触层，在所述动环的外表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第二滑动接触层，所述第一滑动接触层与所述第二滑动接触层相对设置形成滑动配合。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述静环的内表面与所述第一滑动接触层之间通过粘结剂相连接；所述动环的外表面与所述第二滑动接触层之间也通过粘结剂相连接。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述第一滑动接触层的相邻的所述硬质合金块之间通过粘结剂相连接；所述第二滑动接触层的相邻的所述硬质合金块之间也通过粘结剂相连接。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述粘结剂为WC与铜合金复合材料粘结剂。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述硬质合金块的纵向截面的形状为矩形或三角形或菱形。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述第一滑动接触层的所述若干个硬质合金块均勻的分布于所述静环的内表面上，所述第一滑动接触层的所述若干个硬质合金块的表面积的总和为所述静环的内表面面积的70% 80% ；相应的，所述第二滑动接触层的所述若干个硬质合金块均勻的分布于所述动环的外表面上，所述第二滑动接触层的所述若干个硬质合金块的表面积的总和为所述静环的内表面面积的70% 80%。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，所述第一滑动接触层的硬质合金块及所述第二滑动接触层的硬质合金块均呈矩阵排列而形成网格状。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，在所述静环与所述动环其中之一上沿轴向开设有工作液流道。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，在所述静环的外表面与其内表面之间沿轴向开设有多条贯通的所述工作液流道，多条所述工作液流道沿所述静环横截面的周向均勻布设。如上所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其中，在所述动环的外表面与其内表面之间沿轴向开设有多条贯通的所述工作液流道，多条所述工作液流道沿所述动环横截面的周向均勻布设。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点和优点1、本专利技术通过在静环内表面和动环外表面上镶嵌耐磨材料制成的硬质合金块，硬质合金块均勻排布构成了合金钢的滑动轴承摩擦副工作表面的第一滑动接触层及第二滑动接触层，硬质合金块具有一定面积和厚度，具有良好的承载与抗磨能力。2、由于同一滑动接触层内的硬质合金块之间及其与静环或动环钢体均通过WC与4铜合金复合材料相连接，从而具有一定的抗冲击能力。由于硬质合金硬度极高OHRA89)， 这样一副硬 硬滑动轴承具有极强的耐磨性，与现有技术中采用的金属 橡胶径向滑动轴承相比，本专利技术大幅度提高了涡轮钻具径向滑动轴承在钻井泥浆冷却润滑条件下的使用寿命。3、本专利技术在静环或动环上开设有轴向的工作液流道，使得轴承摩擦热能被工作液及时带走，降低了轴承温度，有效的预防了轴承温度过高，提高了轴承可靠性并相应延长了涡轮钻具的使用寿命。4、由于本专利技术的各部件全部采用抗温性能好的金属或合金材料，因此大大拓展了涡轮钻具在深井超深井和高温高压井钻探中的应用范围。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中，图1为现有涡轮钻具的径向滑动轴承的结构剖视图；图2为现有的涡轮钻具的径向滑动轴承的静环(外环)的结构示意图；图3为现有的涡轮钻具的径向滑动轴承的动环(内环)的结构示意图；图4为本专利技术用于涡轮钻具的径向滑动轴承实施例一的剖视结构示意图；图5为本专利技术的实施例一的静环(外环)的俯视结构示意图；图6为本专利技术的实施例一的动环(内环)的剖视结构示意图；图7为本专利技术用于涡轮钻具的径向滑动轴承实施例二的剖视结构示意图；图8为本专利技术的实施例二的动环(内环)的俯视结构示意图；图9为本专利技术的实施例二的静环(外环)的剖视结构示意图；图10为本专利技术的硬质合金块分布的实施例一的结构示意图；图11为本专利技术的硬质合金块分布的实施例二的结构示意图；图12为本专利技术的硬质合金块分布的实施例三的结构示意图；图13为本专利技术的硬质合金块分布的实施例四的结构示意图。附图标记说明现本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于涡轮钻具的径向滑动轴承，所述径向滑动轴承包括钢质静环和钢质动环，所述静环套装于所述动环的外部，其特征在于，在所述静环的内表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第一滑动接触层，在所述动环的外表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第二滑动接触层，所述第一滑动接触层与所述第二滑动接触层相对设置形成滑动配合。

【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮钻具的径向滑动轴承，所述径向滑动轴承包括钢质静环和钢质动环， 所述静环套装于所述动环的外部，其特征在于，在所述静环的内表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第一滑动接触层，在所述动环的外表面上镶嵌设有由若干个硬质合金块间隔排列构成的第二滑动接触层，所述第一滑动接触层与所述第二滑动接触层相对设置形成滑动配合。2.如权利要求1所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其特征在于，所述静环的内表面与所述第一滑动接触层之间通过粘结剂相连接；所述动环的外表面与所述第二滑动接触层之间也通过粘结剂相连接。3.如权利要求2所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其特征在于，所述第一滑动接触层的相邻的所述硬质合金块之间通过粘结剂相连接；所述第二滑动接触层的相邻的所述硬质合金块之间也通过粘结剂相连接。4.如权利要求3所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其特征在于，所述粘结剂为WC与铜合金复合材料粘结剂。5.如权利要求1所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其特征在于，所述硬质合金块的纵向截面的形状为矩形或三角形或菱形。6.如权利要求1所述用于涡轮钻具的径向滑动轴承，其特征在于，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭春飞，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：11