用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)，包括止推軸承動(dòng)磁環(huán)、止推軸承靜磁環(huán)、主軸、內(nèi)筒、動(dòng)磁環(huán)擋圈、徑向軸承內(nèi)磁環(huán)、徑向軸承外磁環(huán)及外筒。所述主軸安裝在內(nèi)筒中，采用空心結(jié)構(gòu)，兩端分別連接鉆頭和渦輪節(jié)；所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)均卡緊在主軸上，所述主軸上設(shè)有臺(tái)肩，磁環(huán)與磁環(huán)之間采用擋套隔開(kāi)；所述止推軸承靜磁環(huán)鑲嵌在內(nèi)筒內(nèi)壁，所述內(nèi)筒采用對(duì)開(kāi)形式，內(nèi)壁設(shè)有磁環(huán)安裝槽，所述止推軸承靜磁環(huán)也采用對(duì)開(kāi)形式；所述徑向軸承內(nèi)磁環(huán)卡緊安裝在主軸上；所述徑向軸承外磁環(huán)卡緊在外筒內(nèi)壁。本發(fā)明設(shè)計(jì)的磁懸浮軸承節(jié)結(jié)構(gòu)合理，大幅度提高渦輪鉆具的使用壽命，具有良好的安全性和實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油田、氣田等領(lǐng)域用井下動(dòng)力鉆具，具體是一種用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)，屬于石油機(jī)械領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]渦輪鉆具是一種將泥漿的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的井下液動(dòng)馬達(dá)，通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)鉆頭破巖，達(dá)到鉆井的目的。由于井下地質(zhì)情況復(fù)雜，鉆井作業(yè)工況惡劣，渦輪鉆具軸承所受載荷大且不均勻，同時(shí)加上鉆井泥漿的腐蝕以及泥漿中巖屑的磨損，渦輪鉆具軸承的使用壽命非常短，這也導(dǎo)致渦輪鉆具的應(yīng)用推廣受到限制。因此，提高渦輪鉆具軸承的壽命，是提聞潤(rùn)輪鉆具整體壽命的關(guān)鍵因素。
[0003]目前，提高渦輪鉆具鉆井效率采用的方法主要有:1.軸承單獨(dú)成節(jié)，可直接更換，減少鉆井過(guò)程中檢修時(shí)間；2.采用全硬質(zhì)合金鋼或其他耐磨材料，減緩止推軸承由于磨損而失效；3.軸承接觸面上鑲嵌PDC片。這些方法在一定程度上提高了渦輪鉆具的使用時(shí)間或提高了鉆井效率，但是因?yàn)槟p而造成的軸承失效這個(gè)根本的問(wèn)題未得到解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)，用以解決由于軸承之間相互磨損而導(dǎo)致軸承失效的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)，包括止推軸承動(dòng)磁環(huán)、止推軸承靜磁環(huán)、主軸、內(nèi)筒、動(dòng)磁環(huán)擋圈、徑向軸承內(nèi)磁環(huán)、徑向軸承外磁環(huán)及外筒。所述主軸安裝在內(nèi)筒中，采用空心結(jié)構(gòu)，兩端分別連接鉆頭和渦輪節(jié)；所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)均卡緊在主軸上，所述主軸上設(shè)有臺(tái)肩，磁環(huán)與磁環(huán)之前采用擋套隔開(kāi)；所述止推軸承靜磁環(huán)鑲嵌在內(nèi)筒內(nèi)壁，所述內(nèi)筒采用對(duì)開(kāi)形式，內(nèi)壁設(shè)有磁環(huán)安裝槽，所述止推軸承靜磁環(huán)也采用形式；所述徑向軸承內(nèi)磁環(huán)卡緊安裝在主軸上；所述徑向軸承外磁環(huán)卡緊在外筒內(nèi)壁。
[0006]所述主軸、止推軸承動(dòng)磁環(huán)、動(dòng)磁環(huán)擋圈和徑向軸承內(nèi)磁環(huán)安裝固緊為一個(gè)整體，懸浮在所述內(nèi)筒之中。整體懸浮式結(jié)構(gòu)可以有效吸收鉆頭所受沖擊載荷，減緩鉆頭的損壞。
[0007]所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)和止推軸承靜磁環(huán)磁極相對(duì)，磁環(huán)與磁環(huán)之間存在一定的間隙，利用相同磁極之間的排斥力達(dá)到承受軸向載荷的作用。磁環(huán)之前互不接觸，利用磁力來(lái)承受軸向載荷，防止了軸承之間的相互磨損，從而大大提高了軸承的使用壽命。
[0008]所述止推軸承靜磁環(huán)和內(nèi)筒都采用兩半對(duì)接的結(jié)構(gòu)形式。便于止推軸承靜磁環(huán)的鑲嵌和主軸的安裝，同時(shí)也能有效縮短軸承節(jié)檢修和磁環(huán)更換的時(shí)間，提高鉆井效率。
[0009]所述徑向軸承內(nèi)磁環(huán)分別安裝于主軸兩端，與所述徑向軸承外磁環(huán)磁極相對(duì)，利用磁極之間的排斥力承載主軸所受徑向力。內(nèi)外磁環(huán)之間設(shè)有間隙，能夠有效減少軸承在徑向沖擊載荷作用下的磨損及碰撞。
[0010]所述內(nèi)筒對(duì)接面設(shè)有密封槽，能夠有效防止鉆井泥漿由對(duì)接口滲入，造成軸承磁環(huán)的腐蝕及磨損，甚至磁環(huán)間隙的堵塞，影響軸承節(jié)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)也能夠防止泥漿的流失，提聞鉆井液壓的利用率。
[0011 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
[0012]1.利用同性磁極之間的排斥力承受鉆具的軸向或徑向載荷，避免軸承之間的磨損和碰撞，大大提聞了潤(rùn)輪鉆具的使用壽命。
[0013]2.主軸整體懸浮式結(jié)構(gòu)，能夠有效吸收鉆頭所受沖擊載荷，減緩鉆頭的損壞，從而延長(zhǎng)鉆井過(guò)程中鉆頭更換周期，提高鉆井效率。
[0014]3.本發(fā)明中所使用的軸承磁環(huán)全部采用釹鐵硼永磁材料，其具有優(yōu)異的磁性和良好地機(jī)械性能，能夠保證軸承節(jié)的安全可靠運(yùn)行。
[0015]4.內(nèi)筒對(duì)接面設(shè)密封槽，能夠有效防止鉆井液對(duì)軸承磁環(huán)的腐蝕和磨損，提高軸承節(jié)的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明止推軸承示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明徑向軸承示意圖。
[0019]圖中的標(biāo)號(hào)分別表不為:1、外筒；2、徑向軸承外磁環(huán)；3、主軸；4、內(nèi)筒；5、止推軸承動(dòng)磁環(huán)；6、止推軸承靜磁環(huán)；7、動(dòng)磁環(huán)擋圈；8、徑向軸承內(nèi)磁環(huán)。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更加清楚的理解本發(fā)明的技術(shù)特征及其效果，下面結(jié)合實(shí)施例及附照?qǐng)D對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例
[0021]參照?qǐng)D廣3，用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)，包括止推軸承動(dòng)磁環(huán)5、止推軸承靜磁環(huán)6、主軸3、內(nèi)筒4、動(dòng)磁環(huán)擋圈7、徑向軸承內(nèi)磁環(huán)8、徑向軸承外磁環(huán)2及外筒I。其特征在于:所述主軸3安裝在內(nèi)筒4中，兩端分別連接鉆頭和渦輪節(jié)；所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)5均卡緊在主軸3上，所述主軸3上設(shè)有臺(tái)肩，磁環(huán)與磁環(huán)之前采用擋圈隔開(kāi)；所述止推軸承靜磁環(huán)6鑲嵌在內(nèi)筒4內(nèi)壁；所述內(nèi)筒4采用兩半對(duì)接結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁設(shè)有磁環(huán)安裝槽，所述止推軸承靜磁環(huán)6也采用兩半對(duì)接結(jié)構(gòu)；所述徑向軸承內(nèi)磁環(huán)8卡緊安裝在主軸3上；所述徑向軸承外磁環(huán)2卡緊在外筒I內(nèi)壁。
[0022]所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)5均勻分布安裝在主軸3上，磁環(huán)之間用動(dòng)磁環(huán)擋圈7隔開(kāi)。
[0023]所述主軸3、止推軸承動(dòng)磁環(huán)5、動(dòng)磁環(huán)擋圈7和徑向軸承內(nèi)磁環(huán)8安裝固緊為一個(gè)整體,懸浮在所述內(nèi)筒4之中。
[0024]所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)5置于止推軸承靜磁環(huán)6之間，且與止推軸承靜磁環(huán)6磁極相對(duì)，磁環(huán)與磁環(huán)之間設(shè)有一定的間隙。
[0025]所述止推軸承靜磁環(huán)6和內(nèi)筒4都采用兩半對(duì)接的結(jié)構(gòu)形式。
[0026]所述徑向軸承內(nèi)磁環(huán)8分別安裝于主軸3兩端，內(nèi)環(huán)面和外環(huán)面分別為磁環(huán)N、S極；所述徑向軸承外磁環(huán)2套合在向軸承內(nèi)磁環(huán)8外面，磁極相對(duì)，卡緊在外筒I內(nèi)壁。
[0027]所述內(nèi)筒4對(duì)接面設(shè)有密封槽。
[0028]工作時(shí)，軸承節(jié)的上端與渦輪節(jié)的下端螺紋連接，通過(guò)軸承節(jié)上的花鍵軸與渦輪節(jié)上花鍵套配合，將潤(rùn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到軸承節(jié)的主軸，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)與軸承節(jié)下端連接的鉆頭旋轉(zhuǎn)，破巖鉆井。同時(shí)，鉆井液通過(guò)主軸的中心流道直接進(jìn)入鉆頭，從鉆頭水眼流出，輔助破巖及沖洗井底。當(dāng)鉆頭受到?jīng)_擊時(shí)，載荷通過(guò)連接軸傳遞到軸承節(jié)，利用止推軸承組動(dòng)磁環(huán)和靜磁環(huán)之間排斥力承受軸向載荷，有效避免了軸承的內(nèi)部碰撞及磨損。同樣，徑向軸承利用內(nèi)外磁環(huán)之間的排斥力承受主軸的徑向載荷，在避免軸承內(nèi)部的碰撞及磨損的同時(shí)，也能有效的維持渦輪鉆具鉆井的平衡性能，對(duì)定向鉆井起到良好地效果。
【權(quán)利要求】
1.用于渦輪鉆具的磁懸浮軸承節(jié)，包括止推軸承動(dòng)磁環(huán)(5)、止推軸承靜磁環(huán)(6)、主軸(3)、內(nèi)筒(4)、動(dòng)磁環(huán)擋圈(7)、徑向軸承內(nèi)磁環(huán)(8)、徑向軸承外磁環(huán)(2)及外筒(1)，其特征在于:所述主軸(3)安裝在內(nèi)筒(4)中，兩端分別連接鉆頭和渦輪節(jié)；所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)(5)均卡緊在主軸(3)上，所述主軸(3)上設(shè)有臺(tái)肩，磁環(huán)與磁環(huán)之前采用動(dòng)磁環(huán)擋圈(7)隔開(kāi)；所述止推軸承靜磁環(huán)(6)鑲嵌在內(nèi)筒(4)內(nèi)壁，所述內(nèi)筒(4)采用對(duì)開(kāi)結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁設(shè)有磁環(huán)安裝槽，所述止推軸承靜磁環(huán)(6)也采用對(duì)開(kāi)結(jié)構(gòu)；所述徑向軸承內(nèi)磁環(huán)(8)卡緊安裝在主軸(3)上；所述徑向軸承外磁環(huán)(2)卡緊在外筒(I)內(nèi)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮軸承節(jié)，其特征在于:所述主軸(3)、止推軸承動(dòng)磁環(huán)(5)、動(dòng)磁環(huán)擋圈(7)和徑向軸承內(nèi)磁環(huán)(8)安裝固緊為一個(gè)整體，懸浮在所述內(nèi)筒(4)之中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的磁懸浮軸承節(jié)，其特征在于:所述止推軸承動(dòng)磁環(huán)(5)和止推軸承靜磁環(huán)(6)磁極相對(duì)，磁環(huán)與磁環(huán)之間設(shè)有一定的間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求f3所述的磁懸浮軸承節(jié)，其特征在于:所述止推軸承靜磁環(huán)(6)和內(nèi)筒(4)都采用兩半對(duì)接的結(jié)構(gòu)形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮軸承節(jié)，其特征在于:所述徑向軸承內(nèi)磁環(huán)(8)分別安裝于主軸(3)兩端，內(nèi)環(huán)面和外環(huán)面分別為磁環(huán)N、S極；所述徑向軸承外磁環(huán)(2)套合在向軸承內(nèi)磁環(huán)(8 )外面，磁極相對(duì)，卡緊在外筒(I)內(nèi)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁懸浮軸承節(jié)，其特征在于:所述內(nèi)筒(4)對(duì)接面設(shè)有密封槽。
【文檔編號(hào)】E21B4/02GK104251262SQ201410454440
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】孫琦 申請(qǐng)人:驕陽(yáng)山水（江蘇）油氣工程技術(shù)有限公司