本發(fā)明涉及的是石油鉆采技術(shù)，特別是涉及一種承載能力強的組合軸承渦輪鉆具支承節(jié)。

背景技術(shù)：

在石油鉆采工程中，渦輪鉆具是一種先進的井下動力鉆具，通常是由鉆桿、渦輪鉆具、獨立支承節(jié)、鉆頭組成；或者是由鉆桿、渦輪鉆具、渦輪減速器、獨立支承節(jié)、鉆頭組成。其中獨立支承節(jié)的作用是承受鉆桿系統(tǒng)所有軸向載荷，同時還承受井底鉆具的反作用力及沖擊，傳遞由渦輪(或減速器)產(chǎn)生的動力給鉆頭以破碎巖石，實現(xiàn)鉆井進尺。軸向載荷是鉆井加壓力和鉆桿系統(tǒng)重量之和，現(xiàn)代鉆井軸向載荷相當大，往往超過十噸以上。

現(xiàn)有技術(shù)的獨立支承節(jié)不能勝任，壽命很短，只有幾十上百個小時，極大地影響鉆井效率，提高了鉆井成本。通常的獨立支承節(jié)由兩種形式。一種是用硬質(zhì)合金作推力軸承來承受軸向載荷，它工作在鉆井液中，用鉆井液潤滑和冷卻，因單位壓力太大及鉆井液的沙粒磨損，工作壽命不長。例如中國專利“帶有pdc止推軸承渦輪鉆具支承節(jié)(201420632562.3)”，它就是用pdc硬質(zhì)合金作推力軸承的。另一種是用多級推力球軸承組來承受軸向載荷，用鉆井液潤滑和冷卻，例如中國專利“具有推力球軸承的渦輪鉆具中間支承節(jié)(02246314.3)”，。雖然多級推力球軸承組大大減少了單位壓力，延長了壽命，但在每個軸承之間沒有設(shè)置壓力平衡機構(gòu)及預(yù)緊裝置，會給每個軸承留有間隙，在間隙和裝配誤差的作用下，可能會使各軸承受力極不均勻，單個軸承承載能力遠遠小于總的軸向載荷，容易造成單個球軸承超載，加上用鉆井液潤滑和冷卻，鉆井液中的雜質(zhì)使球軸承磨損，所以工作壽命也不長。

特別是鉆桿系統(tǒng)增加了渦輪減速器后，鉆頭的扭矩增大多倍，井底鉆具的反作用力和沖擊力更大，對支承節(jié)的承載能力和壽命提出了更高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種承載能力強的組合軸承渦輪鉆具支承節(jié)，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。它主要由外殼、主軸、軸承、軸承套、壓蓋、機械密封組成，在主軸上端套裝有兩個或多個具有壓力平衡裝置的軸承組件，還套裝有與軸承組件相對的預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置，主軸下端還套裝扶正軸承；軸承組件裝在長軸承套中，預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置、扶正軸承裝在其軸承套中，上述零部件通過上下壓蓋、上下螺紋壓環(huán)套裝在外殼里；在主軸兩端還套裝有機械密封。

所述的具有壓力平衡裝置的軸承組件是由擋圈、內(nèi)套、承載碟簧、圓錐軸承及外套組成。當外套及軸承外圈被固定時，外力通過擋圈壓縮碟簧作用在軸承內(nèi)圈上，使圓錐軸承參加承載工作；多個軸承組件套裝在一起時，每一個圓錐軸承都參加承載工作，總的承載能力是多個軸承的總和。因設(shè)置了承載碟簧，保證了每個軸承組件的承載工作互不影響，保證了支承節(jié)的整體安全和承載能力的最大發(fā)揮。

所述的預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置是由預(yù)緊軸承、預(yù)緊碟簧、圓螺母、軸承套組成，當調(diào)節(jié)圓螺母，就會壓縮預(yù)緊碟簧，收緊裝在主軸一則所有零件的間隙，并要保證在主軸正常工作竄動時主軸一則所有零件的間隙為零，給多個軸承組件提供一個有利的工作環(huán)境。

本發(fā)明所述的預(yù)緊碟簧可以承受主軸軸向0-10mm的沖擊，對鉆頭起到一定的保護作用。

在所述主軸的的兩端都設(shè)有油孔，在主軸的上端還設(shè)有橡膠膨脹套，利用橡膠的彈性消除支承節(jié)內(nèi)腔熱膨脹，以及當潤滑油減少時起到自動加油的作用。

所述外殼內(nèi)設(shè)有供螺紋壓環(huán)壓緊的直螺紋，兩端設(shè)有1:16的錐管螺紋，以便連接相鄰的部件。

本發(fā)明的支承節(jié)內(nèi)充滿高溫潤滑油，軸承部件是在潤滑油里工作的。

在外殼內(nèi)設(shè)有水道，以保證鉆井液正常通過。主軸兩端設(shè)置的機械密封是為了隔離鉆井液，不讓其進入潤滑油腔內(nèi)，保證軸承部件正常工作。

本發(fā)明具有明顯的優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便、承載能力強，在鉆井液不進入潤滑油腔情況下，工作壽命可達幾千小時。在鉆井液滲入潤滑油腔情況下，工作壽命也能工作幾百小時。同時也適用于減速渦輪鉆具的獨立支承節(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明截面示意圖；

圖3為本發(fā)明具有壓力平衡裝置的軸承組件結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1---外殼，2---上機械密封，3---上螺紋壓環(huán)，4---上壓蓋，5---上軸承套，6---預(yù)緊碟簧，7---預(yù)緊軸承，8---承載軸承組，9---長軸承套，10---扶正軸承，11---下軸承套，12---圓螺母，13---下壓蓋，14---下機械密封，15---下螺紋壓環(huán)，16---上油裝置，17---密封圈，18---圓螺母，19---主軸，20---油孔，21---橡膠膨脹套，22---水道，23---支承條，24---承載軸承，25---內(nèi)套，26---承載碟簧，27---擋圈，28---外套，

具體實施方式

從圖中看出，本發(fā)明主要是由它主要由外殼、主軸、軸承、軸承套、壓蓋、機械密封組成，在主軸19上端套裝有兩個或多個具有壓力平衡裝置的軸承組件，還套裝有與軸承組件相對的預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置，主軸19下端還套裝扶正軸承10；軸承組件裝在長軸承套9中，預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置、扶正軸承10裝在上下軸承套5、11中，上述零部件通過上下壓蓋4、13，上下螺紋壓環(huán)3、15套裝在外殼1里；在主軸19兩端還套裝有機械密封2、14。

所述的具有壓力平衡裝置的軸承組件是由擋圈27、內(nèi)套25、承載碟簧26、圓錐軸承24及外套28組成。當外套28及承載軸承24外圈被固定時，外力通過擋圈27壓縮承載碟簧26作用在承載軸承24內(nèi)圈上，使圓錐軸承24參加承載工作；多個軸承組件套裝在一起時，每一個圓錐軸承24都參加承載工作，總的承載能力是多個軸承的總和。因設(shè)置了承載碟簧26，保證了每個軸承組件的承載工作互不影響，保證了支承節(jié)的整體安全和承載能力的最大發(fā)揮。

所述的預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置是由預(yù)緊軸承7、預(yù)緊碟簧6、圓螺母18、軸承套組成，當調(diào)節(jié)圓螺母18，就會壓縮預(yù)緊碟簧6，收緊裝在主軸一則所有零件的間隙，并要保證在主軸正常工作竄動時主軸一則所有零件的間隙為零，給多個軸承組件提供一個有利的工作環(huán)境。

本發(fā)明所述的預(yù)緊碟簧6和承載碟簧26一起可以承受主軸軸向0-10mm的沖擊，對鉆頭起到一定的保護作用。

在所述主軸19的的兩端都設(shè)有油孔20及上油裝置16，在主軸的上端還設(shè)有橡膠膨脹套21，利用橡膠的彈性消除支承節(jié)內(nèi)腔熱膨脹，以及當潤滑油減少時起到自動加油的作用。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種承載能力強的組合軸承渦輪鉆具支承節(jié)，它主要由外殼、主軸、軸承、軸承套、壓蓋、機械密封組成，其特征在于在主軸上端套裝有兩個或多個具有壓力平衡裝置的軸承組件，還套裝有與軸承組件相對的預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置，主軸下端還套裝扶正軸承；軸承組件裝在長軸承套中，預(yù)緊調(diào)節(jié)裝置、扶正軸承裝在其軸承套中，上述零部件通過上下壓蓋、上下螺紋壓環(huán)套裝在外殼里；在主軸兩端還套裝有機械密封。本發(fā)明具有明顯的優(yōu)點。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便、承載能力強，在鉆井液不進入潤滑油腔情況下，工作壽命可達幾千小時。在鉆井液滲入潤滑油腔情況下，工作壽命也能工作幾百小時。同時也適用于減速渦輪鉆具的獨立支承節(jié)。

技術(shù)研發(fā)人員：張允;向紅斌;丁焰
受保護的技術(shù)使用者：武漢奇泰隆機械有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.19
技術(shù)公布日：2017.08.29