[发明专利]螺杆钻具用空心滚滑复合推力轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺杆钻具用空心滚滑复合推力轴承，特别是涉及一种用于油气井、地热井作业用的螺杆钻具用空心滚滑复合推力轴承。

背景技术

螺杆钻具是在石油井、天然气井、页岩气井、地热井中获得了广泛应用应用最广泛的井下动力工具之一。传动轴总成是螺杆钻具的最薄弱环节之一，而推力轴承是传动轴总成中最易损坏的部件之一。井底恶劣的环境下，螺杆钻具推力轴承组负荷重，且承受幅度较大的交变载荷，容易造成滚珠、滚道磨损，甚至破裂，使其平均寿命在80～100小时之间。而地热井对螺杆钻具又提出了新要求，使得轴承还要承受高温。传统的螺杆钻具推力轴承组采用四点接触球轴承，滚珠与轴承内外圈的接触面积小，接触压力大，冲击载荷严重，且滚珠在工作状态下的受力比较复杂，易造成滚珠过早磨损、破裂、疲劳等失效形式。因而，推力轴承组已经成为制约螺杆钻具使用寿命的一个重要因素。设计一种承载能力高、耐磨损、耐冲击、耐高温的推力轴承组可以极大的提高螺杆钻具的使用寿命，进而提高钻井效率，节约成本。

发明内容

本发明的目的是：为克服油气井、地热井中螺杆钻具推力轴承过早发生失效，特提供一种承载能力高、耐磨损、耐冲击、耐高温的空心滚滑复合推力轴承，它可极大提高螺杆钻具使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：螺杆钻具用空心滚滑复合推力轴承，由外隔套、轴承外圈、轴承内圈、内隔套、空心斜面滑块、端部滚道、空心圆锥滚子组成，或由外隔套、轴承外圈、轴承内圈、内隔套、空心平面滑块、端部滚道、空心圆柱滚子组成；空心滚滑复合推力轴承无保持架，空心斜面滑块与空心圆锥滚子交叉满排排列，空心平面滑块与空心圆柱滚子交叉满排排列；对于推力轴承组，轴承外圈与轴承内圈交叉布，轴承外圈与轴承内圈交叉布置，从而形成“迷宫式”流道；轴承外圈、轴承内圈、端部滚道、轴承外圈、轴承内圈、端部滚道的台阶面处均为圆角过渡，各个滑块均为扇形块，每个轴承中空心滚动体与空心滑块数量相同。

作为进一步的技术方案，所述的空心圆锥滚子和空心圆柱滚子的空心度为50％～65％，滚子端部采用圆角或外修形技术过渡，或对空心圆锥滚子和空心圆柱滚子的两端采用深穴结构及内修形技术。

作为进一步的技术方案，所述的空心斜面滑块、空心平面滑块为中空结构，其内部空心结构可为圆孔、方形孔或其他形式孔，空心斜面滑块、空心平面滑块的各表面可进行镀层、涂层处理，或在空心滑块上下表面设置非光滑仿生织构，或空心滑块的上下表面可开设油槽。

作为进一步的技术方案，所述的轴承外圈、轴承内圈的上下两侧为锥形坡面，其锥度与空心斜面滑块、空心圆锥滚子的锥度相同，空心斜面滑块的厚度略小于空心圆锥滚子的外径；轴承外圈、轴承内圈的上下两侧为平面，空心平面滑块的厚度略小于空心圆柱滚子的外径。

作为进一步的技术方案，所述的空心滚滑复合推力轴承可单独使用，也可多列串联使用。

本发明的有益效果是：(1)空心滚滑复合推力轴承结构简单紧凑，各个部件加工工艺简单，易于装配；(2)空心滚滑复合推力轴承融合了滚动轴承和滑动轴承的优点，其接触面积大，承载能力高；(3)空心滚滑复合推力轴承组形成了“迷宫式”流道，增强了钻井液的润滑和冷却效果，更适用于地热井；(4)空心滚滑复合推力轴承的滚动体和滑动体采用空心结构，具有良好的吸振、减振性能，保护其他零部件，更适用于冲击较为严重的场合。

附图说明

图1是本发明螺杆钻具用空心滚滑复合推力轴承第一个实施例。

图2是本发明空心圆锥滚子的剖视图。

图3是本发明空心斜面滑块的结构图。

图4是本发明螺杆钻具用空心滚滑复合推力轴承第二个实施例。

图5是本发明空心圆锥滚子的剖视图。

图6是本发明空心平面滑块的结构图。

图7是本发明空心圆柱滚子的结构图。

图8是本发明空心平面滑块的结构图。

图中：1.外隔套，2.轴承外圈，3.轴承内圈，4.内隔套，5.空心斜面滑块，6.端部滚道，7.空心圆锥滚子，8.轴承外圈，9.轴承内圈，10.空心平面滑块，11.端部滚道，12.空心圆柱滚子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。