[发明专利]一种兼做滚动轴承使用的锁紧装置

权利要求书

1.一种兼做滚动轴承使用的锁紧装置主要由外筒(1)、传动轴(2)、活塞(3)、锁紧套(4)、锁紧座(5)、钢珠(6)、弹簧(7)、弹簧座(8)和下接头(9)组成；

外筒(1)是中孔、厚壁金属管，上部内径相对较小且与传动轴(2)外径相同，下部内径相对较大，底端为内螺纹；

传动轴(2)是中孔、厚壁金属轴，上部内径相对较小，下部内径相对较大，下部管体加工有锁紧孔，同一横截面锁紧孔周向均布且称为一排锁紧孔，具体孔数在设计加工时统筹考虑，附图中管体上有一排锁紧孔，具体应用中可设计加工多排锁紧孔且相邻排锁紧孔周向错开，具体排数在设计加工时统筹考虑；

活塞(3)是中孔、厚壁金属管，上部外径相对较大，加工有锁紧槽，锁紧槽宽度和深度与钢珠(6)和传动轴(2)壁厚相匹配，附图中活塞(3)上有一道锁紧槽，具体应用中可设计加工多道锁紧槽，且与传动轴(2)上锁紧孔排数相等，具体道数在设计加工时统筹考虑，下部外径相对较小，活塞(3)内部是钻井液流道，上部内径相对较大，下部内径相对较小；

锁紧套(4)是中孔、薄壁金属管，外径与传动轴(2)上锁紧孔直径相同，内径略大于钢珠(6)直径，朝向传动轴(2)中孔端面为平面，朝向传动轴(2)外部端面为圆弧面且与传动轴(2)相匹配；

锁紧座(5)是中孔、薄壁金属环，厚度与复合钻进和滑动钻进两种工况下传动轴(2)行程相匹配，外径与外筒(1)下部内径相同，内径与传动轴(2)外径相同，锁紧座(5)内壁居中加工有锁紧槽，锁紧槽宽度和深度与钢珠(6)和传动轴(2)壁厚相匹配；通常，外筒(1)内部固定安装两组锁紧座，称为上组锁紧座和下组锁紧座，分别对应滑动钻进和复合钻进两种工况，附图中每组锁紧座仅有一个锁紧座(5)，具体应用中，每组锁紧座可固定安装多个锁紧座(5)，且与传动轴(2)上锁紧孔排数相等，具体数量在设计加工时统筹考虑，其次，附图中锁紧座(5)内壁加工一道锁紧槽，或者说，锁紧座(5)为单元锁紧座(或锁紧座单元)，具体应用中，可把多个单元锁紧座合并加工成一个锁紧座，或者说，一个锁紧座内壁可设计加工多道锁紧槽且厚度等于多个单元锁紧座厚度和；

弹簧座(8)是中孔、薄壁金属环，外部加工有外螺纹，且与传动轴(2)底端内螺纹相匹配，内部直径相对较小，顶端加工有台肩，底端加工有开口槽；

下接头(9)是中孔、厚壁金属管，上部内径相对较大且与传动轴(2)外径相同，下部内径相对较小，顶端为外螺纹；

组装时，首先安装外筒(1)、锁紧座(5)和下接头(9)，固定好锁紧座(5)；其次，把锁紧套(4)固定安装进传动轴(2)锁紧孔，锁紧套(4)外端面与传动轴(2)外壁吻合；再次，从传动轴(2)底端安装活塞(3)、弹簧(7)和弹簧座(8)；然后，把钢珠(6)放置进锁紧套(4)，用润滑脂固定好钢珠(6)；最后，把传动轴(2)安装进外筒(1)；组装环境或条件不同，兼做滚动轴承使用的锁紧装置组装顺序或方法可能有所调整和改变，具体在组装时统筹考虑。

2.根据权利要求1所述的一种兼做滚动轴承使用的锁紧装置，其特征在于：对于外筒(1)和下接头(9)间连接部位，可加工密封槽，可不加工密封槽，具体在设计加工时统筹考虑。

3.根据权利要求1所述的一种兼做滚动轴承使用的锁紧装置，其特征在于：对于传动轴(2)和弹簧座(8)间连接形式，可采用螺纹连接，可采用卡簧安装，可采用其他连接，具体在设计加工时统筹考虑。

4.根据权利要求1所述的一种兼做滚动轴承使用的锁紧装置，其特征在于：对于活塞(3)和锁紧座(5)上锁紧槽形状，可为圆弧状凹槽且圆弧直径与钢珠(6)相匹配，可为直边状凹槽，可为圆弧和直边组合状凹槽，可为任意形状凹槽，具体在设计加工时统筹考虑。

5.根据权利要求1所述的一种兼做滚动轴承使用的锁紧装置，其特征在于：活塞(3)、弹簧(7)和弹簧座(8)安装方向不同，兼做滚动轴承使用的锁紧装置结构不同，进一步说，活塞(3)、弹簧(7)和弹簧座(8)可从传动轴(2)内部顶端安装，可从传动轴(2)内部底端安装，安装方向不同，传动轴(2)、活塞(3)和弹簧座(8)结构和形状将随之调整和改变，具体在设计加工时统筹考虑。

6.根据权利要求1所述的一种兼做滚动轴承使用的锁紧装置，其特征在于：兼做滚动轴承使用的锁紧装置是旋转滑动钻进工具关键技术之一，旋转滑动钻进工具通常安放在钻具屈曲井深以上钻具中，距离钻头位置越近，托压解决效果越好；

复合钻进时，首先下放钻具，传动轴(2)随上部钻具下行，传动轴(2)锁紧孔与下组锁紧座锁紧槽对齐，开泵，高压钻井液推动活塞(3)下行，压缩弹簧(7)，将钢珠(6)挤到传动轴(2)锁紧孔和下组锁紧座锁紧槽空间且将传动轴(2)和外筒(1)锁紧，传动轴(2)和外筒(1)间即无轴向相对移动，也无周向相对旋转，因此，兼做滚动轴承使用的锁紧装置具有锁紧功能；

滑动钻进时，首先上提钻具，传动轴(2)随上部钻具上行，传动轴(2)锁紧孔与上组锁紧座锁紧槽对齐，开泵，高压钻井液推动活塞(3)下行，压缩弹簧(7)，将钢珠(6)挤到传动轴(2)锁紧孔和上组锁紧座锁紧槽空间且将传动轴(2)和外筒(1)锁紧，传动轴(2)和外筒(1)间无轴向相对移动，但可周向相对旋转，因此，兼做滚动轴承使用的锁紧装置除具有锁紧功能外，兼做滚动轴承；

停泵时，活塞(3)利用弹簧(7)复位，传动轴(2)锁紧孔与活塞(3)锁紧槽对齐，传动轴(2)和外筒(1)锁紧解除，通过机械辅助操作可打开或闭合传动轴(2)扭矩传动段和外筒(1)扭矩传动段，进而转换成滑动钻进或复合钻进。