一種鉆井鉆具軸承試驗工裝的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鉆井鉆具軸承試驗工裝，包括軸承箱以及供試驗軸承安裝的芯軸，所述軸承箱內沿軸向間隔設有兩塊擋泥端板，兩塊擋泥端板與軸承箱壁圍成密封腔，芯軸穿設于密封腔內，密封腔內具有供試驗軸承安裝的軸承安裝位，密封腔經軸承安裝位分隔成經試驗軸承連通的泥漿注入腔以及泥漿流出腔，所述軸承箱上設有通向泥漿注入腔的泥漿壓注孔，以及連通泥漿流出腔的泥漿出口，芯軸一端為伸出密封腔的驅動端，芯軸與供其穿出的擋泥端板之間動密封配合。上述方案能夠對鉆具軸承的使用工況的模擬，達到鉆具軸承實際工況下檢測，方便對鉆具軸承的研究和改進，具有檢測結果準確可靠，結構簡單，操作方便的優(yōu)點。
【專利說明】
一種鉆井鉆具軸承試驗工裝
技術領域
[0001]本實用新型涉及機械試驗設備，確切的說是鉆井所用的鉆具上軸承進行試驗的試驗工裝。
【背景技術】
[0002]鉆井機上軸承在工作中采用帶有固相顆粒的鉆井液潤滑，即泥漿潤滑。在工作過程中，由于井底不平等原因通常還會造成井下鉆具振動。軸承是保證鉆具正常工作的重要部件。為使得鉆具中軸承更好適應井下作業(yè)，軸承廠家需要對其進行相應優(yōu)化設計以及對軸承進行檢測?，F(xiàn)有對軸承的檢測和分析，采用實際工況模擬的方式達到模擬軸承實際使用狀態(tài)，從而獲得軸承在實際工況下的各種參數(shù)和使用壽命。
[0003]目前，對于鉆井鉆具上軸承，由于其工況特殊性，對于鉆井鉆具上軸承的性能和壽命檢測領域尚屬空白。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型實用新型目的:為克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種鉆井鉆具軸承試驗工裝，能夠對鉆具軸承的使用工況的模擬，達到鉆具軸承實際工況下檢測，方便對鉆具軸承的研究和改進，具有檢測結果準確可靠，結構簡單，操作方便的優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下技術方案:
[0006]—種鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:包括軸承箱以及供試驗軸承安裝的芯軸，所述軸承箱內沿軸向間隔設有兩塊擋泥端板，兩塊擋泥端板與軸承箱壁圍成密封腔，芯軸穿設于密封腔內，密封腔內具有供試驗軸承安裝的軸承安裝位，密封腔經軸承安裝位分隔成經試驗軸承連通的泥漿注入腔以及泥漿流出腔，所述軸承箱上設有通向泥漿注入腔的泥漿壓注孔，以及連通泥漿流出腔的泥漿出口，芯軸一端為伸出密封腔的驅動端，芯軸與供其穿出的擋泥端板之間動密封配合。
[0007]通過采用上述技術方案，試驗軸承安裝在芯軸上并置于密封腔內，密封腔經軸承安裝位(即試驗軸承)分隔成泥漿注入腔以及泥漿流出腔，泥漿流經軸承箱的密封腔，泥漿通過試驗軸承，從而更好的模擬鉆具上軸承實際使用工況。
[0008]優(yōu)選的，所述芯軸相對于驅動端的另一端止于密封腔內，與芯軸位于密封腔內一端位置對應的擋泥端板為軸向實心的加載端擋泥端板，所述軸承安裝位上設有用于軸向夾緊試驗軸承外圈的外圈襯套，外圈襯套定位配合在軸承箱內，加載端擋泥端板和與其位置對應的外圈襯套抵接，外圈襯套與另一擋泥端板間隔布置。
[0009]通過采用上述技術方案，芯軸與驅動裝置連接的一端穿出密封腔，芯軸另一端為止于密封腔內，這樣其中一塊擋泥端板為軸向實心，能夠更好的對密封腔進行密封，降低泥漿泄露量，而且結構更為簡單;加載裝置對加載端擋泥端板頂壓，加載端擋泥端板再抵接外圈襯套，外圈襯套固定試驗軸承的外圈，從而達到對試驗軸承進行加載，加載配合部位避開芯軸和試驗軸承旋轉部分，結構簡單緊湊以及加載更為穩(wěn)定可靠，從而更好的模擬試驗軸承工況，而且在實現(xiàn)對試驗軸承加載的同時，外圈襯套將試驗軸承的外圈夾持固定而組合成一個整體，而試驗軸承通常為分體式結構，該設計便于試驗軸承從軸承箱內裝入和拆出。
[0010]優(yōu)選的，所述軸承箱上固定有加載裝置，加載裝置的輸出端與加載端擋泥端板頂壓配合。
[0011]優(yōu)選的，所述加載裝置包括有固定在軸承箱上的加載套，加載套的軸向外端螺紋旋裝有加載螺栓，加載套內設有加載傳感器和傳感器安裝座，傳感器安裝座以軸向可活動的方式配合在加載套內，加載傳感器安裝在傳感器安裝座上，加載螺栓抵接加載傳感器，傳感器安裝座抵接于加載端擋泥板上。
[0012]通過采用上述技術方案，軸承箱上設加載裝置，便于加載和加載裝置的安裝，加載裝置的結構簡單，加載穩(wěn)定可靠。
[0013]優(yōu)選的，與所述加載端擋泥端板對應的軸承箱的端蓋上設有位于低位的泥漿溢出導孔，軸承箱內設有位于加載端擋泥端板與軸承箱配合處朝密封腔外界一端的環(huán)形泥漿匯集缺口，環(huán)形泥漿匯集缺口與泥漿溢出導孔對應配合。
[0014]通過采用上述技術方案，泥漿在有壓力的情況下，且在設備長時間運轉時，加載端擋泥板與軸承箱配合處存在泥漿泄露，泄露的泥漿在環(huán)形泥漿匯集缺口進行匯集，并經位于低位的泥漿溢出導孔的導出，避免泥漿四處溢流。
[0015]優(yōu)選的，所述外圈襯套的外圓周面與軸承箱內壁之間具有環(huán)形間隙，環(huán)形間隙軸向一端封閉，環(huán)形間隙軸向另一端貫通至泥漿流出腔。
[0016]通過采用上述技術方案，環(huán)形間隙能夠對泥漿流出腔的空間進行補充，即成為泥漿流出腔的一部分，能夠使得密封腔的空間更為緊湊。
[0017]優(yōu)選的，對應所述泥漿注入腔的擋泥端板上設有泥漿導入孔道，泥漿導入孔道包括擋泥端板外周面上沿徑向設置的徑向孔道段以及沿軸向設置的軸向孔道段，軸向孔道段一端口通向泥漿注入腔，軸向孔道段另一端口與徑向孔道段連通，徑向孔道段與泥漿壓注孔對應配合。
[0018]通過采用上述技術方案，在擋泥端板上開設泥漿導入孔道用于連接泥漿壓注孔和泥漿注入腔，便于泥漿壓注孔通向泥漿注入腔，結構更為緊湊。
[0019]優(yōu)選的，所述軸向孔道段為一端止于擋泥端板內、另一端穿出擋泥端板軸向內端面的環(huán)形凹槽狀結構，徑向孔道段為沿徑向延伸的盲孔。
[0020]通過采用上述技術方案，徑向孔道段為盲孔，徑向孔道段伸入擋泥端板，徑向孔道段與泥漿壓注孔對應，軸向孔道段為環(huán)形凹槽狀結構，實現(xiàn)泥漿均勻的注入泥漿注入腔內；而且徑向為盲孔，實現(xiàn)一一對應，之后經環(huán)形導出，有利于提高擋泥端板的密封可靠性。
[0021]優(yōu)選的，供所述芯軸穿出的擋泥端板中心軸孔壁上沿著軸向依次分布有內側密封圈槽、中間環(huán)形泄露槽以及外側密封圈槽，內側密封圈槽和外側密封圈槽內嵌裝有密封圈，密封圈與芯軸接觸密封配合，供所述芯軸穿出的擋泥端板沿著徑向設有泥漿導出孔，軸承箱壁上設有與泥漿導出孔對應配合的通孔，泥漿導出孔位于擋泥端板的最低位置處，泥漿導出孔一端口與中間環(huán)形泄露槽連接，泥漿導出孔另一端口與通孔連接。
[0022]通過采用上述技術方案，擋泥端板與芯軸之間經兩道密封，內側密封圈實現(xiàn)最初的密封阻擋，為了防止密封圈在長時間使用，導致密封圈磨損，中間環(huán)形泄露槽、泥漿導出孔和通孔使泥漿流過內側密封圈從此處流出，避免泥漿聚集;外側密封圈起到泥漿沿芯軸外溢。
[0023]優(yōu)選的，所述密封腔內具有供兩套試驗軸承一一對應安裝的兩個軸承安裝位，兩個軸承安裝位間隔布置，密封腔經兩個軸承安裝位分隔成與兩套試驗軸承一一對應的位于兩個側方位置上的泥漿注入腔以及位于中間位置的泥漿流出腔，相應所述軸承箱上設有兩個與泥漿注入腔一一對應的泥漿壓注孔。
[0024]通過采用上述技術方案，實現(xiàn)兩套試驗軸承試驗，效率高，一密封腔內采用兩套試驗軸承，共用一個泥漿流出腔，結構緊湊，而且兩套試驗軸承下更符合鉆具軸承的工況，更有利于工況的模擬，試驗結果更為準確。
[0025]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型【具體實施方式】的鉆井鉆具軸承試驗工裝立體結構示意圖；
[0027]圖2為本實用新型【具體實施方式】的試驗工裝俯視圖；
[0028]圖3為圖2沿A-A線的剖視圖；
[0029]圖4為圖3中B部分局部放大視圖；
[0030]圖5為本實用新型【具體實施方式】的加載端擋泥端板結構示意圖；
[0031 ]圖6為本實用新型【具體實施方式】的主軸端擋泥端板結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]參見附圖1至附圖6，本實用新型公開的一種鉆井鉆具軸承試驗工裝，包括軸承箱21以及供試驗軸承9安裝的芯軸22，所述軸承箱21內沿軸向間隔設有兩塊擋泥端板23、24，兩塊擋泥端板23、24與軸承箱21壁圍成密封腔20，擋泥端板23、24經O型橡膠圈與軸承箱21壁密封配合，芯軸22穿設于密封腔20內，密封腔20內具有供試驗軸承9安裝的軸承安裝位，試驗軸承內圈固定在芯軸上、試驗軸承外圈與軸承箱配合實現(xiàn)試驗軸承安裝在軸承安裝位上，密封腔20經軸承安裝位分隔成經試驗軸承9連通的泥漿注入腔201以及泥漿流出腔202，所述軸承箱21上設有通向泥漿注入腔201的泥漿壓注孔211，以及連通泥漿流出腔202的泥漿出口 212，芯軸22—端為伸出密封腔20并供驅動裝置驅動的驅動端，芯軸22與供其穿出的擋泥端板24之間動密封配合。試驗軸承安裝在芯軸上并置于密封腔內，密封腔經軸承安裝位(即試驗軸承)分隔成泥漿注入腔以及泥漿流出腔，泥漿流經軸承箱的密封腔，泥漿通過試驗軸承，從而更好的模擬鉆具上軸承實際使用工況。
[0033]其中密封腔內的軸承安裝位可以為一個，也可以為兩個。為了更好的試驗，所述密封腔20內具有供兩套試驗軸承9一一對應安裝的兩個軸承安裝位，兩個軸承安裝位間隔布置，密封腔20經兩個軸承安裝位分隔成與兩套試驗軸承9一一對應的位于兩個側方位置上的泥漿注入腔201以及位于中間位置的泥漿流出腔202，相應所述軸承箱21上設有兩個與泥漿注入腔201—一對應的泥漿壓注孔211。實現(xiàn)兩套試驗軸承試驗，效率高，一密封腔內采用兩套試驗軸承，共用一個泥漿流出腔，結構緊湊，而且兩套試驗軸承下更符合鉆具軸承的工況，更有利于工況的模擬，試驗結果更為準確。
[0034]由于密封腔內需要注入具有一定壓力的泥漿，因此其密封性成為難點之一，為提高密封性能。所述芯軸22相對于與驅動裝置4動力連接一端的另一端止于密封腔20內，與芯軸22位于密封腔20內一端位置對應的擋泥端板23為軸向實心的加載端擋泥端板23，為便于敘述，將對應芯軸22與驅動裝置4動力連接一端位置的擋泥端板24設為主軸端擋泥端板24，主軸端擋泥端板24上具有供芯軸22穿過的主軸孔，所述軸承安裝位上設有用于軸向夾緊試驗軸承9外圈的外圈襯套25，外圈襯套25定位配合在軸承箱21內，外圈襯套25包括主套體251，主套體251上設有臺階槽，主套體251的臺階槽軸向端口設壓蓋252，試驗軸承外圈嵌入主套體的臺階槽內經壓蓋252夾緊成整體，加載端擋泥端板23和與其位置對應的外圈襯套25抵接，外圈襯套25與另一擋泥端板24間隔布置。在兩套試驗軸承設計下，另一試驗軸承上的外圈襯套其固定作用，其加載依靠靠近加載端的試驗軸承并經芯軸的傳遞實現(xiàn)加載，芯軸與驅動裝置連接的一端穿出密封腔，芯軸另一端為止于密封腔內，這樣其中一塊擋泥端板為軸向實心，能夠更好的對密封腔進行密封，降低泥漿泄露量，而且結構更為簡單;加載裝置對加載端擋泥端板頂壓，加載端擋泥端板再抵接外圈襯套，外圈襯套固定試驗軸承的外圈，從而達到對試驗軸承進行加載，加載配合部位避開芯軸和試驗軸承旋轉部分，結構簡單緊湊以及加載更為穩(wěn)定可靠，從而更好的模擬試驗軸承工況，而且在實現(xiàn)對試驗軸承加載的同時，外圈襯套將試驗軸承的外圈夾持固定而組合成一個整體，而試驗軸承通常為分體式結構，該設計便于試驗軸承從軸承箱內裝入和拆出。在軸承箱21上設加載裝置3，所述加載裝置3的輸出端與加載端擋泥端板23頂壓配合，加載裝置3包括加載套31，加載套31與軸承箱21的端蓋一體成型，當然也可為分體固定裝配成一體，加載套31的軸向外端螺紋旋裝有加載螺栓32，加載套31內設有加載傳感器33和傳感器安裝座34，傳感器安裝座34以軸向可活動的方式配合在加載套31內，加載傳感器33安裝在傳感器安裝座34上，加載螺栓32抵接加載傳感器33，傳感器安裝座34抵接于加載端擋泥板23上。通過加載螺栓的旋入和旋出，實現(xiàn)加載，具有結構簡單，加載穩(wěn)定的優(yōu)點。當然芯軸可兩端均穿出密封腔設計，相應的加載裝置可進行現(xiàn)有多種結構替換，由于芯軸旋轉，給密封帶來一定的難度。
[0035]加載端擋泥板對應的為加載裝置，為避免工作過程中，因泥漿泄露進入加載裝置內影響加載裝置正常工作。本具體實施例中，與所述加載端擋泥端板23對應的軸承箱21的端蓋上設有位于低位的泥漿溢出導孔214，軸承箱21內設有位于加載端擋泥端板23與軸承箱21配合處朝密封腔20外界一端的環(huán)形泥漿匯集缺口 215，環(huán)形泥漿匯集缺口 215與泥漿溢出導孔214對應配合。注入密封腔內的泥漿具有壓力，在設備長時間運轉時，加載端擋泥板與軸承箱配合處存在泥漿泄露，泄露的泥漿在環(huán)形泥漿匯集缺口進行匯集，并經位于低位的泥漿溢出導孔的導出，避免泥漿四處溢流，有效避免泥漿進入加載裝置內。
[0036]本具體實施例中，所述外圈襯套25的外圓周面與軸承箱21內壁之間具有環(huán)形間隙203，環(huán)形間隙203軸向一端封閉，環(huán)形間隙203軸向另一端貫通至泥漿流出腔202。環(huán)形間隙203的形成可以為軸承箱內壁上設臺階凹槽和/或外圈襯套的外圓周面上設臺階凹槽形成。環(huán)形間隙能夠對泥漿流出腔的空間進行補充，即成為泥漿流出腔的一部分，能夠使得密封腔的空間更為緊湊。
[0037]對應所述泥漿注入腔201的擋泥端板23、24上設有泥漿導入孔道231、241，泥漿導入孔道231包括擋泥端板23、24外周面上沿徑向設置的徑向孔道段2311、2411以及沿軸向設置的軸向孔道段2312、2412，軸向孔道段2312、2412—端口通向泥漿注入腔201，軸向孔道段2312、2412另一端口與徑向孔道段2311、2411連通，徑向孔道段2311、2411與泥漿壓注孔211對應配合。所述軸向孔道段2312、2412為一端止于擋泥端板23、24內、另一端穿出擋泥端板23、24軸向內端面的環(huán)形凹槽狀結構，徑向孔道段2311、2411為沿徑向延伸的盲孔。徑向孔道段為盲孔，徑向孔道段伸入擋泥端板，徑向孔道段與泥漿壓注孔對應，軸向孔道段為環(huán)形凹槽狀結構，實現(xiàn)泥漿均勻的注入泥漿注入腔內；而且徑向為盲孔，實現(xiàn)一一對應，之后經環(huán)形導出，有利于提高擋泥端板的密封可靠性。當然泥漿導入孔道也可以為臺階狀的缺槽，也可以為折形孔槽，還可以為徑向孔道段為環(huán)形，軸向孔道段為多個孔等等。
[0038]為提高芯軸與主軸端擋泥端板24之間的密封性能，采用如下機械密封結構進行:供所述芯軸22穿出的擋泥端板24中心軸孔壁上沿著軸向依次分布有內側密封圈槽242、中間環(huán)形泄露槽243以及外側密封圈槽244，內側密封圈槽242和外側密封圈槽244內嵌裝有密封圈245，密封圈245與芯軸22接觸密封配合，供所述芯軸22穿出的擋泥端板24沿著徑向設有位于其最低位置處的泥漿導出孔246，軸承箱21壁上設有與泥漿導出孔246對應配合的通孔216，泥漿導出孔246—端口與中間環(huán)形泄露槽243連接，泥漿導出孔246另一端口與通孔216連接。擋泥端板與芯軸之間經兩道密封，內側密封圈實現(xiàn)最初的密封阻擋，為了防止密封圈在長時間使用，導致密封圈磨損，中間環(huán)形泄露槽、泥漿導出孔和通孔使泥漿流過內側密封圈從此處流出，避免泥漿聚集;外側密封圈起到泥漿沿芯軸外溢。而且在軸承箱21與主軸端擋泥端板24位置對應的端蓋主軸孔壁上設密封圈槽217，密封圈槽217內裝密封圈，進一步提尚密封性能。
[0039]本實用新型的鉆井鉆具軸承試驗工裝不僅實現(xiàn)鉆具內軸承試驗，而且結構簡單，易于操作。
【主權項】
1.一種鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:包括軸承箱以及供試驗軸承安裝的芯軸，所述軸承箱內沿軸向間隔設有兩塊擋泥端板，兩塊擋泥端板與軸承箱壁圍成密封腔，芯軸穿設于密封腔內，密封腔內具有供試驗軸承安裝的軸承安裝位，密封腔經軸承安裝位分隔成經試驗軸承連通的泥漿注入腔以及泥漿流出腔，所述軸承箱上設有通向泥漿注入腔的泥漿壓注孔，以及連通泥漿流出腔的泥漿出口，芯軸一端為伸出密封腔的驅動端，芯軸與供其穿出的擋泥端板之間動密封配合。2.根據(jù)權利要求1所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:所述芯軸相對于驅動端的另一端止于密封腔內，與芯軸位于密封腔內一端位置對應的擋泥端板為軸向實心的加載端擋泥端板，所述軸承安裝位上設有用于軸向夾緊試驗軸承外圈的外圈襯套，外圈襯套定位配合在軸承箱內，加載端擋泥端板和與其位置對應的外圈襯套抵接，外圈襯套與另一擋泥端板間隔布置。3.根據(jù)權利要求2所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:所述軸承箱上固定有加載裝置，加載裝置的輸出端與加載端擋泥端板頂壓配合。4.根據(jù)權利要求3所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:所述加載裝置包括有固定在軸承箱上的加載套，加載套的軸向外端螺紋旋裝有加載螺栓，加載套內設有加載傳感器和傳感器安裝座，傳感器安裝座以軸向可活動的方式配合在加載套內，加載傳感器安裝在傳感器安裝座上，加載螺栓抵接加載傳感器，傳感器安裝座抵接于加載端擋泥板上。5.根據(jù)權利要求2或3或4所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:與所述加載端擋泥端板對應的軸承箱的端蓋上設有位于低位的泥漿溢出導孔，軸承箱內設有位于加載端擋泥端板與軸承箱配合處朝密封腔外界一端的環(huán)形泥漿匯集缺口，環(huán)形泥漿匯集缺口與泥漿溢出導孔對應配合。6.根據(jù)權利要求2或3或4所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:所述外圈襯套的外圓周面與軸承箱內壁之間具有環(huán)形間隙，環(huán)形間隙軸向一端封閉，環(huán)形間隙軸向另一端貫通至泥漿流出腔。7.根據(jù)權利要求1所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:對應所述泥漿注入腔的擋泥端板上設有泥漿導入孔道，泥漿導入孔道包括擋泥端板外周面上沿徑向設置的徑向孔道段以及沿軸向設置的軸向孔道段，軸向孔道段一端口通向泥漿注入腔，軸向孔道段另一端口與徑向孔道段連通，徑向孔道段與泥漿壓注孔對應配合。8.根據(jù)權利要求7所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:所述軸向孔道段為一端止于擋泥端板內、另一端穿出擋泥端板軸向內端面的環(huán)形凹槽狀結構，徑向孔道段為沿徑向延伸的盲孔。9.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:供所述芯軸穿出的擋泥端板中心軸孔壁上沿著軸向依次分布有內側密封圈槽、中間環(huán)形泄露槽以及外側密封圈槽，內側密封圈槽和外側密封圈槽內嵌裝有密封圈，密封圈與芯軸接觸密封配合，供所述芯軸穿出的擋泥端板沿著徑向設有泥漿導出孔，軸承箱壁上設有與泥漿導出孔對應配合的通孔，泥漿導出孔位于擋泥端板的最低位置處，泥漿導出孔一端口與中間環(huán)形泄露槽連接，泥漿導出孔另一端口與通孔連接。10.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述鉆井鉆具軸承試驗工裝，其特征在于:所述密封腔內具有供兩套試驗軸承一一對應安裝的兩個軸承安裝位，兩個軸承安裝位間隔布置，密封腔經兩個軸承安裝位分隔成與兩套試驗軸承一一對應的位于兩個側方位置上的泥漿注入腔以及位于中間位置的泥漿流出腔，相應所述軸承箱上設有兩個與泥漿注入腔一一對應的泥漿壓注孔。
【文檔編號】G01M13/04GK205483566SQ201620280972
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】黃聚錢, 郭長建
【申請人】人本集團有限公司