ИНТЕГРИРОВАННАЯ ПОДШИПНИКОВАЯ СЕКЦИЯ И СПОСОБ

1. Интегрированная подшипниковая секция для смазываемого промывочным раствором бурового двигателя, содержащая:
корпус с внутренним каналом;
шпиндель, по меньшей мере частично расположенный во внутреннем канале корпуса, причем шпиндель содержит наружную поверхность, имеющую множество кольцевых канавок;
множество сферических элементов, при этом каждый из сферических элементов расположен частично в одной из кольцевых канавок шпинделя;
наружный радиальный подшипник, расположенный вокруг шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный радиальный подшипник содержит внутреннюю поверхность плоского профиля, при этом по меньшей мере один из сферических элементов взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля наружного радиального подшипника для обеспечения относительного осевого перемещения между шпинделем и наружным радиальным подшипником; и
наружный упорный подшипник, расположенный вокруг шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный упорный подшипник содержит внутреннюю поверхность, имеющую кольцевую канавку, при этом по меньшей мере один из сферических элементов находится в зацеплении с кольцевой канавкой наружного упорного подшипника.
2. Интегрированная подшипниковая секция по п. 1, в которой внутренняя поверхность наружного радиального подшипника содержит уступ, выполненный с возможностью ограничения относительного осевого перемещения между наружным радиальным подшипником и шпинделем.
3. Интегрированная подшипниковая секция по п. 1, в которой наружный упорный подшипник выполнен из двух полуцилиндрических элементов.
4. Интегрированная подшипниковая секция по п. 1, в которой наружный упорный подшипник выполнен из множества колец.
5. Интегрированная подшипниковая секция по п. 1, дополнительно содержащая второй наружный радиальный подшипник, расположенный вокруг шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем второй наружный радиальный подшипник содержит внутреннюю поверхность плоского профиля, при этом по меньшей мере один из сферических элементов взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля второго наружного радиального подшипника для обеспечения относительного осевого перемещения между шпинделем и вторым наружным радиальным подшипником, и при этом наружный упорный подшипник расположен между наружным радиальным подшипником и вторым наружным радиальным подшипником.
6. Интегрированная подшипниковая секция по п. 5, дополнительно содержащая резьбовой элемент, расположенный вокруг шпинделя и свинчиваемый с концом корпуса, при этом резьбовой элемент содержит внутреннюю поверхность плоского профиля, и при этом по меньшей мере один из сферических элементов взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля резьбового элемента для обеспечения относительного осевого перемещения между шпинделем и резьбовым элементом.
7. Интегрированная подшипниковая секция по п. 1, в которой все сферические элементы имеют одинаковый радиус.
8. Интегрированная подшипниковая секция для смазываемого промывочным раствором бурового двигателя, содержащая:
корпус с внутренним каналом;
шпиндель, по меньшей мере частично расположенный во внутреннем канале корпуса, причем шпиндель содержит часть уменьшенного диаметра;
муфту шпинделя, расположенную вокруг части уменьшенного диаметра шпинделя и во внутреннем канале корпуса, при этом муфта шпинделя содержит наружную поверхность, имеющую множество кольцевых канавок;
множество сферических элементов, при этом каждый из сферических элементов расположен частично в одной из кольцевых канавок муфты шпинделя;
наружный радиальный подшипник, расположенный вокруг муфты шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный радиальный подшипник содержит внутреннюю поверхность плоского профиля, при этом по меньшей мере один из сферических элементов взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля наружного радиального подшипника для обеспечения относительного осевого перемещения между муфтой шпинделя и наружным радиальным подшипником; и
наружный упорный подшипник, расположенный вокруг муфты шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный упорный подшипник содержит внутреннюю поверхность, имеющую кольцевую канавку, при этом по меньшей мере один из сферических элементов находится в зацеплении с кольцевой канавкой наружного упорного подшипника.
9. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой муфта шпинделя выполнена из двух полуцилиндрических элементов.
10. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой муфта шпинделя выполнена в виде одной цилиндрической муфты.
11. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой муфта шпинделя выполнена из двух или больше цилиндрических муфт, расположенных вокруг шпинделя аксиально смежными друг с другом.
12. Интегрированная подшипниковая секция по п. 11, в которой муфту шпинделя образует первая муфта шпинделя, расположенная в наружном радиальном подшипнике, вторая муфта шпинделя, расположенная в наружном упорном подшипнике, и третья муфта шпинделя, расположенная в нижней части корпуса; при этом нижняя часть корпуса содержит внутреннюю поверхность плоского профиля; и при этом по меньшей мере один из сферических элементов частично расположен в одной из кольцевых канавок в третьей муфте шпинделя и взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля нижней части корпуса для обеспечения относительного осевого перемещения между третьей муфтой шпинделя и корпусом.
13. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой наружный радиальный подшипник и наружный упорный подшипник выполнены за одно целое.
14. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой все сферические элементы имеют одинаковый радиус.
15. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой внутренняя поверхность наружного радиального подшипника содержит уступ, выполненный с возможностью ограничения относительного осевого перемещения между наружным радиальным подшипником и муфтой шпинделя.
16. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой наружный упорный подшипник выполнен из двух полуцилиндрических элементов.
17. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, в которой наружный упорный подшипник выполнен из множества колец.
18. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, дополнительно содержащая второй наружный радиальный подшипник, расположенный вокруг муфты шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем второй наружный радиальный подшипник содержит внутреннюю поверхность плоского профиля, при этом по меньшей мере один из сферических элементов взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля второго наружного радиального подшипника для обеспечения относительного осевого перемещения между муфтой шпинделя и вторым наружным радиальным подшипником, и при этом наружный упорный подшипник расположен между наружным радиальным подшипником и вторым наружным радиальным подшипником.
19. Интегрированная подшипниковая секция по п. 18, в которой наружный радиальный подшипник, второй радиальный подшипник и наружный упорный подшипник выполнены за одно целое.
20. Интегрированная подшипниковая секция по п. 8, дополнительно содержащая резьбовой элемент, расположенный вокруг шпинделя и свинчиваемый с нижним концом корпуса, при этом резьбовой элемент содержит внутреннюю поверхность плоского профиля, и при этом по меньшей мере один из сферических элементов взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля резьбового элемента для обеспечения относительного осевого перемещения между муфтой шпинделя и резьбовым элементом.
21. Интегрированная подшипниковая секция для смазываемого промывочным раствором бурового двигателя, содержащая:
корпус с внутренним каналом, при этом внутренняя поверхность внутреннего канала корпуса содержит кольцевую канавку;
шпиндель, по меньшей мере частично расположенный во внутреннем канале корпуса, причем шпиндель содержит первую часть шпинделя и вторую часть шпинделя, при этом первая часть шпинделя содержит наружную поверхность плоского профиля, и вторая часть шпинделя содержит наружную поверхность, имеющую кольцевую канавку, при этом кольцевая канавка во внутренней поверхности внутреннего канала корпуса совмещена по оси с наружной поверхностью плоского профиля первой части шпинделя;
наружный упорный подшипник, расположенный вокруг второй части шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный упорный подшипник содержит внутреннюю поверхность, имеющую кольцевую канавку, совмещенную по оси с кольцевой канавкой в наружной поверхности второй части шпинделя; и
множество сферических элементов, при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке второй части шпинделя и расположен частично в кольцевой канавке наружного упорного подшипника, и при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке внутреннего канала корпуса и взаимодействует с плоским профилем наружной поверхности первой части шпинделя для обеспечения относительного осевого перемещения между шпинделем и корпусом.
22. Интегрированная подшипниковая секция по п. 21, дополнительно содержащая:
нижний корпус, свинчиваемый с нижним концом корпуса, причем нижний корпус содержит нижний внутренний канал с внутренней поверхностью, содержащей кольцевую канавку;
при этом шпиндель дополнительно содержит третью часть шпинделя, расположенную во внутреннем канале низа корпуса, при этом третья часть шпинделя содержит наружную поверхность плоского профиля, при этом кольцевая канавка во внутренней поверхности внутреннего канала низа корпуса совмещена по оси с наружной поверхностью плоского профиля третьей части шпинделя; и
при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке внутреннего канала низа корпуса и взаимодействует с плоским профилем наружной поверхности третьей части шпинделя для обеспечения относительного осевого перемещения между шпинделем и низом корпуса.
23. Интегрированная подшипниковая секция по п. 21, в которой наружный упорный подшипник выполнен из двух полуцилиндрических элементов.
24. Интегрированная подшипниковая секция по п. 21, в которой наружный упорный подшипник выполнен из множества колец.
25. Интегрированная подшипниковая секция для смазываемого промывочным раствором бурового двигателя, содержащая:
корпус с внутренним каналом, при этом внутренняя поверхность внутреннего канала корпуса содержит кольцевую канавку;
шпиндель, по меньшей мере частично расположенный во внутреннем канале корпуса, причем шпиндель содержит часть уменьшенного диаметра;
первую муфту шпинделя и вторую муфту шпинделя, расположенную вокруг части уменьшенного диаметра шпинделя и во внутреннем канале корпуса, при этом первая муфта шпинделя содержит наружную поверхность плоского профиля, при этом кольцевая канавка во внутренней поверхности внутреннего канала корпуса совмещена по оси с наружной поверхностью плоского профиля первой муфты шпинделя, при этом вторая муфта шпинделя содержит наружную поверхность, имеющую кольцевую канавку;
наружный упорный подшипник, расположенный вокруг второй муфты шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный упорный подшипник содержит внутреннюю поверхность, имеющую кольцевую канавку, совмещенную по оси с кольцевой канавкой в наружной поверхности второй муфты шпинделя;
множество сферических элементов, при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке второй муфты шпинделя и расположен частично в кольцевой канавке наружного упорного подшипника, и при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке внутреннего канала корпуса и взаимодействует с плоским профилем наружной поверхности первой муфты шпинделя для обеспечения относительного осевого перемещения между первой муфтой шпинделя и корпусом.
26. Интегрированная подшипниковая секция по п. 25, дополнительно содержащая:
третью муфту шпинделя, расположенную вокруг части уменьшенного диаметра шпинделя, при этом третья муфта шпинделя содержит наружную поверхность плоского профиля;
наружный радиальный подшипник, расположенный вокруг третьей муфты шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный радиальный подшипник содержит внутреннюю поверхность, имеющую кольцевую канавку, совмещенную по оси с наружной поверхностью плоского профиля третьей муфты шпинделя;
при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке наружного радиального подшипника и взаимодействует с плоским профилем наружной поверхности третьей муфты шпинделя для обеспечения относительного осевого перемещения между наружным радиальным подшипником и третьей муфтой шпинделя.
27. Интегрированная подшипниковая секция по п. 25, в которой наружный упорный подшипник выполнен из двух полуцилиндрических элементов.
28. Способ восприятия радиальной нагрузки и осевой нагрузки в смазываемом промывочным раствором буровом двигателе, содержащий этапы, на которых:
a) обеспечивают интегрированную подшипниковую секцию для бурового двигателя содержащую: корпус с внутренним каналом; шпиндель, по меньшей мере частично расположенный во внутреннем канале корпуса, причем шпиндель содержит наружную поверхность, имеющую множество кольцевых канавок; множество сферических элементов, при этом каждый из сферических элементов расположен частично в одной из кольцевых канавок шпинделя; наружный радиальный подшипник, расположенный вокруг шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный радиальный подшипник содержит внутреннюю поверхность плоского профиля, при этом по меньшей мере один из сферических элементов взаимодействует с внутренней поверхностью плоского профиля наружного радиального подшипника для обеспечения относительного осевого перемещения между шпинделем и наружным радиальным подшипником; и наружный упорный подшипник, расположенный вокруг шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный упорный подшипник содержит внутреннюю поверхность, имеющую кольцевую канавку, при этом по меньшей мере один из сферических элементов находится в зацеплении с кольцевой канавкой наружного упорного подшипника;
b) передают крутящий момент на шпиндель для вращения шпинделя относительно корпуса, наружного радиального подшипника, и наружного упорного подшипника;
c) воспринимают радиальную нагрузку наружным радиальным подшипником и воспринимают осевую нагрузку наружным упорным подшипником; и
d) обеспечивают относительное осевое перемещение между наружным радиальным подшипником и шпинделем при износе сферических элементов или кольцевых канавок.
29. Способ по п. 28, дополнительно содержащий этапы, на которых:
e) разбирают интегрированную подшипниковую секцию;
f) увеличивают радиус на продольном сечении каждой из множества кольцевых канавок в шпинделе и увеличивают радиус кольцевой канавки в наружном упорном подшипнике; и
g) собирают интегрированную подшипниковую секцию с множеством более крупных сферических элементов, при этом каждый из более крупных сферических элементов расположен частично в одной из кольцевых канавок шпинделя, при этом по меньшей мере один из более крупных сферических элементов находится в зацеплении с кольцевой канавкой в наружном упорном подшипнике, при этом размер более крупных сферических элементов приблизительно равен или немного меньше радиуса на продольном сечении множества кольцевых канавок в шпинделе.
30. Способ восприятия радиальной нагрузки и осевой нагрузки в смазываемом промывочным раствором буровом двигателе, содержащий этапы, на которых:
а) обеспечивают интегрированную подшипниковую секцию для бурового двигателя содержащую: корпус с внутренним каналом, при этом внутренняя поверхность внутреннего канала корпуса содержит кольцевую канавку; шпиндель, по меньшей мере частично расположенный во внутреннем канале корпуса, причем шпиндель содержит первую часть шпинделя и вторую часть шпинделя, при этом первая часть шпинделя содержит наружную поверхность плоского профиля, и вторая часть шпинделя содержит наружную поверхность, имеющую кольцевую канавку, при этом кольцевая канавка во внутренней поверхности внутреннего канала корпуса совмещена по оси с наружной поверхностью плоского профиля первой части шпинделя; наружный упорный подшипник, расположенный вокруг второй части шпинделя и во внутреннем канале корпуса, причем наружный упорный подшипник содержит внутреннюю поверхность, имеющую кольцевую канавку, совмещенную по оси с кольцевой канавкой в наружной поверхности второй части шпинделя; и множество сферических элементов, при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке второй части шпинделя и расположен частично в кольцевой канавке наружного упорного подшипника, и при этом по меньшей мере один из сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке внутреннего канала корпуса и взаимодействует с плоским профилем наружной поверхности первой части шпинделя для обеспечения относительного осевого перемещения между шпинделем и корпусом;
b) передают крутящий момент на шпиндель для вращения шпинделя относительно корпуса и наружного упорного подшипника;
c) воспринимают радиальную нагрузку корпусом и воспринимают осевую нагрузку наружным упорным подшипником; и
d) обеспечивают относительное осевое перемещение между корпусом и шпинделем, когда сферические элементы или кольцевые канавки изнашиваются.
31. Способ по п. 30, дополнительно содержащий этапы, на которых:
e) разбирают интегрированную подшипниковую секцию;
f) увеличивают радиус на продольном сечении кольцевой канавки во второй часть шпинделя, увеличивают радиус кольцевой канавки в наружном упорном подшипнике, и увеличивают радиус кольцевой канавки в корпусе; и
g) собирают интегрированную подшипниковую секцию с множеством более крупных сферических элементов, при этом по меньшей мере один из более крупных сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке второй части шпинделя и расположен частично в кольцевой канавке наружного упорного подшипника, и при этом по меньшей мере один из более крупных сферических элементов расположен частично в кольцевой канавке внутреннего канала корпуса.