【技术实现步骤摘要】
本公开涉及向心轴承、包括向心轴承的装置和系统、及其使用方法。
技术介绍
1、向心轴承用于在工具、机械和组件中承受负荷。热稳定多晶金刚石(tsp)(有或无碳化钨支承)和多晶金刚石复合物(pdc或pcd)被认为不适用于机械加工金刚石反应性材料，包括铁类金属和含痕量以上的金刚石催化剂或溶剂元素(包括钴、镍、钌、铑、钯、铬、锰、铜、钛或钽)的其他金属、金属合金、复合物、硬面、涂层或镀层。此外，上述不适用多晶金刚石的情况还扩展到所谓的“超合金”，包括含痕量以上的金刚石催化剂或溶剂元素的铁基、钴基和镍基超合金。通常用于机械加工此类材料的表面速度通常在约0.2m/s～约5m/s。虽然该表面速度并不是特别高，但是所产生的负荷以及伴随的温度(例如在切割尖端处)经常会超过金刚石的石墨化温度(即约700℃)，其可能在金刚石催化剂或溶剂元素的存在下导致组件的快速磨损和故障。不受理论的束缚，具体的故障机理被认为由含碳的金刚石与被机械加工的亲碳的材料之间的化学相互作用所导致。关于多晶金刚石不适用于含金刚石催化剂或溶剂的金属或合金的机械加工的示例性参考文献是美国专利号3,745,623，其全部内容通过引用纳入本文。多晶金刚石不适用于机械加工含金刚石催化剂或金刚石溶剂的材料，导致了长期以来在所有与此类材料接触的应用中均不使用多晶金刚石。
2、已开发出多晶金刚石向心轴承，其具有多晶金刚石轴承表面，该多晶金刚石轴承表面与非铁类超硬材料匹配，或更常见的是与紧密相配的互补的多晶金刚石表面匹配。本文中，“超硬材料”是至少与碳化钨(例如碳化钨水泥或碳化钨砖)一
3、所谓的高性能多晶金刚石轴承是特别为严酷的环境(例如井下钻井和泵送环境或风力发电机组)而设计的，并且使用滑动的、配合的、重叠的多晶金刚石元件。这需要大量的多晶金刚石元件，每一个都以精确的外轮廓成形。例如，安装于转子的多晶金刚石元件以与转子外径基本相配的凸形外轮廓成形。定子多晶金刚石元件以与定子的内径基本相配的凹形外轮廓成形。多晶金刚石元件的这种成形要求严格的精确性，并且是昂贵的，要求例如用放电机械加工(edm)、激光或金刚石研磨来切割。然后，多晶金刚石元件必需在精确的位置、以精确的对准以及精确规定的高度或暴露安装以确保匹配的滑动接合。此类组件中的目标为，作为支承区域，多晶金刚石元件整面接触。因此，用于制造此类多晶金刚石元件的工艺是昂贵且耗时的，而且有很大机会产生差异，导致报废的零件。对准和/或暴露的失败很可能产生所谓的“边缘碰损”，因为多晶金刚石元件相对于彼此旋转，从而产生断裂的元件并最终导致轴承故障。
4、有人提出了利用多晶金刚石的更便宜的向心轴承，其中在转子上安装有几乎整圆周排列的轮廓化多晶金刚石元件，而在定子上安装有超硬材料。虽然与前文所述的方法相比，这种方法要求更少的多晶金刚石元件，但是其仍然要求将安装于转子的元件轮廓化。另外，与本文公开的金刚石反应性材料相比，此类所谓的超硬材料往往更脆并且更易受到冲击损坏。
5、关于本申请的
技术介绍
的其他重要参考文献来自国际机床与制造杂志(原文：international journal of machine tools&manufacture)46和47的题为“通过动态摩擦技术抛光多晶金刚石，第1部分：界面温度上升的预测(原文：polishing ofpolycrystalline diamond by the technique of dynamic friction,part1:predictionof the interface temperature rise)”和“第2部分，材料清除机理(原文：part 2,material removal mechanism)”，2005年和2006年。这些参考文献报道了在负荷下利用亲碳钢盘的干式滑动接触对pdc面进行动态摩擦抛光。这些参考文献的主要发现表明，抛光速率对滑动速率比负荷更敏感，并且随着金刚石表面的表面光洁度改善，钢盘与金刚石表面之间的热化学反应速率会大幅降低。作者及引用信息：iwai,manabu、uematsu,t、suzuki,k、yasunaga,n.(2001).“使用旋转金属盘对pcd进行高效抛光(原文：high efficiencypolishing of pcd with rotating metal disc)”.isaat2001.231-238.，其结论是，在27mpa的压力下，滑动速度低于10.5m/s时，不会发生钢盘与pdc面之间的热化学反应。这些参考文献的全部内容通过引用纳入本文，就像它们的全部内容都被列出一样。铜和钛没有在早期通用电气公司的有关金刚石合成的文献中被典型地列出，但是后来被添加了。相关参考文献包括“在水和sio2的存在下从石墨合成金刚石(原文：diamond synthesis fromgraphite in the presence of water and sio2)”，dobrzhinetskaya和green，《第二国际地质综述(原文：ii international geology review)》第49卷，2007年，以及“在高温高压下合成金刚石的非金属催化剂(原文：non-metallic catalysts for diamond synthesisunder high pressure and high temperature)”，sun等，《中国科学(原文：science inchina)》，1999年8月。
技术实现思路
1、本公开的一些方面包括向心轴承组件，其包括多晶金刚石元件。各个多晶金刚石元件包括与相对接合表面滑动接合的接合表面。相对接合表面由至少一些金刚石反应性材料形成或包括至少一些金刚石反应性材料。
2、本公开的其他方面包括在组件之间(包括在转子和定子之间)对接而形成接合的方法。该方法包括提供一种向心轴承组件，其包括多晶金刚石元件，各个多晶金刚石元件具有接合表面。该方法包括通过多晶金刚石元件在转子与定子之间对接而形成接合，使得接合表面与相对接合表面滑动接合，该相对接合表面包括至少一些金刚石反应性材料。
3、本公开的其他方面包括设计转子和定子的向心轴承组件的方法。向心轴承组件包括多晶金刚石元件，各个多晶金刚石元件包括与相对接合表面滑动接合的接合表面，该相对接合表面由至少一些金刚石反应性材料形成或含有至少一些金刚石反应性材料。该方法包括确定转子和定子的最大滑动速度是否小于预设限值(例如10.5m/s)。如果最大滑动速度小于预设限值，该方法包括选择定子和转子中的向心轴承组件的构造。该方法包括基于所选择的定子和转子中的向心本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轴承组件，所述轴承组件包含：
2.如权利要求1所述的轴承组件，其中，接触区域小于金刚石表面的总表面区域的75％。
3.如权利要求1所述的轴承组件，其中，接触区域小于金刚石表面的总表面区域的70％。
4.如权利要求1所述的轴承组件，其中，接触区域小于金刚石表面的总表面区域的60％。
5.如权利要求1所述的轴承组件，其中，多晶金刚石元件和部件的位置防止金刚石表面的边缘与金属表面接触。
6.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金刚石表面的接触区域是圆形表面区域。
7.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金刚石表面的接触区域是线性表面区域。
8.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金刚石溶剂或金刚石催化剂包含铁、钴、镍、钌、铑、钯、铬、锰、铜、钛或钽。
9.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金属是钢。
10.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金属比超硬材料更软。
11.如权利要求1所述的轴承组件，其中，轴承组件是向心轴承组件。
12.如权利要求1所述的轴承
13.如权利要求1所述的轴承组件，其还包含定子，其中，部件为转子，多晶金刚石元件与定子耦合。
14.一种提供轴承的方法，所述方法包括：
15.一种体系，其包含：
16.如权利要求15所述的体系，其进一步包含第一环，第一环上包含第一多个多晶金刚石元件。
17.如权利要求16所述的体系，其进一步包含第二环，该第二环包含第二多个多晶金刚石元件，第二多个多晶金刚石元件中的每个多晶金刚石元件具有与金属表面滑动接触的金刚石表面。
18.如权利要求17所述的体系，其中，第一环位于定子的远端，第二环位于定子的近端。
19.如权利要求17所述的体系，其中，第一环和第二环隔开。
20.如权利要求15所述的体系，其还包含钻柱，定子的近端与钻柱连接。
21.如权利要求15所述的体系，其还包含电机壳体，其中定子的近端与电机壳体连接。
22.如权利要求15所述的体系，其中，转子的远端包含用于连接钻头的螺纹连接。
23.如权利要求15所述的体系，其中，转子的远端包含钻头。
24.如权利要求15所述的体系，其中，转子包含金属表面，定子包含第一多个多晶金刚石元件。
25.如权利要求15所述的体系，其中，定子包含金属表面，转子包含第一多个多晶金刚石元件。
26.如权利要求15所述的体系，其中，金刚石溶剂或金刚石催化剂包含铁、钴、镍、钌、铑、钯、铬、锰、铜、钛或钽。
27.如权利要求15所述的体系，其中，金属是钢。
28.如权利要求15所述的体系，其中，金属比超硬材料更软。
...【技术特征摘要】
1.一种轴承组件，所述轴承组件包含：
2.如权利要求1所述的轴承组件，其中，接触区域小于金刚石表面的总表面区域的75％。
3.如权利要求1所述的轴承组件，其中，接触区域小于金刚石表面的总表面区域的70％。
4.如权利要求1所述的轴承组件，其中，接触区域小于金刚石表面的总表面区域的60％。
5.如权利要求1所述的轴承组件，其中，多晶金刚石元件和部件的位置防止金刚石表面的边缘与金属表面接触。
6.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金刚石表面的接触区域是圆形表面区域。
7.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金刚石表面的接触区域是线性表面区域。
8.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金刚石溶剂或金刚石催化剂包含铁、钴、镍、钌、铑、钯、铬、锰、铜、钛或钽。
9.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金属是钢。
10.如权利要求1所述的轴承组件，其中，金属比超硬材料更软。
11.如权利要求1所述的轴承组件，其中，轴承组件是向心轴承组件。
12.如权利要求1所述的轴承组件，其还包含转子，其中，部件是定子，多晶金刚石元件与转子耦合。
13.如权利要求1所述的轴承组件，其还包含定子，其中，部件为转子，多晶金刚石元件与定子耦合。
14.一种提供轴承的方法，所述方法包括：
15.一种体系，其包含...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·P·梅西，G·普利弗斯特，M·V·威廉姆斯，E·C·斯帕茨，M·R·利斯，W·W·金，
申请(专利权)人：XR储备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。