JPS61501039A - ダウンホ−ルモ−タ−および軸受組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ダウンホールモーターおよび軸受組立体本発明はダウンホールモーターの新規で 有用な改良に関し）特にダウンホールモーターに使用する軸受組立体に関容積型 流体モーターやタービン駆動型モーターのようなダウンホールモーターでドリル ビットを操作するドリル装置は従来、よく知られている。そのようなモーターに おいて、ドリルビットは、例えばドリル流体のような流体の流れによりモーター 組立体を介して回転される回転子によって回転される。

そのようなダウンホールモーター組立体において、時には、モーター組立体全体 の一部となる軸受が備わっていて、それらは時には、モーターハウジングに取付 けられる別個の軸受バック、または軸受組立体に備えられることもあもそれらの 軸受はドリル操作中、ドリル操作時のスラストを軸上に支持する。その他の軸受 は、モーターが中心孔から引っばられる時、またはドリルビットが底部から持ち 上げられる時に、モーターから軸まで油圧スラストを移す。

軸受組立体は普通、ドリル操作中、軸方向の衝撃負荷を吸収するためにばねを備 えている。殆んどの軸受組立体において、軸方向のスラスト軸受と放射方向の軸 受の両方を備よる。スラスト軸受は、ドリル操作中ビットにかかる重量次第で軸 方向のスラストの量が異なるようなスラストを支持する必要がある。ある場合は 、上昇スラストの大部分を支持しなければならない時がある。またある時は、上 昇スラストと下降スラストの量が等しし）ものを支持する・２要のある場合もあ る。さらにまた、下降スラスト負荷を支持する必要もある。

チルキーの米国特許第３８７９０９４号には、タングステンカーバイド製の放射 方向の軸受と複数の縦方向１こ間隔をおいて位置する軸方向のスラスト軸受とを 有する軸受組立体をモーターハウジングに有する容積型ダウンホールモーターが 示されている。

ティラスポルスキー米国特許第３４４９０３０号に（ま、衝撃を吸収する織りワ イヤ環状ｉ４ツドを有する複数の間隔をおいて位置する軸方向のスラスト軸受を 有する、ダウンホールモーターに使用する軸受組立体が示されてし）る。

ガリソン米国特許第３５９４１０６号には、複数の縦方向に間隔をおいて位置す る軸方向のスラスト軸受と、衝撃を吸収するばね機構とを有するダウンホールモ ーター組立体が示されている。

ストラドの米国特許第４１３５７７２号には、軸方向のスラスト負荷を支持する 軸方向へ１間隔をおいて位置するボール軸受と、万撃を吸収する軸受間ｊこ介在 する（：！ねとを有するダウンホールモーターで駆動されるドラノルのための÷ 力受組立体が示される。

クレーズの米国特許第４２６０２０２号には、軸方向の＠撃を吸収するばねを有 する、間隔をおいて位置するボール軸受組立体をもつダウンホールモーター用軸 受組立体が示されている。

ウィンケルマンの米国特許第４３８８９７３号には、軸受構造体の内側と外側に 連続支持管を形成する一連のスリーブにある肩部によって種々の軸受が離される ような、ダブルホールモーター用軸受組立体か示されている。これらの軸受は、 軸方向の衝撃負荷を吸収するばねを有する。このばねは軸難立体によって支持さ れた上昇および下降スラストの量を決定するため軸受の位置を交換できるように は構成されていない。

従って、本発明の目的は、土地をドリル操作するためにダウンホールモーターと 組合わせて使用するための新規で改良型の軸受組立体を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、ドリル操作時に生じる上昇および下降スラストの量 に従って軸受負荷を変化させる装置を有する、ダウンホールモーターと組合わせ て使用する新規で改良型の軸受組立体を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、上昇および下降方向ヘスラスト負荷を支持する軸受 関係を変化させるために交換自在な軸受スリーブ部材によって支持される積層軸 受である新規で改良型の軸受組立体を提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は、軸受を選択された位置にびでって８４（のス リーブ部材によって種々の軸受か分離され、軸受組立体によって支持された上昇 および下降スラスト負荷を変化させるため（こ、支持スリーブと特定の軸受上組 立体とを位置づけ直すことによって軸受を取りかえることができるような、ダウ ンホールモーターと組合わせて使用する軸受組立体を提供することである。

本発明の他の目的は、明細書や後文のクレームによって明らかとなるであろう。

、本発明の前述の目同や他の目的は、ドリル操作用流体の流出口と流入口を備え た環状ハウジングと、そのハウジングに支持された固定子と、その固定子内で回 転移動するように支持された回転子とを有するダウンホールモーターおよび軸受 組立体によって達成できる。開放管状軸はハウジング内で回転移動するよう１こ 回転子に接続する。その軸受組立体は一定の間隔をおいた関係でハウジング内に ある軸受部材と、それと共働する他の軸受部材とを存する。ハウジング内に位置 するスリーブ部材は、選択された軸受部材を一定の間隔をおいた関係に支持する 。軸に位置するその他のスリーブ部材は他の軸受部材を一定の間隔をおいた関係 に支持する。それらのスリーブ部材は、負荷を前方方向、または逆方向へ支持す る軸受の必要に従って軸受部材を選択された交換自在な関係に位置づけるために 、ハウジング内でしかも軸上に交換自在（こ配置される。放射方向のスリーブ軸 受は、軸受組立体の前方および後方位置で、軸に対して支持関係でハウジング内 に支持される。そのハウジングと軸受組立体はそこを通ってドリル操作流体が流 れるように後端部が開いている。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の好ましい実施例を示す軸受構造体を有する土地のドリル操作用 のダウンホールモーターおよび軸受組立体の概略部分断面図である。

第２Ａ、２Ｂ、２Ｃ図は拡大縦断面図であって、軸受組立体と、ドリルビットを 支持する回転軸との関連部分との詳細を示す。

第３図は第２Ｂ図に類似した四分の１断面図であって、２個の軸受か上昇負荷を 支持し、４個の軸受が下降負荷を支持するように配置された軸受を示す。

第４図は第２Ｂ図に類似する四分の１断面図であって、４個の軸受か上昇負荷を 支持し、２個の軸受が下降負荷を支持するように配置された軸受を示す。

第５図は第２Ｂ図に類似する四分の１断面図であって、５個の軸受か上昇負荷を 支持し、１個の軸受が下降負荷を支持するように配置された軸受を示す。

第６図は第２Ｂ図に類似する四分の１断面図であって、１個の軸受が上昇負荷を 支持し、５個の軸受か下降負荷を支持するように配置された軸受を示す。

図面を、特に第１図を参照すわば、ダウンホールモーター組立体（１０）はドリ ル管（１工）の伸長部の下端部に接続し、このドリル管（１１）はドリル操作用 流体を、モーター組立体を通って中心孔へ導く。そのモーター組立体（１０）は 、ハウジング（１２）を宵し、その／”１ウジング内には、中空の固定された固 定子（１３）が取付けられている。

第１図の実施例において、モーター組立体（１０）は螺旋形送り空所を有するモ イニュー型流体モーターのような、容積型モーターである。回転蝉旋モーター（ １４）は固定子（１３）内に配置され、その固定子を通って流れるドリル操作用 流体に応答して回転する。前述のように、図示のモーターは、よく知れ渡ってい る市販型の容積型流体モーターである。明らかに１他の型の流体で作動するモー ターも使用でき、特に、ターボドリルとして知られている流体タービン駆動型モ ーターを使用できる。その回転子はポンプ（１５）によりドリル管（１１）に供 給されるドリル操作用流体の下方への流れによって駆動される。ポンプ（１５） は、ドリル孔内で管（１１）を回転させる回転台（１６）を有する従来のドリル 操作リングに配置される。管（１１）はドリルリングのドリル操作ライン（１７ ）によって支持される。

ドリル操作用流体は接続杆のハウジング部分（１８）を通って下方向へこの装置 を通って流れる。接続杆ハウジング内分（１８）は接続杆組立体（１９）を包囲 し、その接続杆組立体（１９）は第１万能接手（２０）によって回転子（１４） の下端部に接続し、第２万能接手（２１）によって駆動軸（２２）の上端に接続 する。

駆動軸（２２）は軸受組立体（２３）を通って下方へ伸長し、その中；こ回転自 在に支持される。駆動軸（２２）は下記のように、中空構造であって、中心孔（ ２６）を形成するように地面を通ってドリル操作するため従来の回転式カッター （２５）を有するドリルビット（２４）をその下端部に有する。ドリルビット（ ２５）はきざきざ付き歯型の回転式カッターを有するように示されているが、硬 質金属のコンパクト、または挿入物を有する回転式カッターを使用することもで きる。また、゛多くの実施例では、ダイヤモンド挿入体型の回転式ビットを使用 し、これを過度の損傷や摩耗なしに比較的高速度で回転することかできる。

ドリル軸（２２）は管状の形をしていて、その上端に流入口（２７）を有する。

ドリル操作用流体は接続杆ハウジング（１８）から流入口（２７）を通って、駆 動軸の伸長中心孔へ流れる。駆動軸を通って流れる流体は、ドリルピッ）（２４ ）から出て孔（２６）からの切削土を洗い流し、さらにビットを冷却する。

流体モーター（１０）の操作中、回転子（１４）の下端は偏心運動を有Ｌ１この 偏心運動は万能接続杆組立体（１９）によって駆動軸（２２）へ伝達される。そ れ故に、駆動軸（２２）は軸受組立体（２３）の外部ハウジング構造（２８）内 で固定軸のまわりを回転する。駆動軸（２２）は軸装置によりハウジング内に支 持され、その軸受装置は下文で説明しかつ第２Ａ、２Ｂ、２Ｃ図にもつと十分に 示すように、本発明の好ましい実施例の重要な新規な特徴を構成する。

第２Ａ図において、軸受ハウジング（２３）は符号（３］）で示すようにねじ切 りがなされていて、モーターハウジングの下端部に、または接続杆ハウジング（ １８）に接続するようになっている。軸受ハウジング（２３）の下端部は、軸受 バックハウジングサブ（３４）のねじ切り上端（３３）に接続するように、符号 （３２）で示すように（第２Ｂ図参照）内ねじが切られている。軸受ハウジング （２３）と軸受バックハウジングサブ（３４）とはねじで接続して、ねじ部（３ ２）、（３３）で形成される螺合部に、分離自在であるが、気密性連続的管状ハ ウジングを形成する。

軸受ハウジング（２３）は一体的円筒孔（３５）を有し、この円筒孔（３５）は 上端、即ち後端部分からその下端、即ち前端部分へ向って伸長し、拡開孔（３６ ）へ開口すゐ孔（３５）、（３６）はハウジング（２３）内に下向き肩部（３７ ）を形成する。軸受バックハウジングサブ（３４）はその端から端まで伸長する 内部孔（３８）を有する。第２Ａ〜２０図に示すように、駆動軸（２２）は軸受 ハウジングサブ（３４）と軸受ハウジング（２３）の中空内部を通って伸長する 。

駆動軸（２２）は駆動軸キャップ（３９）を駆動し、このキャップ（３９）は符 号（４０）で示すように内ねじが形成され、管状軸部材（４２）のねじ切り上端 （４１）にねじ係合する。管状軸部材（４２）は小さい上端部分（４３）と大き い下端部分（４４）とを有し、これらの部分は屈曲肩部分（４５）によって接合 される。駆動軸（２２）の大きい端部分は大きいサブ部分（４６）でなり、この サブ部分には、内ねじの開放端部分（４７）が形成されてしＮで、この部分は、 ドリルビット（２４）のねじ係合接続サブ（図示せず）にねじ係合する。゛ 円筒形通路、即ち孔（４８）はドリル軸（２２）の全長にわたって伸長し、その 下端部を通り、トリルビ・ント接続サブ部分（４６）を通ってドリルビット（２ ４）へ開口し、ドリル操作用流体をドリルビットから排出させることによって、 孔から切削土を洗い流し、ドリルビットの切削面を冷却する。ダウンホールモー ターの通常の操作は、モーターを通って流体を流動させることによって駆動軸を 回転させ、駆動軸の中心孔（４８）を通り、その駆動軸の外部を通り、スリーブ 軸受と軸受組立体を通って流体を流動させる。駆動軸部材（２２）は下文で説明 する軸受部組の組立体に支持される。軸受ハウジング（２３）の上方ねじ切り端 部分（３１）に対して保持リング（４９）が配置される。

駆動軸保持りング（５０）は、駆動軸部材（４２）に固定された耐摩耗スリーブ であるスリーブ部材（５２）の上端部分（５１）と駆動軸キャップ（３９）との 間に取付けられる。

耐摩耗スリーブ（５２）の下端は下文で説明するように、軸受組立体の一部分を 支持する。下方耐摩耗スリーブ（５３）は駆動軸（２２）の下方拡大部分（４２ ）を取り巻き１駆動軸のドリルビット接続サブ部分（４６）にある上方肩部（５ ４）に当接する。放射方向の下方スリーブ軸受（３０）は下方軸受耐摩耗スリー ブ（５３）を包囲し、ハウジング（３４）の下端部で係止リング（５５）により 適所に取付けられる。放射方向の上方スリーブ軸受（５６）は上方耐摩耗性スリ ーブ（５２）を包囲し、保持リング（４９）からスラスト軸受肩部リング（５６ ）まで伸長する。

軸受組立体（第２Ｂ図）の上端部で、転倒スペーサーリング（５７）が軸部材（ ４２）上にそれとともに回転するように配置される。そのスペーサーリング（５ ７）は、ドリル操作流体が軸受を通って流れるほど十分なりリアランもって肩リ ング（５６）の内部でそこから間隔をおいて配置される。その肩リング（５６） の真下には、ベレビルばね（５８）が配置され、このばねは固定軸受レース部材 （５９）の上面に当接する。

軸受レース部材（５９）は、複数のボール軸受部材（６１）金受入れるポール受 入れレース（６０）を下面に有する単（１ｔ’１部のレース部材である。軸受レ ース部材（５９）は固定レースとしてハウジング（２３）の内側に配置される。

軸受レース部材（５９）は、そのレースが軸受組立体に配置される時には、支持 スリーブを受入れる下方周囲肩部（６３）と上部周囲肩部（６２）とを有する。

軸受レース部材（５９）にある下方周囲肩部（６３）は、両側レース部材（６６ ）にある上方肩部（６５）まで伸長する長いスリーブ部材（６４）に当接する。

軸受レース部材（６６）は、上方軸受受入レース（６７）と、軸受（６１）を受 入れる下方軸受受入れレース（６８）とを有する。両側！ル−ス（６６）はハウ ジング（２３）内に固定スペーサースリーブとして位置づけられる長いスリーブ 部材（７０）に適合する周囲肩部分（６９）をその下端部に有する。

スリーブ（７０）の下端は上部周囲肩部（７２）にある単一側部の軸受レース部 材（７１）に当接する。軸受レース部材（７１）はボール軸受部材（６１）を受 入れる単一軸受レース（７３）を有する。軸受レース部材（７１）の下方Ｎ部（ ７４）は、軸受ハウジング（２３）の内側で固定位置に配置された短いスペーサ ースリーブ（７５）の上、端を受入れる。

スリーブ部材（７５）の下端は、肩部分（７７）の上端部で両側レース部材（７ ６）に当接する。短スペーサースリーブ（７８）は両側レース（７６）の肩部分 （７９）に当接し、軸受ハウジングサブ（３４）の上端部（８０）に当接する。

固定軸受レース部材（５９）、（６６）、（７１）。

（７６）は、軸受ハウジングサブ（３４）の上端（８０）と軸受パックの上端に あるスペーサーリング（５６）との間に一定位置に保持される。

ハウジング（２３）に対して不動状態にある種々の軸受レース部材は、内方への 放射方向の長さを有し、これは駆動軸上の支持スリーブに至らないところで終わ っている。

ベレビルばね（５８）は種々のボール軸受レース部材をお互いに向って圧縮し、 スペーサースリーブ（６４）、　（７０）。

（７５）、（７８）は軸受レースを選択位置に固定させる。

回転軸受、即ち、回転細部材（４２）と共に回転する軸受レース部材は、固定軸 受レース部材を支持するスリーブ配置　ｔｃ　似たスペーサースリーブシステム に支持される。短い固定軸受スリーブ（８１）は、スペーサーリング（５７）と 支持スラスト座金（８２）との間に配置される。スペーサースリーブ（８１）は 上方軸受レース部材（５９）の内面から小さいクリアランスを与えるような寸法 をもつ。スペーサースリーブ（８１）が軸受レース部材（５つ）、またはベレビ ルばね（５８）と接触しないように、即ち干渉しないように十分なりリアランス がある。

単−側の軸受レース部材（８５）は、軸受理動軸部材（４２）と共に回転するよ うにスペーサースリーブ（８１）の端部分（８３）に支持される。軸受レース部 材（８５）はその上面に軸受レース（８７）を有する。ベレビルばね（８６）は スペーサーリング（８２）上に支持され、回転軸受レース部材（８５）をポール 軸受（６１）に対して抑圧する。上部軸受部分にある軸受（６１）はそれ故に、 回転軸受レース部材（８５）の上面にあるレース（８７）と固定軸受レース部材 （５９）の軸受レース（６０）との間長いスペーサースリーブ（８８）は軸部材 （４２）と共に回転するようにその軸部材に配置され、スペーサーリング（８２ ）から次の下方スペーサーリング（８９）まで伸長する。スリーブ（８８）は両 側型軸受レース部材（６６）の内面からクリアランスを備えるような大きさに形 成される。軸受レース部分（９４）を有する上部回転軸受レース部材（９３）は スペーサースリーブ（８８）の端部分（９０）に配置され、ベレビルばね（９５ ）によってポール軸受（６１）と軸受関係に押圧される。軸受レース（９７）を 育する下方単一側型軸受レース部材（９６）はスペーサーリング（８９）に支持 されたベレビルばね（９８）によって下方軸受（６１）に対して押圧される。

塩スペーサーリング（９９）はスペーサーリング（８９）から軸部材（４２）の スペーサーリング（１００）まで伸長し、それと共に回転する。スペーサースリ ーブ（９９）は−側型固定軸受レース部材（７１）の内面からクリアランスを備 えるような大きさに形成される。軸受レース（１０４）を有する単一側型軸受レ ース部材（１０３）はスペーサーリング（８９）の下側に対して支持されるベレ ビルばね（１０５）によってポール軸受（６１）に対して押圧される。スペーサ ースリーブ（９９）の下端はスペーサーリング（１００）に当接する。

長スペーサースリーブ（１０６）はスペーサーリンク（１００）から下方スペー サーリング（１０７）まで伸長スル。スペーサースリーブ（１０６）は、固定両 側型軸受レース部材（７６）の内面からクリアランスを備えるような大きさに形 成される。上方ベレビルばね部材（１１１）はスペーサーリング（１００）の下 側に当接して配置され、スペーサースリーブ（１０８）の端部分（１０８）に配 置された軸受レース部材（１１２）に当接する。軸受レース部Ｈ（１１２）は、 ベレビルばね（１１１）によってボール軸受部材（６１）に当接するように押圧 される軸受レース（１１３）を有する単一側型部材である。下方ベレビルばね（ １１４）はスペーサーリング（１０７）に配置され、回転軸受レース部材（１１ ５）の下側に百接する。軸受レース部材（１１５）はスペーサースリーブ（１０ ６）の端部分（１０９）に支持され、ボール軸受部材（６１）を支持する軸受レ ース（１１６）をその上面に有する。

第２Ａ〜２Ｃ図に示す本発明の実施例において、軸部材（４２）はそれを放射方 向の軸負荷に対して支持する上方スリーブ軸受（５６）と下方スリーブ軸受（３ ０）と共に、ハウジング（３４）、（２３）内で回転する。第２Ｂ図に示すボー ル軸受のシステムは軸を上方向、または下方向への垂直スラスト負荷に対して支 持を行う。

第２Ｂ図の実施例において、軸受レース部材（５９）。

（６６）、（７１）、（７６）はハウジング（２３）内部で固定位置に固定され 、スリーブ部材（６４）、（７０）。

（７５）、（７８）によって前もって選択した配置に間隔をおいて位置づけられ る。回転軸受レース部材（８５）。

（９３）、（９６）、（１０３）、（１１２）、（１１５）は軸部材（４２）と 共に回転するように支持され、それぞれの回転ボール軸受レース部材に対してポ ール軸受（６１）を支持する。

軸（４２）と共に回転するボール軸受レース部材はスリ−ブ部材（８１）、（８ ８）、（９９）、（１０６）によって既定の所望の位置に間隔をおいて配置され る。第２Ｂ図に示す実施例において、固定レース部材（５９）と、固転レース（ ８５）と、それと共に配置されたボール軸受（６ｊ）でなる軸受は上方スラスト 負荷１て対して軸（４２）を支持する。回転レース部材（９６）と、レース部材 （６６）の下方軸受レース（６８）と、それと共に配置された軸受（６１）とに よって形成された軸受も同様に、軸部材を垂直、上方スラスト負荷に対して支持 する。回転軸受レース部材（１１５）と、固定軸受レース部材（７６）の下方軸 受レース（１１７）に対して支持するボール軸受とによって形成される軸受もま た、ｎ（４２）を上方スラスト負荷に対して支持する。

固定軸受レース部材（６６）の上方軸受レース（６７）と、ボール軸受（６１） と回転軸受レース部材（９３）とによって形成される・紬受け、モーター組立体 が底部から持ち上げられる場合のようｊこ、軸部材（４２）を下方スラスト負荷 に対して支持する。回転軸受レース部材（１０３）と、ボール軸受（６１）と、 Ａｔ軸受レース部材（７１）とは下方スラスト負荷に対して軸部材（４２）を支 持する軸受を備える。固定軸受レース部材（７６）上の上方軸受レー・ス（１１ ８）に位置するボール軸受（６１）と回転軸受レース部Ｕ’　（１１２）とは、 モーターが底部から持ち上げられる時に遭遇するように、軸部材（４２）を下方 スラスト負荷に対し、て支持する。第２Ｂ図の実施例においで、固定軸受レース と回転軸受レースの側方に対するスペーサーの配置と、固定および回転軸受レー スおよびボール軸受の配置か１上方スラストを支持する３個の軸受と、下方スラ スト負荷を支持する３＠の軸受とを備えることがわかる。

上方および下方スラスト負荷に対して支持するボール軸受用軸受配置は、スペー サースリーブの間隔や、同定および回転軸受部材の位置に従って配置し直すこと により、上方および下方スラスト負荷を支持する軸受の数を変えることができる 。不発明の軸受配置は６組のボール軸受を有するように示しているか軸受の組の 数はいくつにでもすることができる。所望であれば、ローラー軸受も使用できる 。

軸受の配置は、全部の軸受が上方スラスト負荷を支持するか、または全ての軸受 が下方スラスト負荷を支持するように変化させることもできる。それらはまた、 ５個の軸受が上方スラスト負荷を支持し、１個の軸受が下方スラスト負荷を支持 するか、または、５個の軸受が下方スラスト負荷を支持し、１個が上方スラスト 負荷を支持するように配置し直すこともできる。同様に、軸受の配置は５２個の 軸受が上方スラスト負荷を支持し、４個の軸受が下方スラスト負荷を支持するか 、または４個が上方スラスト負荷を支持し、２個が下方スラスト負荷を支持する ように配置し直すこともできる。

軸受組立体におけるこれらの変形の例が第３〜６図に示されている。上方または 下方スラストを支持する軸受の数を変化させることは特に、種々の硬度で形成す る時、あるいはドリルモーターを底部から持ち上げる時に下方へのスラスト負荷 か変化する時に宵月である。

第３図において、種々の軸受は、２個の軸受が上方負荷を支持し、４個か下方負 荷を叉持するように配置し直したものである。この配置において、固定軸受部材 （５９）。

（７６）、（７１）、（６６）にある上方レース部付か下方負荷を支持する。軸 受レース部材（１１２）、（６６）にある下方レースは、上方への負荷を支持す る。

第４図では、軸受の４個が上方負荷を支持し、２個が下方負荷を支持するよう（ こ軸受を配宜し直している。これらの軸受や、これらの軸受を分離するスペーサ ースリーブの配置において、軸受レース部材（７６）、（７１）、（６６）と部 材（５９）の底部レースは上方負荷を支持する。固定軸受レース部材（６６）、 （７６）の上方レースは下方負荷を支持する。

第５図１こおいて、軸受のうち５個か上方負荷を支持し、１個か下方負荷を支持 するような軸受の形が示されている。

この負荷配置では、軸受レース部材（５９）、（７１）。

（７６）、（１０３′Ｊ、（２０３）の底部レース（軸受レース部材は軸受レー ス部材（１０３）と同じ構造をもつ）が上方負荷を支持する。軸受レース部材（ ７６）の上方レースは下方負荷を支持する。

第６図は、５個の軸受が下方負荷を支持し、１個の軸受が上方負荷を支持するよ うになっている軸受部材とスペーサースリーブのもう一つの配置を示し、スペー サースリーブはそれらの軸受部材を分離し、それらを適所に固定させる。第６図 において、両側型レース部材（７６）の底部レースは上方負荷を叉持し、軸受レ ース部材（７１）、部材（５９）、（７６）、（１０３）、（１５９）の頂部レ ースは下方負荷を支持する。軸受のもう一つの配置は、全部の軸受が上方負荷を 支持するように、または全部の軸受が下方負荷を支持するように容易に作ること ができる。

前述の軸受バックは操作に非常な多様性があり、必要であれば、これをその分野 にあてはめることにより、上方負荷あるいは下方負荷を支持する軸受の数の位置 を特定の分野の条件に従って配置し直すこともできる。

本発明の軸受構造の機能や効果は、ボールの故障の場合の操作に関係する。レー スがどちらもその支持構造体に固定されているような従来の一普通の軸受構造に ２いて、ボールが故障すると軸受が動かなくなる。しかしながら、本発明の軸受 はボールが故障しても動かなくするごとはない。

特定の軸受組立体（即ち内側レース、外側レース、ボール）のボールが故障した 場合、内側レース（通常、軸と共に回転する）は、故障したボールを通って固定 外側レースに係止する。しかしながら、内側レースは軸に物理的に係止されない ので、今、係止された内側レースは隣接するベレビルばねによってかけられる軸 方間の力により軸に対して相対的に移動し、内側レースは実際上摩擦軸受を形成 する。

本発明はいくつかの好ましい実施例について十分かつ完全に説明してきたけれど も、添付の請求の範囲の範囲内で、ここに説明した以外の方法で本発明を実施す ることができる。

１、特許重り番号 ｐａＴ／ｌｒｓ　８５１００１０３ ２、発明の名称 ダウンホールモーターおよび軸受組立体３゜特許出顔人 名称　テレコーマブナ　インコーホレイチット。

代表者　カーノ、　ダブリュー、　マイケル５、補正嘗の提出年月日 １９８５年４月３０日 ６、添付書類の目録 （１）　Ｍ　ＴＥ書の翻訳文　１通 請　求　の　範　囲 ２１、管状ハウジングと、 前記ハウジング内にある回転軸と、 第１の一定の軸方向に間Ａをおいて位置する関係でｍＪ記ハウジングに沿って支 持された第１のり数の軸受部材でなる軸受部材と、 前記第１の複数の軸受部材の各々とそれぞれが共埼し、第２の一定の軸方向に聞 漏をおいた関係で前記軸に沿って支持された第２のヲ敗の軸受部材と、前記第２ の軸受部材は前記軸と共に回転することと、 前記ハウジングに沿って間隔を３いて配置され、前記第１の複数の軸受部材を前 記第１の一定の軸方向に間趨をおいた関係に支持する′５８１の襞故のスリーブ 部材と、前記軸に市って間Ａをおいた関係で配置され、前記第２の複数の軸受部 材を回紀男２の一定の一方向に間隔をおいた関係に傑作的に支持する第２の襄鍜 のスリーブ邪群と、前記スリーブ部材は、軸受か第１または第２のお互いに反対 の一方向への負荷を支持する必要かあることに応じて前記軸受部材を選択された 交侠宙在な＠係に位置づけるために前記ハウジングおよび前記軸に石って交換自 在に位置づけられること とでなるダウンホールモーターおよび軸受組立体。

２２、前記軸受組立体は′４１の一定の軸方向に間隔をおいて位置する関係で前 記ハウジングに膚って支持された第１の撲敗の軸受レースと、 前記第１の複数の軸受部材の各々とそれぞれか一襟に並んでおり、第２の一定の 一方向に間隔をおいて位置する関係で前記＠１こ６って支持された第２の複数の 軸受レースと、その第２レースは前記軸とともに回転することと、前記−巌に並 んだ軸受レースと電荷支持関係に配電された回転軸受部材と でなることを特徴とする請求の範囲第２１項記載のダウンホールモーターおよび 軸受組立体。

２３、前記軸受部材はポール軸受であることを特徴とする請求の範囲外２２項記 載のダウンホールモーターおよび軸受組立体。

２４、前記第１の複数のスリーブ部材は少な（とも２個の異なる長さを有し、そ して前記第ル−スの前記第１の一定の間隔を２いた＠怪を設定するために、目り 把束１の複数の軸受レースの選択されたものと当接するように選択された一方向 に一定の位置で前記ハウジングに配置されて２つ、前記第２の４数のスリーブ部 材は、少なくとも二つの異なる長さを傅し、前記第２レースの前記第２の一定の 一方向に間隔をおいて位置する関係を設定するために、前記第２の便数の軸受レ ースの選択さ几たものと当接するように＠記軸に泊って選択された一方向に一定 の位置に配置されることと、 前記スリーブ部付を前記／）ウジングおよび前記軸に活って支持する装置 とを特徴とする請求の範囲第２２項記収のダウンホールモーターおよび側受組立 体。

２５、前記第１の複数のスリーブ部材は少なくとも二つの異なる長さを胃し、そ の前記第１の選択された一定の一方向へ間隔をおいた＠係を設定するために、前 記＠１の複数の軸受レースの選択されたものと当接するように前記ハウジングに ６つて４択された一定の軸方向への位置で前記ハウジングに后って配電され、 前記第２の複数の軸受レースは単一側型レースであって、前記＄１の（受レース と一碌に並んで配置されることと、前記第２の硬致のスリ−ブ部材は少なくとも 二つの異なる長さを互し、その前記第２の選択された一定の軸方向への関係を設 定するために＠記第２の複数の軸受レースの選択されたものを支持するように、 選択された一定位置に前記軸に沿って配置されることと、 前記第２＠受レースを弾力円に支持するために前記第２の複数のスリーブ部材に よって支持される支持装置とを特徴とする請求の範囲第２２項記載のダウンホー ルモーター２よび軸受組立体。

２６、＠受ハウジングと、 第１の一定の軸方向に間隔をおいた関係で前記軸受ハウジングに支持された第１ の複数の軸受邪珂でなる軸受組立体と、 前記第１の複数の舖受邪材の各・々とそれぞれが共創し、前記軸に心って一定の 間隔を２いた関係に支持される第２の複数の軸受５材と、 ＠記細受ハウジング内に間隔をおいた軸方向の関係で配置され、刊把束１の複数 の軸受部材を前記第１の一定の軸方・旬に間隔をおいた関係で支持する第】の複 数のスリーブ部材と、 前記軸に后って間隔をおいた関係に配置され、前記第２の複数の軸受部材を前記 第２の一定の軸方向へ間Ａをおいた関係に支持する第２の複数のスリーブ部材と 、前記スリーブ部材は、軸受か第１および＠２のお互いに反対の軸方向への負荷 を支持する必要があることに応じて、咄受部材を儒択された交換自在な関係に位 置つけるために前記地愛ハウジング内で前記軸に省って交換自在に位置つけられ ること とでなるダウンホールモーターの回転軸用燻受組立体。

２７、前記軸受組立体は前記ハウジングに市って第１の一定の軸方向に間隔を３ いて位置するＩ！４係に支持された第１の種数の軸受レースと、 前記第１の種数の４愛部訂の各々とそれぞれが一城に韮ひ、そして前記軸に有っ て第２の一定の軸方向に間隔をおいた（ｌＩＩＩ保１こ支持される第２の一数の ＠受し−スと、その第２レースは前記報と共に回転することと、前記−萼に並ん だ軸受レースと負荷支Ｒ関係に配置される回転軸受部材 とでなることを特徴とする請求の範囲第２６項記載の軸受組立体。

２８、前記＠受部材はボール軸受であることを特徴とする請求の範囲第２７項紀 祇の軸受組立体。

２つ、＠紀第１の複数のスリーブ部材は少なくとも二つの異なる長さを有し、前 記第ル−スの前記第１の一定間隔をおいた関係を設定するために前記第１のり攻 の軸受レースの選択されたものと漸開するよう１こボＩ記ハウジング内で嶺択さ れた軸方向への一定位置に配置されており、前記第２の複数のスリーブ部材は少 なくとも２個の異なる長さを有し、そして前記＄２レースの前記第２の一定の軸 方向へ間隔をおいた関係を設定するために前記第２の復改の軸受レースの４択さ れたものと当接するように前記軸１こ沿って通釈された軸方向への一定位置に配 置されることと、 前記スリーブ部材を前記ハウジングと前記軸に心って支持する装置 とを特徴とする請求の範囲第２７項記載の軸受組立体。

３０、　前記第１の複数のスリーブ組立体は少なくとも二つの異なる長さを有し 、そしてその前記第１の選択された一定の軸方向へ間隔をおいて位置する関係を 設定するために前記第１の複数の軸受レースの選択されたものと当接するように 前記ハウジングに活って選択された一定の軸方向への位置に配置され、 前記第２の複数の軸受レースは単一側型し・−スであり、前記第１の軸受レース と一線に並んで配置されることと、前記第２の複数のスリーブ部材は少なくとも 二つの異なる長さを有し、その前記＄２の選択された一定の軸方向へ間隔をおい た関係を設定するために、前記第２の複数の軸受レースの選択されたものを支持 するように前記軸に沿って選択された一定の位置に配置されることと、さらに前 記第２補受レースを弾力的に支持するため１こ前記外２の複数のスリーブ部材に よって支持される支持装置を有する ことを特徴とする請求の範囲第２７項記載の軸受組立体。

国　際　調　査　報　牛

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．流体の流入口と流出口を有する管状ハウジングと、前記ハウジング内の固定 位置に支持された固定子と、前記固定子内で回転運動するように支持された回転 子と、前記回転子に操作的に接続し、前記ハウジング内で回転運動するように支 持された軸と、 前記ハウジング内に一定間隔をおいた関係で支持された第１の複数の軸受部材で なる軸受組立体と、前記第１の複数の軸受部材の各々とそれぞれが共動し、前記 軸と共に回転するように一定間隔をおいた状態でその軸に操作的に支持された第 ２の複数の軸受部材と、前記ハウジングに間隔をおいた関係で配置され、前記第 １の複数の軸受部材を前記一定間隔をおいて操作的に支持する第１の複数のスリ ーブ部材と、 前記軸に間隔をおいて配置され、前記第２の複数の軸受部材を前記一定間隔をお いて操作的に支持する第２の複数のスリーブ部材と、 前記スリーブ部材は、軸受が負荷を前方方向、あるいは逆方向へ支持する必要が あるのに応じて前記軸受部材を選択された交換自在の関係に位置づけるために前 記ハウジング内で、前記軸上に交換自在に配置されることとでなるダウンボール モーターおよび軸受組立体。
2. ２．前記軸はそこを通つて流体を流すことのできる開放管状構造でできているこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載のダウンホールモーターおよび軸受組立体 。
3. ３．前記軸受組立体の前方位置で前記軸に対して軸受関係で前記ハウジング内に 支持されたスリーブ軸受を更に有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の ダウンボールモーターおよび軸受組立体。
4. ４．前記軸はそこを通つて流体を通過させることのできる開放管状構造体でなり 、さらに、前記軸受組立体の前方位置で前記軸に対して軸受関係で前記ハウジン グ内に支持されたスリーブ軸受を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載 のダウンボールモーターおよび軸受組立体。
5. ５．前記軸受組立体は前記ハウジング内で一定間隔に支持された第１の複数の軸 受レースと、 前記第１の複数の軸受部材の各々とそれぞれが一線に並び、しかも前記軸ととも に回転するようにその軸に一定間隔をおいて操作的に支持された第２の複数の軸 受レースと、前記一線に並んだ軸受レースと軸受関係に配置されたローラー軸受 部材 とでなることを特徴とする請求の範囲第１項記載のダウンホールモーターおよび 軸受組立体。
6. ６．前記軸受部材はボール軸受であることを特徴とする請求の範囲第５項記載の ダウンホールモーターおよび軸受組立体。
7. ７．前記軸受部材はローラー軸受であることを特徴とする．請求の範囲第５項記 載のダウンボールモーターおよび軸受組立体。
8. ８．前記第１の複数のスリーブ部材は少なくとも二つの異なる長さで作られ、そ して選択された一定間隔の関係を設定するために前記第１の複数の軸受レースの 選択されたものに当接するように選択された一定位置で前記ハウジング内に配置 されることと、 前記第２の複数のスリーブ部材は、少なくとも二つの相異なる長さに作られ、そ して選択された一定間隔をおいた関係を設定するために前記第２の複数の軸受レ ースの選択されたものに当接するように選択された一定位置で前記軸に配置され ていることと、 軸受が前方方向または逆方向への負荷を支持する必要があるのに応じて、前記軸 受レースと前記回転軸受部材とを選択された交換自在な関係に位置づけるために 前記スリーブ部材を前記ハウジング内と前記軸上に交換自在に支持する装置 を特徴とする請求の範囲第５項記載のダウンホールモーターおよび軸受組立体。
9. ９．前記第１の複数の軸受レースは選択された数の単一側型レースと選択された 数の両側型レースとを有し、前記第１の複数のスリーブ部材は少なくとも二つの 異なる長さで作られ、そして選択された一定の間隔をおいた関係を設定するため に前記第１の複数の軸受レースの選択ざれたものと当接するように選択された一 定位置で前記ハウジング内に配置されていることと、 前記第２の複数の軸受レースは単一側型レースであつて、前記第１軸受レースと 一線に並んで配置されていることと、前記第２の複数のスリーブ部材は、少なく とも二つの異なる長さを有し、そして選択された一定間隔をおいた関係を設定す るために前記第２の複数の軸受レースの選択されたものを支持するように、前記 軸の選択された一定位置に配置されることと、 前記第２の複数のスリーブ部材によつて支持され、前記第２軸受レースを弾力的 に支持するはね装置を有する支持部材と、 軸受が前方方向または逆方向への負荷を支持する必要があることに応じて、前記 軸受レースと前記回転軸受部材とを選択された交換自在な関係に位置づけるため に前記ハウジング内および前記軸上に交換自在に前記スリーブ部材を支持する装 置 とを特徴とする請求の範囲第５項記載のダウンボールモーターおよび軸受組立体 。
10. １０．前記軸はそこを通つて流体を流動させ得るような開放管状構造体でなり、 さらに、前記軸受組立体の前方位置で前記軸に対して軸受関係で、前記ハウジン グ内に支持されたスリーブ軸受を有し、 前記ハウジングおよび軸受組立体はその後端部が開いていて、前記軸受組立体お よび前記スリーブ軸受を通つて流体を流すことができる ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のダウンボールモーターおよび軸受組立 体。
11. １１．流体の流入口と流出口を有する管状ハウジングと、前記ハウジング内の一 定位置に支持された固定子と、前記固定子内に回転運動するように支持された回 転子とでなるダウンホールモーターにおける組立体用軸受組立体であつて、前記 モーターハウジングに取りはずし自在に取付けられる軸受ハウジングと、 ドリルビツトを支持し、前記ローターに接続されるようになつていて、前記軸受 ハウジング内で回転運動するように支持された軸と、 前記軸受ハウジング内に一定の間隔をおいて支持された第１の複数の軸受部材で なる軸受組立体と、前記第１の複数の軸受部材の各々とそれぞれ共働し、前記軸 と共に回転するように一定間隔をおいた関係で前記軸に操作的に支持された第２ の複数の軸受部材と、前記軸受ハウジング内に、間隔をおいて配置され、前記第 １の複数の軸受部材を前記一定の間隔をおいた関係に操作的に支持する第１の複 数のスリーブ部材と、前記軸に間隔をおいた関係で配置され、前記第２の複数の 軸受部材を前記一定の間隔をおいた関係に操作的に支持する第２の複数のスリー ブ部材と、 前記スリーブ部材は、軸受が前方方向または逆方向への負荷を支持する必要があ るのに応じて前記軸受部材を選択された交換自在な関係に位置づけるために前記 軸受ハウジングおよび前記軸に交換自在に配置されることとでなる前記軸受組立 体。
12. １２．前記軸はそこを通つて流体を流すことができるような開放管状構造体であ ることを特徴とする請求の範囲第１１項記載の軸受組立体。
13. １３．前記軸受組立体の前方位置で前記軸に対して軸受関係で前記ハウジングに 支持されたスリーブ軸受をさらに有することを特徴とする請求の範囲第１１項記 載の軸受組立体。
14. １４．前記軸はそこを通つて流体を流動させることができるような開放管状構造 体であつて、さらに、前記軸受組立体の前方位置で、前記軸に対して軸受関係で 前記ハウジング内に支持されたスリーブ軸受を有することを特徴とする請求の範 囲第１１項記載の軸受組立体。
15. １５．前記軸受組立体は、前記ハウジング内に一定の間隔をおいて支持された第 １の複数の軸受レースと、前記第１の複数の軸受部材の各々とそれぞれ一線に並 んでいて、前記軸とともに回転するように一定間隔をおいて前記軸に操作的に支 持された第２の複数の軸受レースと、前記一線に並んだ軸受レースと軸受関係に 配置された回転軸受部材とでなる ことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の軸受組立体。
16. １６．前記軸受部材はボール軸受であることを特徴とする請求の範囲第１５項記 載の軸受組立体。
17. １７．前記軸受部材はローラー軸受であることを特徴とする請求の範囲第１５項 記載の軸受組立体。
18. １８．前記第１の複数のスリーブ部材は少なくとも２個の異なる長さを有し、そ して選択された一定間隔をおいた関係を設定するために前記第１の複数の軸受レ ースの選択されたものと当接するように選択された一定位置で前記ハウジング内 に配置されることと、 前記第２の複数のスリーブ部材は、少なくとも２個の異なる長さを有し、そして 選択された一定間隔をおいた関係を設定するために前記第２の複数の軸受レース の選択されたものと当接する選択された一定位置で前記軸に配置されていること と、 軸受が前方または逆方向への負荷を支持する必要があるのに応じて、前記軸受レ ースと前記回転軸受部材とを選択された交換自在な関係に位置づけるために、前 記ハウジングおよび前記軸に交換自在に前記スリーブ部材を支持する装置 とを特徴とする請求の範囲第１５項記載の軸受組立体。
19. １９．前記第１の複数の軸受レースは選択された数の単一側型レースと、選択さ れた数の両側型レースとを有し、前記第１の複数のスリーブ部材は少なくとも２ 個の異なる長さを有し、そして選択された一定間隔の関係を設定するために前記 第１の複数の軸受レースの選択されたものに当接する、選択された一定位置で前 記ハウジング内に配置されることと、 前記第２の複数の軸受レースは単一側型レースであつて、前記第１軸受レースと 一線に並んで配置されることと、前記第２の複数のスリーブ部材は少なくとも２ 個の異なる長さを有し、そして選択された一定間隔の関係を設定するために前記 第２の複数の軸受レースの選択されたものを支持する選択された一定位置で前記 軸に配置されていることと、 前記第２の複数のスリーブ部材によつて支持され、前記第２軸受レースを弾力的 に支持するばね装置を有する支持部材と、 軸受が前方または逆方向への負荷を支持する必要があることに応じて、前記軸受 レースと前記回転軸受部材とを選択された交換自在な関係に位置づけるために、 前記ハウジングと前記軸に交換自在に前記スリーブ部材を支持する装置 とを特徴とする請求の範囲第１５項記載の軸受組立体。
20. ２０．前記軸はそこを通る流体を流動させるような開放管状構造体であつて、さ らに 前記軸受組立体の前方位置で、前記軸に対して軸受関係で前記ハウジング内に支 持されたスリーブ軸受を有し、前記ハウジングおよび軸受組立体はその後端部が 開いていて、前記軸受組立体と前記スリーブ軸受とを通つて流体が流れるように なつていること とを特徴とする請求の範囲第１１項記載の軸受組立体。