DE212013000164U1 - Tipping superhard bearing elements in bearing assemblies, devices and motor assemblies using them - Google Patents

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Abstract

Lageranordnung, aufweisend: einen Trägerring; eine Mehrzahl superharter Lagerelemente, die umfangsmäßig um eine Achse verteilt sind, wobei jedes der Mehrzahl der superharten Lagerelemente ein superhartes Element mit einer Lagerfläche und einen an das superharte Element gebundenen Basisbereich aufweist, wobei der Basisbereich von mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente eine gekrümmte Kippeinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine Kippbewegung derselben um eine Kippachse möglich ist; und eine Mehrzahl von Festhalteeinrichtungen, die jeweils ein entsprechendes der mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente derart an dem Trägerring befestigen, dass die mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente an dem Trägerring gekippt und/oder kippbar befestigt sind; wobei sich jede der Mehrzahl der Festhalteeinrichtungen in einer allgemein radialen Richtung erstreckt, wenn die Lageranordnung als Axiallageranordnung ausgebildet ist; und wobei sich jede der Mehrzahl der Festhalteeinrichtungen in einer zu der Achse allgemein parallelen Richtung erstreckt, wenn die Lageranordnung als Radiallageranordnung ausgebildet ist.Bearing assembly comprising: a support ring; a plurality of superhard bearing elements circumferentially distributed about an axis, each of the plurality of superhard bearing elements comprising a superhard member having a bearing surface and a base portion bonded to the superhard member, the base portion of at least some of the plurality of superhard bearing members comprising a curved rocker has, which is designed such that a tilting movement of the same about a tilting axis is possible; and a plurality of retainers each securing a corresponding one of the at least some of the plurality of superhard bearing members to the carrier ring such that the at least some of the plurality of superhard bearing members are tilted and / or tiltably secured to the carrier ring; each of the plurality of retainers extending in a generally radial direction when the bearing assembly is configured as a thrust bearing assembly; and wherein each of the plurality of retainers extends in a direction generally parallel to the axis when the bearing assembly is configured as a radial bearing assembly.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Anmeldung Nr. 13/550,831, die am 17. Juli 2012 eingereicht wurde und deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch diese Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.The present application claims the benefit of US Application No. 13 / 550,831, filed Jul. 17, 2012, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Verschleißbeständige, superharte Presskörper werden in zahlreichen mechanischen Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise werden polykristalline Diamantpresskörper (”PDCs”) in Bohrwerkzeugen (z. B. Schneidelementen, Kaliber-Trimmern, usw.), Zerspanungsgeräten, Lagervorrichtungen, Drahtziehmaschinen und in anderen mechanischen Vorrichtungen verwendet.Wear-resistant, super-hard compacts are used in numerous mechanical applications. For example, polycrystalline diamond compacts ("PDCs") are used in drilling tools (eg, cutting elements, caliber trimmers, etc.), cutting tools, storage devices, wire drawing machines, and other mechanical devices.

PDCs haben besonderen Nutzen als superharte Lagerelemente in Axiallagern mit feststehender Position in Untergrundbohrsystemen gefunden. Ein PDC-Lagerelement beinhaltet typischerweise eine superharte Diamantschicht, die üblicherweise als Diamanttafel bezeichnet wird. Die Diamanttafel wird unter Verwendung eines Hochdruck/Hochtemperatur-(”HPHT”-)Prozesses an einem Substrat ausgebildet und an dieses gebunden.PDCs have found particular utility as superhard bearing elements in fixed position thrust bearings in underground drilling systems. A PDC bearing element typically includes a superhard diamond layer, commonly referred to as a diamond tablet. The diamond tablet is formed on and bonded to a substrate using a high pressure / high temperature ("HPHT") process.

Eine Axiallagervorrichtung mit feststehender Position beinhaltet eine Reihe von PDC-Lagerelementen, die an einem Trägerring angebracht sind. Die PDC-Lagerelemente drücken während des Gebrauchs gegen PDC-Lagerelemente einer benachbarten Lageranordnung. PDC-Lagerelemente werden typischerweise direkt in eine vorgeformte Vertiefung hartgelötet, die in einem Trägerring eines Axiallagers mit feststehender Position ausgebildet ist.A fixed position thrust bearing device includes a series of PDC bearing elements mounted on a carrier ring. The PDC bearing elements press against PDC bearing elements of an adjacent bearing assembly during use. PDC bearing elements are typically brazed directly into a preformed recess formed in a support ring of a fixed position thrust bearing.

KURZBESCHREIBUNGSUMMARY

Ausführungsformen der Erfindung betreffen Lageranordnungen und -vorrichtungen, die einzelne superharte Lagerelemente als kippende Lagerelemente bzw. Kipplagerelemente verwenden. Die offenbarten Lageranordnungen und -vorrichtungen können in Lageranordnungen zur Verwendung in Abwärtsbohrmotoren eines Untergrundbohrsystems oder anderen mechanischen Systemen eingesetzt werden.Embodiments of the invention relate to bearing assemblies and devices that use single superhard bearing elements as tilting bearing elements. The disclosed bearing assemblies and devices can be used in bearing assemblies for use in downhole motors of a subsurface drilling system or other mechanical systems.

Bei einer Ausführungsform kann eine Lageranordnung einen Trägerring und eine Mehrzahl von superharten Lagerelementen beinhalten, die jeweils relativ zu dem Trägerring gekippt und/oder in kippbarer Weise befestigt sind und umfangsmäßig um eine Achse verteilt angeordnet sind. Jedes dieser superharten Lagerelemente kann eine Lagerfläche und einen Basisbereich aufweisen. Der Basisbereich von mindestens einem der superharten Lagerelemente kann ein Kippmerkmal (Kippeinrichtung) beinhalten, das es ermöglicht, dass das mindestens eine der superharten Lagerelemente um eine Kippachse kippbar ist. Die Lageranordnung beinhaltet eine Mehrzahl von Festhalteeinrichtungen, die die superharten Lagerelemente derart an dem Trägerring befestigen, dass die superharten Lagerelemente relativ zu dem Trägerring gekippt und/oder kippbar befestigt sind. Bei einer Ausführungsform kann das Kippmerkmal eine Schwenkeinrichtung beinhalten, wie z. B. eine im Wesentlichen halbkugelförmige Schwenkeinrichtung oder eine Kipphebel-Schwenkeinrichtung.In one embodiment, a bearing assembly may include a support ring and a plurality of superhard bearing elements, each tilted and / or tiltably mounted relative to the support ring and circumferentially spaced around an axis. Each of these super hard bearing elements may have a bearing surface and a base region. The base region of at least one of the superhard bearing elements may include a tilting feature (tilting device) that allows the at least one of the superhard bearing elements to tilt about a tilting axis. The bearing assembly includes a plurality of retainers that secure the superhard bearing elements to the support ring such that the superhard bearing elements are tilted and / or tiltably mounted relative to the support ring. In one embodiment, the tilting feature may include a pivoting device, such as. B. a substantially hemispherical pivoting device or a rocker arm pivoting device.

Bei einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine Lagervorrichtung einen Rotor und einen Stator. Der Rotor oder der Stator können jede beliebige der hierin offenbarten Lageranordnungs-Ausführungsformen beinhalten.In another embodiment, a bearing device includes a rotor and a stator. The rotor or stator may include any of the bearing assembly embodiments disclosed herein.

Weitere Ausführungsformen sind auf Motoranordnungen gerichtet, die eine beliebige der hierin offenbarten Lageranordnungs- und Vorrichtungs-Ausführungsformen beinhalten.Further embodiments are directed to motor assemblies incorporating any of the bearing assembly and device embodiments disclosed herein.

Merkmale aus jeder der offenbarten Ausführungsformen können ohne Einschränkung in Kombination miteinander verwendet werden. Ferner erschließen sich weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung dem Durchschnittsfachmann bei Betrachtung der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der Begleitzeichnungen.Features of each of the disclosed embodiments may be used without limitation in combination. Further, other features and advantages of the present disclosure will become apparent to those of ordinary skill in the art after considering the following detailed description and accompanying drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Zeichnungen veranschaulichen mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, wobei identische Bezugszeichen identische oder ähnliche Elemente oder Merkmale in unterschiedlichen Ansichten oder Ausführungsformen bezeichnen, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen:The drawings illustrate several embodiments of the present disclosure, wherein identical reference numerals designate identical or similar elements or features in different views or embodiments illustrated in the drawings. Show it:

1A eine isometrische Ansicht einer hydrodynamischen Kippsegment-Axiallageranordnung gemäß einer Ausführungsform. 1A an isometric view of a hydrodynamic tilting pad thrust bearing assembly according to one embodiment.

1B eine isometrische partielle Schnittdarstellung entlang einer Linie 1B-1B der in 1A dargestellten hydrodynamischen Kippsegment-Axiallageranordnung. 1B an isometric partial sectional view taken along a line 1B-1B of the in 1A shown hydrodynamic tilting pad thrust bearing assembly.

1C eine isometrische Ansicht von einem der in 1A und 1B gezeigten Kippsegmente, wobei das Kippsegment in mehrere Einzelsegmente unterteilt ist, die gemäß einer Ausführungsform im Wesentlichen planare aneinander angrenzende Enden aufweisen. 1C an isometric view of one of the in 1A and 1B shown tilting segments, wherein the tilting segment is divided into a plurality of individual segments, which according to one embodiment in Have substantially planar adjacent ends.

1D eine Schnittdarstellung entlang einer Linie 1D-1D des in 1C gezeigten Lager-Kippsegments. 1D a sectional view taken along a line 1D-1D of in 1C shown bearing tilting segment.

2A eine isometrische Ansicht von drei einander benachbarten superharten Lagersegmenten eines Kippsegments gemäß einer Ausführungsform, wobei die superharten Lagersegmente geschlitzte Enden aufweisen, die einen Satz von Nähten zwischen den drei dargestellten superharten Lagersegmenten bilden. 2A an isometric view of three adjacent superhard bearing segments of a tilting segment according to an embodiment, wherein the superhard bearing segments have slotted ends that form a set of seams between the three illustrated superhard bearing segments.

2B eine Draufsicht von oben auf das Kippsegment der 2A, wobei das Kippsegment vollständig zusammengebaut ist und sechs superharte Lagersegmente beinhaltet, zwischen denen Nähte gebildet sind. 2 B a top view of the tilting of the 2A wherein the tilting pad is fully assembled and includes six super hard bearing segments between which seams are formed.

3 eine Draufsicht von oben auf ein Kippsegment gemäß einer weiteren Ausführungsform, das mehrere Segmente mit sägezahnförmigen Enden aufweist, die Nähte zwischen den mehreren Segmenten bilden. 3 a plan view from above of a tilting segment according to another embodiment, which has a plurality of segments with sawtooth-shaped ends forming seams between the plurality of segments.

4 eine isometrische Ansicht eines Kippsegments mit einem einheitlichen superharten Lagerelement gemäß einer weiteren Ausführungsform. 4 an isometric view of a tilting segment with a uniform superhard bearing element according to another embodiment.

5A eine isometrische, weggeschnittene Ansicht einer hydrodynamischen Kippsegment-Axiallagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, die eine beliebige der offenbarten hydrodynamischen Kippsegment-Axiallageranordnungen verwenden kann, wobei ein Gehäuse derselben im Schnitt dargestellt ist. 5A 10 is an isometric, cutaway view of a hydrodynamic tilting pad thrust bearing assembly according to an embodiment that may utilize any of the disclosed hydrodynamic tilting pad thrust bearing assemblies, with a housing thereof shown in section.

5B eine isometrische Schnittdarstellung der hydrodynamischen Kippsegment-Axiallagervorrichtung entlang einer Linie 5B-5B der 5A unter Darstellung eines Fluidfilms, der sich zwischen Kippsegmenten eines Stators und einem im Wesentlichen kontinuierlichen superharten Lagerelement eines Rotors entwickelt. 5B an isometric sectional view of the hydrodynamic tilting pad thrust bearing device along a line 5B-5B of 5A showing a fluid film that develops between tilting segments of a stator and a substantially continuous superhard bearing element of a rotor.

6A eine isometrische Ansicht eines Läufers einer hydrodynamischen Kippsegment-Axiallageranordnung gemäß einer Ausführungsform. 6A an isometric view of a rotor of a hydrodynamic tilting pad thrust bearing assembly according to an embodiment.

6B eine isometrische, partielle Schnittdarstellung entlang einer Linie 6B-6B der 6A. 6B an isometric, partial sectional view along a line 6B-6B of 6A ,

7A eine auseinandergezogene isometrische Ansicht einer hydrodynamischen Kippsegment-Radiallagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, bei der Lehren einer beliebigen der offenbarten hydrodynamischen Kippsegment-Axiallageranordnungen zum Einsatz kommen können. 7A an exploded isometric view of a hydrodynamic tilting pad radial bearing device according to an embodiment may be used in the teachings of any of the disclosed hydrodynamic tilting pad thrust bearing assemblies.

7B eine isometrische, partielle Schnittdarstellung eines Stators mit radialen Kippsegmenten der hydrodynamischen Kippsegment-Radiallagervorrichtung der 7A gemäß einer Ausführungsform. 7B an isometric, partial sectional view of a stator with radial tilting segments of the hydrodynamic tilting pad radial bearing device of 7A according to one embodiment.

7C eine isometrische, partielle Schnittdarstellung eines Rotors der hydrodynamischen Kippsegment-Radiallagervorrichtung der 7A gemäß einer Ausführungsform. 7C an isometric, partial sectional view of a rotor of the hydrodynamic tilting pad radial bearing device of 7A according to one embodiment.

8A eine isometrische Ansicht einer Axiallageranordnung gemäß einer Ausführungsform. 8A an isometric view of a thrust bearing assembly according to an embodiment.

8B eine Draufsicht von oben auf die in 8A dargestellte Axiallageranordnung. 8B a top view from the top in the 8A illustrated thrust bearing assembly.

8C eine isometrische, partielle Schnittdarstellung entlang einer Linie 8C-8C der in 8A gezeigten Axiallageranordnung. 8C an isometric, partial sectional view taken along line 8C-8C of FIG 8A shown thrust bearing assembly.

8D eine isometrische Ansicht von einem der in 8A dargestellten kippenden Lagerelemente bzw. Kipplagerelemente gemäß einer Ausführungsform. 8D an isometric view of one of the in 8A shown tilting bearing elements or tilting bearing elements according to one embodiment.

8E eine Schnittdarstellung entlang einer Linie 8E-8E des in 8D dargestellten Kipplagerelements. 8E a sectional view taken along a line 8E-8E of in 8D illustrated tilting bearing element.

8F eine Draufsicht von unten auf das in 8D dargestellte Kipplagerelement. 8F a top view from below on the in 8D illustrated tilting bearing element.

9A eine isometrische Ansicht einer Axiallageranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform. 9A an isometric view of a thrust bearing assembly according to another embodiment.

9B eine Draufsicht von oben auf die in 9A dargestellte Axiallageranordnung. 9B a top view from the top in the 9A illustrated thrust bearing assembly.

9C eine partielle Schnittdarstellung entlang einer Linie 9C-9C der in 9A dargestellten Axiallageranordnung. 9C a partial sectional view taken along a line 9C-9C of in 9A illustrated thrust bearing assembly.

9D eine partielle Draufsicht von oben auf den in 9A dargestellten Trägerring. 9D a partial plan view from above on the in 9A illustrated carrier ring.

9E eine isometrische Ansicht von einem der in 9A dargestellten Kipplagerelemente gemäß einer Ausführungsform. 9E an isometric view of one of the in 9A illustrated tilting bearing elements according to one embodiment.

9F eine Schnittdarstellung entlang einer Linie 9F-9F des in 9E dargestellten Kipplagerelements. 9F a sectional view taken along a line 9F-9F of in 9E illustrated tilting bearing element.

10A eine isometrische Ansicht eines Kipplagerelements gemäß einer weiteren Ausführungsform. 10A an isometric view of a tilting bearing element according to another embodiment.

10B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie 10B-10B des in 10A dargestellten Kipplagerelements. 10B a sectional view taken along a line 10B-10B of in 10A illustrated tilting bearing element.

11A eine isometrische, weggeschnittene Darstellung einer Axiallagervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die eine beliebige der offenbarten Axiallageranordnungen verwenden kann. 11A an isometric, cutaway view of a thrust bearing device according to another embodiment, which can use any of the disclosed thrust bearing assemblies.

11B eine isometrische Schnittdarstellung der Axiallagervorrichtung entlang einer Linie 11B-11B der 11A gemäß einer Ausführungsform. 11B an isometric sectional view of the thrust bearing device along a line 11 B-11 B of 11A according to one embodiment.

12A eine isometrische auseinandergezogene Darstellung einer Radiallagervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. 12A an isometric exploded view of a radial bearing device according to another embodiment.

12B eine isometrische, partielle Schnittdarstellung eines Stators der Radiallagervorrichtung der 12A gemäß einer Ausführungsform. 12B an isometric, partial sectional view of a stator of the radial bearing device of 12A according to one embodiment.

12C eine isometrische, partielle Schnittdarstellung eines Rotors der Radiallagervorrichtung der 12A gemäß einer Ausführungsform. 12C an isometric, partial sectional view of a rotor of the radial bearing device of 12A according to one embodiment.

13 eine schematische, isometrische, weggeschnittene Darstellung eines Untergrundbohrsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform, das eine der offenbarten Axiallagervorrichtungen beinhaltet. 13 a schematic, isometric, cutaway view of a subsoil drilling system according to another embodiment, which includes one of the disclosed thrust bearing devices.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf Lageranordnungen und Vorrichtungen, die einzelne superharte Lagerelemente als Kipplagerelemente verwenden, die hydrodynamisch betätigt werden können. Die offenbarten Kippsegment-Lageranordnungen und -vorrichtungen können in Abwärtsbohrmotoren eines Untergrundbohrsystems oder anderen mechanischen Systemen eingesetzt werden. Motoranordnungen, die mindestens eine solche Lageranordnung oder -vorrichtung verwenden, sind ebenfalls offenbart, sowie auch Verfahren zum Herstellen von solchen Lageranordnungen und -vorrichtungen, die superharte Presskörper verwenden.Embodiments of the invention relate to bearing assemblies and devices that use single superhard bearing elements as tilting bearing elements that can be hydrodynamically actuated. The disclosed tilting pad bearing assemblies and devices can be used in downhole motors of a subsurface drilling system or other mechanical systems. Motor assemblies employing at least one such bearing assembly or device are also disclosed, as well as methods of making such bearing assemblies and devices using superhard compacts.

Während die vorliegende Beschreibung Beispiele bezüglich einer Untergrundbohranordnung und Motoranordnung angibt, können die hier offenbarten Ausführungsformen von Kippsegment-Lageranordnungen und -vorrichtungen in einer beliebigen Anzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel können Kippsegment-Lageranordnungen und -vorrichtungen in Pumpen, Motoren, Kompressoren, Turbinen, Generatoren, Getrieben und anderen Systemen und Vorrichtungen oder in beliebigen Kombination der vorstehend genannten Einrichtungen eingesetzt werden. Während die hier offenbarten Ausführungsformen als hydrodynamisch betrieben beschrieben werden, können ferner die Kippsegment-Lageranordnungen und -vorrichtungen auch teilweise hydrodynamisch oder nicht hydrodynamisch betrieben werden, falls dies gewünscht oder notwendig ist.While the present description sets forth examples of underground drilling assembly and motor assembly, the embodiments of tilting pad bearing assemblies and apparatus disclosed herein may be used in any number of applications. For example, tilting pad bearing assemblies and devices may be employed in pumps, motors, compressors, turbines, generators, gearboxes, and other systems and devices, or any combination of the foregoing. Further, while the embodiments disclosed herein are described as being hydrodynamically operated, the tilt pad bearing assemblies and devices may also be operated partially hydrodynamically or not hydrodynamically if desired or necessary.

Die 1A und 1B zeigen eine isometrische bzw. eine isometrische partielle Schnittdarstellung einer hydrodynamischen Kippsegment-Axiallageranordnung 100 gemäß einer Ausführungsform. Die Lageranordnung 100 beinhaltet einen Trägerring 102, der eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Kippsegmenten 104 trägt. Die Kippsegmente 104 können beispielsweise fixierte Kippsegmente, einstellbare Kippsegmente, selbsteinstellende Kippsegmente oder andere Lagersegmente oder Lagerelemente oder Kombinationen aus den vorstehend genannten Elementen beinhalten.The 1A and 1B show an isometric or an isometric partial sectional view of a hydrodynamic tilting pad thrust bearing assembly 100 according to one embodiment. The bearing arrangement 100 includes a carrier ring 102 comprising a plurality of circumferentially spaced apart tilting segments 104 wearing. The tilting segments 104 For example, they may include fixed tilting segments, adjustable tilting segments, self-adjusting tilting segments or other bearing segments or bearing elements, or combinations of the aforementioned elements.

Die Kippsegmente 104 der dargestellten Ausführungsform weisen im Allgemeinen einen kegelstumpf-tortenstückförmige Geometrie oder eine im Allgemeinen trapezförmige Geometrie auf und können um eine Schubachse 106 verteilt sein, entlang der im Wesentlichen eine Schubkraft während der Verwendung gerichtet sein kann. Jedes Kippsegment 104 kann in Umfangsrichtung benachbart zu einem weiteren Kippsegment 104 angeordnet sein, wobei dazwischen ein Spalt 108 oder eine andere Versetzung vorhanden ist. Beispielsweise kann der Spalt 108 einander benachbarte Kippsegmente 104 mit einem Abstand von etwa 2,0 mm bis etwa 20,0 mm, oder insbesondere mit einem Abstand von etwa 3,5 mm bis etwa 15 mm, voneinander trennen, obwohl die Trennungsdistanz auch größer oder kleiner sein kann. Beispielsweise kann mit zunehmender Größe der hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnung 100 auch die Größe der Kippsegmente 104 und/oder die Größe der Spalte 108 zunehmen. Jedes Kippsegment 104 beinhaltet eine separate superharte Lagerfläche 116, so dass die Kippsegmente 104 kollektiv eine nicht kontinuierliche superharte Lagerfläche bilden. Der Begriff ”superhart”, wie er hier verwendet wird, bedeutet ein Material mit einer Härte, die mindestens gleich der Härte von Wolframkarbid ist.The tilting segments 104 The illustrated embodiment generally has a truncated pie-pie-shaped geometry or a generally trapezoidal geometry and may be about a thrust axis 106 be distributed along which essentially a thrust during use may be directed. Each tilting segment 104 can be adjacent in the circumferential direction to another tilting segment 104 be arranged, with a gap between them 108 or another displacement exists. For example, the gap 108 adjacent tilting segments 104 with a distance of about 2.0 mm to about 20.0 mm, or in particular with a distance of about 3.5 mm to about 15 mm, separate from each other, although the separation distance can also be larger or smaller. For example, as the size of the hydrodynamic tilting pad bearing assembly increases 100 also the size of the tilting segments 104 and / or the size of the column 108 increase. Each tilting segment 104 includes a separate super hard bearing surface 116 so that the tilting segments 104 Collectively form a non-continuous superhard bearing surface. The term "superhard" as used herein means a material having a hardness at least equal to the tungsten carbide hardness.

Zum Abstützen der Kippsegmente 104 der Lageranordnung 100 kann der Trägerring 102 einen Kanal 110 bilden, und die Kippsegmente 104 können in dem Kanal 110 platziert werden. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Trägerring 102 mehrere Taschen bilden oder anderweitig Stellen zum Anordnen der Kippsegmente 104 bilden. Die Kippsegmente 104 können dann in einer beliebigen geeigneten Weise in dem Trägerring 102 abgestützt oder befestigt werden. Beispielsweise kann, wie nachfolgend erläutert, eine Schwenkverbindung zum Befestigen der Kippsegmente 104 in dem Trägerring 102 verwendet werden, obwohl auch ein beliebiger anderer geeigneter Befestigungs- oder Festlegemechanismus verwendet werden kann. Der Trägerring 102 kann auch eine innere Umfangsfläche aufweisen, die eine Öffnung 114 bildet. Die Öffnung 114 kann im Allgemeinen um die Schubachse 106 zentriert sein und kann zum Aufnehmen einer Welle ausgebildet sein (z. B. einer Abwärtsbohrmotorwelle).For supporting the tilting segments 104 the bearing arrangement 100 can the carrier ring 102 a channel 110 form, and the tilting segments 104 can in the channel 110 to be placed. In further embodiments, the carrier ring 102 form several pockets or otherwise locations for placing the Kippsegmente 104 form. The tilting segments 104 may then be in any suitable manner in the carrier ring 102 be supported or attached. For example, as explained below, a pivotal connection for attaching the Kippsegmente 104 in the carrier ring 102 used, although any other suitable fastening or Festlegemechanismus can be used. The carrier ring 102 may also have an inner peripheral surface having an opening 114 forms. The opening 114 can generally be about the thrust axis 106 centered and may be configured to receive a shaft (eg, a downhole motor shaft).

Wie am besten in 1B gezeigt ist, kann jedes Kippsegment 104 eine Mehrzahl von superharten Lagersegmenten beinhalten, die eine Mehrzahl von Materialien, Schichten, Einzelsegmenten oder anderen Elementen oder eine beliebige Kombination aus den vorstehend genannten Elementen aufweisen. Wie hierin noch ausführlicher erläutert wird, können die Kippsegmente 104 beispielsweise aus mehreren superharten Lagersegmenten gebildet sein. Bei einer solchen Ausführungsform können mehrere einzelne Segmente relativ zueinander derart angeordnet sein, dass sie kollektiv eine hydrodynamische superharte Lagerfläche 116 für jedes Kippsegment 104 bilden.How best in 1B Shown is any tilting segment 104 include a plurality of superhard bearing segments comprising a plurality of materials, layers, discrete segments or other elements, or any combination of the foregoing. As will be explained in more detail herein, the tilting segments 104 be formed for example of several superhard bearing segments. In such an embodiment, a plurality of individual segments may be arranged relative to each other such that they collectively form a hydrodynamic superhard bearing surface 116 for each tilting segment 104 form.

Jedes Kippsegment 104 beinhaltet optional mehrere Schichten oder andere Komponenten. Beispielsweise kann es sich bei jedem Einzelsegment des Kippsegments 104 um einen superharten Presskörper handeln, der eine an ein Substrat 120 gebundene, superharte Platte bzw. Tafel 118 beinhaltet. Die superharte Tafel 118 kann zumindest teilweise aus einer Anzahl von verschiedenen superharten Materialien gebildet sein. Geeignete Materialien zur Verwendung bei der superharten Tafel 118 beinhalten natürlichen Diamant, gesinterten PCD, polykristallines kubisches Bornitrid, Diamantkörner, die mit Siliziumkarbid miteinander verbunden sind, oder Kombinationen aus den vorstehenden Materialien. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei der superharten Tafel 118 um eine PCD-Tafel, die eine Mehrzahl von direkt miteinander verbundenen Diamantkörnern aufweist, die eine Diamant-Diamant-Bindung (z. B. eine sp3-Bindung) zwischen sich besitzen und die eine Mehrzahl von interstitiellen Regionen definieren. Ein Teil der oder im Wesentlichen die Gesamtheit der interstitiellen Regionen einer solchen superharten Tafel kann einen metalllösenden Katalysator oder ein darin angeordnetes metallisches Infiltrat beinhalten, das von dem Substrat 120 oder einer anderen Quelle infiltriert wird. Beispielsweise kann der metalllösende Katalysator oder das metallische Infiltrat aus Eisen, Nickel, Kobalt sowie Legierungen derselben ausgewählt werden. Die superharte Tafel 118 kann ferner thermisch stabilen Diamant beinhalten, in dem der metalllösende Katalysator oder das metallische Infiltrat teilweise oder im Wesentlichen vollständig von einer ausgewählten Oberfläche oder einem ausgewählten Volumen der superharten Tafel 118 beispielsweise unter Verwendung eines Säurelaugungsprozesses eliminiert ist.Each tilting segment 104 optionally includes multiple layers or other components. For example, it may be in each individual segment of the tilting segment 104 to act as a superhard compact, one to a substrate 120 bound, super hard plate or blackboard 118 includes. The super hard blackboard 118 may be formed, at least in part, from a number of different superhard materials. Suitable materials for use in the superhard board 118 include natural diamond, sintered PCD, polycrystalline cubic boron nitride, diamond grains bonded together with silicon carbide, or combinations of the above materials. In one embodiment, the superhard tablet is 118 around a PCD panel having a plurality of directly interconnected diamond grains having a diamond-diamond bond (e.g., an sp 3 bond) therebetween and defining a plurality of interstitial regions. A portion of or substantially all of the interstitial regions of such a superhard sheet may include a metal dissolving catalyst or a metallic infiltrate disposed therein that is separated from the substrate 120 or another source is infiltrated. For example, the metal-dissolving catalyst or metallic infiltrate may be selected from iron, nickel, cobalt and alloys thereof. The super hard blackboard 118 may further include thermally stable diamond in which the metal dissolving catalyst or metal infiltrate is partially or substantially wholly from a selected surface or volume of the superhard sheet 118 for example, using an acid leaching process is eliminated.

Beispielsweise können geeignet konfigurierte PDCs als Kippsegmente 104 verwendet werden, die in einem HPHT-Prozess gebildet werden können. Beispielsweise können Diamantpartikel benachbart dem Substrat 120 angeordnet werden und einem HPHT-Prozess unterzogen werden, um die Diamantpartikel zum Bilden einer PDC-Tafel zu sintern, die sich an das Substrat bindet, um dadurch den PDC zu bilden. Die Temperatur des HPHT-Prozesses kann mindestens etwa 1000°C (z. B. etwa 1200°C bis etwa 1600°C) betragen, und der Zelldruck des HPHT-Prozesses kann mindestens 4,0 GPa (z. B. etwa 5,0 GPa bis etwa 12 GPa oder etwa 7,5 GPa bis etwa 11 GPa) für eine zum Sintern der Diamantpartikel ausreichende Zeitdauer betragen.For example, appropriately configured PDCs may be considered tilting segments 104 which can be formed in an HPHT process. For example, diamond particles may be adjacent to the substrate 120 and subjected to an HPHT process to sinter the diamond particles to form a PDC sheet which binds to the substrate to thereby form the PDC. The temperature of the HPHT process may be at least about 1000 ° C (eg, about 1200 ° C to about 1600 ° C), and the cell pressure of the HPHT process may be at least 4.0 GPa (eg, about 5, 0 GPa to about 12 GPa or about 7.5 GPa to about 11 GPa) for a sufficient time to sinter the diamond particles.

Die Diamantpartikel können eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 50 μm oder weniger, wie etwa 30 μm oder weniger, etwa 20 μm oder weniger, etwa 10 μm bis etwa 18 μm oder etwa 15 μm bis etwa 18 μm aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die durchschnittliche Partikelgröße der Diamantpartikel etwa 10 μm oder weniger, wie etwa 2 μm bis etwa 5 μm oder submikron sein. In einigen Ausführungsformen können die Diamantpartikel eine relativ größere Größe und mindestens eine relativ kleinere Größe aufweisen. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke ”relativ größer” und ”relativ kleiner” auf Partikelgrößen (durch jedes geeignete Verfahren), die sich um mindestens einen Faktor von zwei (z. B. 30 μm und 15 μm) unterscheiden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Masse von Diamantpartikeln einen Teil enthalten, der eine relativ größere Größe (z. B., 30 μm, 20 μm, 15 μm, 12 μm, 10 μm, 8 μm) aufweist, und einen anderen Teil beinhalten, der mindestens eine relativ kleinere Größe (z. B. 6 μm, 5 μm, 4 μm, 3 μm, 2 μm, 1 μm, 0,5 μm, weniger als 0,5 μm, 0,1 μm, weniger als 0,1 μm) aufweist. In einer Ausführungsform können die Diamantpartikel einen Teil enthalten, der eine relativ größere Größe zwischen etwa 10 μm und etwa 40 μm aufweist, und einen anderen Teil enthalten, der eine relativ kleinere Größe zwischen etwa 1 μm und 4 μm aufweist. In einigen Ausführungsformen können die Diamantpartikel ohne Einschränkung drei oder mehr verschiedene Größen enthalten (z. B. eine relativ größere Größe und zwei oder mehr relativ kleinere Größen). Die auf diese Weise gebildete PCD-Tafel kann nach dem Sintern eine durchschnittliche Diamantkorngröße aufweisen, die gleich einer oder ähnlich einer beliebigen der vorstehend genannten Diamantpartikelgrößen und -verteilungen ist.The diamond particles may have an average particle size of about 50 microns or less, such as about 30 microns or less, about 20 microns or less, about 10 microns to about 18 microns, or about 15 microns to about 18 microns. In some embodiments, the average particle size of the diamond particles may be about 10 μm or less, such as about 2 μm to about 5 μm or submicron. In some embodiments, the diamond particles may have a relatively larger size and at least a relatively smaller size. As used herein, the terms "relatively larger" and "relatively smaller" refer to particle sizes (by any suitable method) that differ by at least a factor of two (eg, 30 μm and 15 μm). According to various embodiments, the mass of diamond particles may include a portion that is a relatively larger size (eg, 30 μm, 20 μm, 15 μm, 12 μm, 10 μm, 8 μm) and includes another part that at least a relatively smaller size (eg 6 μm, 5 μm, 4 μm, 3 μm, 2 μm, 1 μm, 0.5 μm, less than 0.5 μm, 0.1 μm, less than 0.1 μm). In one embodiment, the diamond particles may include a portion that has a relatively larger size between about 10 μm and about 40 μm, and another portion that has a relatively smaller size between about 1 μm and 4 μm. In some embodiments, the diamond particles may include, without limitation, three or more different sizes (eg, a relatively larger size and two or more relatively smaller sizes). The PCD sheet formed in this manner may have an average diamond grain size after sintering equal to or similar to any of the above diamond particle sizes and distributions.

Bei einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere sp2-Kohlenstoff enthaltende Zusätze mit den Diamantpartikeln gemischt sein. Beispielsweise können der eine oder die mehreren sp2-Kohlenstoff enthaltenden Zusätze in einer Mischung mit den Diamantpartikeln in einer Menge von etwa 1 Gewichtsprozent (”Gew.-%”) bis etwa 15 Gew.-% vorhanden sein, wie z. B. 3 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-%, etwa 4,5 Gew.-% bis etwa 6,5 Gew.-%, etwa 4,5 Gew.-% bis etwa 5,5 Gew.-% oder etwa 5 Gew.-% der Mischung. Der eine oder die mehreren sp2-Kohlenstoff enthaltenden Zusätze können aus Graphit, Graphen, Fullerenen, ultradispergierten Diamantpartikeln oder Kombinationen der vorstehenden Elemente ausgewählt werden.In some embodiments, one or more sp 2 carbon containing additives may be mixed with the diamond particles. For example, the one or more sp 2 -carbon containing additives may be mixed in a blend with the diamond particles in an amount of about 1 weight percent ("wt%") to about 15 wt%. be present, such. From about 3 wt% to about 12 wt%, from about 4.5 wt% to about 6.5 wt%, from about 4.5 wt% to about 5.5 wt% or about 5% by weight of the mixture. The one or more sp 2 carbon containing additives may be selected from graphite, graphene, fullerenes, ultra-dispersed diamond particles, or combinations of the above elements.

Bei einer Ausführungsform kann die superharte Tafel 118 in integraler Weise mit dem Substrat 120 ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei der superharten Tafel 118 um eine gesinterte PCD-Tafel handeln, die in integraler Weise mit dem Substrat 120 ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann der infiltrierte metalllösende Katalysator zum Katalysieren der Bildung einer Diamant-Diamant-Bindung zwischen Diamantkörnern der superharten Tafel 118 aus Diamantpulver während der HPHT-Bearbeitung verwendet werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann es sich bei der superharten Tafel 118 um eine vorab gesinterte superharte Tafel handeln, die in einem zweiten HPHT-Prozess durch HPHT-Bearbeitung an das Substrat 120 gebunden worden ist, nachdem sie zu Beginn in einem ersten HPHT-Prozess gebildet worden ist. Beispielsweise kann es sich bei der superharten Tafel 118 um eine vorab gesinterte PCD-Tafel handeln, die einem Laugungsprozess unterzogen worden ist, um den bei der Herstellung derselben verwendeten metalllösenden Katalysator im Wesentlichen vollständig zu entfernen, und die anschließend in einem separaten Prozess durch HPHT-Verbindung oder Hartlöten an das Substrat 120 gebunden worden ist.In one embodiment, the superhard board 118 in an integral way with the substrate 120 be educated. For example, the superhard tablet may be 118 to act on a sintered PCD board, integrally with the substrate 120 is trained. In such an embodiment, the infiltrated metal-dissolving catalyst may be used to catalyze the formation of a diamond-diamond bond between diamond grains of the superhard sheet 118 made of diamond powder during HPHT processing. In another embodiment, the superhard tablet may be 118 to act on a pre-sintered superhard board, which in a second HPHT process by HPHT machining to the substrate 120 after it has been initially formed in a first HPHT process. For example, the superhard tablet may be 118 to be a pre-sintered PCD panel that has been subjected to a leaching process to substantially completely remove the metal-dissolving catalyst used in the manufacture thereof, and then to the substrate in a separate process by HPHT bonding or brazing 120 has been tied.

Bei einigen Ausführungsformen kann die superharte Tafel 118 ausgelaugt werden, um einen metalllösenden Katalysator oder ein metallisches Infiltrat von dieser zu entfernen, um die Wärmestabilität der superharten Tafel 118 zu erhöhen. Wenn es sich bei der superharten Tafel 118 um eine PCD-Tafel handelt, kann die superharte Tafel 118 beispielsweise ausgelaugt werden, um zumindest einen Teil des metalllösenden Katalysators von einem Arbeitsbereich derselben bis zu einer ausgewählten Tiefe zu entfernen, die zum anfänglichen Sintern der Diamantkörner verwendet worden ist, um eine ausgelaugte thermisch stabile Region zu bilden. Die ausgelaugte thermisch stabile Region kann sich von der superharten Lagerfläche 116 bis zu einer ausgewählten Tiefe nach innen erstrecken. Bei einem Beispiel kann die Tiefe der thermisch stabilen Region etwa 10 μm bis etwa 500 μm betragen. Im Spezielleren beträgt bei einigen Ausführungsformen die ausgewählte Tiefe etwa 50 μm bis etwa 100 μm oder etwa 200 μm bis etwa 350 μm. Das Auslaugen kann in einer geeigneten Säure ausgeführt werden, wie z. B. Königswasser, Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure oder Mischungen derselben.In some embodiments, the superhard board 118 leached to remove a metal dissolving catalyst or metallic infiltrate therefrom, to improve the thermal stability of the superhard sheet 118 to increase. If it is the super hard blackboard 118 The superhard board can be a PCD board 118 For example, to leach at least a portion of the metal dissolving catalyst from a working area thereof to a selected depth that has been used to initially sinter the diamond grains to form a leached thermally stable region. The leached thermally stable region may be different from the superhard bearing surface 116 extend inward to a selected depth. In one example, the depth of the thermally stable region may be about 10 μm to about 500 μm. More specifically, in some embodiments, the selected depth is about 50 μm to about 100 μm, or about 200 μm to about 350 μm. The leaching may be carried out in a suitable acid, such. As aqua regia, nitric acid, hydrofluoric acid or mixtures thereof.

Das Substrat 120 kann in ähnlicher Weise aus einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Materialien gebildet sein und kann mit der superharten Tafel 118 in integraler Weise ausgebildet sein oder anderweitig an diese gebunden oder mit dieser verbunden sein. Für das Substrat 120 geeignete Materialien können ohne Einschränkung Hartmetalle, wie z. B. Wolframkarbid, Titankarbid, Chromkarbid, Niobiumkarbid, Tantalkarbid, Vanadiumkarbid oder Kombinationen derselben beinhalten, die mit Eisen, Nickel, Kobalt oder Legierungen derselben verfestigt sind. Beispielsweise weist das Substrat 120 bei einer Ausführungsform mit Kobalt verfestigtes bzw. gesintertes Wolframkarbid auf. In bestimmten Ausführungsformen können jedoch die superharten Tafeln 118 weggelassen werden, und jedes superharte Lagersegment kann aus einem superharten Material hergestellt sein, wie z. B. aus gesintertem Wolframkarbid. Bei anderen Ausführungsformen kann das Substrat 120 weggelassen werden, und bei dem superharten Lagersegment kann es sich um ein superhartes Material handeln, wie z. B. einen polykristallinen Diamantkörper, der einer Laugung unterzogen worden ist, um metalllösenden Katalysator aus diesem abzubauen, oder es kann sich um einen nicht gelaugten PCD-Körper handeln.The substrate 120 may similarly be formed from any number of different materials and may be compatible with the superhard tablet 118 be integrally formed or otherwise bound to this or connected to this. For the substrate 120 suitable materials may without limitation carbides such. Tungsten carbide, titanium carbide, chromium carbide, niobium carbide, tantalum carbide, vanadium carbide or combinations thereof which are solidified with iron, nickel, cobalt or alloys thereof. For example, the substrate 120 in one embodiment, cobalt consolidated or sintered tungsten carbide. However, in certain embodiments, the superhard boards may 118 can be omitted, and each super hard bearing segment can be made of a superhard material such. B. of sintered tungsten carbide. In other embodiments, the substrate 120 can be omitted, and the superhard bearing segment may be a superhard material such. A polycrystalline diamond body which has been subjected to leaching to decompose metal-dissolving catalyst therefrom, or it may be a non-leached PCD body.

Bei der in 1A und 1B dargestellten Ausführungsform können die superharten Tafeln 118 der miteinander verbundenen superharten Lagersegmenten kollektiv eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche 116 eines jeweiligen Kippsegments 104 bilden. Im Spezielleren können die Kippsegmente 104 in Verbindung mit einem Läufer oder einem anderen superharten Lagerelement verwendet werden. Im Allgemeinen kann die hydrodynamische Kippsegment-Lageranordnung 100 sich relativ zu einem Läufer oder einem anderen superharten Lagerelement drehen, während ein Schmiermittel oder ein anderes Fluid die hydrodynamische Kippsegment-Lageranordnung 100 und den Läufer überspült. Während die Lageranordnung 100 relativ zu einem Läufer rotationsmäßig bewegt wird, kann sich ein Fluidfilm entwickeln, der den Läufer von den superharten Lagerflächen 116 trennt. Für eine vorteilhafte Verwendung der hydrodynamischen Kräfte innerhalb des Schmiermittels können die Kippsegmente 104 kippen, wobei dies dazu führen kann, dass eine höhere Schmiermittel-Filmdicke an einem vorderen Rand (d. h. einem Rand eines Kippsegments 104, der als erstes von einer beliebigen Linie an dem Läufer überquert wird, während sich die Anordnung 100 in der Rotationsrichtung der Anordnung 100 bewegt) als an einem hinteren Rand vorhanden ist (d. h. einem Rand eines Kippsegments 104, der als zweites von einer Linie des superharten Lagerelement in der Rotationsrichtung der Anordnung 100 überquert wird), an dem sich eine minimale Filmdicke entwickeln kann.At the in 1A and 1B illustrated embodiment, the superhard panels 118 The superheated bearing segments interconnected collectively form a substantially continuous superhard bearing surface 116 a respective tilting segment 104 form. More specifically, the tilting segments 104 used in conjunction with a runner or other super hard bearing element. In general, the hydrodynamic tilting pad bearing assembly 100 rotate relative to a rotor or other superhard bearing member while a lubricant or other fluid rotates the hydrodynamic tilting pad bearing assembly 100 and overflowing the runner. While the bearing assembly 100 is rotationally moved relative to a rotor, a fluid film can develop, the runner of the superhard bearing surfaces 116 separates. For an advantageous use of the hydrodynamic forces within the lubricant, the tilting segments 104 This may lead to a higher lubricant film thickness at a leading edge (ie, a rim of a tilting segment) 104 , which is crossed first by any line on the runner while the assembly 100 in the direction of rotation of the assembly 100 moved) than at a trailing edge (ie, an edge of a tilting segment) 104 that is second to a line of the superhard bearing element in the direction of rotation of the assembly 100 is crossed), at which a minimum film thickness can develop.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Satz aus den superharten Lagersegmenten, die kollektiv zumindest einen Teil des Kippsegments 104 bilden, an einer Trägerplatte 122 befestigt. Die Trägerplatte 122 kann z. B. aus einem Metall, einer Legierung, einem Hartmetallmaterial oder einem anderen Material oder einer beliebigen Kombination derselben gebildet sein. Das Substrat 120 der superharten Lagersegmente kann an der Trägerplatte 122 durch Hartlöten, Schweißen oder ein anderes Verfahren befestigt sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Trägerplatte 122 eine Tasche bilden, in der die superharten Lagersegmente montiert und/oder positioniert werden können. Bei mindestens einer Ausführungsform weist die Trägerplatte 122 eine einstückige Konstruktion auf, so dass ein einzelnes Segment im Wesentlichen die vollständige Trägerplatte 122 bilden kann, während mehrere superharte Lagersegmente zum Bilden der superharten Lagerfläche 116 verwendet werden können. Bei anderen Ausführungsformen können mehrere Segmente aus einem oder mehreren Materialien zum Bilden oder Definieren der Trägerplatte 122 verwendet werden. In the illustrated embodiment, the set of superhard bearing segments is collectively at least part of the tilting segment 104 form, on a support plate 122 attached. The carrier plate 122 can z. B. of a metal, an alloy, a hard metal material or other material or any combination thereof may be formed. The substrate 120 The superhard bearing segments can be attached to the carrier plate 122 be fixed by brazing, welding or another method. In some embodiments, the carrier plate 122 form a pocket in which the superhard bearing segments can be mounted and / or positioned. In at least one embodiment, the carrier plate 122 a one-piece construction, so that a single segment is essentially the complete carrier plate 122 While several superhard bearing segments can form to form the superhard bearing surface 116 can be used. In other embodiments, multiple segments of one or more materials may be used to form or define the backing plate 122 be used.

Das Ausmaß, in dem sich die Kippsegmente 104 rotationsmäßig bewegen oder kippen, kann in jeder beliebigen geeigneten Weise variiert werden. Beispielsweise können bei einer Ausführungsform die Kippsegmente 104 um jeweilige radiale Achsen gekippt werden, die sich radial von der Schubachse 106 weg sowie durch das jeweilige Kippsegment 104 hindurch erstrecken. In 1B kann die Trägerplatte 122 an einem Stift 124 angebracht sein. Der Stift 124 kann zumindest teilweise drehbar ausgebildet sein oder in anderer Weise eine Kippachse 125 definieren oder dieser entsprechen. Beispielsweise ist bei einigen Ausführungsformen der Stift 124 in dem Trägerring 102 derart gelagert oder anderweitig befestigt, dass dem Stift 124 eine Rotationsbewegung relativ zu dem Trägerring 102 ermöglicht ist. Der Stift 124 kann an der Trägerplatte 122 derart festgelegt sein, dass bei Rotation des Stifts 124 relativ zu dem Trägerring 102 die Trägerplatte 122 sich ebenfalls relativ zu der Achse 125 des Stifts 124 rotationsmäßig bewegen oder kippen kann. Der Stift 124 und die Trägerplatte 122 können sich bei einigen Ausführungsformen zwischen 0 und 20 Grad rotationsmäßig bewegen oder kippen, so dass die superharten Lagerflächen 116 der jeweiligen Kippsegmente 104 ebenfalls eine Kippbewegung zwischen etwa 0 und etwa 20 Grad relativ zu dem Stift 124 oder einer anderen horizontalen Achse ausführen können. Bei anderen Ausführungsformen können der Stift 124 und/oder die superharte Lagerfläche 116 eine Rotationsbewegung zwischen etwa 0 und etwa 15 Grad ausführen, wie z. B. in einem positivem oder einem negativen Winkel (θ) von etwa 0,5 bis etwa 3 Grad (z. B. etwa 0,5 bis etwa 1 Grad oder weniger als 1 Grad) relativ zu der Achse 125 des Stifts 124. In manchen Fällen kann der Trägerring 102 für eine bidirektionale Rotation ausgebildet sein. In einem solchen Fall kann der Stift 124 dazu ausgebildet sein, eine Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn auszuführen. In einer solchen Ausführungsform kann somit die superharte Lagerfläche 116 in beiden Richtungen relativ zu der Achse des Stifts 124 und/oder des Trägerrings 102 kippen. Beispielsweise kann die superharte Lagerfläche 116 in eine beliebige Position zwischen einem positiven oder einem negativen Winkel von etwa 20 Grad relativ zu einer Achse des Stifts 124 rotationsmäßig bewegt werden, wie z. B. einem positiven oder negativen Winkel (θ) von etwa 0,5 bis etwa 3 Grad (z. B. etwa 0,5 bis etwa 1 Grad oder weniger als 1 Grad) relativ zu der Achse 125 des Stifts 124.The extent to which the tilting segments 104 rotate or tilt, can be varied in any suitable manner. For example, in one embodiment, the tilting segments 104 are tilted about respective radial axes extending radially from the thrust axis 106 away as well as through the respective tilting segment 104 extend through. In 1B can the carrier plate 122 on a pen 124 to be appropriate. The pencil 124 may be at least partially rotatable or otherwise a tilting axis 125 define or match. For example, in some embodiments, the pen is 124 in the carrier ring 102 stored or otherwise attached to the pin 124 a rotational movement relative to the carrier ring 102 is possible. The pencil 124 can be attached to the carrier plate 122 be set so that upon rotation of the pen 124 relative to the carrier ring 102 the carrier plate 122 also relative to the axis 125 of the pen 124 can rotate or tilt. The pencil 124 and the carrier plate 122 In some embodiments, between 0 and 20 degrees may rotate or tilt, such that the superhard bearing surfaces 116 the respective tilting segments 104 also a tilting motion between about 0 and about 20 degrees relative to the pin 124 or another horizontal axis. In other embodiments, the pen 124 and / or the superhard bearing surface 116 perform a rotational movement between about 0 and about 15 degrees, such as. At a positive or negative angle (θ) of about 0.5 to about 3 degrees (eg, about 0.5 to about 1 degree or less than 1 degree) relative to the axis 125 of the pen 124 , In some cases, the carrier ring 102 be designed for bidirectional rotation. In such a case, the pen 124 be configured to perform a rotational movement in a clockwise and counterclockwise direction. In such an embodiment, therefore, the superhard bearing surface 116 in both directions relative to the axis of the pen 124 and / or the carrier ring 102 tilt. For example, the superhard bearing surface 116 in any position between a positive or a negative angle of about 20 degrees relative to an axis of the pen 124 be moved in rotation, such. A positive or negative angle (θ) of about 0.5 to about 3 degrees (eg, about 0.5 to about 1 degree or less than 1 degree) relative to the axis 125 of the pen 124 ,

Der Stift 124 kann dazu verwendet werden, den Kippsegmenten 104 eine selektive Rotationsbewegung zu ermöglichen. Beispielsweise können die Kippsegmente 104 selbsteinstellend sein, so dass auf der Basis des verwendeten Schmiermittels, der entlang der Schubachse ausgeübten axialen Kräfte, der Rotationsgeschwindigkeit des Läufers oder der hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnung 100, weiterer Faktoren oder Kombinationen der vorstehend genannten Faktoren die Kippsegmente 104 sich automatisch oder anderweitig in eine gewünschte Kipporientierung oder andere Orientierung einstellen können. Bei noch weiteren Ausführungsformen können die Kippsegmente 104 auf eine bestimmte Kippstellung bzw. Neigung fixiert sein oder von Hand auf eine bestimmte Neigung eingestellt werden, und zwar mit oder ohne selbsteinstellende Ausbildung derselben.The pencil 124 can be used to tilt the tippers 104 to allow a selective rotational movement. For example, the tilting segments 104 be self-adjusting, so that on the basis of the lubricant used, the axial forces exerted along the thrust axis, the rotational speed of the rotor or the hydrodynamic tilting pad bearing assembly 100 , other factors or combinations of the above factors the tilting segments 104 can adjust automatically or otherwise in a desired Kipporientierung or other orientation. In still other embodiments, the tilting pads 104 be fixed to a certain tilt position or tilt or be adjusted by hand to a certain inclination, with or without selbsteinstellende training thereof.

Ferner stellt der Stift 124 einen einzelnen Mechanismus zum Erleichtern von Rotation, Translation oder einer anderen Positionierung der Kippsegmente 104 dar, um superharte Kippsegment-Lagerflächen 116 bereitzustellen. Bei anderen Ausführungsformen können andere Mechanismen verwendet werden. Als Erläuterung können Nivellierungs-Verbindungsglieder, Schwenkhebel, kugelige Schwenkelemente, andere Elemente oder eine beliebige Kombination aus den vorstehenden Elementen zum Erleichtern einer Positionierung der Kippsegmente 104 in einer gekippten Konfiguration verwendet werden. Bei einer Ausführungsform kann die Trägerplatte 122 zum Erleichtern einer Rotation eines jeweiligen Kippsegments 104 verwendet werden. Die Trägerplatte 122 kann z. B. durch spanende Bearbeitung oder anderweitig derart ausgebildet sein, dass sie eine Aufnahme, eine Öffnung oder eine andere Konstruktion aufweist, in der der Stift 124 zumindest teilweise aufgenommen oder befestigt werden kann. Bei Ausführungsformen, in denen der Stift 124 nicht vorhanden ist, kann die Trägerplatte 122 derart spanend bearbeitet oder anderweitig ausgebildet sein, dass sie andere Komponenten beinhaltet, wie z. B. eine Grenzfläche mit einer kugeligen Schwenkeinrichtung, einem Schwenkhebel oder einem Nivellierungs-Verbindungsglied. Die Trägerplatte 122 kann aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet sein, wie z. B. Stahl oder einer anderen Legierung; jedoch ist bei manchen Ausführungsformen die Trägerplatte 122 aus einem Material gebildet, das relativ weicher als das Substrat 120 ist, so dass die Trägerplatte 122 relativ einfach spanend bearbeitet oder in eine gewünschte Formgebung gebracht werden kann. Bei anderen Ausführungsformen kann die Trägerplatte 122 eliminiert sein, und das Substrat 120 kann direkt spanend bearbeitet oder ausgebildet sein, um das Kippen des Kippsegments 104 zu erleichtern.Furthermore, the pen represents 124 a single mechanism for facilitating rotation, translation, or other positioning of the tilting pads 104 to super-hard tilting pad storage areas 116 provide. In other embodiments, other mechanisms may be used. As an illustration, leveling links, pivoting levers, spherical pivoting elements, other elements, or any combination of the protruding elements may be used to facilitate positioning of the tilting pads 104 be used in a tilted configuration. In one embodiment, the carrier plate 122 for facilitating rotation of a respective tilting segment 104 be used. The carrier plate 122 can z. B. by machining or otherwise be formed such that it has a receptacle, an opening or other construction in which the pin 124 at least partially absorbed or fixed. In embodiments in which the pin 124 not available, the carrier plate can 122 machined or otherwise formed so that it includes other components, such. B. an interface with a spherical pivoting device, a pivot lever or a leveling Link. The carrier plate 122 may be formed of any suitable material, such. Steel or another alloy; however, in some embodiments, the carrier plate is 122 made of a material that is relatively softer than the substrate 120 is, so that the carrier plate 122 relatively easily machined or can be brought into a desired shape. In other embodiments, the carrier plate 122 be eliminated, and the substrate 120 can be directly machined or formed to tilt the tilting segment 104 to facilitate.

Bei manchen Ausführungsformen ist die Kippachse der Kippsegmente 104 relativ zu den Kippsegmenten 104 zentriert. Beispielsweise dann, wenn der Trägerring 102 für eine bidirektionale Rotation ausgebildet sein kann, kann die Kippachse der Kippsegmente 104 zentriert sein, indem es sich bei einem der einander gegenüberliegenden Ränder der Kippsegmente 104 auf der Basis einer bestimmten Rotationsrichtung um den vorderen oder den hinteren Rand handelt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kippachse eines Kippsegments 104 relativ zu einem Zentrum der Kippsegmente 104 versetzt sein. Wenn z. B. der Trägerring 102 Teil eines Rotors ist, der nur für eine Rotation in einer Richtung ausgebildet ist, kann die Rotationsachse des Kippsegments 104 derart versetzt sein, dass sich die Rotationsachse näher bei einem von dem vorderen Rand oder dem hinteren Rand des Kippsegments 104 befindet. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Kippachse von dem Zentrum versetzt sein, obwohl ein Rotor für eine bidirektionale Rotation ausgebildet ist, oder eine Kippachse kann zentriert sein, obwohl ein Rotor für eine Rotation in einer Richtung ausgebildet ist.In some embodiments, the tilt axis of the tilting segments 104 relative to the tilting segments 104 centered. For example, if the carrier ring 102 can be designed for bidirectional rotation, the tilting axis of the tilting segments 104 be centered by looking at one of the opposite edges of the tilting segments 104 is based on a particular direction of rotation about the leading or trailing edge. In other embodiments, the tilt axis of a tilting segment 104 relative to a center of the tilting segments 104 be offset. If z. B. the carrier ring 102 Part of a rotor which is designed only for a rotation in one direction, the axis of rotation of the tilting segment 104 be offset such that the rotation axis closer to one of the front edge or the rear edge of the tilting segment 104 located. In other embodiments, although a rotor is configured for bi-directional rotation, a tilt axis may be offset from the center, or a tilt axis may be centered, although a rotor is configured for rotation in one direction.

Die Verwendung von superharten Materialien, wie sie in der vorliegenden Offenbarung ins Auge gefasst werden, können für Verschleißbeständigkeit, Reibungseigenschaften oder andere Eigenschaften sorgen, die die Nutzungsdauer und/oder den Nutzen des entsprechenden Lagers, Motors oder anderer hierin beschriebener Anordnungen verlängern. Beispielsweise können bei einigen Anwendungen Lager-Kippsegmente aus gehärtetem Stahl mit einer Rate verschleißen, die zwischen 5 und 20 mal größer ist als bei Lagersegmenten aus superharten Materialien. Somit kann zumindest bei manchen Anwendungen die Verwendung von superharten Materialien in einer Kippsegment-Lageranordnung zu einer signifikanten Erhöhung der potentiellen Nutzungsdauer einer Lageranordnung führen.The use of superhard materials contemplated in the present disclosure may provide for wear resistance, frictional properties, or other properties that prolong the useful life and / or benefits of the corresponding bearing, motor, or other arrangements described herein. For example, in some applications, hardened steel bearing tilting pads may wear at a rate that is between 5 and 20 times greater than bearing pads made of superhard materials. Thus, at least in some applications, the use of superhard materials in a tilt pad bearing assembly can result in a significant increase in the potential useful life of a bearing assembly.

Während superharte Materialien somit für wünschenswerte Verschleißeigenschaften sorgen können, kann die Verwendung von einigen superharten Materialien in verschiedenartiger Hinsicht Einschränkungen unterliegen. Beispielsweise können bestimmte Typen von superharten Materialien in begrenzten Mengen herstellbar sein oder mit bestimmten Größeneinschränkungen verfügbar sein. Derartige Einschränkungen können das Resultat von technologischen, qualitätsbedingten oder wirtschaftlichen Einschränkungen sein. Beispielsweise kann in manchen Fällen die Technologie zum Herstellen von großen Stücken aus einem superharten Material nicht vorhanden sein, oder die Entwicklung von Maschinerie, mit denen sich große Stücke herstellen lassen, kann sich aus Kostengründen verbieten oder zu Komponenten mit geringer Qualität führen. Bei PDCs handelt es sich um einen superharten Gegenstand, der zumindest ein solches Material beinhaltet, von dem man der Ansicht ist, dass es Produktionsgrößeneinschränkungen unterliegt. Beispielsweise können, wie hierin beschrieben, PDCs unter Verwendung eines HPHT-Sintervorgangs und/oder Verbindungsvorgangs hergestellt werden. Die Aufrechterhaltung der Temperatur- und Druckerfordernisse über einen großen Oberflächenbereich und somit die Herstellung von großen Segmenten von PDCs können große Mengen an Energie verbrauchen sowie große, leistungsstarke und komplexe Maschinerie erforderlich machen. Wenn solche Druck- und Temperaturtoleranzen nicht eingehalten werden, können die PDCs Defekte enthalten, die die wünschenswerten Verschleißbeständigkeits- und/oder Reibungseigenschaften der PDCs vermindern. Darüber hinaus können die Temperatur- und/oder Druckererfordernisse für die Herstellung eines hohe Qualität aufweisenden und großen PDC die Möglichkeiten von derzeit verfügbaren HPHT-Pressen übersteigen. Als Ergebnis hiervon werden PDCs derzeit unter Größeneinschränkungen hergestellt. Beispielsweise sind PDCs in begrenzten Größen erhältlich, die typischerweise in einem Bereich bis zu etwa 25 mm bis etwa 75 mm (z. B. etwa 25 mm bis etwa 30 mm) im Durchmesser für zylindrische PDCs sowie im Bereich bis etwa 3,0 mm hinsichtlich der Diamanttafeldicke liegen.Thus, while superhard materials can provide desirable wear properties, the use of some superhard materials may be limited in many ways. For example, certain types of superhard materials may be manufacturable in limited quantities or available with certain size constraints. Such restrictions may be the result of technological, quality or economic constraints. For example, in some cases, the technology for making large pieces of superhard material may not be present, or the development of machinery that can be used to make large pieces may be prohibitive for cost reasons or result in low quality components. PDCs are a super-hard article that includes at least one such material that is believed to be subject to production size constraints. For example, as described herein, PDCs may be prepared using an HPHT sintering process and / or bonding process. Maintaining the temperature and pressure requirements over a large surface area and thus producing large segments of PDCs can consume large amounts of energy and require large, powerful and complex machinery. If such pressure and temperature tolerances are not met, the PDCs may contain defects that reduce the desirable wear resistance and / or friction characteristics of the PDCs. In addition, the temperature and / or printer requirements for producing high quality and large PDCs may exceed the capabilities of currently available HPHT presses. As a result, PDCs are currently manufactured under size constraints. For example, PDCs are available in limited sizes, typically ranging from up to about 25 mm to about 75 mm (eg, about 25 mm to about 30 mm) in diameter for cylindrical PDCs and up to about 3.0 mm in diameter the diamond board thickness lie.

Wenn die hydrodynamische Kippsegment-Lageranordnung der 1A und 1B superharte Lagersegmente aus PDCs oder anderem polykristallinem Diamantmaterial beinhaltet, kann die Verwendung eines einheitlichen PDC für ein gesamtes Formelement derzeit in erster Linie für solche Fälle verfügbar sein, in denen das Kippsegment 104 sehr klein ist (z. B. Größenabmessungen aufweist, die auf eine maximale Dimension von etwa 25 mm bis etwa 30 mm begrenzt sind). Kippsegment-Lageranordnungen erfordern oder verwenden jedoch häufig Kippsegmente, die die Größe eines typischen PDC bei weitem überschreiten. Beispielsweise bei einer Turbinenanwendung kann es nicht ungewöhnlich sein, dass Kippsegment-Lageranordnungen Kippsegmente mit Längen- und/oder Breitenabmessungen von 30 mm oder mehr verwenden. Beispielsweise können Kippsegmente in Lagersystemen verwendet werden, bei denen Kippsegmente Abmessungen zwischen etwa 30 mm und etwa 1500 mm aufweisen. Im Spezielleren kann bei manchen Ausführungsformen eine Länge und/oder eine Breite eines Kippsegments zwischen etwa 50 mm und etwa 1000 mm betragen, obwohl auch größere oder kleinere Kippsegmente verwendet werden können. Aufgrund der signifikanten Verschleißbeständigkeitseigenschaften, die PDCs oder andere superharte Materialien verfügbar machen, ist es dennoch wünschenswert, superharte Materialien für große Kippsegmente oder andere superharte Lagersegmente zu verwenden, selbst wenn die Kippsegmente die Größe der verfügbaren superharten Materialien überschreiten.When the hydrodynamic tilting pad bearing assembly of 1A and 1B For example, if superhard bearing segments of PDCs or other polycrystalline diamond material are involved, the use of a unitary PDC for an entire molded element may currently be available primarily in those cases where the tilting segment 104 is very small (eg, has size dimensions limited to a maximum dimension of about 25 mm to about 30 mm). However, tilt pad bearing assemblies often require or use tilt pads that far exceed the size of a typical PDC. For example, in a turbine application, it may not be uncommon for tilt pad bearing assemblies to use tilting segments with length and / or width dimensions of 30 mm or more. For example, tilting pads can be used in bearing systems where tilting pads have dimensions between about 30 mm and about 1500 mm. in the More specifically, in some embodiments, a length and / or a width of a tilting segment may be between about 50 mm and about 1000 mm, although larger or smaller tilting segments may be used. However, because of the significant wear resistance properties provided by PDCs or other superhard materials, it is desirable to use superhard materials for large tilting pads or other superhard bearing segments, even if the tilting pads exceed the size of the superhard materials available.

Bei einigen Ausführungsformen können superharte Materialien, wie z. B. polykristalliner Diamant oder PDCs, die polykristallinen Diamant beinhalten, in Form von mehreren unabhängigen superharten Lagersegmenten ausgebildet sein, die miteinander verbunden und/oder zusammengebaut werden können, um kollektiv ein superhartes Lagerelement und/oder eine superharte Lagerfläche zu bilden. Die 1C und 1D veranschaulichen in detaillierterer Weise eine Ausführungsform, bei der mehrere Einzelsegmente zum Bilden eines superharten Lagerelements in Form eines Kippsegments kombiniert sind.In some embodiments, superhard materials, such as e.g. For example, polycrystalline diamond or PDCs incorporating polycrystalline diamond may be formed in the form of a plurality of independent superhard bearing segments which may be interconnected and / or assembled to collectively form a superhard bearing member and / or superhard bearing surface. The 1C and 1D illustrate in more detail an embodiment in which a plurality of individual segments are combined to form a superhard bearing element in the form of a tilting segment.

Im Spezielleren handelt es sich bei 1C und 1D um eine isometrische Ansicht bzw. eine Schnittdarstellung eines einzelnen Kippsegments 104, das in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnung verwendet werden kann. Das Kippsegment 104 beinhaltet mehrere superharte Lagersegmente 126a–f, die kollektiv das Lagersegment 126 bilden und eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche 116 aufweisen. Jedes superharte Lagersegment 126a–f kann eine superharte Tafel 118 aufweisen, die an ein Substrat 120 gebunden ist, und jedes Segment 126a–f kann ferner innerhalb der Trägerplatte 122 durch Hartlöten, Presspassung, Befestigung mittels Befestigungselementen oder andere geeignete Befestigungsmechanismen befestigt sein. Bei der dargestellten Ausführungsform kann die Trägerplatte 122 die Befestigung der Segmente 126a–f an der Trägerplatte 122 vereinfachen, indem sie eine innere Fläche 128 aufweist, die eine innere Tasche 130 bildet. Die Tasche 130 kann derart dimensioniert sein, dass sie im Allgemeinen einer Größe des kollektiven zusammengebauten Satzes von Segmenten 126a–f entspricht. Die superharten Lagersegmente 126a–f können in der Tasche 130 montiert und an der Trägerplatte 122 befestigt werden, indem die Segmente 126a–f durch Hartlöten an der Trägerplatte 122 befestigt werden, die Segmente 126a–f durch Presspassung an der Trägerplatte 122 und/oder gegeneinander befestigt werden, die jeweiligen superharten Lagerelemente 126a–f an der Trägerplatte 122 unter Verwendung einer mechanischen Befestigungseinrichtung angebracht werden oder eine andere geeignete Technik oder eine beliebige Kombination der vorstehend genannten Techniken verwendet wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Trägerplatte 122 lediglich eine Ausführungsform für eine Trägerplatte darstellt und dass andere Konfigurationen verwendet werden können. Beispielsweise kann bei einer weiteren Ausführungsform eine Tasche oder eine andere Aufnahme bei einer Trägerplatte fehlen. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann die Trägerplatte eliminiert sein. Beispielsweise können die Segmente 126a–f direkt miteinander verbunden sein, und die Substrate 120 können direkt mit dem Trägerring 102 (1A und 1B) und/oder einem Kippmechanismus zusammenwirken.More specifically, it is 1C and 1D an isometric view or a sectional view of a single tilt segment 104 , which can be used in conjunction with the above-described hydrodynamic tilting pad bearing arrangement. The tilting segment 104 includes several superhard bearing segments 126a -F, collectively the stock segment 126 form and a substantially continuous superhard bearing surface 116 exhibit. Every superhard bearing segment 126a -F can be a super hard blackboard 118 which are attached to a substrate 120 is bound, and every segment 126a F can also be inside the carrier plate 122 by brazing, press-fitting, fastening by means of fasteners or other suitable fastening mechanisms. In the illustrated embodiment, the carrier plate 122 the attachment of the segments 126a -F on the carrier plate 122 Simplify by creating an inner surface 128 which has an inner pocket 130 forms. The pocket 130 may be sized to generally be a size of the collective assembled set of segments 126a -F corresponds. The superhard bearing segments 126a -F can be in your pocket 130 mounted and on the carrier plate 122 be attached by the segments 126a -F by brazing on the carrier plate 122 be attached, the segments 126a -F by press fit on the carrier plate 122 and / or against each other, the respective superhard bearing elements 126a -F on the carrier plate 122 using a mechanical fastener or any other suitable technique or combination of the above techniques is used. It should be noted that the carrier plate 122 merely one embodiment for a carrier plate and that other configurations can be used. For example, in another embodiment, a pocket or other receptacle may be missing from a backing plate. In yet another embodiment, the carrier plate may be eliminated. For example, the segments 126a -F can be directly connected to each other, and the substrates 120 can directly with the carrier ring 102 ( 1A and 1B ) and / or a tilting mechanism cooperate.

Die dargestellte Ausführungsform veranschaulicht eine exemplarische Struktur der superharten Lagersegmente 126a–f sowie ein Beispiel dafür, wie die superharten Lagersegmente 126a–f zusammengesetzt sein können. Bei dieser Ausführungsform bilden sechs superharte Lagersegmente 126a–f in kollektiver Weise ein tortenstückförmiges Lagersegment 126 sowie eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche 116, wobei jedoch auch mehr oder weniger als sechs Segmente vorhanden sein können. Im Allgemeinen können mehr als ein Lagersegment zum kollektiven Bilden eines Kippsegments vorgesehen sein. Jedes superharte Lagersegment 126a–f kann mindestens einen äußeren Randbereich 132 und mindestens einen inneren Randbereich 134 beinhalten. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet jeder äußere Randbereich 132 einen Teil einer Peripherie der superharten Lagerfläche 116. Jeder innere Randbereich 134 kann derart ausgebildet sein, dass er entsprechenden inneren Randbereichen von einem oder mehreren anderen superharten Lagersegmenten 126a–f entspricht, wobei er in einigen Ausführungsformen mit diesen in Eingriff stehen kann. In 1C z. B. ist jedes der superharten Lagersegmente 126a–f für eine derartige Anordnung ausgebildet, dass der innere Randbereich 134 mit entsprechenden inneren Randbereichen von mindestens zwei und manchmal drei benachbarten Segmenten 126a–f in Verbindung steht.The illustrated embodiment illustrates an exemplary structure of the superhard bearing segments 126a -F and an example of how the superhard bearing segments 126a -F can be composed. In this embodiment, six superhard bearing segments form 126a -F collectively a pie-shaped bearing segment 126 and a substantially continuous superhard bearing surface 116 However, more or fewer than six segments may be present. In general, more than one bearing segment may be provided for collectively forming a tilting segment. Every superhard bearing segment 126a -F can have at least one outer border area 132 and at least one inner edge region 134 include. In the illustrated embodiment, each outer edge region forms 132 a part of a periphery of the superhard bearing surface 116 , Every inner border area 134 may be formed such that it has corresponding inner edge regions of one or more other superhard bearing segments 126a Equals -f, and in some embodiments may engage with them. In 1C z. For example, each of the superhard bearing segments 126a F is designed for such an arrangement that the inner edge region 134 with corresponding inner margins of at least two and sometimes three adjacent segments 126a -F is related.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die superharte Lagerfläche 116 im Wesentlichen planar, obwohl eine solche Ausführungsform lediglich der Erläuterung dient. In anderen Ausführungsformen kann die superharte Lagerfläche 116 gekrümmt sein oder eine andere Kontur oder Topographie aufweisen. Ferner weisen die äußeren Ränder der superharten Lagerfläche 116 optional eine Abfasung 140 auf. Die Abfasung 114 kann gebildet werden, indem eine Abschrägung an den einzelnen äußeren Randbereichen 132 von jedem der superharten Lagersegmente 126a–f vorgesehen wird. Die superharte Lagerfläche 116 kann auch eine Reihe anderer Formen annehmen. Beispielsweise ist die superharte Lagerfläche 116 in 1C im Wesentlichen tortenstückförmig mit einem gekrümmten und abgefasten äußeren Rand 142 sowie einem gekrümmten und abgefasten inneren Rand 144. Abgefaste Seitenränder 146, 148 können im Wesentlichen gerade sein und von dem äußeren Rand 142 zu dem inneren Rand 144 nach innen konisch zulaufen. Bei anderen Ausführungsformen können die Ränder einer superharten Lagerfläche 116 andere Formgebungen bilden, die gerundete, bogenförmige, kreisförmige, ellipsenförmige, trapezförmige oder anders ausgebildete Oberflächen beinhalten, oder sie können eine scharfe Kante bilden.In the illustrated embodiment, the superhard bearing surface 116 substantially planar, although such an embodiment is merely illustrative. In other embodiments, the superhard bearing surface 116 curved or have a different contour or topography. Furthermore, the outer edges of the super hard bearing surface 116 optionally a chamfer 140 on. The chamfering 114 can be formed by a bevel at each outer edge areas 132 from each of the superhard bearing segments 126a -F is provided. The super hard storage area 116 can also take a number of other forms. For example, the superhard bearing surface 116 in 1C essentially pie-shaped with a curved and bevelled outer edge 142 as well as a curved and chamfered inner edge 144 , Chamfered margins 146 . 148 can be essentially straight and from the outer edge 142 to the inner edge 144 tapering inwards. In other embodiments, the edges of a superhard bearing surface 116 form other shapes that include rounded, arcuate, circular, ellipsoidal, trapezoidal or otherwise shaped surfaces, or they may form a sharp edge.

Die superharten Lagersegmente 126a–f können auch derart angeordnet sein, dass sie jeweils eine gewünschte individuelle Formgebung aufweisen. Zur Veranschaulichung kann ein Satz von Nähten 136 zumindest partiell zwischen separaten superharten Lagersegmenten 126a–f gebildet sein, und jedes superharte Lagersegment 126a–f kann eine andere Größe und/oder Formgebung aufweisen. Die superharten Lagersegmente 126a–f und/oder Nähte 136 können asymmetrisch sein. Bei anderen Ausführungsformen jedoch können die Nähte 136 und/oder die superharten Lagersegmente 126a–f die superharte Lagerfläche 116 in einer im Wesentlichen symmetrischen Weise bilden.The superhard bearing segments 126a -F may also be arranged such that they each have a desired individual shape. For illustration, a set of seams 136 at least partially between separate superhard bearing segments 126a -F, and any superhard bearing segment 126a -F may have a different size and / or shape. The superhard bearing segments 126a -F and / or seams 136 can be asymmetric. In other embodiments, however, the seams 136 and / or the superhard bearing segments 126a -F the superhard bearing surface 116 form in a substantially symmetrical manner.

Es kann eine beliebige Anzahl von superharten Lagersegmenten zum Bilden einer superharten Lagerfläche 116 verwendet werden. Wie vorstehend erwähnt, kann z. B. ein Lager-Kippsegment vielfach größer als eine größte verfügbare Größe eines PDC oder eines anderen Materials ausgebildet sein, das zum Bilden eines Bereichs des Lager-Kippsegments verwendet wird, oder es kann klein genug sein, um aus einem einzelnen PDC gebildet zu werden. In 1C können sechs superharte Lagersegmente 126a–f zum Bilden der vollen Größe der superharten Lagerfläche 116 verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen können jedoch auch mehr oder weniger als sechs superharte Lagersegmente verwendet werden. Zur Veranschaulichung kann ein Lager-Kippsegment, das eine Breite in Umfangsrichtung von 75 mm aufweist und eine radiale Länge von 100 mm aufweist, zehn oder mehr einzelne Segmente beinhalten. Bei einigen Ausführungsformen beinhalten einige einzelne Segmente nur innere Ränder der entsprechenden superharten Lagerfläche, beispielsweise in solchen Fällen, in denen das superharte Lagersegment in allen Richtungen von anderen der superharten Lagersegmente begrenzt ist. Daher ist es nicht notwendig, dass ein superhartes Lagersegment einen Bereich aufweist, der einem äußeren Rand der superharten Lagerfläche 116 entspricht.There may be any number of superhard bearing segments to form a super hard bearing surface 116 be used. As mentioned above, z. For example, a bearing tilting pad may be formed many times larger than a largest available size of a PDC or other material used to form a portion of the bearing tilting segment, or may be small enough to be formed from a single PDC. In 1C can have six superhard bearing segments 126a -F to make the full size of the superhard bearing surface 116 be used. However, in other embodiments, more or fewer than six superhard bearing segments may be used. By way of illustration, a bearing tilting segment having a circumferential width of 75 mm and a radial length of 100 mm may include ten or more individual segments. In some embodiments, some individual segments include only inner edges of the corresponding superhard bearing surface, for example, in those instances where the superhard bearing segment is bounded in all directions by other of the superhard bearing segments. Therefore, it is not necessary for a superhard bearing segment to have an area adjacent to an outer edge of the superhard bearing surface 116 equivalent.

Die inneren Randbereiche 134 der superharten Lagersegmente 126a–f können dazu ausgebildet sein, eine mögliche Leckage von Fluid durch die Nähte 136 zu begrenzen, die zwischen einander benachbarten superharten Lagersegmenten 126a–f gebildet sind. Zur Veranschaulichung sei erwähnt, dass die Nähte 136 durch Grenzflächen zwischen den inneren Randbereichen 134 miteinander verbunden und definiert sein können. In Abhängigkeit von den Toleranzen der superharten Lagersegmente 126a–f können alle oder ein Teil der Nähte 136 einen relativ kleinen Spalt 138 aufweisen. Beispielsweise kann der Spalt 138 eine Breite von etwa 0,001 mm bis etwa 3,5 mm, im Spezielleren eine Breite von etwa 0,0025 mm bis etwa 2,5 mm und im Spezielleren eine Breite von etwa 0,125 mm bis etwa 1,25 mm aufweisen. Noch spezieller kann der Spalt 138 eine Breite von etwa 0,025 mm bis etwa 1,0 mm aufweisen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Spalt 138 eine Breite von etwa 0,005 mm bis etwa 0,50 mm aufweisen. In dem Maß, in dem die Größe der Spalte 138 abnimmt, kann es für das Fluid schwieriger werden, radial zwischen die Spalte 138 zu fließen und eine Leckage von der superharten Lagerfläche 116 des superharten Lagerelements 104 zu verursachen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass zumindest unter manchen Betriebsbedingungen mitgeführtes Fluids in den Spalten 138 die Bildung eines hydrodynamischen Films an der superharten Lagerfläche 116 unterstützen kann.The inner edge areas 134 the superhard bearing segments 126a -F may be adapted to prevent possible leakage of fluid through the sutures 136 to limit, between adjacent superhard bearing segments 126a -F are formed. To illustrate, it should be mentioned that the seams 136 by interfaces between the inner edge regions 134 be interconnected and defined. Depending on the tolerances of the superhard bearing segments 126a -F can all or part of the seams 136 a relatively small gap 138 exhibit. For example, the gap 138 a width of about 0.001 mm to about 3.5 mm, more particularly a width of about 0.0025 mm to about 2.5 mm, and more particularly a width of about 0.125 mm to about 1.25 mm. More specifically, the gap can 138 have a width of about 0.025 mm to about 1.0 mm. In a further embodiment, the gap 138 have a width of about 0.005 mm to about 0.50 mm. To the extent that the size of the column 138 decreases, it may be difficult for the fluid, radially between the column 138 to flow and a leak from the superhard bearing surface 116 of the superhard bearing element 104 to cause. It should be noted, however, that at least under some operating conditions entrained fluid in the columns 138 the formation of a hydrodynamic film on the superhard bearing surface 116 can support.

Die inneren Randbereiche 134 der superharten Lagersegmente 126a–f in den 1C und 1D können im Wesentlichen gerade oder planar sein und im Wesentlichen plane Nähte 136 zwischen den verschiedenen Segmenten 126a–f erzeugen. Bei anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere Segmente andere Konfigurationen oder Geometrien aufweisen, die von der dargestellten Ausführungsform in 1A bis 1D abweichen. Beispielsweise zeigen die 2A und 2B eine isometrische Ansicht bzw. eine Draufsicht von oben auf ein Kippsegment 204 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Kippsegment 204 beinhaltet mehrere superharte Lagersegmente 226a–f, die jeweils eine an ein Substrat 220 gebundene superharte Tafel 218 beinhalten können. Das Substrat 220 und/oder die superharte Tafel 218 können ferner mit einer Trägerplatte 222 verbunden sein, und zwar unter Verwendung eines Hartlötvorgangs, Befestigungsvorgangs oder eines anderen Vorgangs, wie z. B. den hierin beschrieben Vorgängen. Das Kippsegment 204 kann auch zum Ausführen einer Schwenkbewegung oder anderen Kippbewegung ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Stift 224 an der Trägerplatte 222 angebracht sein. Der Stift 224 kann eine zentrale Achse 235 aufweisen, um die er eine Kippbewegung ausführt, so dass auch der superharten Lagerfläche 216 das Ausführen einer Schwenkbewegung, Rotationsbewegung, Kippbewegung oder anderweitigen Bewegung um die zentrale Achse 235 ermöglicht ist.The inner edge areas 134 the superhard bearing segments 126a -Find 1C and 1D may be substantially straight or planar and substantially planar seams 136 between the different segments 126a Generate -f. In other embodiments, one or more segments may have other configurations or geometries different from the illustrated embodiment 1A to 1D differ. For example, the show 2A and 2 B an isometric view and a top view of a tilting segment 204 according to a further embodiment. The tilting segment 204 includes several superhard bearing segments 226a -F, each one to a substrate 220 bound super hard blackboard 218 may include. The substrate 220 and / or the super hardboard 218 can also use a carrier plate 222 be connected, using a brazing, attachment process or other operation such. As described herein. The tilting segment 204 may also be designed to perform a pivoting movement or other tilting movement. For example, a pen 224 on the carrier plate 222 to be appropriate. The pencil 224 can be a central axis 235 around which he performs a tilting movement, so that even the superhard bearing surface 216 performing a pivotal movement, rotational movement, tilting movement, or otherwise moving about the central axis 235 is possible.

Die superharten Lagersegmente 226a–f der dargestellten Ausführungsform beinhalten jeweils innere Randbereiche 234, die derart ausgebildet sind, dass sie inneren Randbereichen 234 von zwei oder drei benachbarten superharten Lagersegmenten 226a–f entsprechen und/oder mit diesen in Verbindung stehen. Jedes der superharten Lagersegmente 226a–f kann ferner einen äußeren Randbereich 232 beinhalten, der zumindest einen Teil der Peripherie der superharten Lagerfläche 216 bildet. Vorstehendes, wie es hierin erörtert wird, ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Bei anderen Ausführungsformen können ein oder mehrere superharte Lagersegmente vorhanden sein, die keinen äußeren Randbereich beinhalten, die einen äußeren Randbereich beinhalten, der nur einem oder mehr als drei benachbarten superharten Lagersegmenten entspricht oder mit diesen in Verbindung steht, oder superharte Lagersegmente können noch andere Konfigurationen aufweisen.The superhard bearing segments 226a -F of the illustrated embodiment each include inner border areas 234 , which are formed such that they inner edge regions 234 of two or three adjacent superhard bearing segments 226a Correspond and / or be associated with them. Each of the superhard bearing segments 226a F can also have an outer edge area 232 include at least part of the periphery of the superhard bearing surface 216 forms. The foregoing, as discussed herein, is meant to be exemplary only. In other embodiments, one or more superhard bearing segments may be present that do not include an outer edge region that includes an outer edge region that corresponds to or communicates with only one or more than three adjacent superhard bearing segments, or superhard bearing segments may have other configurations ,

Bei der dargestellten Ausführungsform können die superharten Lagersegmente 226a–f an ihren jeweiligen inneren Randbereichen 234 allgemein rechteckig ausgebildete Schlitze 250 und rechteckig ausgebildete Rippen 352 aufweisen. Die Schlitze 250 und die Rippen 252 können derart ausgebildet sein, dass sie entsprechenden Rippen 252 und Schlitzen 250 von benachbarten Segmenten 226a–f entsprechen und potenziell mit diesen in Eingriff treten. Als Ergebnis hiervon können die superharten Lagersegmente 222a–f zumindest partiell entlang der jeweiligen inneren Randbereiche 234 miteinander gekoppelt sein.In the illustrated embodiment, the superhard bearing segments 226a -F at their respective inner edge regions 234 generally rectangular slots 250 and rectangular shaped ribs 352 exhibit. The slots 250 and the ribs 252 may be formed such that they have corresponding ribs 252 and slits 250 from adjacent segments 226a -F and potentially interfere with them. As a result, the superhard bearing segments 222a At least partially along the respective inner edge regions 234 be coupled with each other.

Die superharten Lagersegmente 226a–f können somit jeweils einem anderen der superharten Lagersegmente 226a–f radial, umfangsmäßig oder anderweitig benachbart positioniert sein, wobei eine der Nähte 236 dazwischen gebildet ist. Bei manchen Ausführungsformen können miteinander gekoppelte superharte Lagersegmente 226a–f eine Begrenzung einer Fluidleckage an der superharten Lagerfläche 116 bewirken. Beispielsweise können die Nähte 236 einen gewundenen Verlauf definieren, um eine Fluidleckage durch die Nähte 236 zu begrenzen. Falls vorhanden, können zwischen einander benachbarten superharten Lagersegmenten 226a–f vorhandene Spalte ferner mit einem Dichtungsmaterial gefüllt sein, um dadurch das Begrenzen der Leckage von Fluid durch die Nähte 236 zu unterstützen. Beispielsweise können Spalte zwischen inneren Randbereichen 234 im Wesentlichen mit einem Dichtungsmaterial gefüllt sein. Beispiele für Dichtungsmaterialien beinhalten Keramikmaterial, metallisches Material, polymeres Material oder ein anderes geeignetes Material oder eine beliebige Kombination der vorstehend genannten Materialien. Bei einer Ausführungsform kann das Dichtungsmaterial Verschleißbeständigkeit und/oder Erosionsbeständigkeit gegenüber üblicherweise verwendeten Bohrfluiden (die auch als Bohrschlamm bekannt sind) aufweisen. Beispielsweise kann ein Dichtungsmaterial durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase (”CVD”) aufgebrachtes Diamantmaterial oder ein durch CVD aufgebrachtes Karbidmaterial (z. B. Bindungsmittel-freies Wolframkarbid) aufweisen. Im Spezielleren ist ein Beispiel für ein im Handel erhältliches, durch CVD aufgebrachtes Bindungsmittel-freies Wolframkarbidmaterial (derzeit vermarktet unter dem Warenzeichen HARDIDE®) von der Firma Hardide Layers Inc., Houston, Texas, beziehbar.The superhard bearing segments 226a -F can thus each one of the super-hard bearing segments 226a Be positioned radially, circumferentially or otherwise adjacent, wherein one of the seams 236 is formed in between. In some embodiments, interconnected superhard bearing segments 226a -F a limitation of fluid leakage at the superhard bearing surface 116 cause. For example, the seams 236 define a tortuous path to fluid leakage through the sutures 236 to limit. If present, between adjacent superhard bearing segments 226a F -filled column may further be filled with a sealing material, thereby limiting the leakage of fluid through the seams 236 to support. For example, gaps may be between inner perimeter areas 234 be substantially filled with a sealing material. Examples of sealing materials include ceramic material, metallic material, polymeric material or other suitable material, or any combination of the aforementioned materials. In one embodiment, the sealing material may have wear resistance and / or erosion resistance over commonly used drilling fluids (also known as drilling mud). For example, a gasketing material may include chemical vapor deposited ("CVD") diamond material or a CVD deposited carbide material (eg, binderless tungsten carbide). More specifically, an example of a commercially available, applied by CVD binder-free tungsten carbide (currently marketed under the trademark Hardide ®) by the company Hardide Layers Inc., Houston, Texas, ready to move.

Bei anderen Ausführungsformen kann ein Bindungsmittel-freies Wolframkarbidmaterial ohne Einschränkung durch physikalische Abscheidung aus der Dampfphase (”PVD”), Varianten von PVD, High-Velocity Oxygen Fuel (”HVOF”) bzw. Hochgeschwindigkeitsflammspritz-Prozesse, Überschalltransfer (”SST”) oder einen beliebigen anderen geeigneten Prozess gebildet werden. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann die Hartlötlegierung, die zum Hartlöten der superharten Lagersegmente 226a–f an die Trägerplatte 222 verwendet wird, die Nähte 236 infiltrieren bzw. durchdringen und im Wesentlichen die Gesamtheit oder einen Teil der Spalte an den Nähten 236 füllen, die an den Grenzflächen der inneren Randbereiche 234 von miteinander in Verbindung stehenden superharten Lagersegmenten 226a–f vorhanden sein können. Z. B. beinhalten geeignete verschleißbeständige Hartlötlegierungen Hartlötlegierungen auf Silber-Kupfer-Basis, die im Handel als Hartlot 505 und Hartlot 516 bekannt sind und von der Firma Handy & Harmon of Canada Limited erhältlich sind. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Dichtungsmaterial ein Hartauftragsmaterial (z. B. eine Nickel- oder Kobaltlegierung) aufweisen, das zumindest innerhalb der Spalte durch thermisches Spritzen aufgebracht wird. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann ein Dichtungsmaterial Polyurethan oder einen anderen geeigneten Polymer, Metall, Legierung oder anderes Material aufweisen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche 216 zumindest partiell durch Aufbringen einer Diamantschicht auf die Oberfläche 216 sowie in die Spalte zwischen den Segmenten 226a–f gebildet werden.In other embodiments, a binderless tungsten carbide material may be used without limitation by physical vapor deposition ("PVD"), PVD, high-velocity oxygen fuel ("HVOF"), supersonic transfer ("SST"), or high-velocity flame spraying be formed any other suitable process. In still other embodiments, the braze alloy used to braze the superhard bearing segments 226a -F to the carrier plate 222 is used, the seams 236 Infiltrate or penetrate and essentially all or part of the column at the seams 236 fill at the interfaces of the inner margins 234 of interconnected superhard bearing segments 226a -F can be present. For example, suitable wear resistant braze alloys include silver-copper based braze alloys commercially available as braze 505 and braze 516 are known and available from the company Handy & Harmon of Canada Limited. In another embodiment, a sealant material may include a hardfacing material (eg, a nickel or cobalt alloy) that is applied at least within the gap by thermal spraying. In yet another embodiment, a sealing material may comprise polyurethane or other suitable polymer, metal, alloy or other material. In another embodiment, a substantially continuous superhard bearing surface 216 at least partially by applying a diamond layer to the surface 216 as well as in the column between the segments 226a -F are formed.

Die 3 und 4 veranschaulichen eine Draufsicht von oben bzw. eine isometrische Ansicht von verschiedenen Ausführungsformen von Kippsegmenten, die in einer hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnung gemäß einer Ausführungsform verwendet werden können. Im Spezielleren veranschaulicht 3 ein Kippsegment 304, das eine Mehrzahl von superharten Lagersegmenten 326a–d beinhalten kann, die jeweils eine superharte Tafel 318 mit einer an ein Substrat (nicht gezeigt) gebundenen superharten Lagerfläche 316 beinhalten. Die superharte Tafel 318 und das Substrat (nicht gezeigt) sind optional an eine Trägerplatte 322 gebunden oder anderweitig mit dieser verbunden.The 3 and 4 12 illustrate a top plan view and an isometric view, respectively, of various embodiments of tilting pads that may be used in a hydrodynamic tilting pad bearing assembly according to an embodiment. More specifically illustrated 3 a tilting segment 304 containing a plurality of superhard bearing segments 326a -D can contain, each a super hard blackboard 318 with a superhard bearing surface bonded to a substrate (not shown) 316 include. The super hard blackboard 318 and the substrate (not shown) are optional on a carrier plate 322 bound or otherwise associated with this.

Die superharten Lagerelemente 326a–d können jeweils einen äußeren Randbereich 332 und einen inneren Randbereich 334 aufweisen. Die superharten Lagersegmente 326a–d können an den inneren Randbereichen 334 mit einer gezackten Geometrie ausgebildet sein. Eine derartige Konfiguration kann es einander benachbarten superharten Lagersegmenten 326a–d ermöglichen, miteinander in Verbindung zu treten und zumindest teilweise miteinander gekoppelt zu werden, wobei gleichzeitig Nähte 336 mit einer Geometrie gebildet werden, die eine Fluidleckage radial durch die Spalte zwischen einander benachbarten superharten Lagersegmenten 326a–d begrenzt.The superhard bearing elements 326a -D can each have an outer edge area 332 and an inner edge area 334 exhibit. The superhard bearing segments 326a -D can be at the inner edge areas 334 be formed with a serrated geometry. Such a configuration may allow adjacent superhard bearing segments 326a Allow to connect with each other and at least partially coupled with each other, while seams 336 be formed with a geometry that allows fluid leakage radially through the gaps between adjacent superhard bearing segments 326a -D limited.

Die dargestellten und beschriebenen Nähte zwischen benachbarten superharten Lagersegmenten dienen lediglich der Erläuterung, und die Nähte zwischen superharten Lagersegmenten und/oder die Konfigurationen der inneren Randbereiche der superharten Lagersegmente können eine beliebige Anzahl von Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise kann ein Satz von miteinander in Verbindung stehenden superharten Lagersegmenten im Wesentlichen gerade, gezackte, sägezahnförmige, sinuswellenförmige, gekrümmte oder anderweitig geformte innere Randbereiche oder eine beliebige Kombination der vorstehenden Formen aufweisen. Ferner können manche Teile eines inneren Randbereichs eine Konfiguration oder Formgebung aufweisen, während ein anderer Teil eines inneren Randbereichs an dem gleichen superharten Lagersegment eine andere Konfiguration oder Formgebung aufweisen kann. Somit können verschiedene superharte Lagersegmente auch unterschiedliche Verbindungsgeometrien oder andere Konfigurationen aufweisen.The illustrated and described seams between adjacent superhard bearing segments are for illustration only, and the seams between superhard bearing segments and / or the configurations of the inner peripheral regions of the superhard bearing segments may have any number of configurations. For example, a set of interconnected superhard bearing segments may have substantially straight, serrated, sawtooth, sinusoidal, curved or otherwise shaped inner edge regions or any combination of the protruding shapes. Further, some portions of an inner edge portion may have a configuration or shape while another portion of an inner edge portion may have a different configuration or shape on the same superhard bearing portion. Thus, various superhard bearing segments may also have different connection geometries or other configurations.

Wie hierin erläutert, kann eine Kippsegment-Lageranordnung bei Erfüllung von bestimmten Bedingungen oder bei einer beliebigen Reihe von anderen Situationen oder Industriezweigen eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Anwendung genannt werden, bei der die Verwendung eines superharten Lagerelements mit einem superharten Material von Vorteil wäre; jedoch kann das superharte Material auch in Verbindung mit diesem bestehende Produktionsgrenzen (z. B. Größe, Verfügbarkeit usw.) aufweisen. In Fällen, in denen das superharte Lagerelement eine Größe, Formgebung oder Merkmal(e) aufweist, die solche Produktionsgrenzen überschreiten, kann das superharte Lagerelement aus mehreren Einzelsegmenten gebildet werden, die kollektiv eine superharte Lagerfläche des superharten Lagerelements bilden. In anderen Fällen beinhaltet der Typ des bei dem superharten Lagerelement verwendeten Materials möglicherweise nicht die gleichen Produktionsgrenzen wie PDCs oder andere superharte Materialien, oder das superharte Lagerelement kann klein genug sein, dass ein einziges superhartes oder anderes Material zum Bilden der superharten Lagerfläche verwendet werden kann. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform, bei der ein Kippsegment 404 eine Größe und/oder ein Material aufweisen kann, die bzw. das derart konfiguriert ist, dass ein einziges Segment eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche 416 bilden kann. Insbesondere kann das Kippsegment 404 eine superharte Tafel 418 aufweisen, die an ein Substrat 420 gebunden ist. Das Substrat wiederum kann an eine Trägerplatte 422 gebunden sein. Optional ist die Trägerplatte 422 relativ zu dem Substrat 420 überdimensioniert; jedoch kann die Trägerplatte 422 auch in etwa dieselbe Größe wie das Substrat 420 aufweisen oder kleiner als dieses sein. Bei dieser Ausführungsform kann ein einzelnes Segment 426 im Wesentlichen die gesamte superharte Lagerfläche 416 bilden. Beispielsweise kann das Segment 426 eine Länge und/oder Breite aufweisen, die in etwa 15 mm mal 10 mm betragen können, so dass eine einzige superharte Tafel 418 aus polykristallinem Diamant oder anderen Materialien in die gewünschte Form gebracht werden kann, und zwar auch ohne das Vorsehen von mehreren miteinander gekoppelten, aneinander angrenzenden oder einander benachbarten Segmenten. Bei weiteren Ausführungsformen kann das Segment 426 andere Größen aufweisen und selbst eine für PCDs verfügbare maximale Größe überschreiten. Beispielsweise können andere superharte Materialien (z. B. Wolframkarbid) zum Bilden der superharten Lagerfläche 116 unter Verwendung eines einzigen, integralen Segments verwendet werden.As discussed herein, a tilt pad bearing assembly may be used to meet certain conditions or any number of other situations or industries. For example, an application may be mentioned in which the use of a superhard bearing element with a superhard material would be beneficial; however, the superhard material may also have production limitations associated therewith (eg size, availability, etc.). In cases where the superhard bearing element has a size, shape, or feature (s) that exceeds such production limits, the superhard bearing element may be formed of a plurality of discrete segments that collectively form a super hard bearing surface of the superhard bearing element. In other instances, the type of material used in the superhard bearing element may not include the same production limits as PDCs or other superhard materials, or the superhard bearing element may be small enough that a single superhard or other material may be used to form the superhard bearing surface. 4 illustrates an embodiment in which a tilting segment 404 a size and / or material configured such that a single segment comprises a substantially continuous superhard bearing surface 416 can form. In particular, the tilting segment 404 a super hard blackboard 418 which are attached to a substrate 420 is bound. The substrate in turn can be attached to a carrier plate 422 be bound. Optional is the carrier plate 422 relative to the substrate 420 oversized; however, the carrier plate can 422 also about the same size as the substrate 420 have or be less than this. In this embodiment, a single segment 426 essentially the entire superhard bearing surface 416 form. For example, the segment 426 have a length and / or width that can be about 15 mm by 10 mm, so that a single superhard board 418 can be made of polycrystalline diamond or other materials in the desired shape, even without the provision of a plurality of coupled together, adjacent or adjacent segments. In further embodiments, the segment 426 have different sizes and even exceed a maximum size available for PCDs. For example, other superhard materials (eg, tungsten carbide) may be used to form the superhard bearing surface 116 using a single, integral segment.

Jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnungen kann in einer hydrodynamischen Kippsegment-Lagervorrichtung verwendet werden. Die 5A und 5B zeigen eine isometrische weggeschnittene Schnittdarstellung bzw. eine isometrische partielle Schnittdarstellung einer hydrodynamischen Kippsegment-Axiallagervorrichtung 500 gemäß einer Ausführungsform. Die hydrodynamische Kippsegment-Axiallagervorrichtung 500 kann einen Rotor 554 und einen Stator 556 beinhalten. Der Stator 556 kann wie eine beliebige der beschriebenen Ausführungsformen von hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnungen konfiguriert sein oder eine beliebige der beschriebenen Ausführungsformen von superharten Lagerelementen oder Kippsegmenten beinhalten. Der Stator 556 kann einen Trägerring 502 und eine Mehrzahl von Kippsegmenten 504 beinhalten, die an dem Trägerring 502 angebracht oder anderweitig befestigt sind, wobei jedes der Kippsegmente 504 eine superharte Lagerfläche 516 aufweist. Die Kippsegmente 504 können relativ zu einer Rotationsachse 505 der hydrodynamischen Kippsegmentvorrichtung 500 und/oder zu einer oder mehreren Flächen des Trägerrings 502 gekippt sein und/oder kippen. Die Kippsegmente 504 können auf eine bestimmte Kippstellung festgelegt sein, können manuell eingestellt werden, um eine bestimmte Kippstellung anzunehmen, können eine bestimmte Kippstellung durch Selbsteinstellung annehmen oder können anderweitig ausgebildet sein. Die Begriffe ”Rotor” und ”Stator” beziehen sich auf die rotierende bzw. die stationäre Komponente der Kippsegment-Lagervorrichtung 500, wobei jedoch der rotierende und der stationäre Status der dargestellten Ausführungsformen auch umgekehrt vorliegen können. Beispielsweise können der Trägerring 502 und die Kippsegmente 504 stationär bleiben, während sich ein Trägerring 558 dreht.Any of the embodiments of the hydrodynamic tilting pad bearing assemblies described above may be used in a hydrodynamic tilting pad bearing device. The 5A and 5B show an isometric cutaway sectional view and an isometric partial sectional view of a hydrodynamic tilting pad thrust bearing device 500 according to one embodiment. The hydrodynamic tilting pad thrust bearing device 500 can be a rotor 554 and a stator 556 include. The stator 556 may be configured as any of the described embodiments of hydrodynamic tilt pad bearing assemblies or include any of the described embodiments of superhard bearing members or tilting pads. The stator 556 can be a carrier ring 502 and a plurality of tilting segments 504 include that on the carrier ring 502 attached or otherwise secured, each of the tilting segments 504 a super hard storage area 516 having. The tilting segments 504 can be relative to a rotation axis 505 the hydrodynamic tilting pad device 500 and / or to one or more surfaces of the carrier ring 502 be tilted and / or tilt. The tilting segments 504 can be set to a certain tilting position, can be manually adjusted to assume a certain tilting position, can assume a certain tilting position by self-adjustment or can be otherwise formed. The terms "rotor" and "stator" refer to the rotating or stationary component of the tilting pad bearing device 500 However, the rotating and the stationary status of the illustrated embodiments may also be reversed. For example, the carrier ring 502 and the tilting segments 504 stay stationary while getting a carrier ring 558 rotates.

Der Rotor 554 kann in einer beliebigen geeigneten Weise konfiguriert sein, einschließlich gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsformen. Der Rotor 554 kann einen Trägerring 558 aufweisen, der mit einem oder mehreren superharten Lagersegmenten 562 verbunden ist. Der Rotor 554 kann eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche beinhalten, die allgemein den superharten Lagerflächen 516 des Stators 556 benachbart ist. Ein Fluidfilm kann zwischen der im Wesentlichen kontinuierlichen superharten Lagerfläche des Rotors 554 und den superharten Lagerflächen 516 des Stators 556 gebildet werden. Bei manchen Ausführungsformen kann die superharte Lagerfläche des Rotors 554 aus einem einzigen Material gebildet sein, und sie kann aus dem gleichen oder einem anderen Material relativ zu den zum Bilden der superharten Lagerelemente 504 in Form von Kippsegmenten verwendeten Materialien gebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen, wie z. B. in 6A und 6B dargestellt, kann die superharte Lagerfläche des Rotors 554 zumindest teilweise durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbarten superharten Lagersegmenten 562 (z. B. eine Mehrzahl superharter Presskörper) gebildet sein, die jeweils eine äußere superharte Lagerfläche 560 aufweisen, die zumindest einen Teil der im Wesentlichen kontinuierlichen superharten Lagerfläche des Rotors 554 bildet. Die superharten Lagersegmente 562 können an einem Trägerring 558 durch Hartlöten, durch Presspassung, durch mechanische Befestigungselemente oder in einer anderen Weise angebracht oder befestigt sein.The rotor 554 may be configured in any suitable manner, including according to the embodiments described herein. The rotor 554 can be a carrier ring 558 have, with one or more superhard bearing segments 562 connected is. The rotor 554 may include a substantially continuous superhard bearing surface, generally the superhard bearing surfaces 516 of the stator 556 is adjacent. A fluid film may exist between the substantially continuous superhard bearing surface of the rotor 554 and the superhard storage areas 516 of the stator 556 be formed. In some embodiments, the superhard bearing surface of the rotor 554 may be formed of a single material and may be of the same or different material relative to that used to form the superhard bearing elements 504 be formed in the form of tilting materials used materials. In other embodiments, such as. In 6A and 6B shown, the superhard bearing surface of the rotor 554 at least partially by a plurality of circumferentially adjacent superhard bearing segments 562 (eg, a plurality of superhard compacts) each having an outer super hard bearing surface 560 comprising at least part of the substantially continuous superhard bearing surface of the rotor 554 forms. The superhard bearing segments 562 can on a carrier ring 558 by brazing, by press-fitting, by mechanical fasteners or in any other way.

Wie in 5A gezeigt, kann eine Welle 564 mit dem Trägerring 558 gekoppelt sein sowie betriebsmäßig mit einer Vorrichtung gekoppelt sein, die zum Drehen des Wellenabschnitts 564 in einer Richtung R (oder in einer entgegengesetzten Richtung) in der Lage ist. Eine Vorrichtung, die zum Bereitstellen einer solchen Rotation in der Lage ist, kann einen Abwärtsbohrmotor beinhalten. Beispielsweise kann sich die Welle 564 durch den Trägerring 558 des Rotors 554 hindurch erstrecken und an diesem durch Presspassung oder eine gewindemäßige Verbindung befestigt sein, durch die die Welle 564 mit dem Trägerring 502 gekoppelt wird, oder unter Verwendung einer beliebigen anderen geeigneten Technik. Ein Gehäuse 566 kann an dem Trägerring 502 des Stators 556 z. B. durch Presspassung oder gewindemäßige Kopplung des Gehäuses 566 mit dem Trägerring 502 befestigt sein und kann sich umfangsmäßig um die Welle 564, den Stator 556 und den Rotor 554 herum erstrecken.As in 5A shown, can be a wave 564 with the carrier ring 558 coupled and operatively coupled to a device for rotating the shaft portion 564 in one direction R (or in an opposite direction) is capable. A device capable of providing such rotation may include a downhole motor. For example, the shaft may 564 through the carrier ring 558 of the rotor 554 extend therethrough and be secured thereto by press fitting or a threaded connection through which the shaft 564 with the carrier ring 502 or using any other suitable technique. A housing 566 can on the carrier ring 502 of the stator 556 z. B. by press fitting or threaded coupling of the housing 566 with the carrier ring 502 be attached and can be circumferentially around the shaft 564 , the stator 556 and the rotor 554 extend around.

Die Arbeitsweise der hydrodynamischen Kippsegment-Lagervorrichtung 500 wird unter Bezugnahme auf 5B ausführlicher erläutert. 5B zeigt eine isometrische, partielle Schnittdarstellung, in der die Welle 510 und das Gehäuse 511 aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt sind. Im Betrieb kann Bohrfluid, Schlamm oder ein anderes Fluid zwischen der Welle 510 und dem Gehäuse 511 sowie zwischen den Kippsegmenten 504 des Stators 556 und den superharten Lagersegmenten 562 des Rotors 554 gepumpt werden. Im Spezielleren kann eine Rotationsbewegung des Rotors 554 mit einer ausreichenden Rotationsgeschwindigkeit Fluid auf die superharten Lagerflächen 516 des Stators 556 spülen und die Entwicklung eines Fluidfilms 568 zwischen den superharten Lagerflächen 560 des Rotors 554 und den superharten Lagerflächen 516 des Stators 556 ermöglichen. Der Fluidfilm 568 kann sich unter bestimmten Betriebsbedingungen entwickeln, bei denen die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 556 ausreichend hoch ist und die Axiallast ausreichend gering ist.The operation of the hydrodynamic tilting pad storage device 500 is referring to 5B explained in more detail. 5B shows an isometric, partial sectional view in which the shaft 510 and the case 511 are not shown for the sake of clarity. In operation, drilling fluid, mud or other fluid may be between the shaft 510 and the housing 511 as well as between the tilting segments 504 of the stator 556 and the superhard bearing segments 562 of the rotor 554 be pumped. More specifically, a rotational movement of the rotor 554 with a sufficient rotational speed fluid on the superhard bearing surfaces 516 of the stator 556 rinse and develop a fluid film 568 between the superhard bearing surfaces 560 of the rotor 554 and the superhard storage areas 516 of the stator 556 enable. The fluid film 568 may develop under certain operating conditions where the rotational speed of the rotor 556 is sufficiently high and the axial load is sufficiently low.

Der Stator 556 kann Kippsegmente 504 beinhalten, die optional aus mehreren Segmenten 526 gebildet sind. Ferner können zumindest bei einigen Ausführungsformen die Kippsegmente 504 derart ausgebildet sein, dass sie in der hierin beschriebenen Weise kippen. Bei einer derartigen Ausführungsform können die Kippsegmente 504 in einem festen Kippwinkel bzw. Neigungswinkel oder in einem konfigurierbaren oder selbsteinstellenden Kippwinkel positioniert werden. Die Kippsegmente 504 des Stators 556 können einen vorderen Rand 570 an einer anderen Stelle aufweisen als ein hinterer Rand 572 in Relation zu dem Rotor 554. Beispielsweise können in 5B die Kippsegmente 504 derart gekippt sein, dass eine größere Trennung zwischen den Kippsegmenten 504 und den superharten Lagersegmenten 562 an dem vorderen Rand 570 als an dem hinteren Rand 572 vorhanden ist. Unter solchen Bedingungen kann der Schmierfilm 568 eine variable Dicke über das Kippsegment 504 aufweisen. Bei dieser speziellen Ausführungsform kann eine höhere Schmiermittel-Filmdicke an dem vorderen Rand 570 als an dem hinteren Rand 572 vorhanden sein.The stator 556 can tilting segments 504 include, which optionally consists of several segments 526 are formed. Further, at least in some embodiments, the tilting pads 504 be designed such that they tilt in the manner described herein. In such an embodiment, the tilting segments 504 be positioned at a fixed tilt angle or in a configurable or self-adjusting tilt angle. The tilting segments 504 of the stator 556 can have a front edge 570 at a different location than a rear edge 572 in relation to the rotor 554 , For example, in 5B the tilting segments 504 be tilted such that a greater separation between the tilting segments 504 and the superhard bearing segments 562 at the front edge 570 as at the back edge 572 is available. Under such conditions, the lubricating film 568 a variable thickness over the tilting segment 504 exhibit. In this particular embodiment, a higher lubricant film thickness may be at the leading edge 570 as at the back edge 572 to be available.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann der Druck des Fluidfilms 568 ausreichend sein, um einen Kontakt zwischen den superharten Lagerflächen 560 des Rotors 554 und den superharten Lagerflächen 516 des Stators 556 im Wesentlichen zu verhindern, und hierdurch kann Verschleiß der superharten Lagersegmente 562 und der Kippsegmente 504 wesentlich reduziert werden. Wenn die Axiallasten einen bestimmten Wert übersteigen und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 554 vermindert wird, ist der Druck des Fluidfilms 568 möglicherweise nicht ausreichend, um einen Kontakt zwischen den superharten Lagerflächen 560 des Rotors 554 und den superharten Lagerflächen 516 des Stators 556 im Wesentlichen zu verhindern. Unter solchen Betriebsbedingungen wird die hydrodynamische Kippsegment-Lagervorrichtung nicht als hydrodynamisches Lager betrieben. Daher kann unter bestimmten Betriebsbedingungen die hydrodynamische Kippsegment-Lagervorrichtung 500 als hydrodynamische Lagervorrichtung betrieben werden, und unter anderen Bedingungen kann die hydrodynamische Kippsegment-Lagervorrichtung 500 derart betrieben werden, dass die superharten Lagerflächen 516, 560 während des Betriebs miteinander in Kontakt gelangen oder ein partiell entwickelter Fluidfilm zwischen den superharten Lagerflächen 516, 560 vorhanden ist. Jedoch können die Kippsegmente 504 und die superharten Lagersegmente 562 superharte Materialien aufweisen, die ausreichend verschleißbeständig sind, um einem wiederholten Kontakt miteinander Rechnung zu tragen, wie z. B. beim Anfahren und beim Stillsitzen eines Untergrundbussystems oder eines anderen Systems, das die hydrodynamische Kippsegment-Lagervorrichtung 500 verwendet, oder bei anderen Betriebsbedingungen, die der Bildung des Fluidfilms 568 nicht zuträglich sind. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann eine Unterstützungsrolle oder ein anderes Lager (nicht gezeigt) zur Verwendung während bestimmter Betriebsbedingungen vorhanden sein, wie z. B. beim Anfahren oder bei der Entwicklung des Fluidfilms 558.Under certain operating conditions, the pressure of the fluid film 568 be sufficient to make contact between the superhard bearing surfaces 560 of the rotor 554 and the super hard storage areas 516 of the stator 556 To substantially prevent, and thereby wear the superhard bearing segments 562 and the tilting segments 504 be significantly reduced. When the axial loads exceed a certain value and / or the rotational speed of the rotor 554 is reduced, is the pressure of the fluid film 568 may not be sufficient to allow contact between the superhard bearing surfaces 560 of the rotor 554 and the superhard storage areas 516 of the stator 556 essentially to prevent. Under such operating conditions, the hydrodynamic tilting pad bearing device is not operated as a hydrodynamic bearing. Therefore, under certain operating conditions, the hydrodynamic tilting pad bearing device 500 can be operated as a hydrodynamic bearing device, and under other conditions, the hydrodynamic tilting pad bearing device 500 be operated such that the superhard bearing surfaces 516 . 560 during operation, or a partially developed fluid film between the superhard bearing surfaces 516 . 560 is available. However, the tilting segments can 504 and the superhard bearing segments 562 have superhard materials that are sufficiently resistant to wear, to account for repeated contact with each other, such. B. when starting and while sitting still a subway bus system or other system that the hydrodynamic tilting pad storage device 500 used, or in other operating conditions, the formation of the fluid film 568 are not conducive. In still other embodiments, a support roll or other bearing (not shown) may be provided for use during certain operating conditions, such as during operation. B. when starting or in the development of the fluid film 558 ,

Die 6A und 6B veranschaulichen eine isometrische Ansicht von oben bzw. eine isometrische partielle Schnittdarstellung des Rotors 554 und zeigen eine Ausführungsform einer Konfiguration von mehreren superharten Lagersegmenten 562a, 562b in detaillierterer Weise. Im Spezielleren kann es sich bei der dargestellten Ausführungsform bei den superharten Lagersegmenten 562a, 562b um einen superharten Presskörper (z. B. einen PDC) handeln, der eine superharte Tafel 574 aufweist, die an ein Substrat 576 gebunden ist. Jede superharte Tafel 574 kann eine superharte Lagerfläche 560 aufweisen. Die superharten Lagerflächen 560 der superharten Tafeln 574 können kollektiv eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche des Stators 556 bilden.The 6A and 6B illustrate an isometric view from above or an isometric partial sectional view of the rotor 554 and show an embodiment of a configuration of multiple superhard bearing segments 562a . 562b in a more detailed way. More specifically, in the illustrated embodiment, the superhard bearing segments may be 562a . 562b to be a superhard compact (eg, a PDC), which is a superhard tablet 574 which is attached to a substrate 576 is bound. Every super hard blackboard 574 can be a superhard bearing surface 560 exhibit. The superhard storage areas 560 the superhard boards 574 can collectively form a substantially continuous superhard bearing surface of the stator 556 form.

Eine exemplarische Weise, in der die superharten Lagersegmente 562a, 562b zusammengebaut werden können, ist in den 6A und 6B veranschaulicht; in anderen Ausführungsformen können jedoch mehrere Segmente in anderen Weisen, unter Verwendung unterschiedlicher Geometrien oder unter Verwendung eines einzigen Materials anstatt eines Satzes aus mehreren Segmenten zusammengebaut werden. Bei der dargestellten Ausführungsform können sich die superharten Lagersegmente 562a, 562b in Umfangsrichtung in einer allgemein kreisförmigen Weise erstrecken, und sie können an dem Trägerring 558 durch Hartlöten, Presspassung, Befestigungseinrichtungen oder einen anderen Anbringmechanismus befestigt sein. Es können mehrere äußere Segmente 562a und mehrere innere Segmente 562b vorhanden sein. Die äußeren Segmente 562a können bei einigen Ausführungsformen einen äußeren Randbereich 586 und zumindest einen inneren Randbereich 588 aufweisen. Die äußeren Randbereiche 586 des kollektiven Satzes der äußeren Segmente 562 können den gesamten oder einen Teil des äußersten Rands der superharten Lagerfläche 560 bilden. In ähnlicher Weise können die inneren Segmente 562b bei einigen Ausführungsformen einen inneren Randbereich 588 sowie zumindest des einen äußeren Randbereich 586 beinhalten. Die äußeren Randbereiche 588 des kollektiven Satzes der inneren Segmente 562b können den gesamten oder einen Teil des innersten Rands der superharten Lagerfläche 560 bilden. Beispielsweise kann der innerste Rand der superharten Lagerfläche 560 gegen eine Welle drücken (siehe 5A).An exemplary way in which the superhard bearing segments 562a . 562b can be assembled in the 6A and 6B illustrated; however, in other embodiments, multiple segments may be assembled in other ways, using different geometries, or using a single material rather than a set of multiple segments. In the illustrated embodiment, the superhard bearing segments 562a . 562b extend in the circumferential direction in a generally circular manner, and they can on the support ring 558 be fixed by brazing, interference fit, fasteners or other attachment mechanism. There can be several outer segments 562a and several inner segments 562b to be available. The outer segments 562a For example, in some embodiments, an outer edge region 586 and at least one inner edge area 588 exhibit. The outer edge areas 586 of the collective set of outer segments 562 may cover all or part of the outermost edge of the superhard bearing surface 560 form. Similarly, the inner segments 562b in some embodiments, an inner edge region 588 and at least one outer edge region 586 include. The outer edge areas 588 the collective set of inner segments 562b can cover all or part of the innermost edge of the superhard bearing surface 560 form. For example, the innermost edge of the superhard bearing surface 560 press against a shaft (see 5A ).

Die inneren Randbereiche 584 der superharten Lagersegmente 562a, 562b können mit anderen der mehreren superharten Lagersegmente 562a, 562b gekoppelt sein oder diesen in anderer Weise entsprechen. Beispielsweise kann bei der dargestellten Ausführungsform jedes äußere superharte Lagersegment 562a an gegenüberliegenden Enden mit anderen äußeren superharten Lagersegmenten 562a verbunden sein, die sich in Umfangsrichtung relativ zu diesem erstrecken. Jedes äußere superharte Lagersegment 562a kann auch eine Grenzfläche mit einem oder mehreren inneren superharten Lagersegmenten 562b, die sich relativ zu dem äußeren superharten Lagersegment 562a radial nach innen erstrecken, bilden oder mit diesem kämmen. Eine derartige Anordnung ist jedoch lediglich exemplarisch. Bei anderen Ausführungsformen können mehr als zwei superharte Lagersegmente vorhanden sein, die sich in Radialrichtung erstrecken, um die im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche zu bilden, es kann eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Segmenten vorhanden sein, die sich zum Bilden der im Wesentlichen kontinuierlichen superharten Lagerfläche in Umfangsrichtung erstrecken, oder ein superhartes Lagersegment kann eine Grenzfläche mit einem Segment bilden, das sich zumindest teilweise sowohl in Umfangsrichtung als auch in Radialrichtung in Bezug auf dieses erstreckt. Somit kann eine im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche durch einen kollektiven Satz von superharten Lagersegmenten 562a, 562b gebildet werden, von denen jedes eine jeweilige superharte Lagerfläche 560 aufweist, und solche superharten Lagersegmente 562a, 562b können in jeder beliebigen geeigneten Weise angeordnet, verbunden oder ausgebildet sein.The inner edge areas 584 the superhard bearing segments 562a . 562b can compete with others of the several superhard bearing segments 562a . 562b be coupled or otherwise correspond. For example, in the illustrated embodiment, each outer superhard bearing segment 562a at opposite ends with other outer superhard bearing segments 562a be connected, which extend in the circumferential direction relative thereto. Every outer superhard bearing segment 562a may also have an interface with one or more inner superhard bearing segments 562b that is relative to the outer superhard bearing segment 562a extend radially inward, forming or combing with this. However, such an arrangement is merely exemplary. In other embodiments, there may be more than two superhard bearing segments that extend radially to form the substantially continuous super hard bearing surface, there may be any number of different segments that may be used to form the substantially continuous superhard bearing surface Extend circumferential direction, or a super hard bearing segment may form an interface with a segment that extends at least partially in both the circumferential direction and in the radial direction with respect to this. Thus, a substantially continuous superhard bearing surface may be formed by a collective set of superhard bearing segments 562a . 562b be formed each of which has a respective superhard bearing surface 560 and such superhard bearing segments 562a . 562b may be arranged, connected or formed in any suitable manner.

In den 6A und 6B können die inneren Randbereiche 584 jeweils ein abwechselndes Schlitz-und-Rippen-Muster aufweisen, obwohl eine solche Konfiguration lediglich der Erläuterung dient. Bei anderen Ausführungsformen können die inneren Randbereiche 584 eine beliebige der vorstehend beschriebenen Geometrien aufweisen, wie z. B. eine gezackte, eine gerade, eine gekrümmte oder eine andere Geometrie. Derartige Geometrien können eine Kopplungsverbindung von einander benachbarten superharten Lagersegmenten miteinander und/oder eine Begrenzung einer Fluidleckage durch Nähte zwischen einander benachbarten superharten Lagersegmenten ermöglichen.In the 6A and 6B can the inner edge areas 584 each having an alternating slot-and-rib pattern, although such a configuration is for illustrative purposes only. In other embodiments, the inner margins 584 have any of the geometries described above, such. As a jagged, a straight, a curved or another geometry. Such geometries may allow for coupling interconnected superhard bearing segments together and / or for limiting fluid leakage through seams between adjacent superhard bearing segments.

Somit bilden unabhängig von der speziellen Anordnung mehrere Segmente die im Wesentlichen kontinuierliche superharte Lagerfläche des Stators 556, wobei ein Satz von Nähten 582 zwischen aneinander angrenzenden Segmenten 562a, 562b gebildet sein kann. Die Nähte 582 können einen kurvenreichen oder gewundenen Verlauf bilden, der eine Fluidleckage radial durch die Nähte 582 begrenzt. Die Nähte 582 können einem relativ kleinen Spalt 580 entsprechen, der zwischen den Segmenten 562a, 562b vorhanden ist. Es ist zwar nicht erforderlich, jedoch kann die Größe der Spalte 580 gleich oder ähnlich den Größen sein, die vorstehend in Bezug auf exemplarische superharte Lagerelemente in Form von Kippsegmenten beschrieben worden sind. Beispielsweise können die Spalte 580 eine Breite von etwa 0,001 mm bis etwa 3,5 mm aufweisen, insbesondere eine Breite von etwa 0,0025 mm bis etwa 2,5 mm aufweisen und noch spezieller eine Breite von etwa 0,125 mm bis etwa 1,25 mm aufweisen. Noch spezieller können die Spalte eine Breite von etwa 0,005 mm bis zu etwa 1,0 mm aufweisen. Die Spalte 580 sind optional mit einem Dichtungsmaterial gefüllt, wie es hierin beschrieben ist.Thus, regardless of the particular arrangement, multiple segments form the substantially continuous superhard bearing surface of the stator 556 , where a set of seams 582 between adjacent segments 562a . 562b can be formed. The seams 582 may form a tortuous or tortuous course, causing fluid leakage radially through the sutures 582 limited. The seams 582 can have a relatively small gap 580 match that between the segments 562a . 562b is available. Although it is not necessary, however, the size of the column can be 580 the same or similar to the sizes described above with respect to exemplary superhard bearing elements in the form of tilting segments. For example, the column 580 have a width of about 0.001 mm to about 3.5 mm, in particular have a width of about 0.0025 mm to about 2.5 mm, and more particularly have a width of about 0.125 mm to about 1.25 mm. More specifically, the gaps may have a width of about 0.005 mm to about 1.0 mm. The gap 580 are optionally filled with a sealing material as described herein.

Die Konzepte, die bei den vorstehend beschriebenen hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnungen und Lagervorrichtungen verwendet werden, können auch bei Kippsegment-Radiallageranordnungen und -vorrichtungen verwendet werden. Die 7A bis 7C veranschaulichen eine isometrische, eine auseinandergezogene bzw. eine isometrische partielle Schnittdarstellung einer hydrodynamischen Kippsegment-Radiallagervorrichtung 600 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. Die hydrodynamische Kippsegment-Radiallagervorrichtung 600 kann einen inneren Laufring 654 (z. B. einen Läufer oder Motor) beinhalten, der eine Innenfläche 667 aufweisen kann, die eine Öffnung 655 zum Aufnehmen einer Welle oder einer anderen Komponente bildet. Der innere Laufring 654 kann auch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung einander benachbarten superharten Lagersegmenten 662 (z. B. eine Mehrzahl von superharten Presskörpern) an oder in der Nähe einer Außenfläche 669 des inneren Laufrings 654 aufweisen, von denen jedes eine konvex gekrümmte superharte Lagerfläche 660 aufweisen kann.The concepts used in the hydrodynamic tilting pad bearing assemblies and bearing devices described above may also be used with tilting pad radial bearing assemblies and devices. The 7A to 7C illustrate an isometric, an exploded or an isometric partial sectional view of a hydrodynamic tilting pad radial bearing device 600 according to yet another embodiment. The hydrodynamic tilting pad radial bearing device 600 can be an inner race 654 (eg, a rotor or motor) that has an inner surface 667 can have an opening 655 forms for receiving a shaft or other component. The inner race 654 can also be a plurality of circumferentially and / or longitudinally adjacent superhard bearing segments 662 (eg, a plurality of superhard compacts) at or near an outer surface 669 of the inner race 654 each of which has a convexly curved superhard bearing surface 660 can have.

Die hydrodynamische Kippsegment-Radiallagervorrichtung 600 kann ferner einen äußeren Laufring 656 (z. B. einen Stator) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, sich um den inneren Laufring 654 herum zu erstrecken und/oder diesen aufzunehmen. Der äußere Laufring 656 kann eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Kippsegmenten 604 aufweisen, von denen jedes eine superharte Lagerfläche 616 aufweisen kann. Die superharte Lagerfläche 616 kann im Wesentlichen planar sein, obwohl es sich bei anderen Ausführungsformen bei der superharten Lagerfläche 616 um eine konkav gekrümmte superharte Lagerfläche handeln kann, damit diese im Allgemeinen Formgebungen von konvex gekrümmten superharten Lagerflächen des inneren Laufrings 654 entspricht. Die Begriffe ”Rotor” und ”Stator” beziehen sich auf die rotierende bzw. die stationäre Komponente des Radiallagersystems 600. Wenn also der innere Laufring 654 dafür ausgebildet ist, stationär zu bleiben, kann der innere Laufring 654 als Stator bezeichnet werden, und der äußere Laufring 656 kann als Rotor bezeichnet werden.The hydrodynamic tilting pad radial bearing device 600 can also have an outer race 656 (eg, a stator) configured to wrap around the inner race 654 to extend around and / or accommodate this. The outer race 656 may include a plurality of circumferentially spaced apart tilting segments 604 each of which has a superhard bearing surface 616 can have. The super hard storage area 616 may be substantially planar, although in other embodiments, the superhard bearing surface 616 may be a concavely curved superhard bearing surface, so that it generally shapes convex curved superhard bearing surfaces of the inner race 654 equivalent. The terms "rotor" and "stator" refer to the rotating or stationary component of the radial bearing system 600 , So if the inner race 654 designed to be stationary, the inner race 654 be referred to as a stator, and the outer race 656 can be referred to as a rotor.

Die hydrodynamische Kippsegment-Radiallagervorrichtung 600 kann bei vielen verschiedenen mechanischen Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise können Drehbohrer eine hierin offenbarte Radiallagervorrichtung in vorteilhafter Weise nutzen. Im Spezielleren kann der innere Laufring 654 an einer Spindel eines Drehbohrers befestigt oder angebracht sein, und der äußere Laufring 656 kann an einer inneren Bohrung angebracht sein, so dass ein äußerer Laufring 656 und ein innerer Laufring 654 zum Bilden des Radiallagersystems 600 montiert werden können.The hydrodynamic tilting pad radial bearing device 600 can be used in many different mechanical applications. For example, rotary drills can advantageously utilize a radial bearing device disclosed herein. More specifically, the inner race 654 attached or attached to a spindle of a rotary drill, and the outer race 656 may be attached to an inner bore, leaving an outer race 656 and an inner race 654 to form the radial bearing system 600 can be mounted.

Unter weiterer Bezugnahme auf 7A kann eine Rotationsbewegung einer an dem inneren Laufring 654 befestigten Welle (nicht gezeigt) eine Rotationsbewegung des inneren Laufrings 654 relativ zu dem äußeren Laufring 656 bewirken. Bohrfluid oder anderes Fluid oder Schmiermittel kann zwischen die superharten Lagerflächen 616 des inneren Laufrings 654 und die superharten Lagerflächen 660 des äußeren Laufrings 656 gepumpt werden. Wenn sich der innere Laufring 654 dreht, können die vorderen Randbereiche 670 der Kippsegmente 604 Schmiermittel (z. B. Bohrfluid oder anderes Schmiermittel) auf die superharten Lagerflächen 660 des äußeren Laufrings 656 spülen. Wie vorstehend in Bezug auf die hydrodynamische Kippsegment-Lagervorrichtung 500 beschrieben, kann sich bei ausreichenden Rotationsgeschwindigkeiten für den inneren Laufring 654 ein Fluidfilm zwischen den superharten Lagerflächen 616, 660 der Kippsegmente 604 und der superharten Lagersegmente 662 entwickeln, und es kann sich ein ausreichender Druck zum Halten der superharten Lagerflächen 616 und der superharten Lagerflächen 660 in voneinander beabstandeter Weise entwickeln. Somit kann Verschleiß an den Kippsegmenten 604 und den superharten Lagersegmenten 662 im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem ein direkter Kontakt zwischen den Kippsegmenten 604 und den superharten Lagersegmenten 662 auftritt.With further reference to 7A may be a rotational movement of one on the inner race 654 fixed shaft (not shown) a rotational movement of the inner race 654 relative to the outer race 656 cause. Drilling fluid or other fluid or lubricant may exist between the superhard bearing surfaces 616 of the inner race 654 and the superhard storage areas 660 of the outer race 656 be pumped. When the inner race 654 turns, the front edge areas can 670 the tilting segments 604 Lubricant (eg drilling fluid or other lubricant) on the superhard bearing surfaces 660 of the outer race 656 do the washing up. As referred to above to the hydrodynamic tilting pad storage device 500 described, may be sufficient rotational speeds for the inner race 654 a fluid film between the superhard bearing surfaces 616 . 660 the tilting segments 604 and the superhard bearing segments 662 develop, and there may be sufficient pressure to hold the superhard bearing surfaces 616 and the superhard storage areas 660 evolve in a spaced apart manner. Thus, wear on the tilting segments 604 and the superhard bearing segments 662 be reduced compared to the case in which a direct contact between the tilting segments 604 and the superhard bearing segments 662 occurs.

Wie ferner in 7A und 7B veranschaulicht ist, beinhaltet der äußere Laufring 656 einen Trägerring 602, der sich um eine Achse 606 erstreckt. Der Trägerring 602 kann einen inneren Kanal 603 aufweisen, der zum Aufnehmen eines Satzes von superharten Lagerelementen in Form von Kippsegmenten 604 in Umfangsrichtung um die Achse 606 verteilt ausgebildet ist. Jedes Kippsegment 604 kann eine superharte Tafel 618 mit einer superharten Lagerfläche 616 aufweisen. Die superharte Lagerfläche 660 kann gekrümmt (z. B. konkav gekrümmt) oder im Wesentlichen planar sein, wobei sie bei einigen Ausführungsformen eine periphere Abfasung aufweisen kann. Bei anderen Ausführungsformen kann die superharte Lagerfläche 616 anderweitig gekrümmt sein, ohne abgefasten Rand ausgebildet sein, eine andere Kontur oder Konfiguration oder eine beliebige Kombination aus den vorstehenden aufweisen. Jede superharte Tafel 618 kann an ein entsprechendes Substrat 620 gebunden sein. Ferner kann jede superharte Lagerfläche 616 in Umfangsrichtung relativ zu einer imaginären zylindrischen Fläche gekippt bzw. geneigt sein. Die superharten Tafeln 618 und Substrate 620 können aus den gleichen Materialien gefertigt werden, wie diese vorstehend für die in den 1A und 1B gezeigten Kippsegmente 104 beschrieben worden sind.As further in 7A and 7B is illustrated includes the outer race 656 a carrier ring 602 that is about an axis 606 extends. The carrier ring 602 can have an inner channel 603 for receiving a set of superhard bearing elements in the form of tilting segments 604 in the circumferential direction about the axis 606 is formed distributed. Each tilting segment 604 can be a super hard blackboard 618 with a super hard storage area 616 exhibit. The super hard storage area 660 may be curved (eg, concavely curved) or substantially planar, and in some embodiments may have peripheral chamfering. In other embodiments, the superhard bearing surface 616 otherwise curved, having no beveled edge, having a different contour or configuration, or any combination of the above. Every super hard blackboard 618 can be attached to a corresponding substrate 620 be bound. Furthermore, any superhard bearing surface 616 be tilted or inclined in the circumferential direction relative to an imaginary cylindrical surface. The super hard boards 618 and substrates 620 can be made of the same materials as those mentioned above for in the 1A and 1B shown tilting segments 104 have been described.

Jede superharte Lagerfläche 616 eines entsprechenden Kippsegments 604 kann in einer Weise gekippt werden, die das Einspülen eines Schmiermittels oder eines anderen Fluids zum Bilden eines Fluidfilms zwischen dem inneren Laufring 654 und dem äußeren Laufring 656 erleichtert. Jedes Kippsegment 604 kann um eine zu der zentralen Achse 606 allgemein parallele Achse gekippt sein und/oder kippen. Als Ergebnis hiervon kann jedes Kippsegment 604 in einem Winkel relativ zu der inneren und der äußeren Oberfläche des Rings 602 sowie umfangsmäßig derart gekippt werden, dass die vorderen Ränder 670 der Kippsegmente 604 in etwa parallel zu der zentralen Achse 606 sind. Der vordere Rand 670 kann von Hilfe sein, um Schmiermittel oder ein anderes Fluid auf die superharten Lagerflächen 616 des Stators 656 zu spülen, um einen Fluidfilm in ähnlicher Weise wie bei den in 5A und 5B gezeigten Kippsegmenten 504 zu bilden. Im Spezielleren können dann, wenn der innere Laufring 654 relativ zu dem äußeren Laufring 656 konzentrisch positioniert ist, die vorderen Ränder 670 relativ zu dem äußeren Rand 669 des äußeren Laufrings 656 versetzt sein, und zwar um eine Distanz, die größer ist als eine Distanz zwischen dem äußeren Laufring 656 und einem hinteren Rand der superharten Lagerelemente 604. Es ist darauf hinzuweisen, dass bei anderen Ausführungsformen die Radiallagervorrichtung 600 als Gleitlager ausgebildet sein kann. Bei einer solchen Ausführungsform kann der innere Laufring 654 relativ zu dem äußeren Laufring 656 exzentrisch angeordnet sein.Every super hard storage area 616 a corresponding tilting segment 604 can be tilted in a manner that involves flushing a lubricant or other fluid to form a fluid film between the inner race 654 and the outer race 656 facilitated. Each tilting segment 604 can be one to the central axis 606 be tilted and / or tilt generally parallel axis. As a result, each tilting segment can 604 at an angle relative to the inner and outer surfaces of the ring 602 and circumferentially tilted such that the front edges 670 the tilting segments 604 approximately parallel to the central axis 606 are. The front edge 670 Can be of help to add lubricant or other fluid to the superhard bearing surfaces 616 of the stator 656 to flush a fluid film in a manner similar to that in Figs 5A and 5B shown tilting segments 504 to build. More specifically, if the inner race 654 relative to the outer race 656 is concentrically positioned, the front edges 670 relative to the outer edge 669 of the outer race 656 be offset, by a distance which is greater than a distance between the outer race 656 and a rear edge of the superhard bearing elements 604 , It should be noted that in other embodiments, the radial bearing device 600 can be designed as a plain bearing. In such an embodiment, the inner race 654 relative to the outer race 656 be arranged eccentrically.

Bei einigen Ausführungsformen kann das Kippsegment 604 aus einer Mehrzahl von superharten Lagersegmenten 626 gebildet sein, die kollektiv ein jeweiliges Kippsegment 604 und/oder eine superharte Lagerfläche 616 bilden. Die superharten Lagersegmente 626 können jeweils im Wesentlichen identisch sein, oder die superharten Lagersegmente 626 können in Bezug auf andere der superharten Lagersegmente 626 unterschiedlich sein. Bei einigen Ausführungsformen beinhalten die superharten Lagersegmente 626 jeweils eine an ein Substrat 620 gebundene superharte Tafel 618, wie dies hierin beschrieben ist. Optional kann das Substrat 620 mit einer Trägerplatte 622, dem Trägerring 602 oder anderem Material oder einer anderen Komponente verbunden seien oder relativ zu diesem abgestützt sein. Bei der Trägerplatte 622 kann es sich um eine einzelne Komponente oder um ein einzelnes Segment handeln, das zum Vereinfachen der Montage der mehreren Segmente 626 zu dem superharten Lagerelement 604 verwendet wird, obwohl bei anderen Ausführungsformen die Trägerplatte 622 auch mehrere zusammengesetzte Segmente aufweisen kann.In some embodiments, the tilting pad may 604 from a plurality of superhard bearing segments 626 be formed, which collectively a respective tilting segment 604 and / or a superhard bearing surface 616 form. The superhard bearing segments 626 may each be substantially identical, or the superhard bearing segments 626 can with respect to other of the superhard bearing segments 626 be different. In some embodiments, the superhard bearing segments include 626 one each to a substrate 620 bound super hard blackboard 618 as described herein. Optionally, the substrate 620 with a carrier plate 622 , the carrier ring 602 or other material or component, or be supported relative thereto. At the carrier plate 622 it can be a single component or a single segment, which simplifies the assembly of multiple segments 626 to the superhard bearing element 604 is used, although in other embodiments, the support plate 622 may also have multiple composite segments.

Unter weiterer Bezugnahme auf 7A und 7B können die Nähte 636 zwischen umfangsmäßig und/oder in Längsrichtung benachbart den superharten Lagerelementen 604 gebildet sein. Wie bei der vorstehend beschriebenen hydrodynamischen Kippsegment-Lageranordnung 100, können die Ränder der superharten Lagersegmente 626 eine beliebige Anzahl von Konfigurationen oder Formgebungen aufweisen, und sie können benachbarten Rändern in einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Weisen entsprechend ausgebildet oder mit diesen gekoppelt sein. Ferner können Dichtungsmaterialien innerhalb eines Spalts (nicht gezeigt) angeordnet sein, der zwischen einander benachbarten superharten Lagersegmenten 662 gebildet sein kann, um das Verhindern einer Fluidleckage durch die Nähte 636 weiter zu unterstützen.With further reference to 7A and 7B can the seams 636 between circumferentially and / or longitudinally adjacent the superhard bearing elements 604 be formed. As in the hydrodynamic tilting pad bearing arrangement described above 100 , the edges of the superhard bearing segments can 626 have any number of configurations or shapes, and may be formed or coupled to adjacent edges in any number of different ways. Further, sealing materials may be disposed within a gap (not shown) between adjacent superhard bearing segments 662 may be formed to prevent fluid leakage through the seams 636 continue to support.

Wie ferner in 7A und 7C veranschaulicht ist, ist der innere Laufring 654 der Radiallagervorrichtung 600 mit einem Trägerring 658 dargestellt, der mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung und in Längsrichtung benachbarten superharten Lagersegmenten 662 verbunden ist, die zum Bilden eines im Wesentlichen kontinuierlichen superharten Lagerelements 626 sowie einer im Wesentlichen kontinuierlichen superharten Lagerfläche zusammengesetzt sind. Bei anderen Ausführungsformen kann ein äußerer Laufring eines Radiallagersystems eine Mehrzahl von superharten Lagersegmenten beinhalten, die nur in Umfangsrichtung um den inneren Laufring 654 im Abstand voneinander angeordnet sind, oder eine Mehrzahl von superharten Lagersegmenten beinhalten, die nur in Längsrichtung in Bezug auf den inneren Laufring 654 im Abstand voneinander vorgesehen sind. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann der innere Laufring 654 eine superharte Lagerfläche bilden, die aus einem einzigen Segment gebildet ist, so dass keine mehreren Segmente vorliegen, die zusammengesetzt sind. Beispielsweise kann ein einzelnes Segment in einem Fall verwendet werden, in dem die Größe des inneren Laufring 654 ausreichend klein ist, damit das die superharte Lagerfläche 660 bildende Material als einziges Material ausgebildet werden kann. Unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise wenn das die superharte Lagerfläche bildende Material Einschränkungen hinsichtlich einer begrenzten Produktion aufweist, kann die superharte Lagerfläche 660 aus mehreren Segmenten gebildet werden.As further in 7A and 7C Illustrated is the inner race 654 of the Radial bearing assembly 600 with a carrier ring 658 shown having a plurality of circumferentially and longitudinally adjacent superhard bearing segments 662 connected to form a substantially continuous superhard bearing element 626 and a substantially continuous superhard bearing surface are composed. In other embodiments, an outer race of a radial bearing system may include a plurality of superhard bearing segments extending only circumferentially around the inner race 654 spaced from one another, or include a plurality of superhard bearing segments which are only longitudinally in relation to the inner race 654 are provided at a distance from each other. In still other embodiments, the inner race 654 form a superhard bearing surface formed of a single segment so that there are no multiple segments that are assembled together. For example, a single segment may be used in a case where the size of the inner race 654 is sufficiently small, so that the super hard bearing surface 660 forming material can be formed as a single material. Under certain conditions, such as when the material forming the superhard bearing surface has limitations on limited production, the superhard bearing surface may 660 be formed of several segments.

Wie vorstehend erwähnt, kann die Mehrzahl der superharten Lagersegmente 662 relativ zu der Achse 606 in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung verteilt sein. Wenn die superharten Lagersegmente 662 eine superharte Tafel 674 und/oder ein Substrat 676 beinhalten, können die superharten Tafeln 674 und die Substrate 676 aus den gleichen Materialien gefertigt werden, wie diese vorstehend für die in den 1A bis 1D gezeigten superharten Lagersegmente 104 beschrieben sind. Eine oder mehrere Nähte 682 können zwischen einander benachbarten superharten Lagersegmenten 662 gebildet sein. Wie bei der vorstehend beschriebenen Kippsegment-Lageranordnung 100 können die Nähte einer Randgeometrie in Form von Schlitzen und Rippen, einer gezackten, geraden, gekrümmten Geometrie oder anderen Randgeometrien folgen. Falls gewünscht, kann ferner ein beliebiges der vorstehend beschriebenen Dichtungsmaterialien in einem Spalt (nicht gezeigt) angeordnet werden, der zwischen einander benachbarten superharten Lagersegmenten 662 gebildet sein kann und somit zum weiteren Verhindern einer Fluidleckage durch die Nähte 682 von Hilfe sein kann.As mentioned above, the majority of superhard bearing segments 662 relative to the axis 606 be distributed in the circumferential direction and / or in the longitudinal direction. If the superhard bearing segments 662 a super hard blackboard 674 and / or a substrate 676 can contain the superhard boards 674 and the substrates 676 be made of the same materials as those above for in the 1A to 1D shown superhard bearing segments 104 are described. One or more seams 682 can be between adjacent superhard bearing segments 662 be formed. As with the tilt pad bearing assembly described above 100 For example, the seams may follow edge geometry in the form of slits and ribs, jagged, straight, curved geometry, or other edge geometry. Further, if desired, any of the sealing materials described above may be placed in a gap (not shown) between adjacent superhard bearing segments 662 may be formed and thus to further prevent fluid leakage through the seams 682 can be of help.

Der Trägerring 658 des inneren Laufrings 654 kann eine in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung aufweisen, die zum Aufnehmen der Mehrzahl der superharten Lagersegmente 662 ausgebildet ist. Die superharten Lagersegmente 662 können im Inneren der Vertiefung befestigt sein oder anderweitig an dem Trägerring 658 befestigt sein, und zwar durch Hartlöten, Presspassung, unter Verwendung von Befestigungselementen oder einer anderen geeigneten Technik. Der Trägerring 658 kann auch eine Innenfläche 667 definieren, die eine Öffnung 655 bildet, in der z. B. eine Welle des Motors von einer Abwärtsbohrmotoranordnung oder einer anderen Vorrichtung aufgenommen werden kann.The carrier ring 658 of the inner race 654 may comprise a circumferential recess adapted to receive the plurality of superhard bearing segments 662 is trained. The superhard bearing segments 662 may be secured inside the recess or otherwise attached to the carrier ring 658 be fixed, by brazing, press fitting, using fasteners or other suitable technique. The carrier ring 658 can also have an inner surface 667 define an opening 655 forms, in the z. For example, a shaft of the motor may be received by a downhole motor assembly or other device.

Die 8A bis 8C zeigen eine isometrische Ansicht, eine Draufsicht von oben bzw. eine isometrische Schnittdarstellung einer Axiallageranordnung 900 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Lageranordnung 900 beinhaltet einen Trägerring 902, der eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten kippenden Lagerelementen bzw. Kipplagerelementen 904 trägt. Wie bei den Kippsegmenten 104 können auch die Kipplagerelemente 904 beispielsweise fixierte Kipplagerelemente, verstellbare Kipplagerelemente, selbsteinstellende Kipplagerelemente, andere Lagerelemente oder Kombinationen derselben beinhalten.The 8A to 8C show an isometric view, a top view and an isometric sectional view of a thrust bearing assembly 900 according to a further embodiment. The bearing arrangement 900 includes a carrier ring 902 comprising a plurality of circumferentially spaced apart tilting bearing members 904 wearing. As with the tilting segments 104 can also the tilting bearing elements 904 For example, fixed tilting bearing elements, adjustable tilting bearing elements, self-adjusting tilting bearing elements, other bearing elements or combinations thereof.

Die Kipplagerelemente 904 der dargestellten Ausführungsform weisen allgemein eine zylindrische Geometrie auf und können umfangsmäßig um eine Schubachse 906 verteilt vorgesehen sein, entlang der während des Gebrauchs im Wesentlichen eine Schubkraft gerichtet sein kann. Bei anderen Ausführungsformen kann die Lagerfläche 916 von jedem der Kipplagerelemente 904 eine allgemein ellipsenförmige Geometrie, eine allgemein tortenstückförmige Geometrie, eine allgemein rechteckige Geometrie, Kombinationen davon oder eine beliebige andere geeignete individuelle Geometrie aufweisen. Jedes Kipplagerelement 904 kann in Umfangsrichtung einem weiteren Kipplagerelement 904 benachbart vorgesehen sein, wobei dazwischen ein Spalt 908 oder eine Versetzung vorhanden ist. Jedes Kipplagerelement 904 kann eine separate, einheitliche superharte Lagerfläche 916 beinhalten, so dass die Kipplagerelemente 904 kollektiv eine nicht-kontinuierliche superharte Lagerfläche bilden.The tilting bearing elements 904 The illustrated embodiment generally has a cylindrical geometry and may be circumferentially about a thrust axis 906 be provided distributed along which may be directed during use substantially a thrust. In other embodiments, the bearing surface 916 from each of the tilting bearing elements 904 have a generally elliptical geometry, a generally pie-shaped geometry, a generally rectangular geometry, combinations thereof, or any other suitable individual geometry. Each tilting bearing element 904 can in the circumferential direction of another tilting bearing element 904 be provided adjacent, with a gap between them 908 or a transfer exists. Each tilting bearing element 904 can be a separate, uniform superhard bearing surface 916 include, so that the tilting bearing elements 904 Collectively form a non-continuous superhard bearing surface.

Zum Abstützen der Kipplagerelemente 904 der Lageranordnung 900 kann der Trägerring 902 mehrere Vertiefungen 910 zum Aufnehmen der Kipplagerelemente 904 bilden. Bei anderen Ausführungsformen kann der Trägerring 902 einen Kanal bilden, und die Kipplagerelemente 904 können in dem Kanal angeordnet werden. Die Kipplagerelemente 904 können in einer beliebigen geeigneten Weise in dem Trägerring 902 abgestützt oder zumindest teilweise befestigt werden. Beispielsweise kann eine Schwenkverbindung zum Befestigen der Kipplagerelemente 904 innerhalb des Trägerrings 902 verwendet werden, obwohl auch ein beliebiger anderer geeigneter Befestigungs- oder Anbringmechanismus verwendet werden kann. Ähnlich dem Trägerring 102 kann auch der Trägerring 902 eine innere Umfangsfläche aufweisen, die eine Öffnung 914 bildet. Die Öffnung 914 kann allgemein um die Schubachse 906 zentriert sein und kann zum Aufnehmen einer Welle ausgebildet sein (z. B. einer Abwärtsbohrmotorwelle).For supporting the tilting bearing elements 904 the bearing arrangement 900 can the carrier ring 902 several depressions 910 for receiving the tilting bearing elements 904 form. In other embodiments, the carrier ring 902 form a channel, and the tilting bearing elements 904 can be arranged in the channel. The tilting bearing elements 904 may be in any suitable manner in the carrier ring 902 supported or at least partially secured. For example, a pivotal connection for securing the tilting bearing elements 904 within the carrier ring 902 although any other suitable attachment or attachment mechanism can be used. Similar to the carrier ring 102 can also be the carrier ring 902 an inner circumferential surface having an opening 914 forms. The opening 914 can generally be about the thrust axis 906 centered and may be configured to receive a shaft (eg, a downhole motor shaft).

Jedes Kipplagerelement 904 beinhaltet optional mehrere Schichten oder andere Komponenten. Beispielsweise kann es sich bei jedem Kipplagerelement 904 um ein superhartes Lagerelement oder um einen superharten Presskörper handeln, der eine an ein Substrat 920 gebundene superharte Tafel 918 aufweist. Die superharte Tafel 918 und das Substrat 920 können aus den gleichen Materialien gefertigt sein, wie diese vorstehend für die in 1A und 1B dargestellten Kipplagerelemente 104 beschrieben worden sind.Each tilting bearing element 904 optionally includes multiple layers or other components. For example, it may be at each tilting bearing element 904 a super-hard bearing element or a super-hard compact, the one to a substrate 920 bound super hard blackboard 918 having. The super hard blackboard 918 and the substrate 920 can be made of the same materials as those mentioned above for the in 1A and 1B illustrated tilting bearing elements 104 have been described.

Ähnlich den Kippsegmenten 104 können auch die Kipplagerelemente 904 in Verbindung mit einem Läufer oder einer anderen Lageranordnung verwendet werden. Wie die Lageranordnung 100 kann sich die Axiallageranordnung 900 relativ zu einem Läufer oder einer anderen Lageranordnung drehen, während ein Schmiermittel oder ein anderes Fluid die Axiallageranordnung 900 flutet. Bei Rotation der Axiallageranordnung 900 kann sich ein Fluidfilm entwickeln, der den Läufer von den superharten Lagerflächen 116 trennt. Zur vorteilhaften Nutzung der hydrodynamischen Kräfte innerhalb des Schmiermittels können die Kipplagerelemente 904 kippen, wobei dies dazu führen kann, dass eine höhere Schmiermittel-Filmdicke an einem vorderen Rand (d. h. einem Rand eines Kipplagerelements 904, der als erstes von einer Linie an einem Läufer/Stator überquert wird, während sich die Axiallageranordnung 900 in der Rotationsrichtung bewegt) als an einem hinteren Rand vorhanden ist (d. h. einem Rand eines Kipplagerelements 904, der als letztes von einer Linie an einem Läufer/Stator überquert wird, während sich die Axiallageranordnung 900 in der Rotationsrichtung bewegt).Similar to the tilting segments 104 can also the tilting bearing elements 904 used in conjunction with a runner or other bearing assembly. Like the bearing arrangement 100 can the thrust bearing assembly 900 rotate relative to a rotor or other bearing assembly, while a lubricant or other fluid, the thrust bearing assembly 900 flooded. Upon rotation of the thrust bearing assembly 900 For example, a fluid film can develop that can take the runner off the superhard bearing surfaces 116 separates. For advantageous use of the hydrodynamic forces within the lubricant, the tilting bearing elements 904 This may lead to a higher lubricant film thickness at a leading edge (ie, edge of a tilting bearing element) 904 which is crossed first by a line on a rotor / stator while the thrust bearing assembly 900 moved in the direction of rotation) as being present at a trailing edge (ie an edge of a tilting bearing element 904 last crossed by a line on a rotor / stator while the thrust bearing assembly 900 moved in the direction of rotation).

Das Ausmaß, in dem sich die Kipplagerelemente 904 rotationsmäßig bewegen oder kippen, kann in einer beliebigen geeigneten Weise variiert werden. Beispielsweise können in einer Ausführungsform die Kipplagerelemente 904 um jeweilige Achsen gekippt werden, die sich allgemein radial von der Schubachse 906 weg sowie durch das jeweilige Kipplagerelement 904 erstrecken. Das Kipplagerelement 904 kann mit dem Trägerring 902 über eine Drehverbindung verbunden sein. Beispielsweise kann in den 8A bis 8C das Kipplagerelement 904 mit einer Festhalteeinrichtung, wie z. B. einem Stift 924, drehbar verbunden sein. Der Stift 924 kann eine Kippachse 925 (in 8B gezeigt) bilden oder dieser entsprechen. Der Stift 924 kann in dem Trägerring 902 in einer derartigen Weise befestigt sein, dass dem Kipplagerelement 904 eine Rotationsbewegung relativ zu der Achse 925 und dem Stift 924 ermöglicht ist. Bei anderen Ausführungsformen kann das Kipplagerelement 904 an dem Stift 924 fest angebracht sein, und der Stift 924 kann in dem Trägerring 902 derart drehbar befestigt sein, dass dem Kipplagerelement 904 und dem Stift 924 eine Rotationsbewegung relativ zu dem Trägerring 902 ermöglicht ist. Ferner kann bei weiteren Ausführungsformen, in denen das Kipplagerelement 904 an dem Stift 924 fest angebracht ist, der Stift 924 zwischen verschiedenen feststehenden Positionen bewegbar oder verstellbar sein, so dass das Kipplagerelement 904 manuell einstellbar ist, um eine ausgewählte Kippstellung anzunehmen. Bei anderen Ausführungsformen kann jede Vertiefung 910 ein Paar Erhebungen aufweisen, die sich von einer Seitenfläche der Vertiefung 910 radial weg erstrecken, und das Kipplagerelement 904 kann Öffnungen oder Nuten beinhalten, die zum Aufnehmen der Erhebungen der Vertiefungen 910 ausgebildet sind, um eine Drehverbindung zwischen dem Trägerring 902 und dem Kipplagerelement 904 zu bilden.The extent to which the tilting bearing elements 904 can be rotated or tilted in any suitable manner. For example, in one embodiment, the tilting bearing elements 904 be tilted about respective axes, which are generally radially from the thrust axis 906 away as well as through the respective tilting bearing element 904 extend. The tilting bearing element 904 can with the carrier ring 902 be connected via a rotary joint. For example, in the 8A to 8C the tilting bearing element 904 with a retaining device, such. B. a pen 924 , be rotatably connected. The pencil 924 can be a tilt axis 925 (in 8B shown) or correspond to this. The pencil 924 can in the carrier ring 902 be attached in such a way that the tilting bearing element 904 a rotational movement relative to the axis 925 and the pen 924 is possible. In other embodiments, the tilting bearing element 904 at the pin 924 be firmly attached, and the pin 924 can in the carrier ring 902 be rotatably mounted such that the tilting bearing element 904 and the pen 924 a rotational movement relative to the carrier ring 902 is possible. Furthermore, in further embodiments, in which the tilting bearing element 904 at the pin 924 firmly attached, the pin 924 be movable or adjustable between different fixed positions, so that the tilting bearing element 904 manually adjustable to accept a selected tilt position. In other embodiments, each well 910 have a pair of protrusions extending from a side surface of the recess 910 extend radially away, and the tilting bearing element 904 may include openings or grooves for receiving the elevations of the depressions 910 are formed to a rotational connection between the carrier ring 902 and the tilting bearing element 904 to build.

In einer Ausführungsform kann sich das Kipplagerelement 904 und/oder der Stift 924 um etwa 0 bis etwa 20 Grad in positiver oder negativer Richtung relativ zu der Kippachse 925 oder einer anderen horizontalen Achse rotationsmäßig bewegen oder kippen. Bei einigen Ausführungsformen können auch die superharten Lagerflächen 916 der jeweiligen Kipplagerelemente 904 eine Kippbewegung von etwa 0 bis etwa 20 Grad in positiver oder negativer Richtung ausführen. Bei anderen Ausführungsformen können die Kipplagerelemente 904 und/oder die superharte Lagerfläche 916 eine Rotationsbewegung von etwa 0 bis etwa 15 Grad ausführen, wie z. B. in einem positivem oder einem negativen Winkel (θ) von etwa 0,5 bis etwa 3 Grad (z. B. etwa 0,5 bis etwa 1 Grad oder weniger als 1 Grad) relativ zu der Achse 925 des Stifts 924 (wie in 8E gezeigt). Wie der Trägerring 102 kann auch der Trägerring 902 für eine bidirektionale Rotation ausgebildet sein. In einem solchen Fall können das Kipplagerelement 904 und/oder der Stift 924 dazu ausgebildet sein, eine Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn auszuführen. Beispielsweise kann die superharte Lagerfläche 916 in eine beliebige Position zwischen einem positiven oder einem negativen Winkel von etwa 20 Grad relativ zu der Achse 925 rotationsmäßig bewegt werden, wie z. B. einen positivem oder negativem Winkel (θ) von etwa 0,5 bis etwa 3 Grad (z. B. etwa 0,5 bis etwa 1 Grad oder weniger als 1 Grad) relativ zu der Achse 925 des Stifts 924. Wie der Stift 124 kann auch der Stift 924 dazu verwendet werden, eine selektive Rotation der Kipplagerelemente 904 zu ermöglichen. Bei noch weiteren Ausführungsformen können die Kipplagerelemente 904 auf eine ausgewählte Neigungsgröße festgelegt sein oder manuell auf eine ausgewählte Neigungsgröße eingestellt werden, und zwar mit oder ohne selbsteinstellende Ausbildung derselben.In one embodiment, the tilting bearing element may 904 and / or the pen 924 about 0 to about 20 degrees in the positive or negative direction relative to the tilt axis 925 or another horizontal axis to rotate or tilt. In some embodiments, the superhard bearing surfaces may also be used 916 the respective tilting bearing elements 904 perform a tilting movement of about 0 to about 20 degrees in a positive or negative direction. In other embodiments, the tilting bearing elements 904 and / or the superhard bearing surface 916 perform a rotational movement of about 0 to about 15 degrees, such as. At a positive or negative angle (θ) of about 0.5 to about 3 degrees (eg, about 0.5 to about 1 degree or less than 1 degree) relative to the axis 925 of the pen 924 (as in 8E shown). Like the carrier ring 102 can also be the carrier ring 902 be designed for bidirectional rotation. In such a case, the tilting bearing element 904 and / or the pen 924 be configured to perform a rotational movement in a clockwise and counterclockwise direction. For example, the superhard bearing surface 916 in any position between a positive or a negative angle of about 20 degrees relative to the axis 925 be moved in rotation, such. A positive or negative angle (θ) of about 0.5 to about 3 degrees (eg, about 0.5 to about 1 degree or less than 1 degree) relative to the axis 925 of the pen 924 , Like the pen 124 can also be the pen 924 used for selective rotation of the tilting bearing elements 904 to enable. In still other embodiments, the tilting bearing elements 904 be set to a selected pitch size or manually set to a selected pitch size with or without self-adjusting training.

Wie vorstehend beschrieben wurde, bildet bei einigen Ausführungsformen ein einzelnes superhartes Lagerelement oder Presskörper ein jeweiliges Kipplagerelement 904. Die Kipplagerelemente 904 können verschiedene Mechanismen zum Erleichtern von Rotation, Translation oder einer anderweitigen Positionierung des Kipplagerelements 904 aufweisen. Die 8D bis 8E zeigen eine isometrische Schnittdarstellung bzw. eine Ansicht von unten des Kipplagerelements 904. In einer Ausführungsform kann das Kipplagerelement 904 beispielsweise spanend bearbeitet oder anderweitig derart ausgebildet sein, dass es eine Aussparung 927 (z. B. ein Blindloch oder eine durchgehende Öffnung), eine Öffnung oder eine andere Konstruktion aufweist, in der der Stift 924 (oder ein anderes Bauelement) zumindest teilweise aufgenommen oder befestigt werden kann. Die Aussparung 927 kann durch spanende Bearbeitung oder anderweitige Ausbildung in einem Basisbereich des Kipplagerelements 904 gebildet sein, das das Substrat 920 aufweist. Bei anderen Ausführungsformen kann die Aussparung 927 durch spanende Bearbeitung oder anderweitige Ausbildung in einem Basisbereich des Kipplagerelements 904 gebildet sein, das eine andere Materialschicht 922 aufweist, wie z. B. Stahl oder eine andere Legierung oder ein anderes metallisches Material, die an dem Substrat 920 (z. B. einer Basisfläche) angebracht ist. Bei anderen Ausführungsformen kann das Kipplagerelement 904 eine Mehrzahl von Aussparungen aufweisen. Beispielsweise kann das Kipplagerelement 904 eine zweite Aussparung (nicht gezeigt) allgemein rechtwinklig zu der Aussparung 927 aufweisen. Eine derartige Konfiguration kann es einem Nutzer ermöglichen, den Stift 924 abwechselnd in die Aussparung 927 und die zweite Aussparung einzusetzen, so dass ein Nutzer die Orientierung des Kipplagerelements 904 nach Bedarf rotieren kann, um die Nutzungsdauer des Kipplagerelements 904 zu erhöhen.As described above, in some embodiments, a single superhard bearing member or compact forms a respective tilt bearing member 904 , The tilting bearing elements 904 For example, various mechanisms may be used to facilitate rotation, translation, or otherwise positioning the tilting bearing element 904 exhibit. The 8D to 8E show an isometric sectional view and a bottom view of the tilting bearing element 904 , In one embodiment, the tilting bearing element 904 for example, machined or otherwise formed such that there is a recess 927 (For example, a blind hole or a through opening), an opening or other construction in which the pin 924 (or another component) can be at least partially received or attached. The recess 927 can by machining or otherwise training in a base region of the tilting bearing element 904 be formed, which is the substrate 920 having. In other embodiments, the recess 927 by machining or otherwise forming in a base region of the tilting bearing element 904 be formed, which is another layer of material 922 has, such. Steel or other alloy or other metallic material attached to the substrate 920 (eg a base surface) is attached. In other embodiments, the tilting bearing element 904 have a plurality of recesses. For example, the tilting bearing element 904 a second recess (not shown) generally perpendicular to the recess 927 exhibit. Such a configuration may allow a user to use the pen 924 alternately in the recess 927 and insert the second recess so that a user can orient the tilting bearing element 904 can rotate as needed to the useful life of the tilting bearing element 904 to increase.

Zusätzlich dazu kann das Kipplagerelement 904 spanend bearbeitet oder anderweitig derart ausgebildet sein, dass es eine Schwenkeinrichtung 928 zum Erleichtern der Rotationsbewegung der Kipplagerelemente 904 aufweist. Beispielsweise kann die Schwenkeinrichtung 928 allgemein halbkugelförmig, abgerundet, allgemein zylindrisch oder anderweitig konfiguriert sein, um das Kippen der Kipplagerelemente 904 zu ermöglichen oder zu erleichtern. Bei einer Ausführungsform kann die Schwenkeinrichtung 928 in der zusätzlichen Materialschicht 922 gebildet sein, die an einer Basisfläche des Substrats 920 angebracht ist. Bei der zusätzlichen Materialschicht 922 kann es sich um ein beliebiges geeignetes Material, wie z. B. Stahl, oder eine andere Legierung oder ein anderes Material handeln, das relativ weicher als das Substrat 920 ist. Bei anderen Ausführungsformen kann die zusätzliche Materialschicht 122 weggelassen werden, und das Substrat 920 kann direkt derart spanend bearbeitet oder ausgebildet werden, dass es die Schwenkeinrichtung 928 beinhaltet. Die Schwenkeinrichtung 928 kann durch rechnergestütztes Fräsen bzw. CNC-Fräsen, elektroerosive Bearbeitung, Laserschneiden, Schleifen, Kombinationen davon oder andere geeignete Techniken gebildet werden. Beispielsweise sind geeignete Laserschneidtechniken in der US-Patentanmeldung Nr. 13/166,007, eingereicht am zweiten 20. Juni 2011, offenbart, deren Offenbarung durch diese Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zu einem Bestandteil der vorliegenden Anmeldungen gemacht wird.In addition to this, the tilting bearing element 904 machined or otherwise formed such that there is a pivoting device 928 for facilitating the rotational movement of the tilting bearing elements 904 having. For example, the pivoting device 928 generally hemispherical, rounded, generally cylindrical or otherwise configured to tilt the tilting bearing elements 904 to facilitate or facilitate. In one embodiment, the pivoting device 928 in the additional material layer 922 be formed on a base surface of the substrate 920 is appropriate. For the additional material layer 922 it can be any suitable material, such. Steel, or another alloy or other material that is relatively softer than the substrate 920 is. In other embodiments, the additional material layer 122 be omitted, and the substrate 920 can be machined or formed directly such that it is the pivoting device 928 includes. The pivoting device 928 can be formed by computer-aided milling, electro-discharge machining, laser cutting, grinding, combinations thereof or other suitable techniques. For example, suitable laser cutting techniques are disclosed in U.S. Patent Application No. 13 / 166,007, filed June 2, 2011, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Bei einigen Ausführungsformen kann ähnlich der Kippachse 125 auch die Kippachse 925 der Kipplagerelemente 904 im Wesentlichen zwischen dem vorderen und dem hinteren Rand der Kipplagerelemente 904 zentriert sein. Beispielsweise in solchen Fällen, in denen der Trägerring 902 für eine bidirektionale Rotation konfiguriert sein kann, kann die Kippachse 925 der Kipplagerelemente 904 im Wesentlichen zentriert sein, indem es sich bei einem der einander gegenüberliegenden Ränder der Kippelemente 904 auf der Basis einer ausgewählten Rotationsrichtung um den vorderen oder den hinteren Rand handelt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kippachse 925 eines Kipplagerelements 904 relativ zu einer Symmetrieachse auf der Lagerfläche 916 versetzt sein. Eine Symmetrieachse ist eine Linie, die die Lagerfläche in zwei im Wesentlichen symmetrische Teile teilt, so dass die Lagerfläche auf der einen Seite im Wesentlichen das Spiegelbild der Lagerfläche auf der anderen Seite ist. Wenn z. B. der Trägerring 902 Teil eines Rotors ist, der nur für eine Rotation in einer Richtung ausgebildet ist, kann die Kippachse 925 des Kipplagerelements 904 derart versetzt sein, dass sich die Kippachse 925 näher bei einem von dem vorderen Rand oder dem hinteren Rand des Kipplagerelements 904 befindet. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Kippachse von Symmetrieachsen auf der Lagerfläche 916 an dem Kipplagerelement 904 versetzt sein, obwohl ein Rotor für eine bidirektionale Rotation ausgebildet ist, oder eine Kippachse kann relativ zu einer Symmetrieachse auf der Lagerfläche 916 des Kipplagerelements 904 im Wesentlichen zentriert sein, obwohl ein Rotor für eine Rotation in einer Richtung ausgebildet ist.In some embodiments, similar to the tilt axis 125 also the tilt axis 925 the tilting bearing elements 904 essentially between the front and the rear edge of the tilting bearing elements 904 be centered. For example, in such cases where the carrier ring 902 can be configured for bidirectional rotation, the tilt axis 925 the tilting bearing elements 904 be substantially centered by being located at one of the opposite edges of the tilting elements 904 is based on a selected direction of rotation about the leading or trailing edge. In other embodiments, the tilt axis 925 a tilting bearing element 904 relative to a symmetry axis on the bearing surface 916 be offset. An axis of symmetry is a line that divides the bearing surface into two substantially symmetrical parts so that the bearing surface on one side is essentially the mirror image of the bearing surface on the other side. If z. B. the carrier ring 902 Part of a rotor, which is designed only for a rotation in one direction, the tilting axis 925 of the tilting bearing element 904 be offset so that the tilt axis 925 closer to one of the front edge or the rear edge of the tilting bearing element 904 located. In other embodiments, a tilt axis of symmetry axes on the bearing surface 916 on the tilting bearing element 904 although a rotor is designed for bidirectional rotation, or a tilt axis may be relative to an axis of symmetry on the bearing surface 916 of the tilting bearing element 904 be substantially centered, although a rotor is designed for rotation in one direction.

Bei weiteren Ausführungsformen können ein oder mehrere Kipplagerelemente andere Merkmale aufweisen, um das Kippen der Kipplagerelemente zu erleichtern. Beispielsweise zeigen die 9A bis 9C eine isometrische Ansicht, eine partielle Draufsicht von oben bzw. eine partielle Schnittdarstellung einer Axiallageranordnung 1000, die Kipplagerelemente beinhaltet, die gemäß einer Ausführungsform andere Konfigurationen oder Geometrien aufweisen. Die Axiallageranordnung 1000 kann einen Trägerring 1002 beinhalten, der eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Kipplagerelementen 1004 trägt. In der dargestellten Ausführungsform besitzen die Kipplagerelemente 1004 generell eine allgemein zylindrische Geometrie, und sie können um eine Schubachse 1006 herum verteilt angeordnet sein, entlang der im Wesentlichen eine Schubkraft während des Gebrauchs gerichtet sein kann. Bei anderen Ausführungsformen können die Kipplagerelemente 1004 eine allgemein ellipsenförmige Geometrie, eine allgemein tortenstückförmige Geometrie, eine allgemein rechteckige Geometrie, Kombinationen davon oder eine beliebige andere geeignete individuelle Geometrie aufweisen. Jedes Kipplagerelement 1004 kann in Umfangsrichtung einem weiteren Kipplagerelement 1004 benachbart angeordnet sein, wobei dazwischen ein Spalt 1008 oder eine andere Versetzung vorhanden ist. Jedes Kipplagerelement 1004 beinhaltet eine separate, einheitliche superharte Lagerfläche 1016, so dass die Kipplagerelemente 1004 kollektiv eine nicht-kontinuierliche superharte Lagerfläche bilden.In other embodiments, one or more tilting bearing elements may have other features to facilitate tilting of the tilting bearing elements. For example, the show 9A to 9C an isometric view, a partial plan view from above or a partial sectional view of a thrust bearing assembly 1000 incorporating tilt bearing elements that have different configurations or geometries according to one embodiment. The thrust bearing assembly 1000 can a carrier ring 1002 include a plurality of circumferentially spaced apart tilting bearing elements 1004 wearing. In the illustrated embodiment, the tilting bearing elements have 1004 generally a generally cylindrical geometry, and they can be around a shear axis 1006 be arranged distributed along which can be directed a thrust during use substantially. In other embodiments, the tilting bearing elements 1004 have a generally elliptical geometry, a generally pie-shaped geometry, a generally rectangular geometry, combinations thereof, or any other suitable individual geometry. Each tilting bearing element 1004 can in the circumferential direction of another tilting bearing element 1004 be arranged adjacent, with a gap between them 1008 or another displacement exists. Each tilting bearing element 1004 includes a separate, uniform superhard bearing surface 1016 so that the tilting bearing elements 1004 Collectively form a non-continuous superhard bearing surface.

Zum Abstützen der Kipplagerelemente 1004 der Lageranordnung 1000 kann der Trägerring 1002 eine Mehrzahl von Vertiefungen 1010 zum Aufnehmen der Kipplagerelemente 1004 definieren. Die Kipplagerelemente 1004 können über eine oder mehrere Festhalteeinrichtungen in dem Trägerring 1002 abgestützt oder zumindest teilweise befestigt sein. In der dargestellten Ausführungsform können mit Gewinde versehene Festhalteelemente 1030 mit Kopfbereichen 1032 verwendet werden, um die Kipplagerelemente 1004 innerhalb des Trägerrings 1002 zu befestigen, obwohl auch andere geeignete Befestigungs- oder Anbringmechanismen verwendet werden können. Beispielsweise können in Presspassung befestigte, verschweißte, verriegelte oder in ihrer Position durch Hartlöten befestigte Stifte anstelle der mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 verwendet werden. Ähnlich den Trägerringen 102 und 902 kann auch der Trägerring 1002 eine innere Umfangsfläche aufweisen, die eine Öffnung 1014 definiert. Die Öffnung 1014 kann allgemein um die Schubachse 1006 zentriert sein und zum Aufnehmen einer Welle ausgebildet sein.For supporting the tilting bearing elements 1004 the bearing arrangement 1000 can the carrier ring 1002 a plurality of depressions 1010 for receiving the tilting bearing elements 1004 define. The tilting bearing elements 1004 may be via one or more retaining means in the carrier ring 1002 supported or at least partially attached. In the illustrated embodiment, threaded retaining elements 1030 with head areas 1032 used to tilt the bearing elements 1004 within the carrier ring 1002 although other suitable attachment or attachment mechanisms may be used. For example, press-fit, welded, bolted, or positionally brazed pins may be used in place of the threaded fasteners 1030 be used. Similar to the carrier rings 102 and 902 can also be the carrier ring 1002 an inner circumferential surface having an opening 1014 Are defined. The opening 1014 can generally be about the thrust axis 1006 be centered and formed to receive a shaft.

Jedes Kipplagerelement 1004 beinhaltet optional mehrere Schichten oder andere Komponenten. Beispielsweise kann es sich bei dem jeweiligen Kipplagerelement 1004 um ein superhartes Lagerelement oder einen superharten Presskörper handeln, der eine an ein Substrat 1020 gebundene superharte Tafel 1018 aufweist. Die superharte Tafel 1018 und das Substrat 1020 können ähnlich der superharten Tafel 118 und dem Substrat 120 ausgebildet sein, die in Bezug auf 1B beschrieben wurden. Ähnlich den Kippsegmenten 104 können ferner auch die Kipplagerelemente 1004 in Verbindung mit einem Läufer oder einer anderen Lageranordnung verwendet werden.Each tilting bearing element 1004 optionally includes multiple layers or other components. For example, it may be in the respective tilting bearing element 1004 to be a superhard bearing element or a superhard compact, one to a substrate 1020 bound super hard blackboard 1018 having. The super hard blackboard 1018 and the substrate 1020 can be similar to the superhard blackboard 118 and the substrate 120 be trained in terms of 1B have been described. Similar to the tilting segments 104 can also also the tilting bearing elements 1004 used in conjunction with a runner or other bearing assembly.

Die Axiallageranordnung 1000 kann verschiedene Merkmale zum Erleichtern von Rotation, Translation oder einer anderen Positionierung der Kipplagerelemente 1004 beinhalten. Die 9E und 9F zeigen eine isometrische Ansicht bzw. eine Schnittdarstellung eines einzelnen Kipplagerelements 1004. Wie gezeigt ist, kann das Kipplagerelemente 1004 eine Bodenfläche und eine an der Bodenfläche gebildete Schwenkeinrichtung 1034 aufweisen. Die Schwenkeinrichtung 1034 kann einen allgemein halbzylindrischen konvexen Bereich aufweisen, der zwischen einem Paar planarer Bereiche angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann der konvexe Bereich der Schwenkeinrichtung 1034 im Wesentlichen den gesamten Bereich der Bodenfläche des Kipplagerelements 1004 bilden. Die Schwenkeinrichtung 1034 kann eine Kippachse 1025 definieren oder dieser entsprechen, so dass das Kipplagerelement 1004 eine Rotationsbewegung oder Kippbewegung relativ zu der Kippachse 1025 ausführen kann. Bei einer Ausführungsform kann sich der konvexe Bereich der Schwenkeinrichtung 1034 über die gesamte Bodenfläche des Kipplagerelements 1004 erstrecken. Bei anderen Ausführungsformen kann sich der konvexe Bereich der Schwenkeinrichtung 1034 nur über einen Teil der Bodenfläche des Kipplagerelements 1004 erstrecken. Bei noch weiteren Ausführungsformen kann die Schwenkeinrichtung 1034 eine Mehrzahl konvexer Bereiche beinhalten. Beispielsweise kann die Schwenkeinrichtung 1034 drei voneinander beabstandete konvexe Bereiche beinhalten, wobei jeder konvexe Bereich entlang einer linearen Bahn an der Bodenfläche des Kipplagerelements 1004 positioniert ist.The thrust bearing assembly 1000 can have various features to facilitate rotation, translation or other positioning of the tilting bearing elements 1004 include. The 9E and 9F show an isometric view and a sectional view of a single tilt bearing element 1004 , As shown, the tilting bearing elements 1004 a bottom surface and a pivoting device formed on the bottom surface 1034 exhibit. The pivoting device 1034 may have a generally semi-cylindrical convex portion disposed between a pair of planar portions. In other embodiments, the convex portion of the pivoting device 1034 essentially the entire area of the bottom surface of the tilting bearing element 1004 form. The pivoting device 1034 can be a tilt axis 1025 define or match this so that the tilting bearing element 1004 a rotational movement or tilting movement relative to the tilting axis 1025 can perform. In one embodiment, the convex portion of the pivoting device 1034 over the entire bottom surface of the tilting bearing element 1004 extend. In other embodiments, the convex portion of the pivoting device may 1034 only over a part of the bottom surface of the tilting bearing element 1004 extend. In still other embodiments, the pivoting device 1034 include a plurality of convex portions. For example, the pivoting device 1034 include three spaced-apart convex portions, each convex portion along a linear path on the bottom surface of the tilting bearing member 1004 is positioned.

Bei einer Ausführungsform kann die Schwenkeinrichtung 1034 in dem Substrat 1020 gebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schwenkeinrichtung 1034 in einer zusätzlichen Schicht gebildet sein, die an der Basisfläche des Substrats 1020 angebracht ist. Bei der zusätzlichen Materialschicht kann es sich um ein beliebiges geeignetes Material handeln, wie z. B. Stahl oder eine andere Legierung oder ein anderes Metallmaterial, das relativ weicher als das Substrat 1020 ist. Wie die Schwenkeinrichtung 928 kann auch die Schwenkeinrichtung 1034 durch CNC-Fräsen, elektroerosive Bearbeitung, Laserschneiden, Schleifen, Kombinationen davon oder durch andere geeignete Techniken gebildet werden.In one embodiment, the pivoting device 1034 in the substrate 1020 be formed. In other embodiments, the pivoting device 1034 be formed in an additional layer, which at the base surface of the substrate 1020 is appropriate. The additional material layer may be any suitable material, such. Steel or another alloy or other metal material that is relatively softer than the substrate 1020 is. Like the swiveling device 928 can also be the pivoting device 1034 by CNC milling, electrical discharge machining, laser cutting, grinding, combinations thereof, or by other suitable techniques.

Bei einigen Ausführungsformen kann die Schwenkachse 1025 oder die Schwenkeinrichtung 1034 relativ zu einer Symmetrieachse auf der Lagerfläche 1016 des entsprechenden Kipplagerelements 1004 im Wesentlichen zentriert sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kippachse 1025 relativ zu Symmetrieachsen auf der Lagerfläche 1016 des entsprechenden Kipplagerelements 1004 versetzt sein. Beispielsweise in einem Fall, in dem der Trägerring 1002 Teil eines Rotors ist, der nur für eine Rotation in einer Richtung ausgebildet ist, kann die Rotationsachse des Kipplagerelements 1004 derart versetzt sein, dass sich die Kippachse 1025 näher bei einem Rand des Kipplagerelements 1004 befindet. Bei anderen Ausführungsformen kann eine Kippachse von Symmetrieachsen auf der Lagerfläche 1016 des Kipplagerelements 1004 versetzt sein, obwohl ein Rotor für eine bidirektionale Rotation ausgebildet ist, oder eine Kippachse kann relativ zu einer Symmetrieachse der Lagerfläche 1016 des Kipplagerelements 1004 im Wesentlichen zentriert sein, obwohl ein Rotor für eine Rotationsbewegung in einer Richtung ausgebildet ist.In some embodiments, the pivot axis 1025 or the pivoting device 1034 relative to a symmetry axis on the bearing surface 1016 the corresponding tilting bearing element 1004 be essentially centered. In other embodiments, the tilt axis 1025 relative to axes of symmetry on the bearing surface 1016 the corresponding tilting bearing element 1004 be offset. For example, in a case where the carrier ring 1002 Part of a rotor, which is designed only for a rotation in one direction, the axis of rotation of the tilting bearing element 1004 be offset so that the tilt axis 1025 closer to an edge of the tilting bearing element 1004 located. In other embodiments, a tilt axis of symmetry axes on the bearing surface 1016 of the tilting bearing element 1004 although a rotor is designed for bidirectional rotation, or a tilting axis may be offset relative to an axis of symmetry of the bearing surface 1016 of the tilting bearing element 1004 be substantially centered, although a rotor is designed for a rotational movement in one direction.

Optional können die Vertiefungen 1010 des Trägerrings 1002 dazu ausgebildet sein, eine leichtere Kippbewegung der Kipplagerelemente 1004 zu unterstützen. Beispielsweise können die Vertiefungen 1010 eine Basisfläche beinhalten, die ein Paar allgemein planare Bereiche 1036 aufweist, die durch einen konkaven Bereich 1038 voneinander getrennt sind, wie dies in 9D gezeigt ist. Der konkave Bereich 1038 der Vertiefung 1010 kann eine leichtere Kippbewegung oder Rotationsbewegung des Kipplagerelements 1004 innerhalb der Vertiefung 1010 unterstützen. Die Vertiefung 1010 kann gerundet, allgemein halbkugelförmig, allgemein halbzylindrisch usw. sein und einen anderen Radius aufweisen als die Schwenkeinrichtung 1034. Beispielsweise kann die Schwenkeinrichtung 1034 des Kipplagerelements 1004 für eine Kippbewegung oder Neigungsbewegung in dem konkaven Bereich 1038 der Vertiefung 1010 ausgebildet sein. Bei anderen Ausführungsformen können die Vertiefungen 1010 des Trägerrings 1002 einen allgemein planaren Bodenbereich aufweisen, auf dem die Schwenkeinrichtung 1034 eine Kippbewegung oder Schwenkbewegung ausführen kann.Optionally, the depressions 1010 of the carrier ring 1002 be adapted to a lighter tilting movement of the tilting bearing elements 1004 to support. For example, the depressions 1010 include a base surface which is a pair of generally planar regions 1036 that passes through a concave area 1038 are separated from each other, as in 9D is shown. The concave area 1038 the depression 1010 may be a lighter tilting movement or rotational movement of the tilting bearing element 1004 within the recess 1010 support. The depression 1010 may be rounded, generally hemispherical, generally semi-cylindrical, etc., and have a different radius than the pivoting device 1034 , For example, the pivoting device 1034 of the tilting bearing element 1004 for a tilting or tilting movement in the concave area 1038 the depression 1010 be educated. In other embodiments, the depressions 1010 of the carrier ring 1002 have a generally planar bottom portion on which the pivoting device 1034 can perform a tilting or pivoting movement.

Zusätzlich zu der Schwenkeinrichtung 1034 können die Kipplagerelemente 1004 weitere Merkmale zum Erleichtern von Rotation, Translation oder einer anderen Positionierung der Kipplagerelemente 1004 aufweisen. Beispielsweise kann das Kipplagerelement 1004 spanend bearbeitet oder anderweitig derart ausgebildet sein, dass es eine Nut 1040 oder eine andere Festhalteeinrichtung aufweist, in der zumindest ein Teil des Kopfbereichs 1032 des mit Gewinde versehenen Festhalteelements 1030 (oder einer anderen Festhalteeinrichtung oder Festhaltekonstruktion) zumindest teilweise aufgenommen oder befestigt werden kann (am besten in 9C veranschaulicht). Wie dargestellt ist, können die mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 in Aufnahmeöffnungen 1037 eingeschraubt sein, die in einer oberen Oberfläche des Trägerrings 1002 zwischen einander benachbarten der Kipplagerelemente 1004 in den Spalten 1008 gebildet sind. Zumindest ein Teil des Kopfbereichs 1032 jedes mit Gewinde versehenen Festhalteelements 1030 kann in der Nut 1040 des Kipplagerelements 1004 derart positioniert werden, dass die Kipplagerelemente 1004 in den Vertiefungen 1010 sicher gehalten werden, während eine begrenzte Kippbewegung des Kipplagerelements 1004 relativ zu dem Trägerring 1002 ermöglicht ist. Beispielsweise können die Nut 1040 und der Kopfbereich 1032 der mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 derart positioniert und konfiguriert sein, dass das Kipplagerelement 1004 eine selektive Kippbewegung relativ zu dem Trägerring 1002 ausführen kann, bis der Kopfbereich 1032 an einer der Seitenwände der Nut 1040 anstößt.In addition to the swivel device 1034 can the tilting bearing elements 1004 further features for facilitating rotation, translation or other positioning of the tilting bearing elements 1004 exhibit. For example, the tilting bearing element 1004 machined or otherwise formed such that there is a groove 1040 or another holding device, in which at least a part of the head region 1032 of the threaded retaining element 1030 (or other retaining means or retaining structure) can be at least partially received or secured (best in 9C illustrated). As shown, the threaded retaining elements 1030 in receiving openings 1037 screwed into place in an upper surface of the carrier ring 1002 between adjacent ones of the tilting bearing elements 1004 in the columns 1008 are formed. At least part of the head area 1032 each threaded retaining element 1030 can in the groove 1040 of the tilting bearing element 1004 be positioned so that the tilting bearing elements 1004 in the wells 1010 be held securely while a limited tilting movement of the tilting bearing element 1004 relative to the carrier ring 1002 is possible. For example, the groove 1040 and the head area 1032 the threaded retaining elements 1030 be positioned and configured such that the tilting bearing element 1004 a selective tilting movement relative to the carrier ring 1002 can run until the head area 1032 on one of the side walls of the groove 1040 abuts.

Bei einer Ausführungsform kann die Nut 1040 eine Breite W und eine Tiefe D (in 9F gezeigt) aufweisen. Die Tiefe D der Nut 1040 kann sich zwischen einer Basis der Nut und einer Seitenfläche des Kipplagerelements 1004 erstrecken. Die Tiefe D kann etwa 0,1 Inch bis etwa 0,4 Inch betragen, beispielsweise etwa 0,15 Inch bis etwa 0,25 Inch. Bei anderen Ausführungsformen kann die Tiefe D der Nut 1040 größer oder kleiner sein. Die Breite W der Nut 1040 kann sich zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden der Nut 1040 erstrecken. In einer Ausführungsform kann die Breite W der Nut 1040 etwa 0,1 Inch bis etwa 0,5 Inch betragen, beispielsweise etwa 0,2 Inch bis etwa 0,3 Inch. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Breite W der Nut 1040 größer oder schmaler sein.In one embodiment, the groove 1040 a width W and a depth D (in 9F shown). The depth D of the groove 1040 may be between a base of the groove and a side surface of the tilting bearing element 1004 extend. The depth D may be about 0.1 inch to about 0.4 inch, for example about 0.15 inch to about 0.25 inch. In other embodiments, the depth D of the groove 1040 be bigger or smaller. The width W of the groove 1040 can be between the opposite side walls of the groove 1040 extend. In one embodiment, the width W of the groove 1040 from about 0.1 inch to about 0.5 inch, for example about 0.2 inch to about 0.3 inch. In further embodiments, the width W of the groove 1040 be taller or narrower.

Unter erneuter Bezugnahme auf 9C kann der Kopfbereich 1032 des mit Gewinde versehenen Festhalteelements 1030 eine Dicke T aufweisen, die zwischen einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche des Kopfbereichs 1032 definiert ist. Der Kopfbereich 1032 kann auch eine effektive Länge L aufweisen, die zwischen einer äußeren Oberfläche des Schafts des mit Gewinde versehenen Festhalteelements 1030 und einer Seitenfläche des Kopfbereichs 1032 definiert ist.Referring again to 9C can the head area 1032 of the threaded retaining element 1030 have a thickness T between a top surface and a bottom surface of the head region 1032 is defined. The head area 1032 may also have an effective length L between an outer surface of the stem of the threaded retaining member 1030 and a side surface of the head area 1032 is defined.

Bei einer Ausführungsform kann die Beziehung zwischen der Breite W der Nut 1040 und der Dicke T des Kopfbereichs 1032 zum Einstellen der Rotationsbewegung des Kipplagerelements 1004 relativ zu dem Trägerring 1002 ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Dicke T des Kopfbereichs 1032 etwa zwanzig (20) Prozent bis etwa fünfundneunzig (95) Prozent oder etwa vierzig (40) bis etwa achtzig (80) Prozent der Breite W der Nut 1040 betragen. Bei anderen Ausführungsformen können die Dicke T des Kopfbereichs 1032 und die Breite W der Nut 1040 relativ zueinander größer oder kleiner sein.In one embodiment, the relationship between the width W of the groove 1040 and the thickness T of the head area 1032 for adjusting the rotational movement of the Kipplagerelements 1004 relative to the carrier ring 1002 be educated. For example, the thickness T of the head area 1032 from about twenty (20) percent to about ninety-five (95) percent or about forty (40) to about eighty (80) percent of the width W of the groove 1040 be. In other embodiments, the thickness T of the head area 1032 and the width W of the groove 1040 relative to each other be larger or smaller.

Bei einer Ausführungsform kann die Beziehung zwischen der effektiven Länge L des Kopfbereichs 1032 und der Tiefe D der Nut 1040 derart ausgebildet sein, dass sie Einfluss auf die Rotation des Kipplagerelements 1004 relativ zu dem Trägerring 1002 hat. Beispielsweise kann die effektive Länge L des Kopfbereichs 1032 etwa dreißig (30) Prozent bis etwa einhundert (100) Prozent oder etwa sechzig (60) Prozent bis etwa neunzig (90) Prozent der Tiefe D der Nut 1040 betragen. Bei weiteren Ausführungsformen können die effektive Länge L des Kopfbereichs 1032 und die Tiefe D der Nut 1040 relativ zueinander größer oder kleiner sein.In one embodiment, the relationship between the effective length L of the header area 1032 and the depth D of the groove 1040 be formed such that it influences the rotation of the tilting bearing element 1004 relative to the carrier ring 1002 Has. For example, the effective length L of the header area 1032 from about thirty (30) percent to about one hundred (100) percent, or about sixty (60) percent to about ninety (90) percent of the depth D of the groove 1040 be. In further embodiments, the effective length L of the head region 1032 and the depth D of the groove 1040 relative to each other be larger or smaller.

Bei einer Ausführungsform kann die Beziehung zwischen der effektiven Länge L des Kopfbereichs 1032 und der Breite W der Nut 1040 derart ausgebildet sein, dass sie Einfluss auf die Rotation des Kipplagerelements 1004 relativ zu dem Trägerring 1002 hat. Beispielsweise kann die Breite W der Nut 1040 etwa zehn (10) Prozent bis etwa achtzig (80) Prozent oder etwa zwanzig (20) Prozent bis etwa sechzig (60) Prozent der effektiven Länge L des Kopfbereichs 1032 betragen. Bei weiteren Ausführungsformen können die effektive Länge L des Kopfbereichs 1032 und die Breite W der Nut 1040 relativ zueinander größer oder kleiner sein.In one embodiment, the relationship between the effective length L of the header area 1032 and the width W of the groove 1040 be formed such that it influences the rotation of the tilting bearing element 1004 relative to the carrier ring 1002 Has. For example, the width W of the groove 1040 from about ten (10) percent to about eighty (80) percent or about twenty (20) percent to about sixty (60) percent of the effective length L of the header 1032 be. In further embodiments, the effective length L of the head region 1032 and the width W of the groove 1040 relative to each other be larger or smaller.

Wie vorstehend beschrieben, kann das Kipplagerelement 1004 in der Vertiefung 1010 derart positioniert werden, dass das Kipplagerelement 1004 eine Rotationsbewegung relativ zu dem Trägerring 1002 um die Kippachse 1025 ausführt (in 9E gezeigt). In einer Ausführungsform können die Kipplagerelemente 1004 und die mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 an und/oder in dem Trägerring 1004 lose organisiert oder positioniert sein, so dass zumindest ein Teil der Kopfbereiche 1032 der mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 in den Nuten 1040 positioniert ist. Die mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 können dann selektiv festgezogen oder in die Aufnahmeöffnungen 1037 eingeschraubt werden, um die Kipplagerelemente 1004 in den Vertiefungen 1010 zu sichern. Bei einer Ausführungsform können die mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 in einem sternförmigen Muster in die Aufnahmeöffnungen 1037 eingeschraubt werden, bis alle der Kipplagerelemente 1004 in den Vertiefungen 1010 gesichert sind. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein freier Endbereich der mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 in die Aufnahmeöffnungen 1037 eingeschraubt werden. Die Kipplagerelemente 1004 können dann zwischen den mit Gewinde versehenen Festhalteelementen 1030 über die Vertiefungen 1010 geschoben werden, so dass zumindest ein Teil der Kopfbereiche 1032 der mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 innerhalb der Nuten 1040 positioniert ist. Anschließend können die mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 weiter in die Aufnahmeöffnungen 1037 eingeschraubt oder festgezogen werden, um die Kipplagerelemente 1004 in die Vertiefungen 1010 zu ziehen, bis die Kipplagerelemente 1004 in diesen gesichert und positioniert sind.As described above, the tilting bearing element 1004 in the depression 1010 be positioned so that the tilting bearing element 1004 a rotational movement relative to the carrier ring 1002 around the tilt axis 1025 executes (in 9E shown). In one embodiment, the tilting bearing elements 1004 and the threaded retaining elements 1030 on and / or in the carrier ring 1004 be loosely organized or positioned so that at least part of the head areas 1032 the threaded retaining elements 1030 in the grooves 1040 is positioned. The threaded retaining elements 1030 can then be selectively tightened or into the receiving openings 1037 be screwed to the tilting bearing elements 1004 in the wells 1010 to secure. In one embodiment, the threaded retaining elements 1030 in a star-shaped pattern in the receiving openings 1037 be screwed until all of the tilting bearing elements 1004 in the wells 1010 are secured. In a further embodiment, a free end portion of the threaded retaining elements 1030 into the receiving openings 1037 be screwed. The tilting bearing elements 1004 can then between the threaded retaining elements 1030 over the wells 1010 be pushed so that at least part of the head areas 1032 the threaded retaining elements 1030 inside the grooves 1040 is positioned. Subsequently, the threaded retaining elements 1030 further into the receiving openings 1037 screwed or tightened to the tilting bearing elements 1004 into the wells 1010 pull until the tilting bearing elements 1004 secured and positioned in these.

Bei einer Ausführungsform kann das Kipplagerelement 1004 eine Rotationsbewegung oder Kippbewegung von etwa 0 bis etwa 20 Grad in positiver oder negativer Richtung relativ zu dem Trägerring 1002 ausführen. Bei anderen Ausführungsformen können die Kipplagerelemente 1004 und/oder die superharte Lagerfläche 1016 eine Rotationsbewegung von etwa 0 bis etwa 15 Grad, wie z. B. in einem positivem oder einem negativen Winkel (θ) von etwa 0,5 bis etwa 3 Grad (z. B. etwa 0,5 bis etwa 1 Grad oder weniger als 1 Grad) relativ zu der Schwenkeinrichtung 1034 ausführen. Wie der Trägerring 102 kann ferner auch der Trägerring 1002 für eine bidirektionale Rotation ausgebildet sein. In einem solchen Fall kann das Kipplagerelement 1004 in der Lage sein, eine Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn auszuführen.In one embodiment, the tilting bearing element 1004 a rotational movement or tilting movement of about 0 to about 20 degrees in a positive or negative direction relative to the carrier ring 1002 To run. In other embodiments, the tilting bearing elements 1004 and / or the superhard bearing surface 1016 a rotational movement of about 0 to about 15 degrees, such as. At a positive or negative angle (θ) of about 0.5 to about 3 degrees (eg, about 0.5 to about 1 degree or less than 1 degree) relative to the pivot 1034 To run. Like the carrier ring 102 can also also the carrier ring 1002 be designed for bidirectional rotation. In such a case, the tilting bearing element 1004 be able to perform a clockwise and counterclockwise rotation.

Die Schwenkeinrichtung 1034, die Nut 1040, die mit Gewinde versehenen Festhalteelemente 1030 oder Kombinationen davon können dazu verwendet werden, den Kipplagerelementen 1004 eine selektive Rotationsbewegung zu ermöglichen. Beispielsweise können die Kipplagerelemente 1004 selbsteinstellend sein, so dass auf der Basis des verwendeten Schmiermittels, der entlang der Schubachse ausgeübten axialen Kräfte, der Rotationsgeschwindigkeit des Läufers oder der Lageranordnung 100, anderer Faktoren oder Kombinationen der vorstehend genannten Faktoren die Kipplagerelemente 1004 sich automatisch oder anderweitig in eine gewünschte Kipporientierung oder andere Orientierung einstellen können. Bei noch weiteren Ausführungsformen können die Kipplagerelemente 1004 auf eine bestimmte Kippeinstellung bzw. Neigung fixiert sein oder von Hand auf eine bestimmte Neigung eingestellt werden, und zwar mit oder ohne selbsteinstellende Ausbildung derselben.The pivoting device 1034 , the groove 1040 , the threaded retaining elements 1030 or combinations thereof may be used for the tilting bearing elements 1004 to allow a selective rotational movement. For example, the tilting bearing elements 1004 be self-adjusting, so that on the basis of the lubricant used, the axial forces exerted along the thrust axis, the rotational speed of the rotor or the bearing assembly 100 , other factors or combinations of the above factors, the tilting bearing elements 1004 can adjust automatically or otherwise in a desired Kipporientierung or other orientation. In still other embodiments, the tilting bearing elements 1004 be fixed to a particular Kippeinstellung or inclination or adjusted by hand to a certain inclination, with or without selbsteinstellende training thereof.

Ferner stellt die Schwenkeinrichtung 1034 eine Ausführungsform eines Mechanismus zum Erleichtern einer Rotation, Translation oder anderen Positionierung der Kipplagerelemente 1004 dar, um superharte Lagerflächen 1016 der Kipplagerelemente bereitzustellen. Bei anderen Ausführungsformen können andere Mechanismen verwendet werden. Als Erläuterung können Nivellierungs-Verbindungsglieder, allgemein halbelliptische Schwenkeinrichtungen, allgemein halbkugelförmige Schwenkeinrichtungen, Schwenkstifte oder andere Elemente oder eine beliebige Kombination derselben zum Erleichtern einer Positionierung der Kipplagerelemente 1004 in einer gekippten Konfiguration verwendet werden.Furthermore, the pivoting device provides 1034 an embodiment of a mechanism for facilitating rotation, translation or other positioning of the tilting bearing elements 1004 to superhard storage areas 1016 to provide the tilting bearing elements. In other embodiments, other mechanisms may be used. By way of illustration, leveling links, generally semi-elliptical pivoting devices, generally hemispherical pivoting devices, pivot pins or other elements, or any combination thereof, may be used to facilitate positioning of the tilting bearing elements 1004 be used in a tilted configuration.

Unter erneuter Bezugnahme auf die 9E und 9F kann das Kipplagerelement 1004 durch spanende Bearbeitung oder anderweitig derart ausgebildet sein, dass es die Nut 1040 in einer Seitenfläche des Substrats 1020 aufweist. Wie dargestellt ist, kann die Nut 1040 einen allgemein U-förmigen Querschnitt aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann die Nut 1040 einen allgemein rechteckigen Querschnitt, einen allgemein V-förmigen Querschnitt, einen allgemein parabelförmigen Querschnitt, einen allgemein trapezförmigen Querschnitt, Kombinationen derselben oder andere geeignete Querschnittsformen aufweisen. Bei einer Ausführungsform kann sich die Nut 1040 im Wesentlichen um einen Umfang des Substrats 1020 herum erstrecken. Bei anderen Ausführungsformen kann das Kipplagerelement 1004 eine Mehrzahl von Nuten aufweisen oder die Nut 1040 kann sich nur um einen Teil des Umfangs des Substrats 1020 herum erstrecken. Beispielsweise kann sich ein Paar Nuten, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Kipplagerelements 1004 vorgesehen sind, entlang der Seitenfläche des Substrats 1020 im Wesentlichen benachbart den mit Gewinde versehenen Festhalteelementen 1030 erstrecken. Bei einer Ausführungsform kann die Nut 1040 durch spanende Bearbeitung oder anderweitig in dem Substrat 1020 gebildet sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Nut 1040 in einer anderen Materialschicht gebildet sein, die an einer Basisfläche des Substrats 1020 angebracht ist.Referring again to the 9E and 9F can the tilting bearing element 1004 by machining or otherwise so be formed that it is the groove 1040 in a side surface of the substrate 1020 having. As shown, the groove 1040 have a generally U-shaped cross-section. In other embodiments, the groove 1040 have a generally rectangular cross-section, a generally V-shaped cross-section, a generally parabolic cross-section, a generally trapezoidal cross-section, combinations thereof, or other suitable cross-sectional shapes. In one embodiment, the groove 1040 essentially around a circumference of the substrate 1020 extend around. In other embodiments, the tilting bearing element 1004 have a plurality of grooves or the groove 1040 can only cover part of the circumference of the substrate 1020 extend around. For example, a pair of grooves, each on opposite sides of the tilting bearing element 1004 are provided along the side surface of the substrate 1020 substantially adjacent to the threaded retaining elements 1030 extend. In one embodiment, the groove 1040 by machining or otherwise in the substrate 1020 be formed. In further embodiments, the groove 1040 be formed in a different material layer, which at a base surface of the substrate 1020 is appropriate.

10A und 10B zeigen eine isometrische Ansicht bzw. eine Schnittdarstellung eines Kipplagerelements 1104 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Kipplagerelement 1104 weist allgemein eine abgerundete, rechteckig ausgebildete Geometrie auf. Bei der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Kipplagerelement 1104 eine separate, einheitliche superharte Lagerfläche 1116. Das Kipplagerelement 1104 beinhaltet optional mehrere Schichten oder andere Komponenten. Beispielsweise kann es sich bei dem Kipplagerelement 1104 um ein superhartes Lagerelement oder einen Presskörper handeln, das bzw. der eine an ein Substrat 1120 gebundene superharte Tafel 1118 aufweist. Die superharte Tafel 1118 und das Substrat 1120 können aus den gleichen Materialien gefertigt werden, wie diese vorstehend für die in 1A und 1B gezeigten Kipplagerelemente 104 beschrieben worden sind. 10A and 10B show an isometric view and a sectional view of a tilting bearing element 1104 according to a further embodiment. The tilting bearing element 1104 generally has a rounded, rectangular geometry. In the illustrated embodiment, the tilting bearing element includes 1104 a separate, uniform superhard bearing surface 1116 , The tilting bearing element 1104 optionally includes multiple layers or other components. For example, it may be in the tilting bearing element 1104 a superhard bearing element or a compact, the one to a substrate 1120 bound super hard blackboard 1118 having. The super hard blackboard 1118 and the substrate 1120 can be made of the same materials as those mentioned above for the 1A and 1B shown tilting bearing elements 104 have been described.

Bei einer Ausführungsform kann das Kipplagerelement 1104 innerhalb eines Trägerrings (nicht gezeigt) in einer Weise angebracht werden, die dem Kipplagerelement 1104 eine Rotationsbewegung relativ zu dem Trägerring ermöglicht. Beispielsweise kann das Kipplagerelement 1104 durch spanende Bearbeitung oder anderweitig derart ausgebildet sein, dass es eine Aussparung 1127 (z. B. eine partielle Öffnung oder Durchgangsöffnung), eine Öffnung oder eine andere Konstruktion aufweist, in der ein an dem Trägerring angebrachter Stift (nicht gezeigt) zumindest teilweise aufgenommen oder befestigt werden kann. Die Aussparung 1127 kann eine Kippachse 1125 definieren oder dieser entsprechen, die dem Kipplagerelement 1104 eine Rotationsbewegung relativ zu dem Trägerring um den Stift ermöglicht. Die Aussparung 1127 kann durch spanende Bearbeitung oder anderweitig in dem Substrat 1120 oder in einer anderen Metallmaterialschicht, beispielsweise Stahl oder einer anderen Legierung, gebildet sein, die an dem Substrat 1120 angebracht ist (z. B. an einer Basisfläche). Bei einigen Ausführungsformen ist die Kippachse 1125 und/oder die Aussparung 1127 des Kipplagerelements 1104 relativ zu einer Symmetrieachse auf der Lagerfläche 1016 des Kipplagerelements 1104 im Wesentlichen zentriert. Bei anderen Ausführungsformen können die Kippachse 1125 und/oder die Aussparung 1127 relativ zu Symmetrieachsen auf der Lagerfläche 1016 des Kipplagerelements 1104 versetzt sein.In one embodiment, the tilting bearing element 1104 be mounted within a carrier ring (not shown) in a manner that corresponds to the tilting bearing element 1104 allows a rotational movement relative to the carrier ring. For example, the tilting bearing element 1104 be formed by machining or otherwise such that there is a recess 1127 (eg, a partial aperture or aperture), an aperture, or other construction in which a pin (not shown) attached to the carrier ring may be at least partially received or secured. The recess 1127 can be a tilt axis 1125 define or correspond to the tilting bearing element 1104 allows a rotational movement relative to the carrier ring around the pin. The recess 1127 may be by machining or otherwise in the substrate 1120 or in another metal material layer, such as steel or other alloy, attached to the substrate 1120 attached (eg on a base surface). In some embodiments, the tilt axis is 1125 and / or the recess 1127 of the tilting bearing element 1104 relative to a symmetry axis on the bearing surface 1016 of the tilting bearing element 1104 essentially centered. In other embodiments, the tilt axis 1125 and / or the recess 1127 relative to axes of symmetry on the bearing surface 1016 of the tilting bearing element 1104 be offset.

Ferner kann das Kipplagerelement 1104 durch spanende Bearbeitung oder anderweitig derart ausgebildet sein, dass es eine Schwenkeinrichtung 1128 zum Erleichtern einer Kippbewegung oder Rotationsbewegung des Kipplagerelements 1104 aufweist. Bei der dargestellten Ausführungsform kann die Schwenkeinrichtung 1128 einen konvexen Bereich aufweisen, der an der Basisfläche des Kipplagerelements 1104 gebildet ist und eine allgemein halbelliptische Formgebung aufweist. Bei anderen Ausführungsformen kann das Kipplagerelement 1104 Nivellierungs-Verbindungsglieder, Kipphebel oder andere Elemente aufweisen, oder es kann auch eine eine beliebige Kombination der vorstehend genannten Elemente zum Erleichtern einer Kippbewegung der Kipplagerelemente 1104 verwendet werden. Die Schwenkeinrichtung 1128 kann im Wesentlichen die gesamte Basisfläche des Kipplagerelements 1104 umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Schwenkeinrichtung 1128 nur an einem Teil der Basisfläche des Kipplagerelements 1104 gebildet sein. Das Substrat 1120 kann durch spanende Bearbeitung oder Ausbildung direkt mit der Schwenkeinrichtung 1128 ausgebildet sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Schwenkeinrichtung 1128 in einer zusätzlichen Schicht gebildet sein, die an einer Basisfläche des Substrats 1120 angebracht ist. Die Schwenkeinrichtung 1128 kann durch CNC-Fräsen, elektroerosive Bearbeitung, Laserschneiden, Schleifen, Kombinationen davon oder andere geeignete Techniken gebildet sein.Furthermore, the tilting bearing element 1104 be formed by machining or otherwise such that there is a pivoting device 1128 for facilitating a tilting or rotational movement of the tilting bearing element 1104 having. In the illustrated embodiment, the pivoting device 1128 have a convex portion which on the base surface of the tilting bearing element 1104 is formed and has a generally semi-elliptical shape. In other embodiments, the tilting bearing element 1104 Leveling links, rocker arms or other elements, or it can also be any combination of the above elements to facilitate a tilting movement of the tilting bearing elements 1104 be used. The pivoting device 1128 may be substantially the entire base surface of the tilting bearing element 1104 include. In some embodiments, the pivoting device may 1128 only on a part of the base surface of the tilting bearing element 1104 be formed. The substrate 1120 Can by machining or training directly with the swivel device 1128 be educated. In further embodiments, the pivoting device 1128 be formed in an additional layer, which on a base surface of the substrate 1120 is appropriate. The pivoting device 1128 may be formed by CNC milling, electrical discharge machining, laser cutting, grinding, combinations thereof, or other suitable techniques.

11A und 11B zeigen eine isometrische weggeschnittene Ansicht bzw. eine isometrische Schnittdarstellung einer Axiallagervorrichtung 1200 gemäß einer weiteren Ausführungsform, die eine beliebige der offenbarten Axiallageranordnungen verwenden kann. Ähnlich der Axiallagervorrichtung 500 kann auch die Axiallagervorrichtung 1200 einen Rotor 1254 und einen Stator 1256 aufweisen. Im Allgemeinen können der Rotor, der Stator oder beide ein oder mehrere Kipplagerelemente beinhalten. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Stator 1256 wie bei einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen der Kipplageranordnungen ausgebildet sein oder er kann eine beliebige der beschriebenen Ausführungsformen der Kipplagerelemente beinhalten. Der Stator 1256 kann einen Trägerring 1102 und eine Mehrzahl von Kipplagerelementen 1204 aufweisen, die über ein Befestigungselement oder einen Stift 1224 an dem Trägerring 1202 montiert oder anderweitig angebracht sind, wobei jedes der Kipplagerelemente 1204 eine superharte Lagerfläche 1216 aufweist. Die Kipplagerelemente 1204 können relativ zu einer Kippachse (nicht gezeigt), die sich allgemein entlang einer Längsachse des Stifts 1224 oder einer anderen horizontalen Achse erstreckt, gekippt sein und/oder relativ zu dieser kippen. Die Kipplagerelemente 1204 können in einer bestimmten Kippstellung festgelegt sein, können manuell auf eine ausgewählte Kippstellung eingestellt werden, können sich selbst auf eine bestimmte Kippstellung einstellen oder anderweitig konfiguriert sein. Die Begriffe ”Rotor” und ”Stator” beziehen sich auf die rotierende bzw. die stationäre Komponente der Kipplagervorrichtung 1200. Beispielsweise können der Trägerring 1202 und die Kipplagerelemente 1204 stationär bleiben, während sich ein Trägerrings 1258 des Rotors 1254 dreht. Jedoch können der rotierende Status und der stationäre Status der dargestellten Ausführungsformen auch umgekehrt sein. 11A and 11B show an isometric cutaway view and an isometric sectional view of a thrust bearing device 1200 according to another embodiment, which may use any of the disclosed thrust bearing assemblies. Similar to the thrust bearing device 500 can also be the thrust bearing device 1200 a rotor 1254 and a stator 1256 exhibit. In general, the rotor, the stator or both include one or more tilting bearing elements. In the illustrated embodiment, the stator 1256 as in any of the described embodiments of the tilting bearing assemblies may be formed or it may include any of the described embodiments of the tilting bearing elements. The stator 1256 can be a carrier ring 1102 and a plurality of tilting bearing elements 1204 have, via a fastener or a pin 1224 on the carrier ring 1202 mounted or otherwise mounted, wherein each of the tilting bearing elements 1204 a super hard storage area 1216 having. The tilting bearing elements 1204 may be relative to a tilt axis (not shown) extending generally along a longitudinal axis of the pin 1224 or another horizontal axis, tilted and / or tilted relative thereto. The tilting bearing elements 1204 can be set in a certain tilt position, can be manually set to a selected tilt position, can self-adjust to a certain tilt position, or otherwise configured. The terms "rotor" and "stator" refer to the rotating or stationary component of the tilting bearing device 1200 , For example, the carrier ring 1202 and the tilting bearing elements 1204 stay stationary while getting a carrier ring 1258 of the rotor 1254 rotates. However, the rotating status and the stationary status of the illustrated embodiments may also be reversed.

Der Rotor 1254 kann in einer beliebigen geeigneten Weise konfiguriert sein, einschließlich gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Rotor 1254 den Trägerring 1258 und eine Mehrzahl von nicht kippenden superharten Lagerelementen 1262 aufweisen, die an dem Trägerring 1258 befestigt oder anderweitig angebracht sind, wobei jedes der superharten Lagerelemente 1262 eine superharte Lagerfläche 1270 aufweist. Wie gezeigt ist, kann eine Welle 1264 mit dem Trägerring 1258 gekoppelt sein sowie betriebsmäßig mit einer Vorrichtung gekoppelt sein, die dazu in der Lage ist, die Welle 1264 in einer Richtung R (oder in einer generell entgegengesetzten Richtung) zu drehen, wie z. B. ein Abwärtsbohrmotor. Beispielsweise kann sich die Welle 1264 durch den Trägerring 1258 des Rotors 1254 hindurch erstrecken und an diesem durch Presspassung oder gewindemäßige Kopplung der Welle 1264 mit dem Trägerring 1258 oder eine andere geeignete Technik befestigt sein. Ein Gehäuse 1266 kann an dem Trägerring 1202 des Stators 1256 befestigt sein und sich in Umfangsrichtung um die Welle 1264 und den Rotor 1254 herum erstrecken. Bei anderen Ausführungsformen können sowohl der Rotor 1254 als auch der Stator 1256 kippende Lagerelemente bzw. Kipplagerelemente beinhalten. Beispielsweise kann der Rotor 1254 eine Mehrzahl von Kipplagerelementen aufweisen, die mit dem Trägerring 1258 verbunden sind.The rotor 1254 may be configured in any suitable manner, including according to embodiments described herein. In the illustrated embodiment, the rotor 1254 the carrier ring 1258 and a plurality of non-tilting superhard bearing elements 1262 have, on the support ring 1258 attached or otherwise attached, each of the superhard bearing elements 1262 a super hard storage area 1270 having. As shown, a wave 1264 with the carrier ring 1258 be coupled and operatively coupled to a device that is capable of the shaft 1264 in a direction R (or in a generally opposite direction) to rotate, such. B. a downhole motor. For example, the shaft may 1264 through the carrier ring 1258 of the rotor 1254 extend therethrough and by this by press-fitting or threaded coupling of the shaft 1264 with the carrier ring 1258 or any other suitable technique. A housing 1266 can on the carrier ring 1202 of the stator 1256 be attached and circumferentially around the shaft 1264 and the rotor 1254 extend around. In other embodiments, both the rotor 1254 as well as the stator 1256 include tilting bearing elements or tilting bearing elements. For example, the rotor 1254 a plurality of tilting bearing elements, with the support ring 1258 are connected.

Im Betrieb kann Schmierfluid (das z. B. Schmierfluid, Bohrfluid oder Schlamm beinhalten kann) zwischen der Welle 1264 und dem Gehäuse 1266 sowie zwischen den Kipplagerelementen 1204 des Stators 1256 und den superharten Lagerelementen 1256 des Rotors 1254 gepumpt werden. Im Spezielleren kann eine Rotationsbewegung des Rotors 1254 mit einer ausreichenden Rotationsgeschwindigkeit und bei angemessenen Belastungsbedingungen die Entwicklung eines Fluidfilms 1268 zwischen den superharten Lagerflächen 1216 des Stators 1256 und den superharten Lagerflächen 1270 des Rotors 1254 verursachen. Der Fluidfilm 1268 kann sich unter bestimmten Betriebsbedingungen entwickeln, bei denen die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 1254 ausreichend groß sind und die Axiallast ausreichend gering ist. Die Kipplagerelemente 1204 des Stators 1256 können einen vorderen Rand aufweisen, der sich in einer anderen Position als ein hinterer Rand relativ zu dem Rotor 1254 befindet. Beispielsweise können die Kipplagerelemente 1204 derart geneigt bzw. gekippt sein, dass eine größere Trennung zwischen den Kipplagerelementen 1204 und den superharten Lagerelementen 1262 an dem vorderen Rand als an dem hinteren Rand vorhanden ist. Unter diesen Bedingungen kann der Fluidfilm 1268 eine variable Dicke über das Kipplagerelement 1204 aufweisen. Der Fluidfilm 1268 kann einen ausreichenden Druck aufweisen, um Kontakt zwischen den jeweiligen superharten Lagerflächen zu verhindern, und kann somit Verschleiß der Kipplagerelemente 1204 sowie der superharten Lagerelemente 1262 vermindern. In einer derartigen Situation kann die Axiallagervorrichtung 1200 als hydrodynamisch arbeitend beschrieben werden. Wenn die Axiallasten einen bestimmten Wert übersteigen und/oder die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 1254 vermindert ist, ist der Druck des Fluidfilms 1268 möglicherweise nicht ausreichend, um zu verhindern, dass die superharten Lagerflächen 1270 des Rotors 1254 und die superharten Lagerflächen 1216 des Stators 1256 miteinander in Kontakt gelangen. Somit kann die Axiallagervorrichtung 1200 zum Schmieren der Kontaktfläche zwischen den superharten Lagerflächen 1270 des Rotors 1254 und den superharten Lagerflächen 1216 des Stators 1256 oder als hydrodynamisches Lager betrieben werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass bei anderen Ausführungsformen der Rotor oder der Stator gemäß einem beliebigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen von Axiallageranordnungen konfiguriert sein kann.In operation, lubricating fluid (which may include, for example, lubricating fluid, drilling fluid, or mud) may be interposed between the shaft 1264 and the housing 1266 as well as between the tilting bearing elements 1204 of the stator 1256 and the superhard bearing elements 1256 of the rotor 1254 be pumped. More specifically, a rotational movement of the rotor 1254 with a sufficient rotational speed and under appropriate loading conditions, the development of a fluid film 1268 between the superhard bearing surfaces 1216 of the stator 1256 and the superhard storage areas 1270 of the rotor 1254 cause. The fluid film 1268 may develop under certain operating conditions where the rotational speed of the rotor 1254 are sufficiently large and the axial load is sufficiently low. The tilting bearing elements 1204 of the stator 1256 may have a leading edge located in a position other than a rear edge relative to the rotor 1254 located. For example, the tilting bearing elements 1204 be inclined or tilted so that a greater separation between the tilting bearing elements 1204 and the superhard bearing elements 1262 at the front edge than at the rear edge. Under these conditions, the fluid film 1268 a variable thickness over the tilting bearing element 1204 exhibit. The fluid film 1268 may have sufficient pressure to prevent contact between the respective superhard bearing surfaces, and thus wear of the tilting bearing elements 1204 as well as the superhard bearing elements 1262 Reduce. In such a situation, the thrust bearing device 1200 be described as hydrodynamically working. If the axial loads exceed a certain value and / or the rotational speed of the motor 1254 is reduced, is the pressure of the fluid film 1268 may not be sufficient to prevent the superhard bearing surfaces 1270 of the rotor 1254 and the superhard storage areas 1216 of the stator 1256 get in touch with each other. Thus, the thrust bearing device 1200 for lubricating the contact surface between the superhard bearing surfaces 1270 of the rotor 1254 and the superhard storage areas 1216 of the stator 1256 or operated as a hydrodynamic bearing. It should be understood that in other embodiments, the rotor or stator may be configured in accordance with any of the embodiments of thrust bearing assemblies described above.

Die 12A bis 12C zeigen eine isometrische Ansicht, eine auseinandergezogene Ansicht bzw. eine isometrische partielle Schnittdarstellung einer Radiallagervorrichtung 1300 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. Die Radiallagervorrichtung 1300 kann einen inneren Laufring 1354 (z. B. einen Läufer oder Rotor) aufweisen, der eine Innenoberfläche 1367 aufweisen kann, die eine Öffnung 1355 zum Aufnehmen einer Welle oder einer anderen Komponente definiert. Der innere Laufring 1354 kann ebenfalls eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbarten superharten Lagerelementen 1362 (z. B. eine Mehrzahl von superharten Presskörpern) aufweisen, die sich radial über eine Außenfläche 1369 des inneren Laufrings 1354 hinaus erstrecken und von denen jedes eine konvex gekrümmte superharte Lagerfläche 1370 aufweisen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform können die superharten Lagerflächen 1370 eine allgemein abgerundete rechteckige Geometrie aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen können die Lagerflächen eine allgemein ellipsenförmige Geometrie, eine allgemein zylindrische Geometrie, eine allgemein keilartige Geometrie, Kombinationen der vorstehenden oder eine beliebige andere geeignete Formgebungsgeometrie aufweisen.The 12A to 12C show an isometric view, an exploded view and an isometric partial sectional view of a radial bearing device 1300 according to yet another embodiment. The radial bearing device 1300 can be an inner race 1354 (eg, a rotor or rotor) having an inner surface 1367 may have a opening 1355 defined for picking up a wave or other component. The inner race 1354 may also be a plurality of circumferentially adjacent superhard bearing elements 1362 (eg, a plurality of superhard compacts) extending radially across an outer surface 1369 of the inner race 1354 extend and each of which has a convex curved super hard bearing surface 1370 can have. In the illustrated embodiment, the superhard bearing surfaces 1370 have a generally rounded rectangular geometry. In other embodiments, the bearing surfaces may have a generally elliptical geometry, a generally cylindrical geometry, a generally wedge-like geometry, combinations of the foregoing, or any other suitable shaping geometry.

Die Radiallagervorrichtung 1300 kann ferner einen äußeren Laufring 1356 (z. B. einen Stator) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, sich um den inneren Laufring 1354 herum zu erstrecken und/oder diesen aufzunehmen. Der äußere Laufring 1356 kann eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbarten Kipplagerelementen 1304 beinhalten, von denen jedes ein superhartes Lagerelement oder einen Presskörper mit einer superharten Lagerfläche 1316 beinhalten kann. Die superharte Lagerfläche 1316 kann im Wesentlichen planar sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die superharte Lagerfläche 1316 jedoch eine konvex gekrümmte superharte Lagerfläche aufweisen, um die konvex gekrümmten superharten Lagerflächen des inneren Laufrings 1354 allgemein spiegelbildlich darzustellen. Die Begriffe ”Rotor” und ”Stator” beziehen sich auf die rotierende bzw. die stationäre Komponente des Radiallagersystems 1300. Wenn also der innere Laufring 1354 dazu ausgebildet ist, stationär zu bleiben, kann der innere Laufring 1354 als Stator bezeichnet werden, und der äußere Laufring 1356 kann als Rotor bezeichnet werden.The radial bearing device 1300 can also have an outer race 1356 (eg, a stator) configured to wrap around the inner race 1354 to extend around and / or accommodate this. The outer race 1356 may be a plurality of circumferentially adjacent Kipplagerelementen 1304 each of which includes a superhard bearing member or a compact having a super hard bearing surface 1316 may include. The super hard storage area 1316 may be substantially planar. In other embodiments, the superhard bearing surface 1316 however, have a convexly curved superhard bearing surface around the convexly curved superhard bearing surfaces of the inner race 1354 generally mirror images. The terms "rotor" and "stator" refer to the rotating or stationary component of the radial bearing system 1300 , So if the inner race 1354 is designed to be stationary, the inner race 1354 be referred to as a stator, and the outer race 1356 can be referred to as a rotor.

Die Radiallagervorrichtung 1300 kann in vielen verschiedenen mechanischen Anwendungen eingesetzt werden. Beispielsweise können sogenannte ”Rotationskegel”-Drehbohrer, Pumpen, Turbomaschinerie, Getriebe oder Turbinen Nutzen aus einer Radiallagervorrichtung ziehen, wie sie hierin beschrieben worden ist. Im Betrieb kann die Rotation einer an dem inneren Laufring 1354 befestigten Welle (nicht gezeigt) Einfluss auf die Rotation des inneren Laufrings 1354 relativ zu dem äußeren Laufring 1356 haben. Schmierfluid kann durch die Radiallagervorrichtung 1300 gepumpt werden. Wenn sich der innere Laufring 1354 dreht, können die Kipplagerelemente 1304 dafür sorgen, dass das Schmierfluid einen Film zwischen den superharten Lagerflächen 1316 des äußeren Laufrings 1356 und den Lagerflächen 1370 des inneren Laufrings 1354 entwickeln kann. Wie vorstehend in Bezug auf die Axiallagervorrichtung 1200 beschrieben, kann sich bei ausreichenden Rotationsgeschwindigkeiten für den inneren Laufring 1354 ein Fluidfilm zwischen den superharten Lagerflächen 1316, 1370 der Kipplagerelemente 1304 und der superharten Lagerelementen 1362 entwickeln.The radial bearing device 1300 can be used in many different mechanical applications. For example, so-called "rotary" rotary drills, pumps, turbo machinery, transmissions or turbines may benefit from a radial bearing device as described herein. In operation, rotation may be on the inner race 1354 fixed shaft (not shown) influence on the rotation of the inner race 1354 relative to the outer race 1356 to have. Lubricating fluid may pass through the radial bearing device 1300 be pumped. When the inner race 1354 rotates, the tilting bearing elements can 1304 Make sure that the lubricating fluid forms a film between the superhard bearing surfaces 1316 of the outer race 1356 and the storage areas 1370 of the inner race 1354 can develop. As above with respect to the thrust bearing device 1200 described, may be sufficient rotational speeds for the inner race 1354 a fluid film between the superhard bearing surfaces 1316 . 1370 the tilting bearing elements 1304 and the superhard bearing elements 1362 develop.

Wie ferner in 12A und 12C veranschaulicht ist, beinhaltet der äußere Laufring 1356 einen Trägerring 1302, der sich um eine Rotationsachse 1306 erstreckt. Zum Abstützen der Kipplagerelemente 1304 kann der Trägerring 1302 eine Mehrzahl von Vertiefungen 1310 für die Kipplagerelemente 1304 bilden. Die Kipplagerelemente 1304 können in einer beliebigen geeigneten Weise in dem Trägerring 1302 abgestützt oder zumindest teilweise befestigt sein. Beispielsweise können Festhalteeinrichtungen, wie z. B. Stifte oder Befestigungselemente 1324 zum Befestigen der Kipplagerelemente 1304 innerhalb des Trägerrings 1302 verwendet werden, obwohl auch ein beliebiger anderer geeigneter Befestigungs- oder Anbringmechanismus verwendet werden kann.As further in 12A and 12C is illustrated includes the outer race 1356 a carrier ring 1302 that is about a rotation axis 1306 extends. For supporting the tilting bearing elements 1304 can the carrier ring 1302 a plurality of depressions 1310 for the tilting bearing elements 1304 form. The tilting bearing elements 1304 may be in any suitable manner in the carrier ring 1302 supported or at least partially attached. For example, retaining means, such. As pins or fasteners 1324 for fastening the tilting bearing elements 1304 within the carrier ring 1302 can be used, although any other suitable attachment or attachment mechanism can be used.

Die Kipplagerelemente 1304 der dargestellten Ausführungsform weisen allgemein eine abgerundete rechteckige Geometrie auf. Bei anderen Ausführungsformen können die Kipplagerelemente 1304 eine allgemein ellipsenförmige Geometrie, eine allgemein zylindrische Geometrie, eine allgemein nicht-zylindrische Geometrie, Kombinationen derselben oder eine beliebige andere geeignete Geometrie aufweisen. Wie vorstehend erwähnt, kann jedes Kipplagerelement 1304 ein superhartes Lagerelement oder einen superharten Presskörper mit einer superharten Tafel 1318 aufweisen, die die superharte Lagerfläche 1316 beinhaltet. Die superharte Lagerfläche 1316 kann gekrümmt sein (z. B. konvex gekrümmt) oder kann im Wesentlichen planar sein und kann bei manchen Ausführungsformen eine periphere Abfasung aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann die superharte Lagerfläche 1316 anders gekrümmt sein, keinen abgefasten Rand aufweisen oder eine andere Kontur oder Konfiguration oder eine beliebige Kombination der vorstehenden aufweisen. Ferner können die superharten Lagerflächen 1316 jeweils gekippt werden. Beispielsweise können die Kipplagerelemente 1304 relativ zu einer Kippachse 1325, die sich allgemein entlang einer Längsachse des Stifts 1324 oder einer anderen Achse erstreckt, gekippt sein und/oder kippen. Die Kipplagerelemente 1304 können auf eine bestimmte Kippstellung festgelegt sein, können von Hand auf eine ausgewählte Kippstellung eingestellt werden, können durch Selbsteinstellung in eine bestimmte Kippstellung gelangen oder können anders konfiguriert sein. Jede superharte Tafel 1318 kann an ein entsprechendes Substrat 1320 gebunden sein. Die superharten Tafeln 1318 und die Substrate 1320 können aus den gleichen Materialien gefertigt werden, wie diese vorstehend für die in 1A und 1B gezeigten Kippsegmente 104 beschrieben worden sind. Das dargestellte Kipplagerelement 1304 kann eine oder mehrere Aussparungen (nicht gezeigt), Öffnungen oder andere Strukturen beinhalten, in denen der Stift 1324 zumindest teilweise aufgenommen oder befestigt werden kann. Die eine oder die mehreren Aussparungen können durch spanende Bearbeitung oder in einer anderen Weise in dem Substrat 1320 oder in einer anderen Materialschicht gebildet werden, die an einer Basisfläche des Substrats 1320 angebracht ist. Wie bei dem Kipplagerelement 1104 kann auch das Kipplagerelement 1304 eine allgemein halbelliptische Schwenkeinrichtung 1328 zum Erleichtern der Kippbewegung des Kipplagerelements 1304 in der jeweiligen Vertiefung 1310 aufweisen.The tilting bearing elements 1304 The illustrated embodiment generally has a rounded rectangular geometry. In other embodiments, the tilting bearing elements 1304 have a generally elliptical geometry, a generally cylindrical geometry, a generally non-cylindrical geometry, combinations thereof, or any other suitable geometry. As mentioned above, each tilting bearing element 1304 a super-hard bearing element or a super-hard compact with a super-hard board 1318 have the superhard bearing surface 1316 includes. The super hard storage area 1316 may be curved (eg, convex curved) or may be substantially planar and, in some embodiments, may have peripheral chamfering. In other embodiments, the superhard bearing surface 1316 be curved differently, have no beveled edge or have a different contour or configuration or any combination of the above. Furthermore, the superhard bearing surfaces 1316 each tilted. For example, the tilting bearing elements 1304 relative to a tilt axis 1325 which extends generally along a longitudinal axis of the pin 1324 or another axis, tilted and / or tilted. The tilting bearing elements 1304 can be set to a specific tilt position, can be manually adjusted to a selected tilt position, can go to a specific tilt position by self-adjustment or can be configured differently. Every super hard blackboard 1318 can be attached to a corresponding substrate 1320 be bound. The super hard boards 1318 and the substrates 1320 can be made of the same materials like these above for the in 1A and 1B shown tilting segments 104 have been described. The illustrated tilting bearing element 1304 may include one or more recesses (not shown), openings or other structures in which the pin 1324 at least partially absorbed or fixed. The one or more recesses may be machined or otherwise formed in the substrate 1320 or in another material layer formed on a base surface of the substrate 1320 is appropriate. As with the tilting bearing element 1104 can also be the tilting bearing element 1304 a generally semi-elliptical pivoting device 1328 for facilitating the tilting movement of the tilting bearing element 1304 in the respective recess 1310 exhibit.

Jede superharte Lagerfläche 1316 eines entsprechenden Kipplagerelements 1304 kann in einer Weise gekippt werden, die das Bilden eines Fluidfilms zwischen dem inneren Laufring 1354 und dem äußeren Laufring 1356 erleichtert. Jedes Kipplagerelement 1304 kann um die Kippachse 1325 gekippt sein und/oder kippen. Als Ergebnis hiervon können die Lagerflächen 1316 der Kipplagerelemente 1304 in einem positivem oder negativem Winkel relativ zu der inneren und der äußeren Oberfläche des Trägerrings 1302 sowie umfangsmäßig gekippt werden. Ein vorderer Rand (d. h. ein Rand eines Kipplagerelements 1304, der als erstes von einer Linie an einem Läufer/Stator überquert wird, während sich der Rotor in der Rotationsrichtung bewegt) des Kipplagerelements 1304 kann von Hilfe sein, um Schmiermittel oder ein anderes Fluid auf die superharten Lagerflächen 1316 des Stators 1356 zu spülen, um in ähnlicher Weise wie bei den in 11A und 11B dargestellten Kipplagerelementen 1204 einen Fluidfilm zu bilden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Radiallagervorrichtung 1300 als Gleitlager ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausführungsform kann der innere Laufring 1354 relativ zu dem äußeren Laufring 1356 exzentrisch positioniert sein.Every super hard storage area 1316 a corresponding tilting bearing element 1304 can be tilted in a manner that involves forming a fluid film between the inner race 1354 and the outer race 1356 facilitated. Each tilting bearing element 1304 can be around the tilt axis 1325 be tilted and / or tilt. As a result, the storage areas 1316 the tilting bearing elements 1304 at a positive or negative angle relative to the inner and outer surfaces of the carrier ring 1302 and tilted circumferentially. A front edge (ie an edge of a tilting bearing element 1304 which is first traversed by a line on a rotor / stator while the rotor is moving in the rotational direction) of the tilting bearing member 1304 Can be of help to add lubricant or other fluid to the superhard bearing surfaces 1316 of the stator 1356 to rinse in a similar way as in the 11A and 11B illustrated tilting bearing elements 1204 to form a fluid film. In other embodiments, the radial bearing device 1300 be designed as a sliding bearing. In such an embodiment, the inner race 1354 relative to the outer race 1356 be positioned eccentrically.

Wie ebenfalls in 12A und 12B gezeigt ist, ist der innere Laufring 1354 der Radiallagervorrichtung 1300 mit einem Trägerring 1358 dargestellt, der eine Mehrzahl von Vertiefungen 1372 aufweist, die zum Aufnehmen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente 1362 ausgebildet sind. Die superharten Lagerelemente 1362 können in der Aussparung befestigt sein oder ansonsten an dem Trägerring 1358 befestigt sein, und zwar durch Hartlöten, Schweißen, Verriegelung, Presspassung, Verwendung von Befestigungselementen oder eine andere geeignete Technik. Die superharten Lagerelemente 1362 können in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung relativ zu der Achse 1306 verteilt sein. In Fällen, in denen die superharten Lagerelemente 1362 eine superharte Tafel 1374 und/oder ein Substrat 1376 aufweisen, können die superharte Tafel 1374 und das Substrat 1376 aus den gleichen Materialien hergestellt werden, wie diese vorstehend für die in den 1A bis 1D veranschaulichten Kippsegmente 104 beschrieben worden sind. Bei anderen Ausführungsformen kann der innere Laufring 1354 eine superharte Lagerfläche bilden, die aus nur einem einzigen Element gebildet ist, so dass keine mehreren superharten Lagerelemente vorhanden sind. Beispielsweise kann ein einziges, einheitliches superhartes Lagerelement in Fällen verwendet werden, in denen die Größe des inneren Laufrings 1354 ausreichend klein ist.Like also in 12A and 12B is shown is the inner race 1354 the radial bearing device 1300 with a carrier ring 1358 shown having a plurality of wells 1372 comprising, for receiving the plurality of superhard bearing elements 1362 are formed. The superhard bearing elements 1362 may be mounted in the recess or otherwise on the support ring 1358 be fixed by brazing, welding, locking, interference fit, use of fasteners or any other suitable technique. The superhard bearing elements 1362 can be in the circumferential direction and / or in the longitudinal direction relative to the axis 1306 be distributed. In cases where the superhard bearing elements 1362 a super hard blackboard 1374 and / or a substrate 1376 can have the super hard blackboard 1374 and the substrate 1376 be prepared from the same materials as those described above for in the 1A to 1D illustrated tilting segments 104 have been described. In other embodiments, the inner race 1354 form a superhard bearing surface formed of only a single element, so that there are no multiple superhard bearing elements. For example, a single, uniform superhard bearing element can be used in cases where the size of the inner race 1354 is sufficiently small.

13 zeigt eine schematische, isometrische, weggeschnittene Ansicht eines Untergrundbohrsystems 1400 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Untergrundbohrsystem 1400 kann ein Gehäuse 1460 beinhalten, das einen Abwärtsbohrmotor 1462 (d. h. einen Motor, eine Turbine oder eine beliebige andere Vorrichtung, die zum Drehen einer Ausgangswelle in der Lage ist) umgibt, der mit einer Ausgangswelle 1456 betriebsmäßig verbunden sein kann. Eine Axiallagervorrichtung 1464 kann mit dem Abwärtsbohrmotor 1462 betriebsmäßig gekoppelt sein. Die Axiallagervorrichtung 1464 kann wie eine beliebige der vorstehend beschriebenen Axiallagervorrichtungs-Ausführungsformen ausgebildet sein. Ein Drehbohrer 1468 kann dazu ausgebildet sein, an einer Untergrundformation anzugreifen und ein Bohrloch zu bohren, und er kann mit der Ausgangswelle 1456 verbunden sein. Der dargestellte Drehbohrer 1468 besitzt einen Bohrkörper 1490, der radial und in Längsrichtung verlaufende Schneiden 1492 aufweist, wobei eine Mehrzahl von PDCs 1494 an den Schneiden 1492 befestigt ist. Andere Ausführungsformen können jedoch andere Arten von Drehbohrern verwenden, wie z. B. Kernbohrer oder Rollenkegel-Bohrer. Beim Bohren des Bohrlochs können Rohrabschnitte mit dem Untergrundbohrsystem 1400 verbunden werden, um einen Bohrstrang zu bilden, der in der Lage ist, das Bohrloch auf eine zunehmend größere Tiefe in der Erde zu bohren. 13 shows a schematic, isometric, cut away view of a subterranean drilling system 1400 according to a further embodiment. The underground drilling system 1400 can be a case 1460 include a downhole motor 1462 (ie, a motor, a turbine, or any other device capable of rotating an output shaft) which is connected to an output shaft 1456 can be operatively connected. An axial bearing device 1464 can with the downdrill motor 1462 be operationally coupled. The thrust bearing device 1464 may be configured as any of the above-described thrust bearing device embodiments. A rotary drill 1468 may be configured to engage a subterranean formation and drill a borehole, and may be connected to the output shaft 1456 be connected. The illustrated rotary drill 1468 has a drill body 1490 that radially and longitudinally extending cutting 1492 wherein a plurality of PDCs 1494 at the cutting edges 1492 is attached. Other embodiments, however, may use other types of rotary drills, such as: B. core drill or roller cone drill. When drilling the borehole, pipe sections can be used with the underground drilling system 1400 to form a drill string capable of drilling the wellbore to an increasingly greater depth in the earth.

Die Axiallagervorrichtung 1464 kann einen nicht drehenden Stator 1472 und einen Rotor 1474 aufweisen, der auf der Ausgangswelle 1456 angebracht sein kann und sich zusammen mit der Ausgangswelle 1456 dreht. Wie vorstehend beschrieben, kann die Axiallagervorrichtung 1464 wie eine beliebige der hierin offenbarten Ausführungsformen konfiguriert sein. Beispielsweise kann der Stator 1472 mindestens ein Kipplagerelement (nicht gezeigt) aufweisen, das den hierin dargestellten und beschriebenen Kipplagerelementen ähnlich oder mit diesen identisch ist. Der Rotor 1474 kann eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten superharten Lagerelementen (nicht gezeigt) aufweisen.The thrust bearing device 1464 can be a non-rotating stator 1472 and a rotor 1474 have on the output shaft 1456 can be attached and together with the output shaft 1456 rotates. As described above, the thrust bearing device 1464 as any of the embodiments disclosed herein. For example, the stator 1472 at least one tilting bearing element (not shown) similar or identical to the tilting bearing elements shown and described herein. The rotor 1474 may comprise a plurality of circumferentially distributed superhard bearing elements (not shown).

Im Betrieb kann Schmierfluid durch den Abwärtsbohrmotor 1462 zirkuliert werden, um Drehmoment zu erzeugen und die Ausgangswelle 1456 und den daran angebrachten Drehbohrer 1468 zu drehen, so dass ein Bohrloch gebohrt werden kann. Ein Teil des Schmierfluids kann auch zum Schmieren von einander gegenüberliegenden Lagerflächen des Stators 1472 und des Rotors 1474 verwendet werden. Optional können bei Rotation des Rotors 1474 die Kipplagerelemente des Stators 1472 und/oder des Rotors 1474 dazu ausgebildet sein, die Bildung eines hydrodynamischen Films zwischen den einander gegenüberliegenden Lagerflächen zu unterstützen, indem Schmierfluid zwischen die einander gegenüberliegenden Lagerflächen gespült wird.In operation, lubricating fluid may be through the downhole motor 1462 be circulated to generate torque and the output shaft 1456 and the attached rotary drill 1468 to rotate so that a borehole can be drilled. Part of the lubricating fluid may also be used to lubricate opposing bearing surfaces of the stator 1472 and the rotor 1474 be used. Optionally, during rotation of the rotor 1474 the tilting bearing elements of the stator 1472 and / or the rotor 1474 be adapted to assist the formation of a hydrodynamic film between the opposite bearing surfaces by rinsing lubricating fluid between the opposite bearing surfaces.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Lageranordnungen und -vorrichtungen im Zusammenhang mit Untergrundbohrsystemen und -anwendungen erläutert wurden, sind die hierin offenbarten Lageranordnungen und -vorrichtungen in anderen Ausführungsformen nicht auf einen derartigen Gebrauch beschränkt und können nach Wunsch und ohne Einschränkungen für zahlreiche andere Anwendungen genutzt werden. Daher sind solche Lageranordnungen und -vorrichtungen nicht auf die Verwendung bei Untergrundbohrsystems beschränkt und können ohne Einschränkung bei verschiedenen anderen mechanischen Systemen verwendet werden.Although the bearing arrangements and apparatus described above have been explained in the context of underground drilling systems and applications, in other embodiments the bearing assemblies and apparatus disclosed herein are not limited to such use and may be used as desired and without limitation for numerous other applications. Therefore, such bearing assemblies and devices are not limited to use in underground drilling systems and may be used without limitation in various other mechanical systems.

Während verschiedene Aspekte und Ausführungsformen hierin offenbart wurden, können auch andere Aspekte und Ausführungsformen in Erwägung gezogen werden. Die hierin offenbarten, verschiedenen Aspekte und Ausführungsformen dienen Veranschaulichungszwecken und sind nicht einschränkend zu verstehen. Ferner sollen die Wörter ”beinhalten”, ”besitzen” und Varianten davon (z. B. ”beinhaltet” und ”besitzt”), wie sie hierin, auch in den Ansprüchen, verwendet werden, nicht abschließend verstanden werden, sondern dieselbe Bedeutung haben wie das Wort ”aufweisend” und Varianten davon (z. B. ”aufweisen” und ”aufweist”).While various aspects and embodiments have been disclosed herein, other aspects and embodiments may be considered. The various aspects and embodiments disclosed herein are for purposes of illustration and are not intended to be limiting. Further, the words "include," "own," and variants thereof (eg, "includes" and "owns") as used herein, also in the claims, should not be construed conclusively but have the same meaning the word "having" and variants thereof (eg, "comprising" and "having").

Claims (14)

Lageranordnung, aufweisend: einen Trägerring; eine Mehrzahl superharter Lagerelemente, die umfangsmäßig um eine Achse verteilt sind, wobei jedes der Mehrzahl der superharten Lagerelemente ein superhartes Element mit einer Lagerfläche und einen an das superharte Element gebundenen Basisbereich aufweist, wobei der Basisbereich von mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente eine gekrümmte Kippeinrichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine Kippbewegung derselben um eine Kippachse möglich ist; und eine Mehrzahl von Festhalteeinrichtungen, die jeweils ein entsprechendes der mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente derart an dem Trägerring befestigen, dass die mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente an dem Trägerring gekippt und/oder kippbar befestigt sind; wobei sich jede der Mehrzahl der Festhalteeinrichtungen in einer allgemein radialen Richtung erstreckt, wenn die Lageranordnung als Axiallageranordnung ausgebildet ist; und wobei sich jede der Mehrzahl der Festhalteeinrichtungen in einer zu der Achse allgemein parallelen Richtung erstreckt, wenn die Lageranordnung als Radiallageranordnung ausgebildet ist.Bearing arrangement comprising: a carrier ring; a plurality of superhard bearing elements circumferentially distributed about an axis, each of the plurality of superhard bearing elements comprising a superhard member having a bearing surface and a base portion bonded to the superhard member, the base portion of at least some of the plurality of superhard bearing members comprising a curved rocker has, which is designed such that a tilting movement of the same about a tilting axis is possible; and a plurality of retainers each securing a corresponding one of the at least some of the plurality of superhard bearing elements to the carrier ring such that the at least some of the plurality of superhard bearing elements are tilted and / or tiltably secured to the carrier ring; each of the plurality of retainers extending in a generally radial direction when the bearing assembly is configured as a thrust bearing assembly; and wherein each of the plurality of retainers extends in a direction generally parallel to the axis when the bearing assembly is configured as a radial bearing assembly. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Trägerring eine Mehrzahl von Vertiefungen aufweist, die jeweils ein entsprechendes der Mehrzahl der superharten Lagerelemente aufnehmen.Bearing assembly according to claim 1, wherein the support ring has a plurality of recesses, each receiving a corresponding one of the plurality of superhard bearing elements. Lageranordnung nach Anspruch 2, wobei mindestens eine der Mehrzahl der Vertiefungen eine Basisfläche mit einem im Wesentlichen ebenen Bereich aufweist.Bearing assembly according to claim 2, wherein at least one of the plurality of recesses has a base surface having a substantially planar portion. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente von etwa 0,5 Grad bis 20 Grad um die Kippachse kippbar sind.The bearing assembly of claim 1, wherein the at least some of the plurality of superhard bearing elements are tiltable from about 0.5 degrees to 20 degrees about the tilt axis. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente in zwei oder mehr Richtungen kippbar sind.The bearing assembly of claim 1, wherein the at least some of the plurality of superhard bearing elements are tiltable in two or more directions. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die gekrümmte Kippeinrichtung mindestens eine von einer allgemein halbelliptischen Schwenkeinrichtung, einer allgemein halbkugelförmigen Schwenkeinrichtung, einer abgerundeten Schwenkeinrichtung, einer Kipphebel-Schwenkeinrichtung oder einer allgemein halbzylindrischen Schwenkeinrichtung aufweist.Bearing assembly according to claim 1, wherein the curved tilting means comprises at least one of a generally semi-elliptical pivoting device, a generally hemispherical pivoting device, a rounded pivoting device, a rocker arm pivoting device or a generally semi-cylindrical pivoting device. Lageranordnung nach Anspruch 6, wobei die Kipphebel-Schwenkeinrichtung einen konvexen Bereich aufweist, der zwischen zwei im Wesentlichen planaren Bereichen des Basisbereichs angeordnet ist.Bearing assembly according to claim 6, wherein the rocker arm pivot means comprises a convex portion which is arranged between two substantially planar portions of the base portion. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei jede der Mehrzahl der Festhalteeinrichtungen die gekrümmte Kippeinrichtung von einem entsprechenden der mindestens einigen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente mit dem Trägerring rotationsbeweglich verbindet.The bearing assembly of claim 1, wherein each of the plurality of retaining means rotatably connects the curved tilting means of a corresponding one of the at least some of the plurality of superhard bearing members to the support ring. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Mehrzahl der Festhalteeinrichtungen Folgendes aufweist: eine Basisaussparung, die sich zumindest teilweise durch den Basisbereich des mindestens einen der Mehrzahl der superharten Lagerelemente hindurch erstreckt; und ein längliches Festhalteelement, wobei zumindest ein Teil des länglichen Festhalteelements in der Basisaussparung positioniert ist, um das mindestens eine der Mehrzahl der superharten Lagerelemente an dem Trägerring kippbar zu befestigen.The bearing assembly of claim 1, wherein at least one of the plurality of retention means comprises: a base recess extending at least partially through the base region of the at least one of A plurality of superhard bearing elements extending therethrough; and an elongate retaining member, wherein at least a portion of the elongate retaining member is positioned in the base recess to tiltably attach the at least one of the plurality of superhard bearing members to the support ring. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Basisbereich einen metallischen Bereich beinhaltet, der an einem Substrat des mindestens einen der superharten Lagerelemente angebracht ist.The bearing assembly of claim 1, wherein the base portion includes a metallic portion attached to a substrate of the at least one of the superhard bearing members. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die Achse eine Schubachse ist und der Trägerring und die Kipplagerelemente die Axiallageranordnung bilden; oder wobei die Achse eine Rotationsachse ist und der Trägerring und die Kipplagerelemente die Radiallageranordnung bilden.Bearing arrangement according to claim 1, wherein the axle is a thrust axis and the carrier ring and the tilting bearing members form the thrust bearing assembly; or wherein the axle is an axis of rotation and the carrier ring and the tilting bearing members form the radial bearing assembly. Lagervorrichtung, aufweisend: eine erste Lageranordnung, die gemäß einer der Lageranordnungen der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist; und eine zweite Lageranordnung, die Folgendes aufweist: eine zweite Mehrzahl superharter Lagerelemente, die allgemein gegenüber der Mehrzahl der superharten Lagerelemente der ersten Lageranordnung angeordnet sind; und einen zweiten Trägerring, der die zweite Mehrzahl der superharten Lagerelemente trägt.Storage device, comprising: a first bearing assembly formed according to one of the bearing assemblies of claims 1 to 11; and a second bearing assembly comprising a second plurality of superhard bearing elements disposed generally opposite the plurality of superhard bearing elements of the first bearing assembly; and a second carrier ring supporting the second plurality of superhard bearing elements. Lagervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Lageranordnung als Stator ausgebildet ist und die zweite Lageranordnung als Rotor ausgebildet ist.Bearing device according to claim 12, wherein the first bearing arrangement is designed as a stator and the second bearing arrangement is designed as a rotor. Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei jede der Mehrzahl der Festhalteeinrichtungen einen Festhaltestift aufweist.Bearing assembly according to claim 1, wherein each of the plurality of retaining means comprises a retaining pin.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019114250A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Plain bearing

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10667456B2 (en) 2014-09-12 2020-06-02 The Climate Corporation Methods and systems for managing agricultural activities
WO2017053173A1 (en) * 2015-09-22 2017-03-30 Schlumberger Technology Corporation Hard bearing attachment and alignment systems, apparatus, and techniques
KR101825800B1 (en) * 2016-01-28 2018-02-06 영남대학교 산학협력단 Thrust bearing with tilting pad

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1004733A (en) * 1962-01-19 1965-09-15 Glacier Co Ltd Thrust bearing assemblies
US4525083A (en) * 1981-08-31 1985-06-25 General Electric Company Trimetallic bearings
GB9214540D0 (en) * 1992-07-08 1992-08-19 Chester Keith I Improvements in the design and operation of hydrodynamic journal and thrust pad bearings
BRPI1006234A2 (en) * 2009-03-18 2016-12-20 John Doyle pdc bearing for use in liquid medium and hydroelectric turbine system comprising the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019114250A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Plain bearing

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