CN110388379A - 轴承结构、轴结构及替油螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴承结构、轴结构及替油螺杆泵，涉及轴承技术领域。该轴承结构包括外支撑筒和n个内支撑筒；外支撑筒分为n节；n为不小于2的整数；每个内支撑筒与其对应节的外支撑筒形成分压单元；沿背离施力端的方向，每级分压单元内设置有轴承和弹性件。解决了轴承受限于口径，导致轴承结构承受轴向载荷过大，寿命过短的问题，提高了轴承结构的总承载能力，提高轴承结构使用寿命，进而提升设备整体可靠性。

Description

轴承结构、轴结构及替油螺杆泵

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，尤其是涉及一种轴承结构、轴结构及替油螺杆泵。

背景技术

潜油螺杆泵采油系统(Electrical submersiblemotor driven progressingcavity pumping system-ESPCPs)是一种在油田原油开采中起到重要作用的新型采油设备，在现阶段被国内外油田石油开采公司广泛应用。潜油螺杆泵采油设备需要优化的问题主要在于下井深度、设备工作效率与可靠性，而增加设备下潜深度、提高净扬程的关键难题是提升设备井下部分的耐热性能与轴向承载能力。目前，潜油螺杆泵采油系统采用单一轴承结构，增加轴承承载能力的主要方法有增加滚动体数量、增大滚动体直径及增大轴承尺寸等。

但是，在潜油螺杆泵设备实际应用中，我国油井尺寸主要为7英寸和5.5英寸两种，即潜油螺杆泵采油设备井下机组轴承外径需要分别控制在140mm、98mm以下，这使得在轴承的选取上轴承尺寸的最大范围受到了严格限制，相应的单级轴承结构在增加设备下潜深度、提高净扬程时，其轴向载荷也难以通过增大轴承尺寸实现，由此，使得在实际应用中，单级轴承结构承受轴向载荷过大，寿命过短。

不仅仅在替油螺杆泵的实际工作中，在其他一些口径受限的轴应用环境下，受口径的限制，同样难以提高轴承的轴向载荷，也相应带来了轴承结构承受轴向载荷过大，寿命过短的问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种轴承结构，以解决现有技术中存在的轴承受限于口径，导致轴承结构承受轴向载荷过大，寿命过短的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种轴结构，以解决现有技术中存在的轴承受限于口径，导致轴承结构承受轴向载荷过大，寿命过短的技术问题。

本发明的第三目的在于提供一种替油螺杆泵，以解决现有技术中存在的螺杆泵的轴承受限于口径，导致轴承结构承受轴向载荷过大，寿命过短的技术问题。

本发明提供的轴承结构，包括外支撑筒和n个内支撑筒；所述外支撑筒分为n节；n为不小于2的整数；

所述外支撑筒固定设置，所述内支撑筒用于与轴连接；每个内支撑筒对应套设在一节外支撑筒的内部，每个内支撑筒与其对应节的外支撑筒形成分压单元；其中，距离施力端最近的分压单元为第1级分压单元，距离施力端最远的分压单元为第n级分压单元；

每级分压单元中，在外支撑筒和内支撑筒之间，沿背离施力端的方向，依次设置有轴承和弹性件；所述轴承的其中一个滚道与外支撑筒连接，以使该滚道与外支撑筒在周向上相对固定，且该滚道能够相对外支撑筒沿轴向滑动；所述轴承的另一个滚道与内支撑筒连接，以使该滚道能够随内支撑筒同步转动，且该滚道能够相对所述内支撑筒滑动；

每级分压单元中，所述外支撑筒的远离施力端的一端设置有向内支撑筒方向延伸的内延伸部，所述弹性件设置在所述内延伸部上；

第1级分压单元中，所述弹性件支撑所述轴承，用于使所述轴承靠近施力端的一侧凸出所述内支撑筒与施力部抵接，且在外力作用下，所述轴承能够压缩弹性件，以使轴承靠近施力端的一侧滑入所述内支撑筒；

第1～n-1级分压单元中，所述内支撑筒上设置有向外支撑筒方向延伸的外延伸部，且所述外延伸部位于其对应级的内延伸部与下一级分压单元的轴承之间；

第2～n级分压单元中，每级分压单元的弹性件支撑轴承，且使该级分压单元的轴承与上一级分压单元的内支撑筒的外延伸部抵接；

任意相邻两级分压单元的内支撑筒之间存在间隙，且该间隙在上一级分压单元的内支撑筒受到外力，使下一级分压单元的弹性件达到最大压缩状态时或达到最大压缩状态之前能够消除。

进一步地，所述弹性件为均压碟簧。

进一步地，还包括固定套筒，所述固定套筒套设在所述外支撑筒的外侧，且所述外支撑筒与所述固定套筒固定连接。

进一步地，所述固定套筒包括支撑侧壁及支撑卡肩，所述支撑侧壁与所述外支撑筒的侧壁固定连接，所述支撑卡肩设置在所述支撑侧壁远离所述施力端的一端，且第n级分压单元的外支撑筒的内延伸部固定在所述支撑卡肩上。

进一步地，在第n级分压单元中，所述内支撑筒的远离施力端的一端与所述内延伸部固定连接。

进一步地，所述外延伸部设置在所述内支撑筒的筒壁的外周上，且所述外延伸部与所述内支撑筒的筒壁呈直角设置。

进一步地，所述内延伸部设置在所述外支撑筒的筒壁内周上，且所述内延伸部与所述外支撑筒的筒壁呈直角设置。

进一步地，所述轴承为推力球轴承、推力滚子轴承、推力圆锥滚子轴承和推力圆柱滚子轴承中的一种。

进一步地，所述轴承的靠近施力端的滚道与所述内支撑筒连接，所述轴承的远离施力端的滚道与所述外支撑筒固定连接。

本发明提供的轴结构，包括轴，所述轴安装在上述任一项所述的轴承结构上；

所述轴的外周上设置有施力卡肩，所述施力卡肩形成施力部，所述轴的位于施力卡肩远离施力端的一端套设在内支撑筒内，所述内支撑筒与所述轴同步转动，且所述内支撑筒能够相对所述轴沿轴向滑动；

第1级分压单元中，所述弹性件支撑所述轴承，使所述轴承与施力部抵接，所述内支撑筒与施力部之间设置有间隙，且该间隙在施力部受到外力，使第1级分压单元的弹性件达到最大压缩状态时或达到最大压缩状态之前能够消除。

本发明提供的替油螺杆泵安装有本发明提供的轴结构。

本发明提供的轴承结构，在轴上施加轴向力时，轴的施力部首先与第1级分压单元的第1级轴承接触，此时第1级轴承承受轴向力；随着轴向力的增加，弹性件发生形变，相应的第1级轴承滑动到第1级内支撑筒内，此时第1级内支撑筒与轴承开始共同受力；其中，第1级轴承通过弹性件压迫内延伸部，也即第1级外支撑筒承担第1级轴承的受力。第一内支撑筒的力通过外延伸部传递至第2级轴承；第2级轴承受力后压缩其对应的弹性件，第2级轴承滑动到第二内支撑筒内，第1级内支撑筒与第2级内支撑筒连接，第2级轴承通过弹性件压迫第2级分压单元的内延伸部，也即第2级外支撑座承担第2级轴承的受力；第1级内支撑筒分担的力通过第2级内支撑筒传递至第3级分压单元的第3级轴承，相应的第3级外支撑筒分担受力，以此类推。本发明通过各级弹性件配合各级内支撑筒的作用能够将力逐级分担到各级分压单元的轴承上，也即，将力逐级分担到了各级外支撑筒上，也即，本发明实现了多个轴承在结构上串联，但作用力是通过多个轴承及外支撑筒的并联承担，相应的不需要增加轴承的尺寸即可提高整体轴承结构的轴向承载力，也即可不再受限于口径，而提高整体装置的轴向承力能力。解决了轴承受限于口径，导致轴承结构承受轴向载荷过大，寿命过短的问题，提高轴承结构的总承载能力，提高轴承结构的使用寿命，进而提升设备整体可靠性。

本发明提供的轴结构包括轴，轴安装在本发明提供的轴承结构上。本发明轴结构的有益效果可通过对轴承结构的效果的描述，显而易见的获得，在此不再赘述。

本发明提供的替油螺杆泵安装有本发明提供的轴结构。本发明替油螺杆泵的轴承结构在轴向的受力强度更大，在现有油井径向尺寸限制的条件下，提高了轴承结构的总承载能力，提高了轴承结构的使用寿命，相应的提高了整体设备的可靠性，并且节约了轴承更换时间、成本，从长远上看，由于轴承更换频率降低，相应的降低了工作强度、并提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的轴承结构与轴配合的剖视示意图；

图2为本发明实施例提供的轴承结构的均压原理示意图；

图3为本发明实施例提供的轴承结构的一级均压示意图；

图4为本发明实施例提供的轴承结构的二级均压示意图；

图5为本发明实施例提供的轴承结构的三级均压示意图。

图标：1-固定套筒；11-支撑侧壁；12-支撑卡肩；2-外支撑筒；201-第1级外支撑筒；202-第2级外支撑筒；203-第3级外支撑筒；21-内延伸部；3-内支撑筒；301-第1级内支撑筒；302-第2级内支撑筒；303-第3级内支撑筒；31-外延伸部；4-轴承；401-第1级轴承；402-第2级轴承；403-第3级轴承；41-上滚道；42-下滚道；5-均压碟簧；501-第1级均压碟簧；502-第2级均压碟簧；503-第3级均压碟簧；6-端盖；7-轴；71-施力卡肩；h1-第一位移间隙；h2-第二位移间隙。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1～图5所示，本实施例提供一种轴承结构，包括外支撑筒2和n个内支撑筒3；外支撑筒2分为n节；n为不小于2的整数。

其中，外支撑筒2固定设置，内支撑筒3的内侧用于与轴7连接。每个内支撑筒3对应套设在一节外支撑筒2的内部，且每个内支撑筒3与其对应节的外支撑筒2间隙设置，每个内支撑筒3与其对应节的外支撑筒2形成分压单元。其中，距离施力端最近的分压单元为第1级分压单元，沿背离施力端的方向，各级分压单元的级别依次递增，也即相应的，距离施力端最远的分压单元为第n级分压单元。

沿背离施力端(施力端也即施加轴向力的一端，也即是图1的上端，是施力卡肩71的一端)的方向，每级分压单元内设置有轴承4和弹性件。轴承4的其中一个滚道与外支撑筒2连接，以使该滚道与外支撑筒2在周向上相对固定，且该滚道能够相对外支撑筒2沿轴向滑动；轴承4的另一个滚道与内支撑筒3连接，以使该滚道能够随内支撑筒3同步转动，且该滚道能够相对内支撑筒3滑动。

每级分压单元中，外支撑筒2的远离施力端的一端设置有向内支撑筒方向延伸的内延伸部21，弹性件设置在内延伸部21上。第1级分压单元中，弹性件支撑轴承4，用于使轴承4靠近施力端的一侧凸出内支撑筒3与施力部抵接，且在外力作用下，轴承4能够压缩弹性件，以使轴承4靠近施力端的一侧滑入所述内支撑筒3。

第1～n-1级分压单元中，内支撑筒3上设置有向外支撑筒2方向延伸的外延伸部31，且外延伸部31于其对应级的内延伸部21与下一级分压单元的轴承4之间；第2～n级分压单元中，每级分压单元的弹性件支撑轴承4，且使该级分压单元的轴承4与上一级分压单元的内支撑筒3的外延伸部31抵接。也即，沿背离施力端的方向，即图1所示的从上到下的方向，任意相邻的两内支撑筒3的，上一级的内支撑筒3靠近下一级内支撑筒3的一端具有向外的外延伸部31，下一级的弹性件支撑下一轴承4，以使下一级的轴承4与上一级的内支撑筒3的外延伸部31抵接。

任意两相邻内支撑筒3之间在自然状态下存在间隙(第二位移间隙h2)，距离施力端最远的一级内支撑筒3固定设置，且在外力的作用下，上一级内支撑筒3能够沿轴向滑动并与下一级内支撑筒3连接，以传递作用力。也即，任意相邻两级分压单元的内支撑筒3之间存在间隙，且该间隙在上一级分压单元的内支撑筒3受到外力，使下一级分压单元的弹性件达到最大压缩状态时或达到最大压缩状态之前能够消除。

需要说明的是，本实施例的上一级与下一级的对应关系是，靠近施力端的为上一级，远离施力端的为下一级。内支撑筒3或外支撑筒2等的内外均是以筒的径向中心为界定的，也即靠近径向中心为内，远离径向中心为外。

其中，如图1所示，各节外支撑筒2之间不留有间隙，且位置固定，相应的外支撑筒2可以是多个外支撑筒2依次固定连接的形式，也可以是一体的外支撑筒2分成了多节的形式。作为本实施例的具体实施方式，本实施例中外支撑筒2为分体不留有间隙依次连接的分体多节外支撑筒2的形式。其中，可以理解的是，外支撑筒2的节数与内支撑筒3的个数均为n，也即外支撑筒2的节数与内支撑筒3的个数相同，其可理解为一一对应设置。n也可以是除3之外的，2以及大于3的更大的整数，其中，在n为2时，相应的n-1为1，第1～n-1级分压单元也即指的是第1级分压单元，第2～n级分压单元也即指的是第2级分压单元。本实施例是以三个为例进行的示例和说明。

本实施例中，外支撑筒2主要是支撑固定作用，外支撑筒2可以是一体的环形筒；也可以是多个依次呈环形布置的单元形成的筒型结构，其中各个单元之间可间隙配合，也即，外支撑筒是环形布置的，但形成环形的多个单元之间可以是间隔配合。相应的内支撑筒3的形状与外支撑筒2类似，不再详细说明。本实施例以内支撑筒3和外支撑筒2均为一体的环形筒为例进行的示例和说明。

可以理解的是，本实施例中，外支撑筒2是不随着轴7的转动而转动的，内支撑筒3是随着轴7的转动而转动的，相应的轴承4为了实现转动连接功能，轴承4的与内支撑筒3连接的滚道是随着内支撑筒3和轴7一并转动的，轴承4的与外支撑筒2连接的滚道是不随内支撑筒3和轴7转动的。轴承4的两个滚道均能够沿轴向滑动，是为了实现轴承4的轴向移动，以使外力作用时，轴承4能够背离施力端移动，相应的促使施力部能够与第1级内支撑筒301抵接，或使上一级的内支撑筒3能够与下一级内支撑筒3抵接，以传递并分散作用力。具体的，为了实现本实施例轴承4与对应内、外支撑筒的连接及功能，可以是滚道与其对应的支撑筒通键连接的形式，需要注意的是，通键等形式连接时，应当保证轴承4的轴向移动范围在合理范围内，不易过大，以避免轴向的晃动。

如图1所示，以n为3为例说明本实施例轴承结构的具体形式。最上端的分压单元为第1级分压单元，最下端的分压单元为第3级分压单元，中间的为第2级分压单元。沿图1的从上到下的方向，3级分压单元内分别设置有轴承4和弹性件。轴承4的其中一个滚道与外支撑筒2连接，以使该滚道与外支撑筒2在周向上相对固定，且该滚道能够相对外支撑筒2沿轴向滑动；轴承4的另一个滚道与内支撑筒3连接，以使该滚道能够随内支撑筒3同步转动，且该滚道能够相对内支撑筒3滑动。每级分压单元中，外支撑筒2的远离施力端的一端设置有向内延伸的内延伸部21，弹性件设置在内延伸部21上。第1级分压单元中，弹性件支撑轴承4，用于使轴承4的上端凸出内支撑筒3与施力部抵接，且在外力作用下，轴承4能够压缩弹性件，以使轴承4的上端滑入所述内支撑筒3。第1～2级分压单元中，内支撑筒3上设置有向延伸的外延伸部31，且外延伸部31于其对应级的内延伸部21与下一级分压单元的轴承4之间；第2～3级分压单元中，每级分压单元的弹性件支撑轴承4，且使第2级分压单元的轴承4与第1级分压单元的内支撑筒3的外延伸部31抵接，第3级分压单元的轴承4与第21级分压单元的内支撑筒3的外延伸部31抵接。第1级和第2级分压单元的内支撑筒3之间存在间隙，且该间隙在第1级分压单元的内支撑筒3受到外力，使第2级分压单元的弹性件达到最大压缩状态时或达到最大压缩状态之前能够消除。第2级和第3级分压单元的内支撑筒3之间也存在间隙，且该间隙在第2级分压单元的内支撑筒3受到外力，使第3级分压单元的弹性件达到最大压缩状态时或达到最大压缩状态之前能够消除。

优选的，弹性件为均压碟簧5，内支撑筒为具有普通合金钢的薄壁结构，且相邻内支撑筒的形变能力(也即相邻内支撑筒3之间的第一位移间隙h1)小于所述均压碟簧5的形变能力(也即，均压碟簧5沿轴向的变形移动距离)。

可以理解的是，由于相邻内支撑筒3之间预留有第一位移间隙h1，从整体上而言，相当于整体的内支撑筒3能够在轴向上具有一定的形变能力，所以，各个轴承4的受力能够均匀。换句话说，如果内支撑筒之间不具有间隙，那只有第1级轴承能够分担力，此时并不能做到各轴承的均压。本实施例中，各个内支撑筒相应的在轴向上均会被压缩，相应的，各个轴承的均压碟簧5均被压缩，也即，较大的轴向力均分到各个轴承上，进一步提高了轴承结构对轴向力的应变能力。

需要说明的是，均压碟簧5根据需要使用方式多样，可对合使用，叠合使用，不同厚度、数量组合使用等，例如，均压碟簧5可以是多个，多个均压碟簧5沿分压单元的环形周向均布。

参照图1所示，作为本发明的一个可选实施方式，轴承4的靠近施力端的上滚道41与内支撑筒3连接，轴承4的远离施力端的下滚道42与外支撑筒2固定连接。其中，均压碟簧5设置在轴承4的远离施力端的下滚道42与内延伸部21之间。

在本实施例中，对于轴承4用在替油螺杆泵上的形式，轴承4优选为推力球轴承。

自然，根据实际安装需要、安装的方便性及结构的稳定性等因素，轴承4还可选用推力滚子轴承、推力圆锥滚子轴承和推力圆柱滚子轴承中的一种。本实施例主要以推力球轴承进行示例并说明，具体可为51218型推力球轴承。

作为本发明实施例的一种优选形式，如图1所示，外延伸部31设置在内支撑筒3的筒壁的外周上，且外延伸部31与内支撑筒3的筒壁呈直角设置。内延伸部21设置在外支撑筒2的筒壁内周上，且内延伸部21与外支撑筒2的筒壁呈直角设置。

也即，如图1所示，内支撑筒3与外延伸部31的一侧截面为L型，外支撑筒2与内延伸部21的一侧截面也为L型。可以理解的是该种结构形式，内支撑筒3与轴承4的滚道、外支撑筒2与均压碟簧5等的构件布置，更加稳定。

外支撑筒2与内延伸部21构成的L型底座紧接均压碟簧5，内延伸部21支撑均压碟簧5、轴承4，承担轴承4传递的轴向载荷。由于相邻内支撑筒3之间留有第二位移间隙h2，内支撑筒3与外延伸部31构成的L型底座紧接下一级轴承4；由于相邻内支撑筒3之间有第一位移间隙h1的存在，在承担轴向载荷的情况下上一级内支撑筒3可沿轴向产生位移，直至接触下一级内支撑筒3。在潜油螺杆泵等工作过程中，轴承的上滚道41、内支撑筒3随轴7做旋转运动，下滚道42、均压碟簧5紧接外支撑筒2固定不动，由此起到支撑轴7旋转的作用。

如图1所示，作为一种具体形式，本实施例轴承结构从第1～n-1的每级内支撑筒3的外延伸部31设置在其对应的外支撑筒2的内延伸部21的背离施力端的一侧。距离施力端最远的内支撑筒3的远离施力端的一端与，距离施力端最远的一节外支撑筒2的内延伸部21固定连接。

例如，如图1所示，n为3，相应的第1级内支撑筒301的外延伸部31设置在其对应的第1级外支撑筒201的内延伸部21的背离施力端的一侧，第2级内支撑筒302的外延伸部31设置在第2级外支撑筒202的内延伸部21的背离施力端的一侧。第3级内支撑筒303与第3级外支撑筒203的内延伸部21固定连接。

可以理解的是，这种内延伸部21与外延伸部31的布置形式，相当于，内延伸部21和外延伸部31在径向上进行重合，相应的不会由于内延伸部21和外延伸部31的设置，而过多的占用径向空间。合理利用了空间，并能够在有限的空间下，提高内延伸部21和外延伸部31的面积。

继续参照图1所示，作为本实施例的一个具体形式，本实施例轴承结构，还包括固定套筒1，外支撑筒2固定设置在固定套筒1上。

具体而言，固定套筒1包括支撑侧壁11及支撑卡肩12，支撑侧壁11固定在外支撑筒2的外侧，且支撑侧壁11与外支撑筒2固定连接，距离施力端最远的外支撑筒2，也即本实施例的第3级外支撑筒203的内延伸部21抵接固定在支撑卡肩12上。

进一步地，固定套筒1还可连接有端盖6，以密封轴承结构。

可以理解的是，固定套筒1可作为外支撑筒2的固定机构，且其通过支撑侧壁11与支撑卡肩12的共同作用，保证了外支撑筒2的良好固定稳定性。

需要说明的是，本实施例固定套筒1不限于实施例中给出的形式，且本实施例中，外支撑筒2也可不通过固定套筒1固定，而直接与井下开挖地基或井筒等固定连接。

本实施例的轴承的均压作用的实现过程为：在轴7上施加轴向力时，轴7的施力部(施力卡肩71)首先与最接近施力端的第1级轴承401接触，此时该最接近施力端的第1级轴承401受轴向力；随着轴向力的增加，均压碟簧5发生形变，相应的第1级轴承401滑动到第1级内支撑筒301内，此时第1级内支撑筒301与第1级轴承401开始共同受力，其中，第1级轴承401通过均压碟簧5压迫内延伸部21，也即第1级外支撑筒201承担第1级轴承401的受力；第1级内支撑筒301的力通过外延伸部31将传递至第2级轴承402；第2级轴承402受力后压缩其对应的均压碟簧5，第2级轴承402滑动到第2级内支撑筒302内，第1级内支撑筒301与第2级内支撑筒302连接，其中，第2级轴承402通过均压碟簧5压迫第2级外支撑筒202的内延伸部21，也即第2级外支撑筒202承担第2级轴承402的受力；第1级内支撑筒301的力通过第2级内支撑筒302传递至第3级轴承403，相应的第3级内支撑筒303与第3级外支撑筒203分担受力。

本实施例轴承结构是将多个轴承4串联叠加而成，各级轴承4之间加入均压碟簧5，再由内、外支撑筒连接固定，通过各级轴承4之间的均压碟簧5及内、外支撑筒不同的微变形量来确保各级轴承的均载效果，防止某一单级轴承承受过大的载荷，导致其产生破损，进而导致轴承结构及潜油螺杆泵采油设备使用寿命的下降。

与现有的单级轴承技术相比，本实施例轴承结构具有以下工作特点：

1.轴承结构的轴向额定动载荷大。在轴承外径尺寸相同的情况下，多级推力球轴承以串联形式组合提高动载荷承载能力，是其他类型轴承的轴承结构无法比拟的，十分适用于径向尺寸有严格限制的作业设备。

2.轴承结构的轴向载荷大；相当于具有弹性的薄壁支撑筒在潜油螺杆泵采油系统内工作时，总的轴向变形量极小，变形均匀。

3.轴承结构的使用寿命长；轴承与支撑筒之间接触面积更大，结构可靠性更好。

4.对冲击载荷的敏感度低；均压碟簧材料刚度大，承载能力强，吸收冲击振动能力强。

如图1所示，本实施例还提供一种轴结构，包括轴，轴安装在本发明实施例提供的轴承结构上。

具体而言，轴7的外周上设置有施力卡肩71，施力卡肩71形成施力部，轴7位于施力卡肩71远离施力侧的一端，也即如图1所示的，施力卡肩71以下的部分套设在内支撑筒3内。内支撑筒3与轴7同步转动，且内支撑筒3能够相对轴7沿轴向滑动，具体的，内支撑筒3可通过通键的形式与轴7连接。自然状态下，施力卡肩71与最靠近施力端的第1级轴承401抵接，且施力卡肩71与最靠近施力端的第1级内支撑筒301间隙配合。

可以理解的是，施力卡肩71与第1级轴承401抵接，且施力卡肩71与第1级内支撑筒301之间间隙配合，是为了实现第1级轴承401的均压。

具体的，下面结合图2～图5具体说明本实施例轴在使用过程中的轴承均压过程，以轴安装在替油螺杆泵上为例。

如图2，当螺杆泵设备工作时，轴承结构承受总轴向力F，由于施力卡肩71与第1级内支撑筒301之间的第一位移间隙h1的存在，第1级内支撑筒301与施力卡肩71直接接触，轴向载荷只作用于第1级轴承401，并间接作用于第1级均压碟簧501；第1级外支撑筒201保持固定，支撑第1级均压碟簧501及第1级轴承401。在轴向载荷的作用下，第1级轴承401、第1级均压碟簧501产生形变位移，故第1级轴承401上端面逐渐下移，直至达到预设形变量(即第1级内支撑筒301与施力卡肩71的第一位移间隙h1)，此时轴向载荷直接作用于第1级轴承401和第1级内支撑筒301，如图3所示。在同时承受轴向载荷且第1级均压碟簧501未达到极限状态的情况下，第1级均压碟簧501的形变远大于第1级内支撑筒301的形变，故第1级内支撑筒301开始承担绝大部分轴向载荷并传递至第2级轴承402，如图4所示。同理，轴向载荷依次向下级分压单元的第2级内支撑筒302、第2级均压碟簧502传递轴向力F1。当传递至最后第3级轴承403时，第2级内支撑筒302将余下轴向力F2全部作用于第3级轴承403和第3级均压碟簧503，如图5所示，由此达到轴向分载效果。其中，令第一位移间隙h1和第二位移间隙h2的值等于或略小于均压碟簧在承受均压后载荷量时的位移值，可以使各个轴承结构的分载效果达到对轴向载荷的均载，具体应用时，可根据需要进行设置。

本实施例是以三级均压进行的说明，显然，可以更多级，也可以是2级，具体的结构布置及原理，可从三级形式进行显而易见的得到，在此不再赘述。

本实施例轴配合的是本发明实施例提供的轴承结构，相应的，具有本发明实施例提供的轴承结构的有益效果。

本实施例还提供一种替油螺杆泵，替油螺杆泵的转子上安装有本发明实施例提供的轴结构。

本发明实施例对潜油螺杆泵中原有单级轴承结构进行了创新优化设计，采用串联轴承结构代替原有轴承结构，通过串联结构“并联”化，使轴承结构中的每个轴承均匀分担螺杆泵转子反馈的轴向载荷，并根据工况转速及轴向载荷变化情况可自适应均化轴向载荷，打破了油井径向尺寸的限制，提高轴承结构的总承载能力，提高轴承结构使用寿命，进而提升设备整体可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种轴承结构，其特征在于，包括外支撑筒和n个内支撑筒；所述外支撑筒分为n节；n为不小于2的整数；

所述外支撑筒固定设置，所述内支撑筒用于与轴连接；每个内支撑筒对应套设在一节外支撑筒的内部，每个内支撑筒与其对应节的外支撑筒形成分压单元；其中，距离施力端最近的分压单元为第1级分压单元，距离施力端最远的分压单元为第n级分压单元；

每级分压单元中，在外支撑筒和内支撑筒之间，沿背离施力端的方向，依次设置有轴承和弹性件；所述轴承的其中一个滚道与外支撑筒连接，以使该滚道与外支撑筒在周向上相对固定，且该滚道能够相对外支撑筒沿轴向滑动；所述轴承的另一个滚道与内支撑筒连接，以使该滚道能够随内支撑筒同步转动，且该滚道能够相对所述内支撑筒滑动；

每级分压单元中，所述外支撑筒的远离施力端的一端设置有向内支撑筒方向延伸的内延伸部，所述弹性件设置在所述内延伸部上；

第1级分压单元中，所述弹性件支撑所述轴承，用于使所述轴承靠近施力端的一侧凸出所述内支撑筒与施力部抵接，且在外力作用下，所述轴承能够压缩弹性件，以使轴承靠近施力端的一侧滑入所述内支撑筒；

第1～n-1级分压单元中，所述内支撑筒上设置有向外支撑筒方向延伸的外延伸部，且所述外延伸部位于其对应级的内延伸部与下一级分压单元的轴承之间；

第2～n级分压单元中，每级分压单元的弹性件支撑轴承，且使该级分压单元的轴承与上一级分压单元的内支撑筒的外延伸部抵接；

任意相邻两级分压单元的内支撑筒之间存在间隙，且该间隙在上一级分压单元的内支撑筒受到外力，使下一级分压单元的弹性件达到最大压缩状态时或达到最大压缩状态之前能够消除。

2.根据权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，所述弹性件为均压碟簧。

3.根据权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，还包括固定套筒，所述固定套筒套设在所述外支撑筒的外侧；

所述固定套筒包括支撑侧壁及支撑卡肩，所述支撑侧壁与所述外支撑筒的侧壁固定连接，所述支撑卡肩设置在所述支撑侧壁远离所述施力端的一端，且第n级分压单元的外支撑筒的内延伸部固定在所述支撑卡肩上。

4.根据权利要求1或3所述的轴承结构，其特征在于，在第n级分压单元中，所述内支撑筒的远离施力端的一端与所述内延伸部固定连接。

5.根据权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，所述外延伸部设置在所述内支撑筒的筒壁的外周上，且所述外延伸部与所述内支撑筒的筒壁呈直角设置。

6.根据权利要求1或5所述的轴承结构，其特征在于，所述内延伸部设置在所述外支撑筒的筒壁内周上，且所述内延伸部与所述外支撑筒的筒壁呈直角设置。

7.根据权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，所述轴承为推力球轴承、推力滚子轴承、推力圆锥滚子轴承和推力圆柱滚子轴承中的一种。

8.根据权利要求1所述的轴承结构，其特征在于，所述轴承的靠近施力端的滚道与所述内支撑筒连接，所述轴承的远离施力端的滚道与所述外支撑筒固定连接。

9.一种轴结构，包括轴，其特征在于，所述轴安装在权利要求1-8任一项所述的轴承结构上；

所述轴的外周上设置有施力卡肩，所述施力卡肩形成施力部，所述轴的位于施力卡肩远离施力端的一端套设在内支撑筒内，所述内支撑筒与所述轴同步转动，且所述内支撑筒能够相对所述轴沿轴向滑动；

第1级分压单元中，所述弹性件支撑所述轴承，使所述轴承与施力部抵接，所述内支撑筒与施力部之间设置有间隙，且该间隙在施力部受到外力，使第1级分压单元的弹性件达到最大压缩状态时或达到最大压缩状态之前能够消除。

10.一种替油螺杆泵，其特征在于，所述替油螺杆泵安装有权利要求9所述的轴结构。