Торцовое уплотнение вала забойного двигателя

Торцовое уплотнение вала забойного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее две контактные пары, образованные центральным кольцом, закрепленным с возможностью осевого перемещения, и двумя периферийными уплотнительными кольцами, контактирующими с ним по торцовым поверхностям , и узел, обеспечивающий этот контакт, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности, износостойкости и герметизирующей способности при работе в условиях вибраций и относительных перемещений вала и корпуса при повышенных перепадах давления абразивного бурового раствора, узел, обеспечивающий контакт торцовых поверхностей уплотнительных колец, выполнен в виде винтового сочленения по крайней мере одного из периферийных.уплотнительных колец с корпусом или валом. и установленс возможностью взаимодействия с ведущим элементом трения. (Л с ср О9 4J 00

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2892855/22-03 (22) 10.03.80 (46) 23.05.84. Бюл. № 19 (72) В. П. Шумилов, Е. А. Герцбарг, И. Л. Константинов, Г. М. Никитин и Ю. К. Тольский (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно -исследовательский институт буровой техники (53) 622.243.92.05 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 438771, кл. Е 21 В 3/12, 1974.

2. Голубев А. И. Торцовое уплотнение вращающихся валов, М,, «Машиностроение», 1975, с. 17, рис. 10 (прототип), (54) (57) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ЗАБОИНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее две контактные пары, образованные р Е 21 В 400 F 16 J 1500 центральным кольцом, закрепленным с возможностью осевого перемещения, и двумя периферийными уплотнительными кольцами, контактирующими с ним по торцовым по. верхностям, и узел, обеспечивающий этот контакт, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности, износостойкости и герметизирующей способности при работе в условиях вибраций и относительных перемещений вала и корпуса при повышенных перепадах давления абразивного бурового раствора, узел, обеспечивающий контакт торцовых поверхностей уплотнительных колец, выполнен в виде винтового сочленения по крайней мере одного из периферийных уплотнительных колец с корпусом или валом и установлен с возможностью взаимодействия с ведущим элементом трения. В

1093778

Изобретение относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к конструкциям улотнений валов забойных двигателей.

Известно уплотнительное устройство вала забойного двигателя, содержащее контактные кольца торцового уплотнителя, одно из которых жестко закреплено на валу, другое установлено в корпусе с возможностью осевого перемещения, при этом в полом валу забойного двигателя ниже плоскости контакта по оси имеются дренажные отверстия (1) .

Недостатком этого устройства является то, что при вибрации имеется опасность размыкания контакта колец торцового .уплотнения, увеличивающая утечки промывочной жидкости и ускоряющая износ рабочих поверхностей уплотнения.

Известно торцовое уплотнение, содержащее две контактные пары, образованные центральным уплотнительным кольцом (цель ным или cocTBBH lM), закрепленным с возможностью осевого перемещения, и двумя периферийными уплотнительными кольцами, контактирующими с ним по торцовым поверхностям, и узел, обеспечивающий этот контакт (2).

Однако, несмотря на более высокую герметизирующую способность двойного торцового уплотнения в сравнении с одинарным, устройство также подвержено опасности разгерметизации при вибрациях.

Целью изобретения является повышение надежности, износостойкости и герметизирующей способности торцового уплотнения вала забойного двигателя при работе его в условиях вибраций и относительных перемещений вала и корпуса при повышенных перепадах давления абразивного бурового раствора.

Указанная цель достигается тем, что узел, обеспечивающий контакт торцовых поверхностей уплотнительных колец, выполнен в виде винтового сочленения по крайней мере одного из периферийных уплотнительных колец с корпусом или валом и установлен с возможностью взаимодействия с ведущим элементом трения.

На фиг. 1 — 3 представлены варианты исполнения торцового уплотнения; на фиг. 4— вариант ведущего элемента трения.

Торцовое уплотнение включает центральное уплотнительное кольцо 1 с двумя торцовыми рабочими поверхностями 2, закрепленное на валу 3 забойного двигателя с возможностью осевого перемещения за счет соединения 4, защищенного уплотнительными элементами 5. Периферийные уплотнительные кольца 6 сочленены с корпусом 7 с помощью узла 8, причем одно из них 9 может крепиться жестко (фиг. 1 и 3). Узел

8 представляет собой шлицевое, зубчатое или любое другое зацепление, обеспечивающее разложение окружного усилия с возникновением его осевой составляющей, т. е. соединение, выполненное по винтовой линии.

Подвижно сочлененные периферийные кольца 6 оснащены уплотнительными эле- ментами 10 и взаимодействуют с ведущими элементами 11 трения либо по цилиндрической поверхности (фиг. 1 — 3), либо по торцовой поверхности (фиг. 4). Ведущим элементом трения могут служить торцовые

lp рабочие поверхности 2 уплотнения, поджатые упругим элементом 12, размещенным, например, в .центральном уплотнительном кольце 1 (фиг. 3)., состоящим из двух подвижных относительно друг друга в осевом направлении частей.

Торцовое уплотнение может быть снабжено дренажным отверстием 1,3 вала 3 в зоне контакта. первой рабочей пары. В случае отсутствия опасности зашламования возможна обратная схема, в которой центральgp ное уплотнительное кольцо сочленено с корпусом, а периферийные кольца — с валом.

При вращении вала 3 осевая составляющая от разложения в винтовом соединении узла 8 силы трения между периферийными уплотнительными кольцами 6 и ведущими элементами 11 трения прижимает рабочие кольца по торцовым поверхностям 2 и препятствует протоку жидкости в рабочих парах независимо от вибраций и осевых взаимных перемещений вала 3 и корпуса 4.

В варианте с упругим элементом 12, последний исключает разгерметизацию уплотняемой полости в случае ее недопустимости (например, в маслонаполненных конструкциях). Наличие ведущего элемента трения в этом случае необязательно, так как его роль выполняют торцовые рабочие поверх35 ности 2.

Совместное действие винтово.о узла 8, ведущих элементов 11 трения и вошедших в контакт рабочих торцовых поверхностей 2 обеспечивает автоматически регулируемую

40 плотность контакта торцового уплотнения в зависимости от условий трения в нем и независящую от таких внешних факторов, как вибрация и осевое перемещение корпуса и вала.

Предлагаемое торцовое уплотнение обладает в сравнении с известными более высокой герметичностью в условиях вибраций и абразивной среды и, как следствие этого, повышенной стойкостью армирующего слоя торцов за счет снижения количества про5 никающих абразивных частиц в полость стыка пары и исключения гидроабразивного износа. Применение торцового уплотнения в забойных двигателях со шпинделями как открытого типа, так и маслонаполненных, позволит повысить стойкость опор, а также

55 показатели бурения в условиях пониженных расходов бурового раствора и повышенных вибраций т . е. в глубоком бурении.

1093778

Фиг. 2

1093778

Составитель В. Коротков

Редактор А. Шишкина Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 3391j26 Тираж 564 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4