Шпиндель-редуктор забойного двигателя

Шпиндель-редуктор забойного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование; бурение скважин с применением забойных двигателей. Сущность изобретения: шпиндель-редуктор содержит корпуЈ и расположенную в его полости маслонапЬлненную камеру, между которыми образован канал для промывочной жидкости . Внутри камеры размещены гидронасос и гидродвигатель, образующие редуцирующий узел, причем гидронасос установлен на ведущем валу, а гидродвигатель - на ведомом валу. Редуцирующий узел установлен с зазором внутри камеры, образующим циркуляционный канал, гидравлически связывающий выкидную полость гидродвигателя с всасывающей полостью гидронасоса, а выходную полость гидронасоса с входной полостью гидродвигателя. Ведущий вал установлен на осевой и радиальной опорах, расположенных во всасывающей полости гидронасоса, а ведомый вал установлен на осевой и радиальной опорах, расположенных в выводной полости гидродаигателя. Такое выполнение шпиндель-редуктора позволяет увеличить ресурс его работы за счет эффективного охлаждения и смазки опорных узлов. 1 ил. 00 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 4/00

ГОСУДАРСТВЕН»ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОсг1Атент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4 42256/03 (22) 2 .04.90 (46) 1 .02.93. БюЯ. ¹ 6 (71) Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин (72) В Ю.Ванцев и А.Н.Частиков (56) Авторское свидетельство СССР №

977668, кл. Е 21 В 4/00, 1982, Гусман M,Ã., Любимов Б.Г. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. М.: Недра, 1976, с.112. (54) ЩПИНДЕЛЬ-РЕДУКТОР ЗАБОЙНОГО

ДВИr ATEËЯ (57) Использование; бурение скважи» с применейием забойных двигателей. Сущность изобретения: шпиндель-редуктор содержит корпус и расположенную в его полости маслонап6лненную камеру, между которыми образован канал для промывочной жидкоИзобретение относится к буровой технике, » именно устройство для снижения скорости вращения вала и увеличения крутящего момента на валудвигателя при бурении скважин.

Известен редуктор забойного двигателя, содержащий корпус, зубчатую понижающую передачу планетарного типа, размещенную в масло»1 а пол не н ной камере, систему маслозащиты с уплотнениями, ведущий и ведомый валы, аждый иэ которых установлен на двух опорах (осевой и радиальной . В данном забойном двигателе редукторная вставка устанавливается между секциями движущего оргийна (например турбины) и опорного узла (шпинделя), Восприятие осевой гид».50 1795068 А1 сти, Внутри камеры размещены гидронасос и гидродвигатель, образующие редуцирующий узел, причем гидронасос установлен на ведущем валу, а гидродвигатель — на ведомом валу. Ре,",уцирующий узел установлен с зазором внутри камеры, образующим циркуляционный канал, гидравлически связывающий выкидную полость гидродвигателя с всасывающей полостью гидронасоса, а выходную полость гидронасоса с входной полостью гидродвигателя. Ведущий вал установлен на осевой и радиальной опорах, расположенных во всасывающей полости гидронэсоса, а ведомый вал установлен на осевой и радиальной опорах, расположенных в выводной полости гидродвигателя, Такое выполнение шпиндель-редуктора позволяет увеличить ресурс его работы эа счет эффективного охлаждения и смазки опорных узлов, 1 ил. равлической нагрузки турбины осуществляется отдельным узлом — промежуточным шпинделем, Недостатками, снижающими эффективность работы устройства, являются наличие высоких контактных нагрузок в элементах планетарной передачи, соединения валов двигателя и редуктора имеют, как правило, значительную несоосность, возникающие вибрационные колебаний нарушают систему маслоэащиты; отсутствие защиты редукторной части от пиковых нагрузок, отсутствие циркуляции и очистки масла в системе смазки приводит к образованию застойных зон и накоплению продуктов разрушения при работе редуктора; невозможность использования

1795068

Сопоставительный анализ технического решения с прототипом показал, что заявляемое устройство отличается тем, что редуцирующий узел, выполнен в виде гидронасоса с гидродвигателем, установленных соответственно на ведущем и ведомом валах коаксиально с зазором относительно кожуха маслонаполненной камеры и образующих с ним циркуляционный канал, гидравлически связывающий выкидную полость гидродвигателя с всасывающей полостью гидронасоса, а выходную полость гидронасоса с входной полостью гидродвигателя, при этом опоры ведущего вала размещены во всасывающей полости гидронасоса, а опо45

55 редукторной вставки в сочетании с турбиной без дополнительного опорного узла.

Известна также конструкция редукторного турбобура TPM — 195, выбранного в качестве прототипа. содержащего корпус, ведомый и ведущий валы, каждый иэ которых установлен на двух опорах (осевой и радиальной), планетарную зубчатую передачу с зацеплением Новикова (редуцирующий узел). Опоры турбины и шпинделя размещейы в маслонаполненном корпусе редуктора и имеют с ним общую систему маслозащиты с уплотнениями.

Недостатками, снижающими эффективность работы устройства являются наличие 15 высоких контактных нагрузок. в элементах . планетарной передачи, что приводит к слому зубьев; отсутствие очистки масла от продуктов разрушения; невозможность защиты от пиковых нагрузок; невозможность охлаждения масла.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства, за счет увеличения срока службы. Поставленная цель достигается тем, что шпиндель-редуктор забойного двигателя, содержащий корпус, редуцирующий узел, ведущий и ведомый валы, установленные на двух опорах, размещенных в маслонаполненной камере

30 и систему маслоэащиты с уплотнениями, редуцирующий узел выполнен в виде гидронасоса с гидродвигателем, установленных соответственно на ведущем и ведомом валах коаксиально с зазором относительно кожуха маслонаполненной камеры и.35 образующих с ним циркуляционный канал, гидравлически связывающий аыкидную полость гидродвигателя с всасывающей полостью гидронасоса, а выходную полость гидронасоса с входной полостью гидродви- 40 гателя, при этом опоры ведущего вала размещены во всасывающей полости гидронасоса, а опоры ведомого вала — в выкидной полости гидродвигателя. ры ведомого вала в выходной полости гидродвигателя, Анализ известных технических решений в исследуемой области и смежных областей позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существующими отличительными признаками в заявляемом шпиндель-редукторе забойного двигателя, т,е. редуцирующий узел выполнен в виде гидронасоса с гидродвигателем, установленных соответственно на ведущем и ведомом валах коаксиально с зазором относительно кожуха маслонаполненной камеры и образующих с ним циркуля ционный канал, гидравлически связывающий выкидную полость гидродвигателя с всасывающей полостью гидронасоса, а выходную полость гидронасоса с входной полостью гидродвигателя, при этом опоры ведущего вала размещены во всасывающей полости гидронасоса, а опора ведомого вала в выкидной полости гидродвигателя, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия", В предлагаемой конструкции шпинделя-редуктора забойного двигателя применение гидронасоса и гидродвигателя, обеспечивающих редукцию, размещение опор ведущего вала во всасывающей полости гидронасоса, а опор ведомого вала — в выкидной полости гидродвигателя, способствует достижению цели изобретения, повышению эффективности работы устройства за счет увеличения срока службы, На чертеже представлен шпиндель-редуктор с гидропередачей.

Шпиндель-редуктор содержит корпус 1 и расположенный коаксиально в нем кожух масгонаполненной камеры 2, с системой уплотнений 3, образующих между собой канал для прохода промывочной жидкости 4, Внутри масляной камеры 2 расположены гидронасос 5, приводной вал б которого соединен с ведущим валом 7 через муфту 8.

Выкидная полость гидронасоса соединена нагнетательным трубопроводом содержащим фильтрующий элемент 9 и предохранительный клапан 10 с входной полостью гидродвигателя 11, вал которого в свою очередь через муфту 12 и ведомый вал 13 соединен с долотом 14. Выкидная пОлость гидродвигателя через циркуляционный канал 15, образованный кожухом маслонаполненной камеры и корпусами гидродвигателя и гидронасоса, соединена с всасывающей полостью гидронасоса, Ведущий вал 7 установлен на осевой 16 и радиальной 17 опорах, расположенных во всасывающей полости гидронасоса, а ведомый вал установлен на осевой 18 и радиальной 19 опорах, расположенных в выкидной полости

1795068

35гидродвигателя. На выходе гидронасоса установлен фильтрующий элемент 20, а кожух маслонаполненной камеры снабжен компенсатором давления 21.

Шпиндель-редуктор забойного двигателя работает следующим образом.

При включении наземных буровых насосов промывочная жидкость по колонне бурильных труб подается к рабочим орга- 10 нам двигательных секций турбобура или винтового двигателя (не показано), приводящих во вращение ведущий вал 7 шпинделя-рЕдуктора, проходит через канал между корпусом 1 и кожухом маслонаполненной 15 камеры 2, заходит в радиальные отверстия ведомого вала 13 и подается к долоту 14.

Вращением ведущего вала 7 через муфту 8 приводит в действие гидронасос 5. Масло, выходя из выкидной полости гидронасоса, 20 проходит по нагнетательному трубопроводу с фильтрующим элементом 9 и приводит в действие гидродвигатель 11, вал которого в свою очередь через муфту 12 и ведомый вал

13 шпинделя придает вращение долоту 14. 25

Поток масла, выходящего из.гидродвигателя смазывает осевую 18 и радиальную 19 опоры вала, затем по циркуляционному каналу 15 проходит к всасывающей полости гидронасоса и омывает верхние осевую 16 и радиаль- 30 ную 17 опоры, поступает через фильтрующий элемент 20 на вход гидронасоса.

Формула изобретения

Шпиндель-редуктор забойного двигате- 40 ля, содержащий корпус, редуцирующий узел, ведущий и ведомые валы, установлен- . ные на двух опорах, размещенных в маслонаполненной камере, и систему маслозащиты с уплотнениями, отличающийся тем,что, 45 с целью повышения эффективности его в работе за счет увеличения срока службы, редуцирующий узел выполнен в виде гидронасоса с гидродвигателем, установленных соответПри возникновении пиковых нагрузок на породоразрушающем инструменте и соответственно повышении давления в трубопроводе соединяющем гидронасос и гидродвигатель свыше определенного предела — срабатывает предохранительный клапан 10, защищая от перегрузок механическую часть гидропривода.

Коэффициент полезного действия обьемного гидроприводэ такого типа не менее

0,8, что несколько ниже, чем у механической зубчатой передачи, но компенсируется возможностью более широкого диапазона регулирования скоростей и кратным увеличением ресурса работы передачи.

Ресурс работы объемных гидромашин достигает 500 часов и выше, а ресурс работы механических зубчатых передач (наиболее нагруженный узел), применяемых в конструкциях редукторных турбобуров не превышает 600 часов, Внесение опорных узлбв шпинделя-редуктора в поток постоянно циркулирующего очищающегося масла, позволит также прогнозировать существенное увеличение их ресурса работы. И лишнее тепло, выделяющееся при работе устройства, эффективно отдается промывочной жидкости за счет большой поверхности кольцевого канала между корпусом устройства и кожухом масляной камеры. Таким образом достигается большая эффективность работы предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом. ственно на ведущем и ведомом валах коаксиально с зазором относительно кожуха маслонаполненной камеры и образующих,с ним циркуляционный канал, гидрэвлически связывающей выкидную полость гидродвигателя с всасывающей полостью гидронасоса, а выходную полость гидронасосэ с входной полостью гидродвигателя, при. этом опоры ведущего вала размещенй во всасывающей полости гидронасоса, а опоры ведомого вала — в выкидной полости гидродвигателя.

17950GR

7

2д .8

1/ ч

У3

Составитель В.Венцев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 412 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5