Торцовое уплотнение вала забойного двигателя

1Изобретение 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 составн лм), закрепленным с возможностью осевого перемещения, и двумя периферийными уплотнительными кольцами, контактирующими с ним по торцовым поверхностям, и узел, обеспечивающий этотконтакт 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 периферийныекольца 6 оснащены уплотнительными эле-ментами 10 и взаимодействуют с ведущимиэлементами 11 трения либо по цилиндрическойповерхности (фиг. 1 - 3), либо по торцовой поверхности (фиг, 4). Ведущим элементом трения могут служить торцовые10 рабочие поверхности 2 уплотнения, поджатые упругим элементом 12, размещенным,например, в .центральном уплотнительномкольце 1 (фиг, 3)., состоящим из двух подвижных относительно друг друга в осевомнаправлении частей.Торцовое уплотнение может быть снабжено дренажным отверстием 1,3 вала 3 взоне контакта первой рабочей пары. В случае отсутствия опасности зашламования возможна обратная схема, в которой централь ное уплотнительное кольцо сочленено с корпусом, а периферийные кольца - с валом,При вращении вала 3 осевая составляющая от разложения в винтовом соединенииузла 8 силы трения между периферийнымиуплотнительными кольцами 6 и ведущимиэлементами 11 трения прижимает рабочиекольца 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 тренияв этом случае необязательно, так как егороль выполняют торцовые рабочие поверх 35ности 2,Совместное действие винтово о узла 8,ведущих элементов 11 трения и вошедшихв контакт рабочих торцовых поверхностей 2обеспечивает автоматически регулируемую40 плотность контакта торцового уплотненияв зависимости от условий трения в нем и независящую от таких внешних факторов, каквибрация и осевое перемещение корпуса ивала.Предлагаемое торцовое уплотнение обладает в сравнении с известными более высокой герметичностью в условиях вибрацийи абразивной среды и, как следствие этого,повышенной стойкостью армирующего слояторцов за счет снижения количества про 5 никающих абразивных частиц в полость стыка пары и исключения гидроабразивного износа, Применение торцового уплотнения взабойных двигателях со шпинделями как открытого типа, так и маслонаполненных, позволит повысить стойкость опор, а также55 показатели бурения в условиях пониженныхрасходов бурового раствора и повышенныхвибраций т, е. в глубоком бурении.кин 11303лиал Редактор А, ШишЗаказ 339126ВН СоставителТехред И. ВТираж 564дарственногоизобретенийЖ - 35, Рант, г. Ужго ИИПИ Госупо делам5, Москва,ППП Пате