Устройство для рекуперации энергии при выполнении спускоподъемных операций с бурильной колонной

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСтИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 5 Е 21 В 19/О АНИЕ И ОБРЕТЕНИЯ 31 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБ ЕТЕКИЯМ И ОТКРЦТИ 11ПРИ ГКНТ СССР АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКУПЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СПУСКОПОДЬЕМНЫХ ОПЕРАЦИЙ С БУРИЛЬНОЙ КОЛОННОЙ (57) Изобретение относится к технике бурения. Цель - упрощение конструкции и повышение компактности устр-ва, Для этого муфта включения выполнена шиннопневматической в виде жестко посаженной на входной вал 3 ступицы17 101587168 50 5 с наружным ободом 5 и свободно посаженного также на входной вал 3 банажа с внутренним зубчатым венцом 8внешней рабочей поверхностью 9, Поедняя предназначена для взаимодействия с ободом 5 при включении муфты, Устр-во имеет маховик 4, выполненный дифференциальным, аэродинамическим из набора дисков 11, размещенных на полом валу 12, Он обхватывает с возожностью свободного вращения входной ал 3 и имеет внешний зубчатый венец 13, Вал 3 связан с механизмом реверса, выполненным в виде кинематически связанных между собой обгонной роликоой муфты 14, зубчатых валов 15 и естко закрепленных на них зубчатых колес 16, Обгонная роликовая муфтаФИзобретение относится к технике 25оурения скважин и может быть испольовано в оборудовании, применяемом1 ля осуществления спускоподъемныхопераций с бурильной колонной.Цель изобретения - упрощение конЗОтрукции и повышение компактностиустройства.На фиг.1 показайа принципиальая схемарасположения спускоподьмного бурового оборудования и устройства для рекуперации энергии сотметками высот подъема элеваторайосле выполнения определенной операции по наращиванию бурильной колонныбурильными свечами; на фиг.2 - уст"ройство для рекуперации энергии, разез; на фиг,З - диаграмма накопленияИ использования энергии,Устройство содержит установленный в корпусе 1 с возможностью взаимоДействия с приводным валом 2 барабаНа лебедки входной вал 3, кинематиЧески связанный с механизмом реверса,1 ккумулятором .энергии в виде маховика 4 и шиннопневматической муфтойвключения, выполненной в виде жесткопосаженной на входной вал 3 ступицыс наружным ободом 6 и свободно посаженного также на входной вал 3 банДажа 7 с внутренним зубчатым венцом8 и внешней рабочей поверхностью 9,Дредназначенной для взаимодействияС наружным ободом 6 при включениимуфты (подаче воздуха в пневмати-. 14 жестко закреплена на валу 3. Валы15 установлены в корпусе 1 и входят взацепление с внутренним зубчатым венцом 8 бандажа 7, Валы 15 также входятв зацепление с венцом 13 посредствомколес 16. После спуска бурильную ко -лонну разгружают на клинья ротора.При этом вал 3 останавливается, обоймы обгонной роликовой муфты 14 автоматически выходят из зацепления, амаховик продолжает вращать валы 1 ибандаж 7Маховик через колеса 16,валы 15 и венец передает вращение валу 3, но в обратном направлении, Вал3, вращая барабан буровой лебедки инаматывая талевый канат, будет поднимать талевый блок с порожним элеватором. 3 ил. ческий баллон 10). Маховик.4 выполнен дифференциальным, аэродинамическим из набора дисков 11, размещенных на полом валу 12, охватывающем: возможностью свободного вращениявходной вал 3 и имеющем внешний зубчатый венец 13. Механизм реверса выполнен в виде кинематически связанныхмежду собой обгонной роликовой муфты14, зубчатых валов 15 и жестко закрепленных на них зубчатых колес 16,при этом обгонная роликовая муфта 14жестко закреплена на входном валу 3,зубчатые валы 15 установлены в корпусе 1 и входят в зацепление с внутренним зубчатым венцом 8 бандажа 7, апосредством зубчатых колес 16 - свнешним зубчатым венцом 13 полого вала 12Жесткое закрепление ступицы 5и ббгонной роликовой муфты 14 навходном валу 3 выполнено посредствомшпонок 17 и 18 соответственно, Наобгонную роликовую муфту 14 насаженазубчатая обойма 19, которая находится в зацеплении с зубчатыми валами15,На диаграмме накопления и использования энергии (фиг,З) приняты следующие обозначения: А ВВ ДЕКАА1-1теоретическая (идеальная)диаграмма",А 1,ВВ ДЕКПО-расчетная диаграмма;А ; ВЗВДЕКЛА- оптимальная диаграм.ма; АС - спуск бурильной колонны;АВнакопление рекуперативним тормозом;ВС - торможение ручным тормозом;В Д - подъем порожш.го элеватора; ДЕ - установка свечи н элеватор; ЕК - подъем и установка свечи на колонну; КЛ - свинчивание свечи с колонной; ЛО - освобождение колонны из клиньев ротора; ОЛ- остаток кинетичес - кой энергии в рекуперативном тормозе; ВЗ - экстренное торможение рекуперативным тормозом.Устройство работает следующим об 10 20 р аз ом.При спуске бурильной колонны усилие от ее веса преобразуется в моментчерез талевую систему и барабан лебедки, который воспринимается входным валом 3, При вращении входноговала 3 происходит посредством обгонной роликовой муфты 14 автоматическое включение на передачу вращениячерез зубчатую обойму 19, зубчатыевалы 15 и зубчатые колеса 16 дифференциальному аэродинамическому маховику 4, который плавно накопляет механическую энергию. После спуска бурильную колонну разгружают на клиньяротора, при этом входной вал 3 останавливается, обоймы обгонной роликовой муфты 14 автоматически выходят иззацепления, а дифференциальный аэродинамический маховик 4 продолжаетвращать зубчатые валы 15 .и бандаж 7.Дпя подъема порожнего элеватора бу- .рильщик включает на пульте пневматический кран-распределитель, тем самымподавая воздух в резиновый баллон 10,который соединяется с бандажом 7. Приэтом дифференциальный аэродинамический маховик 4 через зубчатые колеса16, зубчатые валы 15 и зубчатый внутренний венец 8 передает вращение входному валу 3, но уже в обратном направлении, Входной вал 3, вращая барабан буровой лебедки и наматывая талевый канат, поднимает талевый блок с 45порожним элеватором, После установкибурильной свечи в элеватор бурильщик,включая устройство, приподнимает бу-,.:.рильную свечу, устанавливает и свинчивает ее с муфтой верхней трубы бурильной колонны. После этого бурильщик опять кратковременным включениемприподнимает бурильную колонну дляосвобождения ее из клиньев ротора испускает бурильную колонну в скважину, При этом устройство посредствомобгонной роликовой муфты 14 автоматически включается на торможение и накопление механической энергии,Дня ручного управления моментом в процессе торможения и в процессе подьема достаточно внести небольшие дополнения в конструкцию устройстваДля этого в стенках полого вала 2 дифференциального аэродинамического маховика 4 между подшипниками дисков (дискотурбин) 11 просверлить отверстия, а по оси входного вала 3 с выходом в полый вал 12 маховика 4 просверлить каналы (не показаны), по которым с дистанционного пульта можно регулировать подачу сжатого воздуха (или аэрозоля) в полость компрессии (полость вращения лопаток) дифференциального аэродинамического маховика 4 от поршневой компрессорной установки.Устройство с накопленной энергией при спуске бурильной колонны можно использовать для экстренного тормо-жения,Формула изобретенияУстройство для рекуперации энергии при выполнении спускоподъемныхопераций с бурильной колонной,содержащее установленный в корпусе с возможностью взаимодействия с приводнымвалом барабана лебедки входной вал,кинематически связанный с механизмомреверса, аккумулятором энергии в виде маховика и муфтой включения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения компактности устройства, муфта включения выполнена шиннопневматической в виде жестко посаженной на входной вал ступицы с наружным ободом и свободно посаженного также на входной вал бандажа с внутренним зубчатым венцом и внешней рабочей поверхностью, предназначенной для взаимодействия с наружным ободом при включении муфты, маховик выполнен дифференциальным аэродинамическим из набора дисков, размещенных на полом валу, охватывающем с возможностью свободного вращения входной вал и имеющем внешний зубчатый венец, механизм реверса выполнен в виде кинематически связанных между собой обгонной роликовой муфты, зубчатых валов и жестко закрепленных на них зубчатых колес, при этом обгонная роликовая муфта жестко закреплена на входном валу, зубчатые валы установлены в корпусе и входят в зацепление с внутренним зубчатым венцом 1 андажа,а посредством зубчатых колес-с внешним зубчатым венцом полого вала,оставитель А.Меньшиковехред А.Кравчук Коррект Ре ор О, Голова ауленко аж 4 За одп оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,101 га осударственного комит 113035, Москэ1587168фариа а по изобретенияЖ, Раушская ное открытиям при ГКНТ СССР д. 4/5