Шпиндель-редуктор забойного двигателя

(19) (11) 8 А 1)5 Е 21 В 4/ ЕТЕНИвеаЪ ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 4 42256/03 (22) 2,04.90 (46) 1,02.93. БюЯ. М 6 (71) Камский научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоких скважин (72) ВЮ,Ванцев и А.Н.Частиков (56) Авторское свидетельство СССР М 977668, кл, Е 21 В 4/00, 1982,Гусман У 1,Г., Любимов Б,Г. и др. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. М.: Недра, 1976, с.112. (54) ЩПИНДЕЛЬ-РЕДУКТОР ЗАБОЙНОГО ДВ И ГАТЕЛ Я (57) Использование; бурение скважи с применением забойных двигателей. Сущность изобретения; шпиндель-редуктор содержит корпус и расположенную в его полости маслонапблненную камеру, между которыми образоаан 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 масло- защиты с уплотнениями, ведущий и ведомый валы, каждый иэ которых установлен на двух опорах (осевой и рэдиэльной 1. В данном забойном двигателе редукторная вставка устанавливается между секциями движущего оргийна (например турбины) и опорного узла (шпинделя), Восприятие осевой гидсти, 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 осуществля- (Лется отдельным узлом - промежуточнымшпинделем,Недостатками, снижающими эффективность работы устройства, являются наличие фвысоких контактных нагрузок в элементахпланетарной передачи, соединения валовдвигателя и редуктора имеют, как правило,значительную несоосность, возникающиевибрационные колебаний нарушают систему маслоэащиты; отсутствие защиты редукторной части от пиковых нагрузок, отсутствиециркуляции и очистки масла в системе смазкиприводит к образованию застойных зон и накоплению продуктов разрушения при работередуктора; невозможность использованияСопоставительный 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 опо 45 50 55 редукторной вставки в сочетании с турбиной без дополнительного опорного узла,Известна также конструкция редуктор- ного турбобура ТРМ - 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 "0 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; отсутствиеочистки масла от продуктов разрушения; невозможность защиты от пиковых нагрузок; невозможность охлаж дения 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 камере30и 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 циркуляционнцй канал, гидравлически связывающий аыкидную полость гидродвигателя с всасывающей полостью гидронасоса, а выходную полость гидронасоса с входной полостью гидродви 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 маслонаполненной 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 полости1795068 35. гидродвигателя. На выходе гидронасоса установлен фильтрующий элемент 20, а кожухмаслонаполненной камеры снабжен компенсато ром давления 21. 5Шпиндель-редуктор забойного двигателя работает следующим образом.При включении наземных буровых насосов промывочная жидкость по колонне бурильныхтруб подается к рабочим орга 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 ную 17 опоры, поступает через фильтрующий элемент 20 на вход гидронасоса. Формула изобретения Щпиндель-редуктор забойного двигате 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 опо- . ры ведомого вала - в выкидной полости гидродвигателя,1795068 орректор С.Шекма да Заказ 412 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ьский комбинат "Патент", г, Ужгор Гагарина, 101 зводственно-и Составитель В,ВенцевТехред М.Моргентал ч УЗ