Уплотнительное устройство преимущественно забойных агрегатов

(71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53) 622.243,92(088.8)(прототип). видетельство ССС6 3 15/44, 1977 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГ)О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ РСКОМУ СВИДЕТЕЛ 4) (51) УПЛОТНИТЕПЬНОЕ УСТРОЙСТ ЕИМУЩЕСТВЕННО ЗАБОЙНЫХ АГРЕГАТ включающее корпус, вал и диски, свя"занные с валом и с корпусом и образующие рабочие пары, пространство междукоторыми с центральными и периферийными областями заполнено вязко-упругой жидкостью, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышениянадежности устройства при высокомперепаде давления на долоте, устройство снабжено подпружиненным кольцевым поршнем и связанными соответственно с корпусом и валом по меньшей мере двумя втулками, несущими дискии установленными с радиальными зазорами между собой, корпусом и валом,причем подпружиненный кольцевой поршень размещен в зазоре между однойиз втулок и валом или корпусом длявзаимодействия с торцом другой втулки.О Указанная цель достигается тем, что уплотнительное устройство преимущественно забойных агрегатов, включающее корпус, вал и диски, связанные 5 Р с валом и с корпусом и образующие рабочие пары, пространство между ко. - торыми с центральными и периферийными областями заполнено вязко-упругой жидкостью, снабжено подпружиненным 55 кольцевым поршнем и связанными соответственно с корпусом и валом по меньшей мере двумя втулками, несущиИзобретение относится к уплотнительным устройствам забойных агрегатов, например двигателей, шпинделей,редукторов и т.п для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин и,в частности, к устройствам, предназначенным для работы в условиях высоких перепадов давления на долото,Известны конструкции шпинделейзабойных двигателей, в которых сцелью предохранения опоры шпинделяот износа, а также для сокращениявеличины утечек жидкости на выходевала устанавливается уплотнительноеустройство в виде торцового уплотнения пяты - сальника или винтовогодросселя 1.Недостатками этих устройств является то, что они, во-первых, не устраняют утечек жидкости мимо долота, 20и, во-вторых, при работе на высокомперепаде давления абразивной промывочной жидкости происходит усиленныйизнос элементов уплотнений, возрастание утечек, приводящих к снижению по" 5каэателей бурения и ускоренному износу опоры шпинделя.Известно также уплотнительное устройство преимущественно забойных агрегатов, включающее корпус, вал и дис оки, связанные с валом и с корпусоми образующие рабочие пары, пространство между которыми с центральнымии периферийными областямп заполненовязко-упругой жидкостью 21.35Недостатками известного уплотнения является возможность выдавливаниявязко-упругой жидкости из рабочейполости и прорыв уплотняемой среды(абразивной жидкости) в защищаемуюполость во время отсутствия вращениявала устройства,Целью изобретения является повышение надежности уплотнительного устройства при высоком перепаде давленияна долоте.ми диски и установленными с радиальными зазорами между собой, корпусоми валом, причем подпружиненный кольцевой поршень размещен в зазоре междуодной из втулок и валом или корпусомдля взаимодействия с торцом другойвтулки.На фиг, 1 и 2 изображены конструктивные схемы уплотнительного устройства; на фиг, 3 и 4 - варианты конструкций уплотнительного устройствазабойного агрегата (на фиг. 1 и 3 -для случая защиты, например, осевойопоры шпинделя забойного агрегатапри центральном протоке промывочнойжидкости внутри полого вала, а нафиг. 2 и 4 - для случая защиты, например, редуктора при периферийномпротоке промывочной жидкости),Устройство (фиг. 1) включает корпус 1, вал 2 с каналом 3 для пропуска промывочной жидкости к долоту,радиальные опоры 4, осевую опору 5,диски 6, закрепленные в корпусе,втулку 7, установленную в корпусес закрепленными на ней дисками 8,втулку. 9, установленную на валу сзакрепленными на ней дисками 10 и 11,кольцевой поршень 12 с пружиной 13,опирающийся на торец 14 втулки 9.Зазоры А и В заполнены вязко-упругойжидкостью. Диски 6 и 10, а также 8и 11 образуют рабочие пары,Работа устройства происходит следующим образом.В отсутствие перепада давления на долоте,(т,е. в отсутствие циркуляции промывочной жидкости), а также в момент запуска турбобура, когда происходит нарастание перепада давления при невращающейся еще турбине, кольцевой поршень 12 усилием пружины 13 и перепадом давления на нем прижимается к торцу 14 втулки 9, изолируя зазор А и полость осевой опоры 5 от зазора В и внешней среды. При запуске турбины турбобура вал 2 шпинделя, втулка 9 и диски 10 и 11 начинают вращаться относительно корпуса 1 с дисками 6 и втулки 7 - с дисками 8. В соответствии с эффектом возникновения в вязко-упругой жидкости нормальных напряжений при ее сдвиговом деформировании (эффект Вайссенберга) в рабочих парах дисков создается давление, растующее от периферии к центру дисков.1104226 3Последовательное расположение рабочих пар дисков приводит к росту результирующей величины давления, пропорциональной количеству этих пар. В результате под поршнем 12 как со стороны зазора А, так и со стороны зазора В создается давление, превышающее давление со стороны промыночной жидкости, и поршень 12 отжимается в верхнее (по схеме) положе О ние, при этом происходит выравнивание давлений в зоне под поршнем за счет перетока вязко-упругой жидкости между зазорами А и В.В случае внезапной остановки 15 забойного двигателя, например при превышении потребным моментом момента двигателя на тормозном режиме, давление, вырабатываемое в рабочих парах, исчезает, и поршень 12 под действием перепада давлений на долоте и усилия пружины 13 садится на торец 14 втлуки 9, т.е. возвращается в исходное положение.Работа устройства по фиг, 2 происходит аналогичным образом. 4Таким образом, в предлагаемом устройстве невозможно выдавливание вязко-упругой жидкости из рабочей полости и прорыв уплотняемой среды в защищаемую полость при наличии перепада давления на уплотнительном устройстве во время отсутствия вращения его вала, что несомненно позволит значительно повысить работоспособностьЭуплотнительного устройства. Технические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в следующем: устройство обеспечивает работу забойногодвигателя без утечек промывочной жидкости; в уплотнительном узле устройства отсутствуют постоянно трущиесяво время работы уплотняющие поверхности, как это имеет место, например,в торцовом уплотнении,Производственная технологичность увеличилась на 20-307. ввиду отсутствия трудоемких методов обработки и применения дорогостоящих материалов."Патент аказ 5174/21 ТиражВНИИПИ Государств по делам изобрет113035, Москва, 6-3 5ного комитета СССий и открытийРаушская наб., д жгород, ул. Проектная,