Универсальная роторная приставка

 

Изобретение относится к буровым установкам и приводам для передачи крутящего момента от ротора к ведущей штанге /ВШ/. Цель - повышение надежности работы. Универсальная роторная приставка включает узел передачи ВШ крутящего момента, узел компенсации /УК/ угловых смещений, совмещенный с УК пиковых динамических нагрузок и УК осевых смещений. Узел передачи ВШ крутящего момента включает корпус 1, к которому присоединены стаканы 2. В них на оси 5 вращаются ролики 6 и 9, контактирующие с ВШ 7. К нижней части корпуса 1 жестко присоединены две проушины для соединения с УК угловых смещений. Последний выполнен в виде кольца с диаметрально закрепленными на нем парами осей. одни из них размещены в сферических фигурных втулках, установленных в вилках подпружиненных относительно проушин УК осевых смещений и связанных с ними посредством направляющих стержней. При этом УК осевых смещений выполнен в виде плиты, связанной с опорным элементом /Э/ посредством фасонного Э. Плита и фасонный Э для размещения в них ВШ 7 имеют соосные отверстия. Плита и опорный Э имеют смещенные один относительно другого на 90° пазы для размещения в них ответных выступов фасонного Э. При вращении полого вкладыша бурового ротора с ним вращается опорный и фасонный Э и плита УК осевых смещений. Затем вращение передается кольцу УК угловых смещений и далее ВШ 7. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 4323 А 1 (Н 4 Е 21 В 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4271866/23-03 (22) 03.06.87 (46) 30.08.89. Бюл. В 32 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) С.Н.Сергеев, Б.М.Ребрик, В.Н.Калиничев, Н.В.Смирнов, В.С.Вязников, Е.П.Гринюк, И.П.Петров, И.П. Хаустов, П.М.Тян и И.Б.Балтер (53) 622.242,3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 350939, кл. Е 21 В 3/04, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 1006690, кл. Е 21 В 3/04, 1982. (54) УНИВЕРСАЛЬНАЯ РОТОРНАЯ ПРИСТАВКА (57) Изобретение относится к буровым установкам и приводам для передачи крутящего момента от ротора к ведущей штанге (ВШ). Цель — повышение надежности работы. Универсальная роторная приставка включает узел передачи

ВШ крутящего момента, узел компенсации (УК) угловых смещений, совмещенный с УК пиковых динамических нагрузок и УК осевых смещений, Узел передачи ВШ крутящего момента включает корпус 1, к которому присоединены стаканы 2. В них на оси 5 вращаются ролики 6 и 9, контактирующие с ВШ 7.

К нижней части корпуса 1 жестко присоединены две проушины для соединения с УК угловых смещений, Последний выполнен в виде кольца с диаметрально закрепленными на нем парами осей.

Одни из них размещены в сферических фигурных втулках, установленных в вилках, подпружиненных относительно С

3 1504323 проушин УК осевых смещений и связанных с ними посредством направляющих стержней. При этом УК осевых смещениИ выполнен в виде плиты, связанной с опорным элементом (Э) посредством

5 фасонного Э. Плита и фасонный Э для размещения в них ВШ 7 имеют собсные отверстия. Плита и опорный Э имеют смещенные один относительно другого на 90 пазы для размещения в них ответных выступов фасонного Э. При вращении полого вкладыша бурового ротора с ним вращаются опорный и фасонный Э и плита УК осевых смещений. 3атем вращение передается кольцу УК угловых смещений и далее ВШ 7, 6 ил, Изобретение относится к горному делу, в частности к буровым установкам и приводам для передачи крутящего момента от ротора к ведущей штанге.

Цель изобретения — повышение надежности работы.

На фиг.1 показана приставка, общий вид; на фиг,2 — разрез А-А на фиг ° 1; на фиг,3 — разрез Б-Б на фиг,1; на фиг.4 — фигурная втулка в изометрической проекции; на фиг.5 — плита в изометрической проекции; на фиг,б фасонный элемент в изометрической проекции„

Универсальная роторная приставка состоит из трех основных узлов: узла передачи ведущей штанге крутящего момента, узла компенсации угловых смещений, совмещенного с узлом компенсации пиковых динамических нагрузок, и уэла компенсации осевых смещений, Узел передачи ведущей штанги крутящего момента включает в себя корпус

1, к которому присоединены стаканы 2 (фиг,2) с крышками 3, В стаканах 2 на подшипниках 4 вращается ось 5 со сдвоенным коническим роликом 6, охватывающим ведущую штангу 7, На оси

5 на бронзовой втулке 8 с возможностью вращения насажен конический ролик 9, контактирующий с ведущей штангой 7. Между. сдвоенными коническими роликами 6 и коническим роликом

9 расположена бронзовая шайба 10. К нижней части корпуса 1 жестко присоединены две проушины 11 (фиг,1) для соединения с узлом компенСации угловых смещений.

Узел компенсации угловых смещений (фиг.3) включает в себя кольцо

12, соединенное посредством двух осей

13 и двух втулок 14 с двумя проушинами 11 узла передачи ведущей штанге крутящего момента ° Ось 15 связана со сферической фигурной втулкой 16, ко15 . торая представляет собой цилиндр (фиг,4) цилиндрическая поверхность

17 которого с двух сторон усечения взаимно параллельными плоскостями 18, которые также параллельны и оси цилиндра. Цилиндр имеет верхнее и нижнее основания 19. В фигурной втулке 16 выполнен цилиндрический канал

20. Фигурная втулка 16 насажена на ось 15, а между ними расположена бронзовая втулка 21, Фигурная втулка 16 расположена внутри вилки 22, которая, в свою очередь, посредством направляющих стержней 23 соединена подвижно с опорной втулкой 24, закрепленной внутри проушины 25, которая жестко соединена с плитой 26 (фиг.1) узла компенсации осевых смещений.,На направляющих стержнях 23 между вилкой 22 и опорной втулкой 24

35 находятся пружины 27 угловых смещений (фиг.3). Плита 26 узла компенсации осевых смещений в нижней своей .части имеет Т-образный паз 28 (фиг.5) и осевое отверстие 29, через которое

4О проходит ведущая штанга 7, С Т-образным пазом 28 плиты 26 взаимодействует фасонный элемент 30 (фиг.Ь) при помощи ответного верхнего выступа 31, Фасонный элемент 30 имеет также ниж45 ний выступ 32, повернутый на 90 по отношению к верхнему выступу 31. Для размещения ведущей штанги 7 вдоль оси фасонного элемента 30 выполнено отверстие 33. Нижний выступ 32 фасонного элемента 30 взаимодействует с соответствующим Т-образным пазом опорного элемента 34 (фиг ° 1), Горизонтальное перемещение плиты

26 и фасонного элемента 30 ограничено двумя съемными полукольцами 35, жестко соединенными с опорным элементом 34 ° Опорный элемент 34 жестко присоединяется к полому вкладышу 36 редукторЫ ротора буровой установки. имеющих возможность вращаться независимо друг от друга, то эти точки имеют и различные угловые скорости вращения. Таким образом, между парой конический ролик — ведущая штанга имеет место только трение качения, отсутствует трение скольжения и, как следствие, износ поверхностей роликов и ведущей штанги.

Узел компенсации угловых смещений осуществляет передачу крутящего момента от ротора на ведущую в плоскости, перпендикулярной оси ведущей штанги. В практике бурения достаточно частот встречает угловое смещение ведущей штанги по отношению к оси ротора. Угловое смещение ведущей штанги 7 относительно оси ротора может быть вызвано рядом причин: кривизной ведущей штанги 7, отсутствием жесткой центрации вибромолота относительно мачты бурового станка, т.е. относительно оси скважины, поперечная вибрация буровой установки.

Вследствие описанного углового смещения крутящий момент на ведущую штангу будет передаваться не в плоскости, перпендикулярной оси ведущей штанги.

При угловом смещении ведущей штанги на угол nL корпус 1 со сдвоенным коническим роликом 6 и коническим роликом 9 также смещается на угол М относительно оси ротора. Это смещение обеспечивается тем, что корпус 1 узла передачи ведущей штанге крутящего момента через проушины 11 подвижно соединен посредством осей 13, втулок 14, кольца 12 с осью 15. При этом угловые смещения корпуса 1 амортизируются демпфирующими пружинами 37.

Передача же крутящего момента от узла пиковых динамических нагрузок осуществляется через ось 15, которая, в свою очередь, имеет возможность Io ризонтально смещаться относительно вилки 22, через которую передается на ось 15 крутящий момент. На вилку

22 крутящий момент передается через пружины 27 угловых смещений, расположенные на направляющих стержнях 23 и закрепленные между наружной поверхностью вилки 22 и опорной втулкой

24, соединенной с проушиной 25, которая жестко закреплена на плите 26.

Горизонтальное смещение оси 15 отно" сительно вилки 22 возможно за счет расположения между осью 15 и внутренней поверхностью вилки 22 фигур5 1504323

Между корпусом 1 узла передачи ведущей штанги крутящего момента и плитой 26 узла компенсации осевых смещений размещены демпфирующие пружины 37, 5

Приставка работает следующим образом.

При вращении полого вкладыша 36 бурового ротора вместе с ним враща10 ются опорный 34 и фасонный 30 элементы и плита 26 узла компенсации осевых смещений. При этом горизонтальное смещение плиты 26 и фасонного элемента 30 при вращении ограничивается двумя съемными полукольцами 35, жестко присоединенными к опорному элементу 34. На плите 26 жестко закреплены проушины 25, посредством которых вращение передается узлу компенсации угловых смещений и пиковых динамических нагрузок через опорные втулки 24, пружины 27 угловых смещений, направляющие стержни 23, кото» рые в свою очередь передают вращение вилке 22, фигурной втулке 16 и через бронзовую втулку 21 посредством оси

15 кольцу 12. Далее от кольца 12 посредством осей 13 и втулок 14 вращение передается проушинам 11 узла передачи ведущей штанге крутящего мо30 мента. Проушины 11 жестко прикреплены к нижней части корпуса 1, таким образом вращение от корпуса 1 через стаканы 2 с подшипниками 4 посредством оси 5, сдвоенного конического ролика 35

6 и конического ролика 9 передается ведущей штанге 7.

Узел передачи ведущей штанге крутящего момента передает вращение ведущей штанге 7 с одновременным сни- 40 жением коэффициента трения между ведущей штангой 7 и элементами, непосредственно передающими вращение от ротора: сдвоенным коническим роликом

6 и коническим роликом 9.

Так как габариты ведущей штанги обычно меньше, чем внутреннее проходное сечение элементов, передающих вращение, то при бурении вращение передается от ротора не плоскостям ведущей штанги, а точкам, расположенным на ее гранях. Точки расположенные на основных и дополнительных роликах, имеют различные окружные скорости вращения, но так как одна точка расположена на поверхности сдвоенного конического ролика 6, а другая на поверхности конического ролика 9, 15043 23 ной втулки lb, цилиндрическая поверхность 17 которой обеспечивает горизонтальное ее смещение, а следовательно, н смещения соединенной с ней оси 15 относительно вилки 22 при по5 вороте кольца 12 относительно плиты

26, Цилиндрическая поверхность 17 фигурной втулки 16 обеспечивает, кро" ме того, передачу усилия по нормали от внутренней поверхности вилки 22.

В процессе бурения смещение вилки 22 относительно плиты 26 обусловлено тем, что при вращательно-ударном и вращательно-вибрационном бурении, ха- 15 рактеризующемся периодйческими изменениями осевой нагрузки на забой, момент вращения на роторе является переменной величиной, вследствие чего на ротор будут воздействовать постоянные знакопеременные нагрузки.

Кроме того, встреча породоразрушающе-. го инструмента с валуном или крупным гравием также приводит к значительным пиковым динамическим нагруз- 25 кам, т ° е. в процессе бурения происходит пульсация вращательного момента. Для демпфирования данных пульсаций служит узел компенсаций пиковых динамических нагрузок, Вращательный же момент непосредственно от ротора на узел угловых смещений и компенсации пиковых динамических нагрузок передается посредством плиты 26, на которую вращение передается посредством фасонного элемента 30, однЬ- 35 временно взаимодействующего с Т-образным пазом 28 ведущей плиты 26 и

Т-образным пазом опорного элемента

34. Узел компенсации осевых смещений не только передает вращательный мо- 40 мент от ротора к узлу компенсации угловых смещений, но и эа счет подвижного сочленения фасонного элемента 30 с Т-образными выступами, смещенными друг относительно друга íà 45

90, на плите 26 и опорном элементе

34 обеспечивает смещение ведущей штанги 7 по двум взаимно перпендикулярным осям в плоскости, перпендикулярной оси ротора, Такое смещение 50 оси вращения ведущей штанги 7 (осевое смещение) относительно неподвижного бурового ротора уменьшает изгибающий момент, возникающий при угловом смещении ведущей штанги i в верхней точке приложения динамической нагрузки, Ограничение осевого смещения осуществляется при помощи двух съемных полуколец 35, которые при необходимости отделения ". риставки от ротора снимаются, плита 26 смещается относительно фасонного элемента 30, Формула изобретения

Универсальная роторная приставка, включающая закрепленный на полом валу редуктора ротора элемент соединения, связанный с узлом передачи крутящего момента, в корпусе на осях закреплены конические ролики для передачи крутящего момента ведущей штанги, отличающаяся тем, что, с целью повьппения надежности работы, она снабжена узлами компенсации угловых и осевых смещений, установленными соосно с узлом передачи крутящего момента, причем узел компенсации угловых смещений размещен между подпружиненными друг относительно друга узлом передачи крутящего момента и узлом компенсации осевьм смещений и связан с ними посредством жестко закрепленных на корпусах этих узлов проушин, а узел передачи крутящего момента имеет дополнительные конические ролики, которые установлены на осях с возможностью независимого вращения от основных роликов, причем узел компенсации угловых смещений выполнен в виде кольца с диаметрально закрепленными на нем парами осей, одни из которых размещены в сферических фигурных втулках, установленных в вилках, подпружиненных относительно проушин узла компенсации осевых смещений и связанных с ними посредством напраВляющих стержней, а узел компенсации осевых смещений выполнен в виде связанной с опорным элементом посредством фасонного элемента плиты, при этом плита и опорный элемент имеют ! смещенные друг относительно друга о на 90 пазы для размещения в них ответных выступов фасонного элемента, причем плита и фасонный элемент имеют соосные отверстия для размещения в них ведущей штанги, 1504323

23

18

15043? 3

20

Фиа.6

l.OC TBBHTBJlb М. Неснова

Техред А.Кравчук Корректор Т.Малец

Редактор Л.Веселовская

Заказ 5224/32 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

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