Турборедуктор

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к редукторам забойных двигателей. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы при размещении в относительно небольшом по диаметру и удлиненном корпусе турбобура. Турборедуктор состоит из корпуса, в котором размещен передаточный механизм, состоящий из ведущего вала и ведомого вала, выполненного в виде цилиндра, внутри которого установлены лопаточные колеса, выполненные с перекрытием просвета, чередующихся с лопаточными колесами, установленными на ведущем валу, так же выполненные с перекрытием просвета, между ведущим и ведомым валами установлены верхняя и нижняя опоры, выше верхней опоры установлено уплотнение, ведущий вал соединен с валом турбинной секции, а ведомый вал соединен с валом шпинделя. 2 ил.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к редукторам забойных двигателей.

Известен редуктора забойного двигателя, содержащий корпус, передачу размещенную в маслонаполненной камере, систему маслозащиты с уплотнениями, ведущий и ведомый валы установленные на опорах (авт.св. СССР N 977668 E 21 В 4/00).

Недостатком данного редуктора является сложность конструкции, наличие уплотнений приводит к их размыву и попаданию промывочной жидкости и шлама на зубчатые колеса, что приводит к преждевременному выходу из строя редуктора, кроме этого ограниченные возможности изменения передаточного числа.

Известна гидромуфта, включающая ведущий вал с закрепленным на нем насосом с лопатками, ведомый вал с закрепленной на нем турбиной с лопатками и вращающийся кожух, при этом полость размещения лопаток насоса и турбины выполнена герметичной и заполнена жидкостью (Гавриленко Б.А. и др. Гидравлический привод, М. Машиностроение, 1968, рис.2, с. 7 и главу "Принципиальная конструктивная схема и характеристика гидромуфты", с. 11).

Недостатком данного решения является невозможность размещения гидромуфты в относительно небольшом по диаметру и удлиненном корпусе турбобура, а также то, что гидромуфта выполнена однорядной.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы при размещении в относительно небольшом по диаметру и удлиненном корпусе турбобура.

Решение поставленной задачи достигается тем, что турборедуктор выполнен в виде многоступенчатого турботрансформатора, на ведущем валу которого установлены лопаточные колеса, чередующиеся с лопаточными колесами установленными на ведомом валу или лопаточные колеса ведущего и ведомого валов установлены на одном уровне, лопаточные колеса ведущего и ведомого валов перекрыты одновременно или порознь.

Вышеперечисленные признаки обуславливают соответствие заявляемого решения критерию новизна.

Установка на ведущем и ведомом валах чередующихся перекрытых лопаточных колес позволяет передавать крутящий момент с ведущего вала на ведомый, плавно понижать число оборотов ведомого вала в зависимости от нагрузки, повысить долговечность редуктора за счет исключения непосредственного контакта ведущего и ведомого валов через передаточный механизм, регулировать передаточное число в широком диапазоне, путем изменения зазора между лопаточными колесами, изменением формы лопаток, их взаимного расположения, и формы перекрытия лопаточных колес, исключить проникновение промывочной жидкости в передаточный механизм, исключить вращательные динамические нагрузки на редуктор при заклинках долота, установка лопаточных колес ведущего и ведомого валов на одном уровне позволит значительно уменьшить длину турборедуктора, а также увеличить передаточное отношение, выполнение лопаточных колес с перекрытием канала позволит увеличить передаваемый крутящий момент и регулировать его и передаточное число в зависимости от формы перекрытия.

Таким образом, у заявляемого решения появляются свойства не совпадающие со свойствами известных решений, позволяющие повысить эффективность работы редуктора при размещении в относительно небольшом по диаметру и удлиненном корпусе турбобура, на основании чего можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретательский уровень.

Изобретение поясняется чертежами где, на фиг.1 приведен общий вид устройства; на фиг.2 приведены варианты выполнения и размещения лопаточных колес.

Турборедуктор состоит из корпуса 1, в котором размещен передаточный механизм, состоящий из ведущего вала 2 и ведомого вала 3, выполненного в виде цилиндра, внутри которого установлены лопаточные колеса 4, выполненные с перекрытием просвета, чередующихся с лопаточными колесами 5, установленными на ведущем валу 2, так же выполненные с перекрытием просвета, между ведущим и ведомым валами установлены верхняя и нижняя опоры 6, выше верхней опоры установлено уплотнение 7, ведущий вал 2 соединен с валом турбинной секции, а ведомый вал соединен с валом шпинделя 9.

Сборка устройства осуществляется следующим образом.

На вал 2 устанавливается нижняя опора 6, затем поочередно лопаточные колеса 5 ведущего вала и лопаточные колеса 4 ведомого вала, далее устанавливается верхняя опора 6 и детали вала поджимаются конусно-шлицевой муфтой, ведущий вал в сборе устанавливается внутри ведомого вала 3 и наружные детали поджимаются верхним и нижним переводниками, турборедуктор устанавливается между шпинделем и турбинной секцией турбобура.

Турборедуктор работает следующим образом.

После спуска турбобура в скважину и подачи промывочной жидкости начинает вращаться ведущий вал 2 и установленные на нем лопаточные колеса 5 гонят рабочую жидкость на лопаточные колеса 4 ведомого вала, при этом передается крутящий момент с ведущего вала 2 на ведомый вал 3 и при создании нагрузки на долото происходит проскальзывание ведущего вала относительно ведомого вала и это приводит к уменьшению числа оборотов вала, передаточное число редуктора может регулироваться зазором между лопаточными колесами, заменой рабочей жидкости (вода, диз.топливо, масло), формой выполнения перекрытия (фиг. 2а) или взаимным расположением лопаточных колес (фиг.2б). Перекрытие лопаточных колес может выполняться в колесах ведущего и ведомого валов одновременно или только в колесах ведущего или только в колесах ведомого валов.

Пример конкретного выполнения.

Для турбобура диаметром 240 мм турборедуктор выполняется из деталей турбобура диаметром 195 мм, при этом используется вал турбобура, корпус, радиально-упорные подшипники, а также ступени турбобура (ротор-статор), причем проходные сечения ступеней перекрыты перегородками, перекрытие может быть сплошным и прерывистым при необходимости, перекрытие лопаточных колес (ступеней) может выполняться в роторах и статорах одновременно или только в роторах или только в статорах, перекрытия могут выполняться в средней части лопаток, в верхней или в нижней частях.

Таким образом, заявленное решение промышленно применимо.

В настоящее время проводятся стендовые испытания турборедуктора, с различными типами лопаток.

Формула изобретения

Турборедуктор, включающий ведущий вал с закрепленным на нем насосом с лопатками, ведомый вал с закрепленной на нем турбиной с лопатками, при этом полость размещения лопаток насоса и турбины выполнена герметичной и заполнена жидкостью, отличающийся тем, что лопаточные колеса ведущего и ведомого валов установлены на одном уровне, выполнены с перекрытием проходного сечения или одновременно, или порознь, причем место установки перегородок может быть одинаковым или разным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2