ТОКОСЪЕМНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО СТЕНДА Российский патент 1994 года по МПК E21B10/00 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к буровым стендам, на которых в статическом и динамическом режимах с вращающихся объектов с помощью первичных преобразователей основных параметров процесса бурения, установленных на породоразрушающем инструменте или шпинделе станка, производится съем и регистрация исследуемых величин.

Известен буровой узел стенда, содержащий ртутный амальгированный токосъемник, предназначенный для электрической связи первичных преобразователей, вращающихся вместе с буровым инструментом, с измерительными усилителями. Этот токосъемник представляет собой устройство, состоящее из двух концентрично расположенных комплектов колец. Контактные кольца изготовлены из меди и обращены друг к другу поверхностями, покрытыми ртутной амальгамой. В рабочем состоянии зазор между контактными кольцами заполнен ртутью, которая и служит проводником, соединяющим вращающиеся и неподвижные кольца. Вал токосъемника выполнен в виде трубы, через отверстие которой пропускаются провода от первичных преобразователей. Наружные кольца токосъемника имеют резьбовые отверстия, одно из которых служит для установки выводного контакта, а другое, закрываемое резьбовой пробкой, - для добавления ртути в межкольцевом зазоре.

Недостатки указанного узла стенда:
невозможность в течение длительного времени поддерживать контактные пары в рабочем состоянии, поскольку в процессе эксплуатации токосъемника при нарушении контакта колец вследствие испарения ртути или ее утечки необходимо добавлять ртуть в межкольцевые зазоры, а при переливах ртути может произойти межкольцевое замыкание;
невысокая надежность ртутного токосъемника, так как в условиях сильных вибраций возможно межкольцевое замыкание;
техническое обслуживание узла бурового стенда, оснащенного ртутным токосъемником, требует квалифицированного обслуживания, ибо сопряжено с опасностью попадания ртути на узлы и детали стенда, пол стендового зала, одежду операторов и т. п.

Известен токосъемный узел, содержащий корпус с установленными на нем щетками, контактирующими с дисками.

Недостатки данного узла:
сложная конструкция токосъемника, неудобная как при его сборке, так и при регулировке и разборке;
неоправданно большие габариты, особенно длина;
быстрый выход из строя контактных дисков из-за их перегрева в результате большой площади трения и сильных вибраций в процессе бурения.

Целью изобретения является получение достоверной информации за счет повышения надежности передачи электрических сигналов с вращающихся частей на невращающиеся и осуществление прецезионной регулировки усилия прижатия щетки к диску в условиях интенсивных вибраций.

Указанная цель достигается тем, что токосъемный узел бурового стенда, содержащий корпус с размещенными в нем щеткодержателями с установленными на них щетками, контактирующими с дисками, снабжен стойкой и резьбовой шпилькой, установленными во фланцах корпуса, параллельно друг другу и с эксцентриситетом относительно оси токосъемного узла. Резьбовая шпилька жестко закреплена во фланцах, стойка закреплена с возможностью поворота вокруг своей оси. Хвостовики щеткодержателей установлены с возможностью поворота относительно осей винтов, размещенных в отверстиях стойки, перпендикулярно оси токосъемного узла.

На фиг. 1 изображен токосъемный узел, входящий в буровой стенд, на фиг. 2 - токосъемник; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.

Токосъемный узел 1 является частью бурового стенда, состоящего из вращателя 2, расположенного на вращающемся валу стенда, первичного преобразователя 3 измеряемых параметров и испытуемого объекта (долота) 4 (фиг. 1).

Токосъемный узел включает невращающуюся и вращающуюся части (фиг. 2 и 3).

Невращающаяся часть токосъемного узла включает корпус 5 с фланцами 6, стойку 7, закрепленную во фланцах с возможностью поворота, и резьбовую шпильку 8, жестко закрепленную во фланцах, щеткодержатели 9 с упругими щетками 10 и хвостовиками 11. Хвостовики щеткодержателей крепятся к плоской поверхности стойки 7 с помощью винтов 12. В теле щеткодержателей выполнены сквозные отверстия, открытые в сторону оси токосъемного узла, и пазы 13, через которые проходит резьбовая шпилька 8. На шпильке попарно относительно тела щеткодержателей расположены гайки 14, пружинные шайбы 15 и полусферические шайбы 16, контактирующие своей радиусной частью с кромками пазов щеткодержателей.

Вращающаяся часть токосъемного узла состоит из контактных дисков 17, разделенных диэлектрическими шайбами 18, установленными на диэлектрической втулке 19, и собранных в пакет, который крепится на вращающемся валу 20 стенда. Каждый из контактных дисков соединен с одним из электрических контактов первичного преобразователя.

Узел работает следующим образом.

В процессе проведения испытаний электрические сигналы малого напряжения проходят от контактов первичного преобразователя на вращающиеся контактные диски токосъемного узла и через контактные элементы щеткодержателей поступают на вход регистрирующей аппаратуры.

Прецезионная регулировка усилия прижатия в контактных парах многоканального токосъемного узла осуществляется следующим образом.

Перемещение гайки 14 по резьбовой шпильке в сторону щеткодержателя или от него вызывает поворот щеткодержателя вокруг оси винта 12 и соответственно увеличение или уменьшение усилия прижатия упругой щетки 10 к контактному диску 17. Одна из гаек 14 служит в этом случае для неподвижного фиксирования щеткодержателя относительно стойки по окончании регулировки.

Использование: буровые стенды, на которых в статическом и динамическом режимах с вращающихся объектов с помощью первичных преобразователей, установленных на породоразрушающем инструменте или шпинделе станка, производится съем и регистрация основных параметров процесса бурения. Сущность: в узле имеется стойка 7 с отверстиями и резьбовая шпилька 8, установленные во фланцах 6 корпуса 5 параллельно друг другу и с эксцентриситетом относительно оси токосъемного узла. Шпилька 8 жестко закреплена во фланцах 6. Стойка 7 закреплена с возможностью поворота вокруг своей оси. Хвостовики щеткодержателей установлены с возможностью поворота посредством осей, размещенных в отверстиях стойки 7, перпендикулярно оси токосъемного узла. При работе повышается надежность передачи электрических сигналов. 4 ил.

ТОКОСЪЕМНЫЙ УЗЕЛ БУРОВОГО СТЕНДА, содержащий корпус с фланцами, размещенные в нем щеткодержатели с установленными на них щетками, связанными с дисками, отличающийся тем, что, с целью получения достоверной информации за счет большей надежности передачи электрических сигналов с вращающихся частей на невращающиеся и осуществления прецезионной регулировки усилий прижатия щетки к диску в условиях интенсивных вибраций, он снабжен стойкой с отверстиями и резьбовой шпилькой, установленными во фланцах корпуса параллельно друг другу и с эксцентриситетом относительно оси токосъемного узла, причем резьбовая шпилька жестко закреплена во фланцах, стойка закреплена с возможностью поворота вокруг своей оси, а хвостовики щеткодержателей установлены с возможностью поворота посредством осей, размещенных в отверстиях стойки перпендикулярно к оси токосъемного узла.