ТУРБОМУФТА Российский патент 1997 года по МПК E21B4/00 F16H39/34 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к конструкциям гидравлических забойных двигателей для бурения скважин.

Известна турбомуфта, включающая закрепленные неподвижно относительно ведущего вала лопатки насоса, закрепленные неподвижно относительно ведомого вала лопатки турбины и герметичный кожух из двух частей с уплотнением между ними, в заполненной жидкостью полости которого размещены лопатки и турбины (см. Гавриленко Б. А. Минин В.А. и Рожденственский С.Н. "Гидравлический привод", М. Машиностроение, 1968, с.7, рис.2).

Указанное техническое решение наиболее близко к предложенному по технической сущности и большинству общих существенных признаков и принимается в качестве прототипа.

К недостатку прототипа следует отнести то обстоятельство, что известная муфта-прототип по своей конструкции не позволяет применить ее по прямому назначению в корпусе забойного двигателя, например, турбобура.

Техническим результатом изобретения является разработка конструкции турбомуфты, позволяющей ее установку в корпусе турбобура, при этом в качестве основных деталей турбомуфты должны быть использованы выпускаемые серийно валы и лопатки статора и ротора турбобура.

Поставленный технический результат достигается тем, что в турбомуфте, включающей закрепленные неподвижно относительно ведущего вала лопатки насоса, закрепленные неподвижно относительно ведомого вала лопатки турбины и герметичный кожух, в заполненной жидкостью полости которого размещены лопатки насоса и турбины, согласно изобретения, лопатки насоса закреплены на ведущем валу, лопатки турбины закреплены на внутренней поверхности кожуха, выполненного в виде закрепленного на ведомом валу цилиндрического патрубка, в полости которого установлен ведущий вал, лопатки насоса размещены с чередованием в зазорах между лопатками турбины, при этом муфта установлена в корпусе турбобура на радиальных подшипниках с образованием между корпусом турбобура и кожухом кольцевого зазора для прохода промывочной жидкости, причем лопатки насоса и лопатки турбины выполнены одинакового или противоположного направления.

Вышеперечисленная совокупность признаков обуславливает, по мнению авторов, соответствие заявляемого решения условиям патентоспособности изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Установка на ведущем и ведомом валах чередующихся между собой лопаток насоса и турбины позволяет передавать крутящий момент с ведущего вала на ведомый, понижать число оборотов ведомого вала при увеличении нагрузки на долото, регулировать число оборотов ведомого вала путем изменения зазора между лопаточными колесами, повысить долговечность забойного двигателя за счет исключения непосредственного контакта ведущего и ведомого валов, исключить проникновение промывочной жидкости в кожу турбомуфты и исключить вращательные динамические нагрузки на долото при его заклинках.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

На чертеже приведен общий вид предложенной турбомуфты.

Турбомуфта состоит из передаточного механизма, размещенного в корпусе 1 гидравлического забойного двигателя, например, турбобура. Непосредственно конструкция турбомуфты включает ведущий вал 2 и ведомый вал 3, выполненный в виде цилиндра, на внутренней поверхности которого закреплен ряд лопаточных колес 4, чередующихся с лопаточными колесами 5, закрепленными на ведущем валу 2. Между ведущим 2 валом и ведомым 3 валом установлены верхняя и нижняя опоры 6, причем верхняя опора имеет уплотнение 7. Между корпусом 1 и ведомым валом 3 установлены верхняя и нижняя опора 8, которые поджимаются верхним и нижним переводниками 9. Ведущий вал 2 через конусно-шлицевую муфту 10 связан с валом 11 турбобура 12, а ведомый вал 3 соединен с валом 13 шпиндельной секции 14.

Сборка предложенной турбомуфты осуществляется следующим образом.

На вал 2 устанавливается нижняя опора 6, затем лопаточное колесо 5 ведущего вала, далее лопаточное колесо 4 ведомого вала и опять лопаточное колесо 5. Таким образом собираются ступени лопаточных колес 5 и 4, затем устанавливаются верхняя опора 6 с уплотнением 7 и собранные детали поджимаются конусно-шлицевой муфтой 10. Полученная сборка устанавливается внутри ведомого вала 3, предварительного заполненного рабочей жидкостью (дизтопливом) и размещенного между переводниками 9.

При необходимости (при значительной длине ведущего и ведомого валов) устанавливаются опоры 8 и турбомуфта в сборе размещается с кольцевым зазором для промывочной жидкости в корпусе 1 забойного двигателя. К ведущему валу подсоединяется вал 13 турбобура 12, а к ведомому валу подсоединяется вал 13 шпиндельной секции 14.

Турбомуфта работает следующим образом.

После спуска забойного двигателя 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 3, при этом передается крутящий момент с ведущего вала на ведомый. Одновременно происходит проскальзывание ведущего вала относительно ведомого, что приводит к уменьшению числа оборотов ведомого вала. Изменение числа оборотов ведомого вала при прочих равных условиях регулируется величиной зазора между лопаточными колесами ведущего и ведомого валов.

Пример конкретного выполнения.

При диаметре корпуса забойного двигателя, равном 240 мм, основные детали турбомуфты могут быть выполнены из деталей серийного турбобура диаметром 195 мм, т.е. вал турбобура 195 мм является ведущим валом турбомуфты, а корус турбобура ведомым валом турбомуфты. Лопаточными колесами турбомуфты являются лопатки ротора и статора турбобура диаметром 195 мм.

Использование: в горной промышленности, в частности - в конструкциях гидравлических забойных двигателей. Сущность изобретения: турбомуфта включает закрепленные неподвижно относительно ведущего вала лопатки насоса, закрепленные неподвижно относительно ведомого вала лопатки турбины и герметичный кожух, в заполненной жидкостью полости которого размещены лопатки насоса и турбины. С целью размещения турбомуфты в корпусе забойного двигателя с использованием в конструкции турбомуфты лопаток статора и ротора турбобура лопатки насоса закреплены на ведущем валу, а лопатки турбины закреплены на внутренней поверхности кожуха, выполненного в виде закрепленного на ведомом валу цилиндрического патрубка. В полости патрубка установлен ведущий вал, лопатки насоса размещены с чередованием в зазорах между лопатками турбины, при этом турбомуфта установлена в корпусе турбобура на радиальных подшипниках с образованием между корпусом турбобура и кожухом турбомуфты кольцевого зазора для прохода промывочной жидкости. Лопатки насоса и лопатки турбины выполнены одинакового или противоположного направления. 1 ил.

Турбомуфта, включающая закрепленные неподвижно относительно ведущего вала лопатки насоса, закрепленные неподвижно относительно ведомого вала лопатки турбины и герметичный кожух, в заполненной жидкостью полости которого размещены лопатки насоса и турбины, отличающаяся тем, что лопатки насоса закреплены на ведущем валу, лопатки турбины закреплены на внутренней поверхности кожуха, выполненного в виде закрепленного на ведомом валу цилиндрического патрубка, в полости которого установлен ведущий вал, лопатки насоса размещены с чередованием в зазорах между лопатками турбины, при этом турбомуфта установлена в корпусе турбобура на радиальных подшипниках с образованием между корпусом турбобура и кожухом турбомуфты кольцевого зазора для прохода промывочной жидкости, причем лопатки насоса и лопатки турбины выполнены одинакового или противоположного направления.