УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА ТУРБОБУРА Российский патент 1997 года по МПК F03B13/02 

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к широко распространенным гидравлическим забойным двигателям трубобурам.

Широкое распространение турбобуров объясняется простой конструкцией, надежностью в эксплуатации и возможностью использования промывочной жидкости любого химического состава и практически любых физических параметров. Однако турбобурам присущ ряд недостатков, основным из которых является высокая частота вращения, обусловленная ограниченным диаметральным габаритом.

Для уменьшения частоты вращения турбобура применяются различные устройства. Простейшим являются решетки гидроторможения (USA N 3128040), которые, однако, недостаточно эффективны. Наиболее эффективным тормозным устройством является винтовой героторный насос; сочетание турбобура с этим насосом получило наименование "Турбовинтовой двигатель" (USA N 3964558). Однако следует отметить, что винтовой насос в этом тандеме работает почти исключительно в тормозном (насосном) режиме: во-первых, потому, что любой забойный двигатель используется практически только в правой зоне кривой мощности; во-вторых, из-за того, что винтовая приставка к турбобуру, вследствие гидроабразивного износа, за 50-80 ч утрачивает способность генерировать момент и становится чисто тормозным устройством.

В качестве такового винтовой героторный насос имеет два крупных недостатка: первый несбалансированность (эксцентриситет ротора), приводящая к быстрому выходе из строя верхних радиальных опор и верхних турбин турбобура; второй недостаток наличие эластомерного статора, ограничивающего моторесурс и область использования тандема.

Описываемое устройство свободно от указанных недостатков. Оно представляет собой изолированный от промывочной жидкости, работающий в замкнутом пространстве на вязком масле ротационный насос, ротор которого присоединен к верхнему концу вала турбобура. Наиболее рациональна такая конструкция ротационного насоса, в которой статор и ротор, симметрично окруженный боковыми вытеснителями, имеют общую ось (например, трех- или многошестеренный, трех- или многовинтовой насос).

Изобретение поясняется чертежом.

Предполагаемое устройство смонтировано внутри корпуса 1 и зажато переводниками 2 и 3 через траверсы 4 и 5. Оно включает ротационный насос, состоящий из ротора 6 и симметрично расположенных вокруг него вытеснителей 7, вставленных с минимальным зазором в фасонное отверстие рабочей камеры 8,и расположенного над насосом поршневого лубрикатора 9, в поршне 10 которого смонтирован предохранительный клапан 11. Нижний конец ротора 6 выведен вниз через сальник 12 и соединен посредством квадратной (или шестигранной, или шлицевой) полумуфты 13 с верхним концом вала турбобура. Подпоршневая полость лубрикатора 9 и ротационный насос, сообщающиеся через отверстие в дне 14, заполнены вязким маслом.

Работа устройства.

Подаваемая буровым насосом (на чертеже не показан) промывочная жидкость через отверстия в траверсе 4 поступает в кольцевое пространство между корпусом 1 и рабочей камерой 8 с лубрикатором 9, далее через отверстия в траверсе 5 в турбобур, приводя во вращение его валю связанный с ротором 6 ротационного насоса. Насос работает в замкнутом пространстве "на себя", продавливая нагнетаемое вытеснителями 7 масло через зазоры в рабочих органах. Возникающий при этом на роторе 6 тормозной момент уменьшает частоту вращения вала турбобура до оптимального значения; величину последнего можно регулировать путем изменения вязкости масла.

Использование: в буровой технике. Сущность изобретения: устройство для уменьшения частоты вращения вала турбобура содержит роторный насос, рабочие органы которого размещены в камере, заполненной вязким маслом и изолированной от промывочной жидкости посредством сальника. Внутреннее пространство камеры ограничено сверху поршнем лубрикатора устройства, а рабочие органы насоса отделены от подпоршневой полости дном, в котором имеются отверстия. 1 ил.

Устройство для уменьшения частоты вращения вала турбобура, включающее роторный насос, рабочие органы которого размещены в камере, заполненной вязким маслом и изолированной от промывочной жидкости посредством сальника, установленного в ее нижней части, при этом ротор устройства выведен через сальник и присоединен к верхнему концу вала турбобура посредством соединительной муфты, отличающееся тем, что внутреннее пространство камеры, заполненной вязким маслом, ограничено сверху поршнем лубрикатора устройства, а рабочие органы роторного насоса устройства отделены от подпоршневой полости дном, в котором имеются отверстия.