АМОРТИЗАТОР НАДДОЛОТНЫЙ Российский патент 1997 года по МПК E21B17/07 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано в амортизаторах наддолотных, предназначенных для снижения вибраций бурильного инструмента в процессе бурения.

Известен амортизатор наддолотный, содержащий полый корпус с размещенными внутри него упругими элементами, и нажимной переходник, соединенный с корпусом с возможностью ограниченного осевого перемещения, передачи крутящего момента и взаимодействия с упругими элементами [1]
Недостатком известного амортизатора является низкая стойкость соединения корпуса с нажимным переходником, обусловленная тем, что в этом соединении для удержания переходника в корпусе и передачи крутящего момента используются шарики, размещенные в гнездах переходника и пазах корпуса. При передаче значительных крутящихся моментов, возникающих в процессе бурения, через шарики при малой площади их контакта с гнездами и пазами могут возникать большие удельные давления в зонах контакта, сопровождающиеся разбиванием этих пазов и гнезд, а также ускоренным износом и разрушением шариков, что в итоге может привести к выпадению переходника из корпуса со всеми вытекающими отсюда последствиями. Кроме того, наиболее сложная и металлоемкая деталь этого амортизатора корпус не может быть использован повторно при его наружном износе, что приводит к снижению эффективности работы амортизатора и увеличению эксплуатационных затрат на бурение.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является амортизатор поддолотный, содержащий полый корпус с размещенными внутри него упругими элементами, и нажимной переходник, соединенный с корпусом посредством шпонки с возможностью ограниченного осевого перемещения, передачи крутящего момента и взаимодействия с упругими элементами [2]
Использование в указанном амортизаторе шпонки для передачи крутящего момента существенно снижает удельные контактные давления в соединении корпуса с нажимным переходником, обусловленные действием крутящего момента. Недостаток этого амортизатора состоит в том, что здесь для предотвращения выпадения переходника из корпуса применен фиксатор в виде резьбовой втулки. Такой фиксатор крайне ненадежен в работе, так как не исключено самопроизвольное отвинчивание резьбовой втулки в процессе бурения и, как следствие, непредвиденное рассоединение корпуса и переходника. Не предусмотрено в конструкции амортизатора и многократное использование корпуса по мере его износа. Все это снижает надежность и эффективность работы амортизатора.

Цель изобретения повышение надежности и эффективности работы амортизатора наддолотного.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в известном амортизаторе наддолотном, содержащем полый корпус с размещенными внутри него упругими элементами и нажимной переходник, соединенный с корпусом посредством шпонки с возможностью ограниченного осевого перемещения, передачи крутящего момента и взаимодействия с упругими элементами, согласно изобретению шпоночный паз в корпуса выполнен сквозным, а амортизатор снабжен установленным на корпусе съемным защитным кожухом и узлом крепления последнего на корпусе, при этом в средней части корпуса с наружной стороны выполнены радиальное цилиндрическое гнездо и выходящее в это гнездо сквозное радиальное резьбовое отверстие меньшего диаметра, а в средней части кожуха радиальное сквозное отверстие диаметром, равным диаметру цилиндрического гнезда корпуса, причем узел крепления кожуха выполнен в виде полой пробки со сквозным отверстием в ее дне, размещенной в гнезде корпуса и совмещенном с ним радиальном отверстии кожуха и жестко закрепленной посредством болта, завинченного в резьбовое отверстие корпуса через отверстие в дне пробки. Кроме того, внутри полой пробки над болтом может быть размещена разрезная пружинная втулка, а на наружной боковой поверхности кожуха могут быть выполнены центрирующие ребра.

Выполнение в корпусе шпоночного паза сквозным позволяет использовать шпонку в качестве фиксатора нажимного переходника в корпусе, что повышает надежность соединения, так как исключает самопроизвольное рассоединение корпуса и переходника. Снабжение амортизатора объемным кожухом позволяет, с одной стороны, надежно зафиксировать шпонку в пазах корпуса и переходника и предотвратить ее выпадение, а с другой, защитить корпус от износа по диаметру и, тем самым, обеспечить его многократное использование. Выполнение фиксатора кожуха в виде полой пробки со сквозным отверстием в ее дне, установленной в цилиндрическом гнезде корпуса и совмещенном с ним сквозном отверстии кожуха и закрепленной посредством болта, завинченного в резьбовое отверстие корпуса через отверстие в дне пробки, позволяет надежно зафиксировать кожух на корпусе, а также осуществлять быстрый монтаж-демонтаж амортизатора и быструю замену изношенного кожуха на новый, что повышает эффективность использования амортизатора. Размещение внутри пробки над болтом разрезной пружинной втулки предотвращает случайное отворачивание болта и выпадение пробки, что повышает надежность работы амортизатора. Выполнение на наружной боковой поверхности кожуха центрирующих ребер, во-первых, предохраняет от износа защитный кожух, а, во-вторых, дополнительно снижает вибрации бурильного инструмента, что также повышает эффективность работы амортизатора.

Таким образом все отличительные признаки изобретения взаимосвязаны между собой и только совокупность достаточна для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата.

Авторам не известны технические решения, имеющие указанные по сравнению с прототипом отличительные признаки, что в соответствии с изложенным дает основание считать эти признаки существенными.

На фиг.1 изображен амортизатор наддолотный; на фиг.2 узел 1 на фиг.1; на фиг. 3 вариант амортизатора со съемным кожухом, имеющим центрирующие ребра; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3.

Амортизатор содержит полый корпус 1, в нижней части которого выполнен сквозной шпоночный паз 2, а в средней части с наружной стороны радиальное цилиндрическое гнездо 3 и входящее в это гнездо резьбовое отверстие 4 меньшего диаметра, нажимной переходник 5 с закрытым шпоночным пазом 6 в верхней части и размещенные внутри корпуса 1 упругие элементы 7, например, пакеты тарельчатых пружин, переходник 5 соединен с корпусом 1 установленной в пазах 2 и 6 шпонкой 8, которая не только передает крутящий момент, но и удерживает переходник от выпадения из корпуса, одновременно обеспечивая ему ограниченное осевое перемещение в корпусе с возможностью взаимодействия с упругими элементами 7.

Для защиты от износа и фиксации шпонки 8 на корпусе 1 установлен съемный защитный кожух 9, имеющий в средней части радиальное сквозное отверстие 10. Крепление кожуха 9 на корпусе 1 осуществляется полой пробкой 11, в дне которой выполнено сквозное отверстие 12. Пробка размещается в цилиндрическом гнезде 3 корпуса 1 и совмещенном с ним радиальном отверстии 10 кожуха 9 и крепится болтом 13, завернутым в резьбовое отверстие 4 корпуса 1 через отверстие 12 в пробке 11. Внутри пробки 11 может быть размещена разрезная пружинная втулка 14. Кроме того, на наружной боковой поверхности кожуха 9 могут быть выполнены центрирующие ребра 15.

В процессе бурения возникающие динамические нагрузки в виде вертикальных колебаний (вибраций) передаются на упругие элементы 7 (тарельчатые пружины) амортизатора и гасятся, чем достигается более спокойный режим работы бурильного инструмента. При наличии центрирующих ребер 15 на съемном кожухе 9 амортизатора уровень вибраций, в том числе поперечных, снижается еще больше, что еще более повышает эффективность работы бурильного инструмента. При износе амортизатора по диаметру производят замену изношенного защитного кожуха на новый, после чего амортизатор вновь становится пригодным к работе.

Таким образом при осуществлении изобретения может быть получен технический результат, состоящий в повышении надежности и эффективности работы амортизатора.

Использование: снижение вибраций бурильного инструмента в процессе бурения. Сущность изобретения: амортизатор содержит полый корпус с размещенными внутри него упругими элементами, нажимной переходник и установленный на корпусе съемный защитный кожух. В нижней части нажимного переходника выполнен закрытый шпоночный паз, а в средней части кожуха радиальное сквозное отверстие диаметром, равным диаметру цилиндрического гнезда корпуса, соединение корпуса с переходником осуществляется с помощью размещенной в пазах корпуса и переходника шпонки, которая передает крутящий момент и фиксирует переходник в корпусе, обеспечивая ему ограниченное осевое перемещение в корпусе с возможностью взаимодействия с упругими элементами, крепление кожуха на корпусе осуществляется полой пробкой, имеющей сквозное отверстие в дне. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Наддолотный амортизатор, содержащий полый корпус с размещенными внутри него упругими элементами и нажимной переходник, соединенный с корпусом посредством шпонки с возможностью ограниченного осевого перемещения, передачи крутящего момента и взаимодействия с упругими элементами, отличающийся тем, что шпоночный паз в корпусе выполнен сквозным, а амортизатор снабжен установленным на корпусе съемным защитным кожухом и узлом крепления последнего на корпусе, при этом в средней части корпуса с наружной стороны выполнены радиальное цилиндрическое гнездо и выходящее в это гнездо сквозное радиальное резьбовое отверстие меньшего диаметра, а в средней части кожуха радиальное сквозное отверстие диаметром, равным диаметру цилиндрического гнезда корпуса, причем узел крепления кожуха выполнен в виде полой пробки со сквозным отверстием в ее дне, размещенной в гнезде корпуса и совмещенном с ним радиальном отверстии кожуха и жестко закрепленной посредством болта, завинченного в резьбовое отверстие корпуса через отверстие в дне пробки. 2. Амортизатор по п.1, отличающийся тем, что внутри полой пробки над болтом размещена разрезная пружинная втулка. 3. Амортизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что на наружной боковой поверхности съемного защитного кожуха выполнены центрирующие ребра.