ИНДИКАТОР КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА РОТОРА БУРОВОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2002 года по МПК E21B45/00 G01L3/02 

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для измерения крутящего момента ротора буровой установки.

Известно устройство для измерения момента на роторе буровой установки, содержащее ротор, установленный на подвижных балках, опирающихся на подроторную раму с помощью опор скольжения, и измерительный блок. Опоры скольжения снабжены эластичными оболочками, полости которых заполнены смазочной жидкостью под избыточным давлением [1].

Недостатком этого устройства является сложность изготовления и монтажа его узлов, а также трудность обеспечения взрывобезопасности в процессе эксплуатации.

Известен индикатор момента, содержащий первичный преобразователь, расположенный в звездочке ротора. На внутренней поверхности звездочки выполнены скошенные шлицы, которые при приложении момента стремятся сместить ее в осевом направлении до упора в упругую мембрану. Перемещение мембраны преобразуется в пневматический сигнал [2].

Недостатком этого устройства является низкая эксплуатационная надежность из-за быстрого износа сильно нагруженных трущихся поверхностей скошенных шлицов звездочки ротора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является индикатор крутящего момента ротора буровой установки, содержащий корпус, вал ротора с зубчатым колесом, привод с зубчатым колесом и силоизмеритель. Оба зубчатых колеса установлены на двух соосных валах и зацеплены с общим зубчатым колесом для осуществления передачи вращения на ротор и сообщения реактивного вращающего момента корпусу и далее силоизмерителю, так как корпус установлен с возможностью вращения относительно двух соосных валов [3].

Недостатком такого индикатора является то, что при его использовании усложняется силовая трансмиссия от приводного двигателя к ротору и снижается ее КПД, т.к. в цепь трансмиссии вводится дополнительная зубчатая передача.

Цель изобретения - упрощение силовой трансмиссии от приводного двигателя к ротору и повышение ее КПД за счет исключения дополнительной шестеренчатой передачи.

Поставленная цель достигается тем, что в индикаторе крутящего момента ротора буровой установки, содержащем поворотный корпус, входной и выходной валы, зубчатую передачу между входным и выходным валами и силоизмеритель, связанный с одной стороны с корпусом шарнирными тягами, а с другой стороны связанный непосредственно с неподвижным основанием, входной и выходной валы расположены под углом 90^o, при этом выходной вал выступает консольно по обе стороны корпуса, размещается на подшипниках, связанных с неподвижным основанием, и образует ось поворота корпуса, а силоизмеритель размещен в плоскости, параллельной входному валу.

Указанные конструктивные особенности предлагаемого индикатора позволяют ему, кроме собственно функции измерения крутящего момента, выполнять также функцию угловой зубчатой передачи в цепи силовой трансмиссии от приводного двигателя к ротору в современных буровых установках, располагаемых на разных уровнях. Это дает возможность совместить одну угловую зубчатую передачу, предназначенную для изменения направления передачи мощности, с индикатором крутящего момента, упростить таким образом силовую трансмиссию и повысить ее КПД.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку.

Индикатор крутящего момента ротора буровой установки содержит корпус 1, установленные в нем входной вертикальный вал 2 привода и выходной горизонтальный вал 3 ротора и установленные жестко на валах конические шестерни 4 и 5, зацепленные между собой. Выходной вал 3 консольно выступает в обе стороны за стенки корпуса 1 и размещается с обеих сторон на подшипниках 6 и 7. Входной 2 и выходной 3 валы соединены с валами трансмиссии 8 и 9 через карданы 10 и 11. Подшипники 6 и 7 установлены на неподвижном основании 12. Силоизмеритель 13 установлен на основании 12 и связан с другой стороны шарниром 14 с корпусом 1. Он находится в плоскости, параллельной входному валу 2.

Индикатор крутящего момента ротора буровой установки работает следующим образом.

Вал 2 привода посредством конических шестерен 4 и 5 приводит во вращение выходной вал 3 ротора. При этом вал 3 ротора посредством конической шестерни 5 препятствует вращению конической шестерни 4, передавая на вал 2 привода момент сил сопротивления. На опорах вала (вертикального) привода 2 возникает сила, пропорциональная моменту на валу (горизонтальном) ротора 3, передаваемая им на корпус 1, установленный валом 3 на двух подшипниках 6 и 7 с возможностью поворота вокруг оси вала 3. Под действием этой силы корпус 1 поворачивается на небольшой угол и через шарнир 14 воздействует на силоизмеритель 13, в результате чего в силоизмерителе 13, закрепленном непосредственно на основании 12, возникает сигнал, пропорциональный величине крутящего момента на валу 3 ротора буровой установки.

Изменение положения корпуса 1 вокруг горизонтальной оси вала 3 ротора разрешается благодаря кардану 10 вертикального вала 2, позволяющему передавать вращение при изменяющемся угле и длине привода.

Применение в индикаторе крутящего момента ротора серийных деталей верхнего углового редуктора позволяет, кроме упрощения силовой передачи от приводного двигателя к ротору и повышения КПД передачи, так же обеспечить работоспособность устройства при расположении силового привода и ротора буровой установки на разных уровнях.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 591574, кл. Е 21 В 3/04, 1978.

2. Патент США 3668926, кл. 73-163, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР 1258988, кл. Е 21 В 45/00, 1986 (прототип).

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для измерения крутящего момента ротора буровой установки при бурении скважин. Индикатор крутящего момента содержит поворотный корпус, входной и выходной валы, связанные между собой зубчатой передачей, и силоизмеритель, с одной стороны связанный с корпусом шарнирными тягами, а с другой стороны соединенный непосредственно с неподвижным основанием. Входной и выходной валы расположены под углом 90^o друг к другу, при этом выходной вал выступает консольно по обе стороны корпуса, опирается с обеих сторон на подшипники, связанные с неподвижным основанием, и образует ось поворота корпуса. Силоизмеритель размещен в плоскости, параллельной входному валу. В индикаторе совмещены функции измерения крутящего момента ротора и угловой зубчатой передачи в цепи силовой трансмиссии от приводного двигателя к ротору, что позволяет упростить силовую трансмиссию и повысить ее КПД. 2 ил.

Индикатор крутящего момента ротора буровой установки, содержащий поворотный корпус, входной и выходной валы, зубчатую передачу между входным и выходным валами и силоизмеритель, с одной стороны связанный с корпусом шарнирными тягами, а с другой стороны - непосредственно с неподвижным основанием, отличающийся тем, что входной и выходной валы расположены под углом 90^o друг к другу, при этом выходной вал выступает консольно по обе стороны корпуса, опирается с обеих сторон на подшипники, связанные с неподвижным основанием, и образует ось поворота корпуса, а силоизмеритель размещен в плоскости, параллельной входному валу.