СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 2005 года по МПК F04B51/00 G01M15/00 F01C1/107 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к оборудованию для сервисного обслуживания гидравлических забойных двигателей (ГЗД), и предназначено для обкатки и проведения испытаний как новых ГЗД, так и после проведения ремонта.

Известен горизонтальный стенд, включающий установочную базу с зажимными хомутами, гидравлический домкрат, ленточный тормоз, приемный чан и насос стенда. Рабочая жидкость - вода (З.И.Шумова, И.В.Собкина. Справочник по турбобурам, - М.: Недра, 1970 г., с.184-185).

Недостатком горизонтального стенда является невозможность установки в зажимные хомуты установочной базы ГЗД в компоновке отклонителя и проведение их обкатки и испытаний.

Известен горизонтальный стенд ПФВНИИБТ, включающий установочную базу с балансирными опорами (люнетами), тормозное устройство в виде шинно-пневматической муфты и электродвигателя-генератора постоянного тока, насос стенда и приемный бак. Рабочая жидкость - вода (Д.Ф.Балденко, Ф.Д.Балденко, А.Н.Гноевых. Справочное пособие. Винтовые забойные двигатели, М.: Недра, 1999, с.221-222).

Недостатком горизонтального стенда также является невозможность установки в балансирные опоры установочной базы ГЗД в компоновке отклонителя и проведение их обкатки и испытаний.

Известен стенд РГУ нефти и газа им. Губкина, включающий установочную базу с зажимами, размещенную под наклоном к полу производственного помещения, тормозное устройство в виде электромагнитного порошкового тормоза с клиноременной передачей к валу ГЗД, одновинтовой насос и приемный бак. Рабочая жидкость - вода (Д.Ф.Балденко, Ф.Д.Балденко, А.Н.Гноевых. Справочное пособие. Винтовые забойные двигатели, - М.: Недра, 1999 г., с.222-224).

Недостатком стенда также является невозможность установки в зажимы установочной базы ГЗД в компоновке отклонителя и проведение их обкатки и испытаний.

Задача настоящего изобретения заключается в расширении технологических возможностей проводимых на горизонтальном стенде испытаний ГЗД, включающих возможность проведения на стенде испытания ГЗД в компоновке отклонителя.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в стенде для обкатки и проведения испытаний гидравлических забойных двигателей ГЗД, включающем зажимные приспособления для закрепления корпуса ГЗД и тормозное устройство, размещенные на установочной базе, емкость для принятия энергетической жидкости и насос стенда, согласно изобретению стенд содержит одно, связанное с установочной базой, неподвижное зажимное приспособление и не менее двух, связанных с установочной базой, самоустанавливающихся зажимных приспособлений, причем самоустанавливающиеся зажимные приспособления состоят из трех плит - основной, промежуточной и поворотной, при этом основная плита связана с установочной базой стенда и имеет на своей поверхности не менее трех продольных пазов, в промежуточной плите установлены не менее трех втулок с шарикоподшипниками, втулки поджаты плоскими пружинами, с помощью которых промежуточная плита приподнята над основной плитой с возможностью перемещения на шарикоподшипниках по пазам в основной плите вдоль нее, поворотная плита установлена на оси, закрепленной в промежуточной плите, приподнята над ней с помощью пружины, установленной на ось, с возможностью свободного поворота относительно промежуточной плиты, причем на поворотной плите установлены откидной хомут, накидной болт и сменные призмы.

Наклонно-направленное и горизонтальное бурение потребовало создания ГЗД в компоновке отклонителя, а неуклонный рост объемов наклонно-направленного и горизонтального бурения предъявляет повышенные требования к техническому состоянию используемых для этих целей ГЗД. Стенды для обкатки и испытаний ГЗД должны обеспечивать возможность проведения на них испытаний ГЗД в компоновке отклонителя для контроля энергетических характеристик.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показан общий вид горизонтального стенда для обкатки и испытаний ГЗД.

На фиг.2 - вид сверху горизонтального стенда для обкатки и испытаний ГЗД.

На фиг.3 - общий вид механического самоустанавливающегося зажима.

На фиг.4 - вид сбоку механического самоустанавливающегося зажима.

На фиг.5 - вид сверху механического самоустанавливающегося зажима.

На фиг.6 - разрез А-А на фиг.3.

На фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.5

На фиг.8 - разрез В-В на фиг.7.

Стенд включает насос 1, буровой рукав 2, всасывающий трубопровод 3, блок датчиков 4 для контроля производительности насоса и давления, развиваемого насосом, пульт управления 5 с компьютером и установочную базу 6.

Установочная база 6 включает неподвижное зажимное приспособление 7, самоустанавливающиеся зажимные приспособления 8, тормозное устройство 9, зубчатую муфту 10, установленную на вал тормоза 9, гидроотбойник 11, раму-емкость 12, датчик оборотов 13, датчик момента 14, переводник 15, полумуфты 16, 17.

Самоустанавливающееся зажимное приспособление 8 состоит из трех плит. Основная плита 18, промежуточная плита 19 и поворотная плита 20. Основная плита 18, например, болтовым соединением крепится к раме-емкости 12. В основной плите 18 выполнено не менее трех, например четыре, продольных паза глубиной до 3^х мм. В промежуточной плите 19 установлены не менее трех, например четыре, втулок 21 с закрепленными в них шарикоподшипниками 22. С помощью плоских пружин 23, поджимающих втулки 21 с шарикоподшипниками 22, промежуточная плита 19 приподнята над основной плитой 18 не менее чем на 2-3 мм и имеет возможность беспрепятственно перемещаться на шарикоподшипниках 22 по продольным пазам основной плиты 18. На поворотной плите 20 установлены откидной хомут 24, накидной болт 25 и сменные призмы 26. Поворотная плита 20 установлена на ось 27 с пружиной 28. Пружина 28 приподнимает поворотную плиту 20 над промежуточной плитой 19 не менее чем на 2 мм, а ось 27 дает возможность поворотной плите 20 беспрепятственно поворачиваться относительно промежуточной плиты 19. Жесткость пружин 23 и 28 рассчитана с учетом веса ГЗД, укладываемого в зажим. Таким образом, предлагаемая конструкция зажимных приспособлений предоставляет две степени свободы перемещения самоустанавливающегося зажимного приспособления 8 относительно рамы-емкости 12.

Плита основания неподвижного зажимного приспособления 7, центрирующего ось вала шпинделя ГЗД с тормозным устройством, и основная плита 18 самоустанавливающегося зажимного приспособления 8 с помощью болтовых соединений закреплены на раме 12 стенда.

ГЗД в компоновке отклонителя имеют угол отклонения двигательной секции относительно шпиндельной секции в пределах 3° с дискретностью в 15'. В зависимости от конструкции ГЗД угол отклонения может быть как постоянным неизменным, так и регулируемым изменяющимся.

Раму-емкость 12 заполняют водой под верхний уровень. На верхний переводник корпуса двигательной секции испытуемого ГЗД навинчивается переводник 15, на переводник вала шпинделя ГЗД навинчиваются полумуфты 16 и 17. Полумуфта 16 имеет радиально расположенные отверстия для слива воды. Испытуемый ГЗД в компоновке отклонителя с углом отклонения двигательной секции относительно шпиндельной, равным, например, 1°15', устанавливается в зажимы установочной базы следующим образом. Шпиндельная секция испытуемого ГЗД укладывается крантбалкой на сменные призмы неподвижного зажимного приспособления 7, аналогичные сменным призмам 26 самоустанавливающего зажимного приспособления 8, при откинутом положении хомута 24. Шпиндельная секция через полумуфты 16, 17 посредством шлицевого соединения соединяется с зубчатой муфтой 10, а через нее с тормозным устройством 9. После подсоединения шпиндельной секции к тормозному устройству двигательная секция ГЗД укладывается кран-балкой на сменные призмы 26 в два самоустанавливающихся зажимных приспособления 8. При укладке в самоустанавливающиеся зажимные приспособления 8 двигательной секции ГЗД, расположенной под углом 1°15' к шпиндельной секции ГЗД, промежуточные плиты 19 самоустанавливающихся зажимных приспособлений 8 на подшипниках 22 под весом ГЗД перемещаются по продольным пазам основной плиты 18 поперек рамы 12 стенда на расстояние, равное расстоянию смещения точки укладки двигательной секции относительно оси рамы, а поворотные плиты 20 самоустанавливающихся зажимных приспособлений 8 поворачиваются на оси 27 на угол 1°15', равный углу отклонения двигательной секции относительно шпиндельной секции ГЗД, таким образом, что зажимные приспособления являются самоустанавливающимися на угол, равный углу отклонения двигательной секции относительно шпиндельной секции ГЗД в компоновке отклонителя. Промежуточная плита 19 самоустанавливающегося зажимного приспособления 8 будет перемещаться поперек оси, а поворотная плита 20 самоустанавливающегося зажимного приспособления 8 будет разворачиваться под весом ГЗД и на любые другие углы, равные углам отклонения ГЗД.

После укладки ГЗД в неподвижное зажимное приспособление 7 и самоустанавливающиеся зажимные приспособления 8 хомуты 24 неподвижного 7 и самоустанавливающегося 8 зажимных приспособлений накидываются на корпус шпинделя и корпус двигательной секции ГЗД и закрепляются накидными болтами 25. Поворотная плита 20 закрепляется на промежуточной плите 19, а промежуточная плита 19, в свою очередь, на основной плите 18 с помощью болтовых соединений, гайки которых выполнены с ручками для удобства работы.

Верхний переводник корпуса двигательной секции ГЗД через переводник 15 соединяется с помощью быстроразъемного соединения с буровым рукавом 2 стенда. Закрывается крышка гидроотбойника 11. С пульта управления 5 включается насос 1 и осуществляется управление процессом испытаний. Вода с помощью насоса 1 подается в ГЗД, проходит через ГЗД, собирается гидроотбойником 11 и направляется в раму-емкость 12, откуда через всасывающий трубопровод 3 снова забирается насосом 1. Расход и давление замеряются блоком датчиков 4, включающим в себя датчик расхода и датчик давления, частота вращения вала ГЗД замеряется датчиком оборотов 13 (шифратор приращений модели), тормозной момент замеряется датчиком момента 14 (силоизмерительный датчик). Снимаемые параметры характеристик обрабатываются и распечатываются компьютером.

В прототипе зажимные устройства выполнены в виде балансирных опор (люнетов), неподвижно закрепленных на раме установочной базы стенда. Два металлических ролика установлены на сварную рамную конструкцию, опорная плита которой с помощью болтовых соединений закреплена на раме стенда. Третий ролик установлен на откидном рычаге, закрепленном на рамной конструкции. Откидной рычаг закрепляется накидным болтом. Зажимные устройства неподвижны.

В предлагаемом изобретении самоустанавливающиеся зажимные приспособления 8 выполнены из трех плит. Основная плита 18 закрепляется болтами на раме 12. Промежуточная плита 19 устанавливается на основную плиту 18 не менее чем на четырех подпружиненных шарикоподшипниках и имеет возможность перемещаться в незакрепленном состоянии вдоль основной плиты 18 по пазам, выполненным в ней поперек рамы 12 стенда. Поворотная плита 20 установлена на оси 27 с пружиной 28 на промежуточной плите 19 и имеет возможность свободно вращаться вокруг оси 27 в незакрепленном положении. При укладке в зажим ГЗД промежуточная плита 19 под весом ГЗД перемещается поперек рамы 12, а поворотная плита 20 под весом ГЗД поворачивается на угол, равный углу отклонения двигательной секции относительно шпиндельной секции ГЗД. Поворотная плита 20 закрепляется на промежуточной плите 19 двумя болтовыми соединениями, а промежуточная плита 19 закрепляется на основной плите 18 четырьмя болтовыми соединениями, гайки которых выполнены с ручками для удобства и быстроты работы.

Свободное перемещение самоустанавливающихся зажимных приспособлений 8 поперек рамы 12 и их вращение вокруг установленной в зажиме оси 27 обеспечивает гарантированно точное совпадение угла отклонения двигательной секции относительно шпиндельной секции ГЗД и оси сменных призм 26, установленных в самоустанавливающиеся зажимные приспособления 8, просто под весом ГЗД. Свободное перемещение самоустанавливающихся зажимных приспособлений 8 в раскрепленном положении поперек рамы 12 устраняет необходимость перемещения самоустанавливающихся зажимных приспособлений 8 вдоль рамы 12 и обеспечивает возможность работы с ГЗД в компоновке отклонителя с любой длиной двигательной секции и с любой дискретностью угла отклонения в пределах 3°. Применение в конструкции зажимных приспособлений 7, 8 откидных хомутов 24 с накидными болтами 25 обеспечивает удобство и быстроту установки в зажимные приспособления 7, 8 ГЗД, надежность и удобство закрепления в зажимные приспособления 7, 8 ГЗД от проворота во время проведения испытаний. Все вышеперечисленное значительно расширяет технологические возможности выполнения работ на стенде по обкатке и проведению испытаний ГЗД, в том числе обеспечивает возможность проведения обкатки и испытаний ГЗД в компоновке отклонителя.

Предлагаемая компоновка стенда для обкатки и испытаний ГЗД проста в изготовлении и эксплуатации, обладает высокой ремонтопригодностью и простотой обслуживания, удобна при монтаже.

Изобретение может быть использовано для обкатки и проведения испытаний гидравлических забойных двигателей (ГЗД). Стенд содержит связанные с установочной базой одно неподвижное зажимное приспособление и не менее двух самоустанавливающихся зажимных приспособлений. Самоустанавливающиеся приспособления выполнены с возможностью установки под весом ГЗД на угол, равный углу отклонения двигательной секции относительно шпиндельной секции ГЗД в компоновке отклонителя. Самоустанавливающиеся приспособления состоят из трех плит – основной, промежуточной и поворотной. Основная плита связана с установочной базой стенда и имеет на своей поверхности не менее трех продольных пазов. В промежуточной плите установлены не менее трех втулок. Втулки поджаты плоскими пружинами, с помощью которых промежуточная плита приподнята над основной плитой с возможностью перемещения на шарикоподшипниках по пазам в основной плите вдоль нее. Поворотная плита установлена на оси, закрепленной в промежуточной плите, приподнята над ней с помощью пружины, установленной на ось, с возможностью свободного поворота относительно промежуточной плиты. Расширяются технологические возможности проводимых на горизонтальном стенде испытаний ГЗД, включающих возможность проведения на стенде испытаний ГЗД в компоновке отклонителя. 8 ил.

Стенд для обкатки и проведения испытаний гидравлических забойных двигателей (ГЗД), включающий зажимные приспособления для закрепления корпуса ГЗД и тормозное устройство, размещенные на установочной базе, емкость для принятия энергетической жидкости и насос стенда, отличающийся тем, что стенд содержит одно, связанное с установочной базой, неподвижное зажимное приспособление и не менее двух, связанных с установочной базой, самоустанавливающихся зажимных приспособлений, причем самоустанавливающиеся зажимные приспособления состоят из трех плит – основной, промежуточной и поворотной, при этом основная плита связана с установочной базой стенда и имеет на своей поверхности не менее трех продольных пазов, в промежуточной плите установлены не менее трех втулок с шарикоподшипниками, втулки поджаты плоскими пружинами, с помощью которых промежуточная плита приподнята над основной плитой с возможностью перемещения на шарикоподшипниках по пазам в основной плите вдоль нее, поворотная плита установлена на оси, закрепленной в промежуточной плите, приподнята над ней с помощью пружины, установленной на ось, с возможностью свободного поворота относительно промежуточной плиты, причем на поворотной плите установлены откидной хомут, накидной болт и сменные призмы.