Шарнирная муфта преимущественно для бурильной колонны Советский патент 1984 года по МПК E21B7/08 F16C11/06 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при корректировании направления проходки скважины в качестве шарнирного переходника бурильной колонны.

Известна шарнирная муфта для бурильной колонны, содержаш.ая ниппель со сферической опорной пятой, закрепленную на нем ведомую полумуфту, переходник с навинченной на него ведущей полумуфтой, в которой между верхним и нижним подпятниками подвижно закреплена опорная пята и герметизирующее кольцо 1.

Однако известная и1арнирная муфта характеризуется недостаточной надежностью в работе при одновременном воздействии на Нее пульсирующего давления промывочной жидкости и знакопеременных механических нагрузок, поскольку герметизирующее кольцо с одной стороны в месте контакта опорной няты с подпятником усиленно изиащивается, а с другой стороны-, за счет увеличения зазора между ними прослабляется и пропускает промывочную жидкость, что приводит к быстрому выходу муфты из строя.

Наиболее близкой к предлагаемой является шарнирная муфта, содержащая ниппель со сферической опорной пятой, установленной в полости полумуфты между подпятниками, и герметизирующее кольцо, выполненное в виде двух сальниковых набивок, расположенное между полумуфтой и пятой в секторе с наибольшим поперечным сечением между подпятниками 2.

Недостаток указанной шарнирной муфты заключается в том, что для обеспечения надежной герметизации шарнира необходима сильная -предварительная затяжка сальника. Это приводит к увеличению силы трения, а Следовательно, к быстрому износу сальников. При этом в шарнире возникает значительный момент сопротивления отклонению осей подвижно соединенных между собой элементов щарНира, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках шарнирной муфты при использовании ее в составе КНБК (компоновки Нижней части бурильной колонны), работающих по принципу отвеса, для уменьшения зенитного угла.

Цель изобретения - повышение надежности работы при использовании в качестве герметизирующего кольца набора манжетных уплотнений.

Указанная цель достигается тем, что в шарнирной муфте преимущественно для бурильной колонны, содержащей ниппель со сферической опорной пятой, установленной в полости полумуфты между подпятниками и герметизирующее кольцо, расположенное между полумуфтой и пятой в секторе с наибольщим поперечным сечением

между подпятниками, полумуфта выполнена со сферической проточкой, коаксиально сфере пяты в секторе от 10 до 30° для размещения герметизирующего кольца.

На чертеже показана предлагаемая шарнирная муфта, общий вид.

Шарнирная муфта содержит ниппель 1 со сферической опорной пятой 2, закрепленную на нем ведомую кулачковую полумуфту 3, переходник 4 с навинченной на

него ведущей полумуфтой 5, в которой между верхним 6 и Нижним 7 подпятниками подвижно закреплена опорная пята 2, и герметизирующее кольцо 8. При этом ведущая кулачковая полумуфта 5 выполнена со сферической проточкой -9 коаксиально сфере пяты 2 в секторе от 10 до 30°, центр симметрии которой совпадает с центром сферы опорной пяты 2, и в этой проточке 9 установлено герметизирующее кольцо 8, которое поджато между подпят0 Никами б и 7 и пятой 2. Герметизирующее кольцо 8 муфты выполнено из набора манжетных уплотнений в виде сферического пояса, образующие торцовых поверхностей которого проходят через центр симметрии и образуют между собой угол от 10

до 30°. Кольцо 8 может быть выполнено составным из различных материалов.

Шарнирная муфта работает следующим образом.

При воздействии на ниппель 1 и переQ ходник 4 усилий, сжимающих муфту, сфе рическая пята 2 опирается на верхний подпятник 6, вставленное в сферическую проточку 9 ведущей полумуфты 5 герметизирующее кольцо 8 поджато подпятниками 6 и 7 и пятой 2. а его сферические рабочие поверхности плотно прилегают к пяте 2 и ведущей полумуфте 5. Крутящий момен-т от переходника 4 на ниппель 1 передается кулачковыми полумуфтами 3 и 5. Сферическая форма няты 2 обеспечивает щарнирное соединение переходника 4 с ниппелем 1 и поворот их осей относительно друг друга.

Избыточное давление промывочной жидкости воздействует на пяту 2 и снижает контактные напряжения между пятой 2

г и подпятником 6, одновременно герметизирующее кольцо 8 поджимается избыточным давлением к подпятнику 7, обеспечивая надежную герметизацию муфты.

Угол 30° между образующими торцовых поверхностей 10 кольца 8 обеспечивает

- исключение возможности защемления кольца при поворотах осей ниппеля и переходника во всем диапазоне допустимо возможных углов. Защемление кольца с последующим нарущением его целостности

может происходить в результате увеличения зазоров между контактными площадками опорной пяты и подпятников при рабочем износе этих деталей. При этом нижний 3 предел 10° обусловлен устойчивостью уплотйительного кольца и удобством его монтажа. Установка герметизирующего кольца, поджатого между подпятниками в сферической проточке, центр симметрии которой совпадает с центром сферы опорной пяты, обеспечивает, во-первых, максимально возможную разгрузку пяты за счет воздействия гидростатического давления промывочной жидкости на максимально, возможное Ю сечение пяты, во-вторых, исключает возм-ожность его защемления и усиленного износа, так как при допустимых углах поворота оси ниппеля относительно оси переходника исключается попадание герметизирующего кольца в зону контактных площадок пяты с подпятником, в-третьих, 10702 4. обусловливает равномерное обжатие и износ этого кольца, что повышает надежность его работы при пульсирующем давлении и знакопеременных нагрузках, Выполнение герметизирующего кольца со сферическими рабочими и торцовыми поверхностями, образующие которых проходят через центр симметрии, обеспечивает равномерное прижатие его к уплотняемым поверхностям и равномерный его износ, что повышает надежность работы муфты. Технико-экономическая эффективность от внедрения изобретения заключается в снижении материальных затрат на проводку скважин за счет увеличения срока службы шарнирной муфты.

ШАРНИРНАЯ МУФТА ПРЕИМУШЕСТВЕННО ДЛЯ БУРИЛБНОИ КОЛОННЬ1, содержащая Ниппель со сферической опорной питой, установленной в полости полу муфты между подпятниками, и герметизирующее кольцо, расположенное между полумуфтой и пятой в секторе с наиболь шим поперечным сечением между подпятниками, отлича/р-щаяся тем, что, с целью повышения надежности работы прн использовании в качестве герметизирующего кольца набора манжетных уплотнений, полумуфта выполнена со сферической проточкой коаксиально сфере пяты в секторе от 10 до 30° для размещения герметизирующего кольца. (Л 1C со