Синусошариковый редуктор для забойных двигателей Советский патент 1984 года по МПК E21B4/00 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для ударновращательного бурения, и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в составе забойного двигателя, например турбобура или электробура.

Известен синусошариковый редуктор для забойных двигателей, включающий корпус, ведущий вал с синусоидальными беговыми дорожками, установленный между ними ведомый вал с продольными пазами, в которых размещены щаровые сателлиты 1.

Известное устройство характеризуется недостаточной интенсивностью бурения, обусловленной тем, что при вращательном бурении породоразрушающий инструмент внедряется в забой под действием только осевой статической нагрузки.

Цель изобретения - интенсификация процесса бурения за счет создания динамических нагрузок на инструмент.

Поставленная цель достигаегся тем, что в синусошариковом редукторе для забойных двигателей, включающем корпус и ведущий вал с синусоидальными беговыми дорожками, установленный между ними ведомый вал с продольными пазами, в которых размещены щаровые сателлиты, ведущий вал установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и ведомого вала, продольные пазы последнего выполнены короче амплитуды беговых синусоидальных дорожек корпуса и ведущего вала.

На фиг. I изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - развертка беговых синусоидальных дорожек ведущего вала, корпуса и пазов ведомого вала.

Устройство состоит из корпуса 1 с синусоидальной базовой дорожкой 2. Внутри корпуса 1 размещен ведущий вал 3 с синусоидальной беговой дорожкой 4. Ведущий вал 3 своим верхним концом 5 сочленяется с валом забойного двигателя (не показан). Между корпусо.м 1 и ведущим валом 3 расположен ведомый вал 6, в котором выполнены продольные пазы 7. Количество пазов должно быть равно сумме периодов синусоидальных дорожек ведущего вала 3 и корпуса 1. Пазы 7 выполнены с нижней стороны короче амплитуды h синусоидальных беговых дорожек 2 и 4 на величину К осевого перемещения породоразрущающего инструмента. К нижнему концу 8 ведомого вала 6 крепится породоразрущающий инструмент (не показан). В пазах 7 ведомого вала 6 расположены щариковые сателлиты 9. Между буртами ведомого вала 6 и корпуса 1 расположена пружина 10.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 3 благодаря одновременному взаимодействию щаровых сателлитов 9 с поверхностями синусоидальных- каНавок 2 корпуса 1, канавок 4

ведущего вала 3 и пазов 7 ведомого вала 6 происходит изменение частоты вращения и момента ведомого вала.

При этом щаровые сателлиты 9 перекатываются по синусоидальным канавкам 2 и 4, одновременно перемещаясь вдоль пазов 7. Не докативщись до максимальной величины амплитуды h, щаровые сателлиты 9 упираются в поверхность пазов 7 и перемещают ведомый вал 6 .на заданную величину К вдоль корпуса 1 и ведущего вала 3. При этом пружина 10 сжимается, при обратном перемещении щариков 9 вдоль пазов 7 пружина 10 способствует возврату ведо.мого вала 6 в исходное положение. Все пазы ведомого вала должны быть укорочены с одной стороны: либо с нижней, либо с верхней. Величина осевого перемещения (амплитуда колебаний) породоразрущающего инструмента зависит от условий бурения, является величиной эмпирической и составляет в среднем 0,5-5,0 мм. Частота колебаний

осевого перемещения породоразрущающего инструмента зависит от частоты вращения ведомого вала, в частности от количества пазов, выполненных на ведомом валу. Поскольку количество пазов ведомого вала зависит от передаточного числа редуктора, то

можно, изменяя передаточное число, обеспечить создание оптимального соотнощения частоты колебаний осевого перемещения и частоты вращения породоразрущающего инстру.мента. Для исключения воздействия вибрации на забойный двигатель целесообразно на редукторе установить амортизатор. Для того, чтобы нейтрализовать воздействие вибрации на забойный двигатель и одновременно возвращать ведомый вал в исходное положение, амортизатор предпочтительно устанавливать с той стороны редуктора, с какой укорочены пазы на ведомом валу.

Выполнение пазов ведомого вала укороченными с одной стороны на величину осе5 вого перемещения породоразрущающего инструмента позволяет в процессе вращения передавать породоразрущающему инструменту динамические импульсы. Совместное воздействие статических усилий от осевой нагрузки и динамических от осевого переме0 щения породоразрущающего инструмента обеспечивает создание на забое условий для объемного разрущения горной породы. Наличие амортизатора предотвращает воздействие вибрации на забойный двигатель и одновременно прижимает породоразрущающий инструмент к забою.

СИНУСОШАРИКОВЫЙ РЕДУКТОР ДЛЯ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, включающий корпус и ведущий вал с синусоидальными беговыми дорожками, установленный между ними ведомый вал с продольными пазами, в которых размещены щаровь е сателлиты, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса бурения за счет создания динамических нагрузгж на инструмент, ведущий вал установлен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и ведомого вала, продольные пазы последнего выполнены короче амплитуды беговых синусоидальных дорожек корпуса и ведущего вала. (Л о со ю to 05 О