Торцовое уплотнение вала забойного двигателя Советский патент 1984 года по МПК E21B4/00 F16J15/00 

Изобретение относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к конструкциям улотнений валов забойных двигателей.

Известно уплотнительное устройство вала забойного двигателя, содержащее контактные кольца торцового уплотнителя, одно из которых жестко закреплено на валу, другое установлено в корпусе с возможностью осевого перемещения, при этом в полом валу забойного двигателя ниже плоскости контакта по оси имеются дренажные отверстия 1.

Heдoctaткoм этого устройства является то, что при вибрации имеется опасность размыкания контакта колец торцового .уплотнения, увеличивающая утечки промывочной жидкости и ускоряющая износ рабочих поверхностей уплотнения.

Известно торцовое уплотнение, содержащее две контактные пары, образованные центральным уплотнительным кольцом (цель ным или составн.з1м), закрепленным с возможностью осевого перемещения, и двумя периферийными уплотнительным и кольцами, контактирующими с ним по торцовым поверхностям, и узел, обеспечивающий этот контакт 2.

Однако, несмотря на более высокую герметизирующую способность двойного торцового уплотнения в сравнении с одинарным, устройство также подвержено опасности разгерметизации при вибрациях.

Целью изобретения является порыщение надежности, износостойкости и герметизирующей способности торцового уплотнения вала забойного двигателя при работе его в условиях вибраций и относительных перемещений вала и корпуса при повыщенных перепадах давления абразивного бурового раствора.

Указанная цель достигается тем, что узел, обеспечивающий контакт торцовых поверхностей уплотнительных колец, выполнен в виде винтового сочленения по крайней мере одного из периферийных уплотнительных колец с корпусом или валом и установлен с возможностью взаимодействия с ведущим элементом трения.

На фиг. 1-3 представлены варианты исполнения торцового уплотнения; на фиг. 4 - вариант ведущего элемента трения.

Торцовое уплотнение включает центральное уплотнительное кольцо 1 с двумя торцовыми рабочими поверхностями 2, закрепленное на валу 3 забойного двигателя с возможностью осевого перемещения за счет соединения 4, защищенного уплотнительными элементами 5. Периферийные уплотни тельные кольца б сочленены с корпусом 7 с помощью узла 8, причем одно из них 9 может крепиться жестко (фиг. 1 и 3). Узел 8 представляет собой щлицевое, зубчатое или любое другое зацепление, обеспечивающее разложение окружного усилия с возникновением его осевой составляющей, т. е. соединение, выполненное по винтовой линии. Подвижно сочлененные периферийные кольца б оснащены уплотнительными элементами 10 и взаимодействуют с ведущими элементами 11 трения либо по цилиндрической поверхности (фиг. 1-3), либо по торцовой поверхности (фиг. 4). Ведущим элементом трения могут служить торцовые

рабочие поверхности 2 уплотнения, поджатые упругим элементом 12, размещенным, например, в центральном уплотнительном кольце 1 (фиг. 3), состоящим из двух подвижных относительно друг друга в осевом направлении частей.

Торцовое уплотнение может быть снабжено дренажным отверстием 1,3 вала 3 в зоне контакта первой рабочей пары. В случае отсутствия опасности защламования возможна обратная схема, в которой центральное уплотнительное кольцо сочленено с корпусом, а периферийные кольца - с валом. При вращении вала 3 осевая составляющая от разложения в винтовом соединении узла 8 силы трения между периферийными уплотнительными кольцами 6 и ведущими

элементами 11 трения прижимает рабочие кольца по торцовым поверхностям 2 и препятствует протоку жидкости в рабочих парах независимо от вибраций и осевых взаимных перемещений вала 3 и корпуса 4.

В варианте с упругим элементом 12, последний исключает разгерметизацию уплотняемой полости в случае ее недопустимости (например, в маслонаполненных конструкциях) . Наличие ведущего элемента трения в этом случае необязательно, так как его

роль выполняют торцовые рабочие поверхности 2.

Совместное действие винтового узла 8, ведущих элементов 11 трения и вощедщих в контакт рабочих торцовых поверхностей 2 обеспечивает автоматически регулируемую

плотность контакта торцового уплотнения в зависимости от условий трения в нем и независящую от таких внещних факторов, как вибрация и осевое перемещение корпуса и вала. .

Предлагаемое торцовое уплотнение обладает в сравнении с известными более высокой герметичностью в условиях вибраций и абразивной среды и, как следствие этого, повыщенной стойкостью армирующего слоя торцов за счет снижения количества проникающих абразивных частиц в полость стыка пары и исключения гидроабразивного износа. Применение торцового уплотнения в забойных двигателях со щпинделями как открытого типа, так и маслонаполненных, позволит повысить стойкость опор, а также

показатели бурения в условиях пониженных расходов бурового раствора и повыщенных вибраций т. е. в глубоком бурении.

ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее две контактные пары, образованные центральным кольцом, закрепленным с возможностью осевого перемещения, и двумя периферийными уплотнительными кольцами, контактирующими с ним по торцовым поверхностям, и узел, обеспечивающий этот контакт, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности, износостойкости и герметизирующей способности при работе в условиях вибраций и относительных перемещений вала и корпуса при повышенных перепадах давления абразивного бурового раствора, узел, обеспечивающий контакт торцовых поверхностей уплотнительных колец, выполнен в виде винтового сочленения по крайней мере одного из периферийных.уплотнительных колец с корпусом или валом. и установлен- с возможностью взаимодействия с ведущим элементом трения. (Л с ср О9 4J 00