Устройство для вращения инструмента в бурильной машине Советский патент 1984 года по МПК E21B6/02 B25D16/00 

Г 4i 8 гт

mLLL±J,

ff tttf

.1

гвгз Я1

1.11,LL

ttt.l Изобретение относится к области горной промьшшенности,в частности к устройствам для вращения инструмент в бурильных машинах, например, используемых в подземных условиях. Известно устройство для вращения инструмента в бурильной машине, вклю чающее корпус, неподвижное колесо с внутренними зубьями кругового профи ля и эксцентричный сателлит с золот никовой втулкой, муфту в виде кольцеобразного элемента, связывакядего сателлит со шпинделем ГЛ . Однако в данном устройстве вслед ствие незначительной величины рабочих камер и относительно, невысокой гйрметичности уменьшается как КПД устройства, так и его надежность. Наиболее близким к изобретению п технической слпцности и достигаемому результату является устройство для вращения инструмента в бурильной ма .шине, содержащее корпус с жестко по саженным в кем зубчатьм колесом внутреннего зацепления, эксцентрично расположенный в последнем зубчатый сателлит с кольцеобразным эластичным элементом, образующим сектор ные полости, ребра, радиально смещенные относительно винтовьтх золотниковьпс каналов подвода энергоносителя, и шпиндель внутри сателлита 2j Однако в известном устройстве вследствие скольжения ребер относительно сателлита и шпинделя происходит их износ, приводящий к снижению надежности конструкции. Кроме того, консольное расположение зубчатой муфты относительно точек взаимодействия приводит к проявлению торсионного эффекта, также снижающего надежно.сть конструкции. Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет снижения величины торсионных возмущений и увеличения степени уравновешенности вращающихся элементов. Эта цель достигается тем, что в устройстве для вращения инструмента в бурильной машине, содержащем корйу с жестко посаженным в нем зубчатым колесом внутреннего зацепления, эксцентрично расположенный в последне зубчатый сателлит с кольцеобразным эластичным элементом, образующим се торные полости, ребра, радиально смещенные относительно винтовых золотниковых каналов подводя энерго носителя, и шпиндель внутри сателлита, ребра жестко связаны с сателлитом и шпинделем, причем число ребер равно числу секторных полостей, рабочие объемы последних равны друг другу, а секторпные полости, размещены в промежутке между ребрами. На фиг. 1 показано устройство продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1 (развертка винтовых золотниковьгх .каналов) . Устройство для вращения инструмента в бурильной машине содержит гибкий зубчатьй сателлит в виде гибкого обода 1 с нарезанными на нем двумя симметричнь)ми(гибкими) зубчатыми венцами 2 и 3, которые находятся в постоянном затдеплении с жесткими зубчатыми колесами 4 и 5, закрепленными в корпусе 6 штифтами 7 и 8. Корпус 6 закрыт крьшжами 9 и 10, в которых установлены подшипники 11 и 12, закрытые своими крьш1ками 13 и 14. На подшипниках 11 и 12 установлен шпиндель 15, соединенный через шлицы 16 с втулкой 17 кольцеобразного элемента 18 из эластично-упругого материала (например, резины). Кольцеобразный элемент 18 прикреплен к втулке 17 и к гибкому ободу 1 (например, за счет вулканизации, склеивания и т.д.) и выполнен на всю длину образующей гибкого обода 1 с секторньми полостями 19 и винтовыми золотниковыми каналами 20 к ним с подводящими отверстиями 21. Винтовые золотниковые каналы 20, выходящие по эллиптичному торцу гибкого обода 1,сообщаются через каждые 90 с соответствующими кольцевыми полостями 22 и 23 в крьш1ке 10 через их часто просверленные по двум концентрическим окружностям отверстия 24 и 25. Эллиптический (или кулачковый) профиль удлиненному гибкому ободу 1 (и встроенному внутри него кольцеобразному элементу 18 с золотниковыми каналами 20) сообщает двухрядньй механический генератор 26 волн с роликами 27 и 28, которые удерживаются по оси дистанционным кольцом 29. Двухрядный механический генератор 26 волн осуществляет образование эллиптического профиля на всей длине гибкого .обода 1, при этом каждый ряд роликов генератора располо3

жен в зоне своего гибкого зубчатого венца.

Гибкая насадка 30 обеспечивает герметичность золотникового распределительного устройства по торцу. Винтовые золотниковые каналы 20 служат для распределения энергоносителя по секторным полостям 19 (векторная диаграмма на фиг. 2, где Р давление энергоносителя, Р - результирующая сила отдельного квадранта, 6 - эксцентриситеты гибкого зубчатого сателлита) . Для получения данной диаграммы вход каждого золотникового винтового канала 20 должен быть развернут относительно его выхода на 45.

Число секторных полостей 19 подбирается оптимальным по конструктивно-технологическим параметрам, а золотниковые каналы 20- распределяются пропорционально между ними. Подвод к каждой секторной полости 19 не менее двух золотниковых каналов 20 исключает образование в них застойных зон и гарантирует более быструю их продувку или наполнение в переходных зонах, когда сечения подводящих отверстий 24 и 25 частично или полностью перекрыты.

Ребра 31 жестко скреплены со шпиделем 15, а секторные полости 19 размещены между ребрами, причем число ребер 31 равно числу секторных полостей 19, а объемы последних равны друг другу.

Все трущиеся торцовые резиновые поверхности устройства выполнены технологически с антифрикционньвда свойствами. Для усиления резиновые элементы устройства могут быть армированы эластичным кордом.

Стрелки В, С и Д указывают направление движения энергоносителя в определенный момент времени.

Работа устройства для вращения инструмента в бурильной машине осуществляется следукицим образом.

При подаче энергоносителя по стрелке В в кольцевую полость 22 и

далее через отверстия 24, винтовые золотниковые каналы 20 и подводящие отверстия 21 в секторные полости 19 первого и третьего квадрантов (фиг. 2) начинается движение зубьев гибких венцов 2 и 3 относительно неподвижных зубчатых колес 4 и 5. Соответствующие секторные полости 19 за счет давления энергоносителя

654

действуют как элементарные поршни на гибкий обод 1, при этом они развивают результирующие силы Р.

Гибкие зубчатые венцы 2 и 3, имеющие число зубьев, синхронно проворачиваются относительно неподвижных зубчатых колес 4 и 5, также выполненных с одинаковым числом зубьев. За один цикл гибкий зубчатый сателлит повернется на угол, соответствующий разнице чисел зубьев меязду неподвижными и гибкими венцами. За это время генератор 26 волн сделает один полный оборот, а каждая секторная полость 19 дважды побывает в зоне нагнетания и выхлопа энергоносителя .

Возникающий крутящий момент от гибкого зубчатого сателлита через

стенки кольцеобразного элемента 18, втулку 17 и шлицы 16 передается шпинделю 15 и буровому инструменту (не показан). Вращатель одновременно генерирует мощность и редуцирует ее, т.е), он работает как моторредуктор. Отработанный энергоноситель в рассматриваемый момент времени из секторных полостей 19 второго и четвертого квадрантов(фиг.2)

выходит через соответствукнцие отверстия 21, винтовые, золотниковые

каналы 20 и далее через отверстия 25 в кольцевую полость 23 и в атмосферу по стрелке С. Энергоноситель к буровому инструменту подается через полый шпиндель 15 по стрелке Д.

Реверс шпинделя 15 осуществляется изменением направления подачи энергоносителя, т.е. энергоноситель одается против стрелки С в кольцевую полость 23 и через соответствующие отверстия 25, золотниковые каналы 20 и отверстия 21поступает в рассматриваемый момент времени в секторные полости 19 второго и четвертого квадрантов (фиг. 2). А выхлоп из секторных полостей 19 первого и третьего квадрантов ведется через кольцевую полость 22 и в атмосферу против стрелки В.

При использова1 ии предлагаемого изобр(етения кроме повышения надежности конструкции достигается увеличение крутящего момента за счет относительно большой суммарной поверхности секторных полостей, выполняющих функции поршней.

f9.

Л

A-A

IS

Фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАВЩНИЯ ИНСТРУМЕНТА В БУРИЛЬНОЙ МАШИНЕ, содержащее корпус с жёстко посаженным в нем зубчатым колесом внутреннего зацепления, эксцентрично расположенный в последнем зубчатый сателлит с кольцеобразным эластичным элементом, образующим секторные полости, ребра, рацибнально смещенные относительно винтовых золотниковых каналов подвода энергоносителя,и шпиндель внутри сателлита, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет снижения величины торсионных возмущений и увеличения степени уравновешенности вращающихся элементов, ребра жестко связаны с сателлитом и шпинделем, при- V чем число ребер равно числу секторных полостей, рабочие объемы последних равны друг другу, а секторные полости размещены в промежутках между ребрами.