Гидравлический индикатор момента на валу ротора буровой установки Советский патент 1988 года по МПК G01L3/20 

11372203

Изобретение относится к средствам контроля параметров бурения и касается роторных моментомеров.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет уменьшения утечек рабочей жидкости из полости гидротрансформатора,

На чертеже представлен предлагаемый индикатор.

Гидравлический индикатор содержит гидротрансформатор 1, устанавливае- Mbrti иа валу 2 ротора буровой установки, вертлюг 3 в отверстии крышки 4 гидротрансформатора с уплотнением 5 15 матор 1 вдоль оси. При этом опорная и каналом 6, сообщающим полость 7 гид- шайба 10 нажимает на мембрану 9, созПолость 7 гидротрансформатора и полость 15 стакана заполнены жидкостью, например маслом,

На корпусе гидротрансформатора 1 установлена звездочка 27, передающая вращение от электродвигателя на вал 2 ротора.

Гидравлический индикатор работает 10 следуюпшм образом.

При передаче вращения от электродвигателя на вал 2 ротора через звездочку 27 ролики 11, взаимодействуя с кулачками 12, смещают гидротрансфор20

30

ротрансформатора с манометром 8, Гидротрансформатор имеет мембрану 9 с опорной шайбой 10, а также ролики 11, которые расположены между кулачками 12, установлеиньп и на валу 2 ротора (не показан). На крьшке 4 с уплотнением 13 укреплен своей стенкой стакан 14 так, что вертлюг 3 пересекает полость 15 стакана и выходит из него с дополнительным уплотнением 16, Полость 15 стакана отделена от внещ- ней среды чулочной мембраной 17, центральная часть которой охватывает поршень 18, подвижно установленный в стакане перпендикулярно оси вертлюга 3 и поджатый пружиной 19 со стороны внешней среды через грузовую шайбу 20, Полость 15 стакана 14 сообщается с полостью 7 гидротрансфор- 35 матора через обратный клапан 21, Габариты поршня выполнены с расчетом, чтобы центр 22 его тяжести располагался между осью вертлюга 3 и дном 23 стакана. Поршень имеет прорезь 24,40 через которую проходит вертлюг 3. На конце вертлюга 3 имеется направляющая 25, в которую входит стопор 26, установленный неподвижно относительдавая в полости 7 давление жидкости, пропорциональное моменту на валу 2 ротора, которое передается по каналу 6 вертлюга 3 на манометр 8, указываю- пщй величину момента,

Вследствие того, что вертлюг 3 при вращении гидротрансформатора 1 удерживается от вращения стопором 26, 25 ВХОДЯП1ИМ в направляющую 25, между крьшкой 4 и вертлюгом 3 имеет место подвижное соединение. При этом через уплотнение 5 неизбежна утечка жидкости из полости 7 гидротрансформатора в полость 15 стакана. Количество жидкости в стакане увеличивается, поршень 18, уплотненный мембраной 17, отходит от дна 23 стакана и перемещается вдоль своей оси. Грузовая шайба 20 не препятствует вращению поршня, поскольку под действием центробежной силы она отходит от поршня,, сжимая пружину 19. Это обеспечивается соотношением F

пр

M.,,RQ .

Благодаря тому, что центр 22 тяжести поршня расположен между осью вертлюга 3 и дном 23 стакана, поршень 18 при вращении его вместе с

матор 1 вдоль оси. При этом опорная шайба 10 нажимает на мембрану 9, созПолость 7 гидротрансформатора и полость 15 стакана заполнены жидкостью, например маслом,

На корпусе гидротрансформатора 1 установлена звездочка 27, передающая вращение от электродвигателя на вал 2 ротора.

Гидравлический индикатор работает следуюпшм образом.

При передаче вращения от электродвигателя на вал 2 ротора через звездочку 27 ролики 11, взаимодействуя с кулачками 12, смещают гидротрансфор

давая в полости 7 давление жидкости, пропорциональное моменту на валу 2 ротора, которое передается по каналу 6 вертлюга 3 на манометр 8, указываю- пщй величину момента,

Вследствие того, что вертлюг 3 при вращении гидротрансформатора 1 удерживается от вращения стопором 26, ВХОДЯП1ИМ в направляющую 25, между крьшкой 4 и вертлюгом 3 имеет место подвижное соединение. При этом через уплотнение 5 неизбежна утечка жидкости из полости 7 гидротрансформатора в полость 15 стакана. Количество жидкости в стакане увеличивается, поршень 18, уплотненный мембраной 17, отходит от дна 23 стакана и перемещается вдоль своей оси. Грузовая шайба 20 не препятствует вращению поршня, поскольку под действием центробежной силы она отходит от поршня,, сжимая пружину 19. Это обеспечивается соотношением F

пр

M.,,RQ .

Благодаря тому, что центр 22 тяжести поршня расположен между осью вертлюга 3 и дном 23 стакана, поршень 18 при вращении его вместе с

Изобретение относится к средствам контроля параметров бурения и позволяет повысить надежность работы устройства за счет уменьшения утечек рабочей жидкости. На вертлюге 3 0 J3 размещен стакан 14 с уплотнением 16. Одна из стенок стакана 14 укреплена на крьшке 4 гидротрансформатора с уплотнением 13. Перемещением гидротрансформатора 1 вдоль оси устройства в полости 7 посредством мембраны 9 создается давление жидкости, пропорциональное моменту на валу 2 ротора. Давление по каналу 6 вертлюга 3 передается на манометр 8. При утечке жидкости из полости 7 гидротрансформатора в полость 15 стакана 14 уплотненный мембраной 17 поршень 18 перемещается, создавая в полости 15 давление, исключающее подсос воздуха извне через уплотнение 16. Таким образом резко уменьшается утечка жидкости из полости 7 во внешнюю среду. Воздействием пружины 19 через шайбу 20 на поршень 18 жидкость перегоняется из стакана 14 обратно в полость / через обратный клапан 21. 1 ил. 4 3 (О (Л со ьо ю о со

но ротора. Массы поршня М, грузовой 45гидротрансформатором 1 стремится пешайбы Мщ и сила Т„„ давления пружиныремещать мембрану 17 в направлении

19 в положении ее наименьшего сжатияэтого дна, поддерживая некоторое

(когда поршень поджат пружиной к днудавление жидкости в полости 15 ста- стакана) выбраны с учетом соотноше50

ния

q (Мп

где R

Мы)

Fnp ,

расстояние центра тяжести грузовой шайбы от оси вертлюга;

со - минимальная рабочая угловая скорость вращения вала вертлюга;

q - ускорение свободного падения.

55

кана 14, Это давление необходимо для исключения подсоса воздуха из внешней среды в полость 15 через дополнительное уплотнение 16,

В то же время это давление не зависит от давления в полости 7 гидротрансформатора и может быть малым что легко достигается конструктивным выполнением поршня с малым смещением центра его тяжести относительно оси вертлюга и легким по весу.

давление жидкости в полости 15 ста-

кана 14, Это давление необходимо для исключения подсоса воздуха из внешней среды в полость 15 через дополнительное уплотнение 16,

В то же время это давление не зависит от давления в полости 7 гидротрансформатора и может быть малым, что легко достигается конструктивным выполнением поршня с малым смещением центра его тяжести относительно оси вертлюга и легким по весу.

Давление в полости 15, таким образом, может быть в несколько раз меньше давления в полости 7. Благодаря этому резко уменьшается утечка жидкости во внешнюю среду, т.е. через дополнительное уплотнение 16, и повьппается за счет этого надежность работы измерителя.

Низкое давление в полости 15 сохраняется до тех пор, пока поршень 18 по мере заполнения этой полости беспрепятственно перемещается в направлении, противоположном дну стакана. Допустимое перемещение ограничено расстоянием от центра тяжести поршня до оси вертлюга. В режим работы ротора входят, однако, регулярные остановки, необходимые для смены долота. Во время остановки вала ротора исчезает передаваемый на него момент и давление в полости 7 падает до атмосферного. Одновременно исчезает центробежная сила, отводившая грузовую шайбу 20 от поршня и сжимавшая пружину 19. При этом пружина нажимает через шайбу 20 на поршень, который, перемещая мембрану, перегоняет жидкость, проникшую в полость 15 через уплотнение 5, обратно в полость 7 через обратный клапан 21. Когда поршень коснется дна 23 стакана, вся система приходит в исходное состояние. При вращении ротора поршень двигается снова беспрепятствен

но, поддерживая минимальное давление в полости 15 до следующей остановки и т.д.

Возврат в исходное состояние обеспечивается в любом положении гидротрансформатора после остановки, в том числе и когда грузовая шайба 20 находится под вертлюгом 3. Это гарантируется тем, что сила действия пружины больше суммы масс поршня и грузовой шайбы q (Мп +

-щ.

пр

Формула изобретения

Гидравлический индикатор момента на валу ротора буровой установки, содержащий гидротрансформатор с установленным с уплотнением в отверстии его крьш1ки вертлюгом, через канал которого полость гидротрансформатора сообщена с манометром, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет уменьшения утечек рабочей жидкости, в него введены установленный с уплотнением на вертлюге и закрепленный герметично на крьштке гидротрансформатора стакан, а также поршень, закрепленный в стакане с помощью чулочной мембраны перпендикулярно оси вертлюга и поджатый пружиной через грузовую шайбу, причем полость стакана сообщена с полостью гидротрансформатора через обратный клапан.