Наддолотный амортизатор Советский патент 1988 года по МПК E21B17/06 

Изобретение относится к горному делу, а именно к станкам для бурения скважин шарошечными и иными долотами, и может быть использовано для гашения осевых и крутильных вибраций бурильного инструмента и станка в целом, а также в устройствах, в которых могут иметь место подобные явления.

Цель изобретения - повышение эффективности и долговечности работы узла передачи крутяш.его момента наддолотного амортизатора и повышение эффективности гашения крутильных колебаний.

На фиг. 1 показан наддолотный амортизатор, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2.

Амортизатор содержит корпус, состоящий из связанных между собой с помошью резьбы верхнего элемента 1, среднего элемента 2 и нижнего элемента 3, имеюш,его кольцевой выступ 4.

Между нижним элементом 3 корпуса и шпинделем 5 расположена обойма 6, выполненная в виде цилиндрического патрубка имеющего два плоских диаметрально расположенных параллельных среза, которые с внутренней частью нижнего элемента 3 создают пространство для размещения в них попарно, с двух сторон узла гашения, крутильных колебаний в виде цилиндрических роликов 7 с упругими элементами 8 между ними. Внутренняя поверхность обоймы 6 и наружная поверхность шпинделя 5 образуют диаметрально расположенные конические полости для размещения узла передачи крутящего момента в виде сепаратора 9 с коническими роликами 10.

Между внутренней поверхностью промежуточной обоймы 6 и пазами щпинделя 5 установлены шарики 11 для фиксации шпинделя 5.

В полости .нижнего элемента 3 корпуса с помощью шайбы 12 и кольцевого выступа 4 располагают промежуточную обойму 6. В кольцевом пространстве между средним элементом 2 и шпинделем 5 размещены опорная шайба 13 и упругие элементы для гашения осевых колебаний, выполненные в виде колец 14 из упруго-демпфирующего материала и отделяющих их друг от друга металлических шайб 15. К торцу нижней части верхнего элемента 1 корпуса поджаты упругие элементы 14, а на другом конце элемента 1 нарезана замковая резьба для соединения с бурильными щтангами.

В верхней части шпинделя 5 на уступе размещена цилиндрическая упругая втулка 16, которая зажимается гайками 17, препятствующими выпадению шпинделя 5 из корпуса.

В кольцевых пространствах между верхним элементом корпуса 1 и шпинделем 5, а также между нижним элементом корпуса 3

и щпинделем 5 расположены сальниковые уплотнения 18, которые поджимаются втулками 19 с помощью гаек 20. Жесткость упругих элементов, установленных между цилиндрическими роликами, меньще жесткости упругих элементов, гасящих продольные колебания.

Амортизатор работает следующим образом.

Осевое усилие через бурильные штанги

0 посредством верхнего элемента корпуса 1, среднего элемента корпуса 2, упругих элементов 14, опорной иийбы 13 передается шпинделю 5 и режущему инструменту. Осевые колебания от режущего инструмента при его взаимодействии с забоем скважины через шпиндель 5, опорную шайбу 13, упругие элементы 14 и разделяющие их шайбы 15 передаются верхнему элементу корпуса 1 и связанным с ним бурильным штангам значительно уменьшенными.

0 Крутящий момент от бурильных штанг посредством верхнего элемента корпуса 1, среднего эле.мента корпуса 2 и нижнего элемента корпуса 3 соответственно передается к цилиндрическим роликам 7, промежуточг ной обойме 6, коническим роликам 10, шпинделю 5 и к режущему инструменту. При этом возвратно-поступательное движение совершает только шпиндель 5.

Узел передачи крутящего момента с од0 новременны.м гащением крутильных колебаний работает следуюпл.им образом.

Во время вращения корпуса амортизатора по часовой стрелке (режим бурения) верхний с левой стороны (фиг. 2) и нижний с правой цилиндрические ролики 7 затяги5 Баются в узкую щель (вверх и вниз соответственно), упругие элементы 8, находящиеся между ними в предварительно сжатом состоянии, расширяясь (отдавая часть потенциальной энергии), постоянно поджимают их. Про0 тивоположные ролики 7 (левый нижний и правый верхний) тоже постоянно прижаты на поверхностях, так как упругие элементы, как отмечалось выше, не полностью отдают свою потенциальную энергию и таким образом, поджимая все ролики, обеспечивают

5 постоянный контакт между соприкасающимися деталями.

При возникновении усилия на режущий инструмент обратного знака промежуточная обойма является ведущей и стремится по вернуться против часовой стрелки.

В этом случае, цилиндрические ролики 7 затягиваются в щель, но в другом направлении (вниз и вверх), одновременно сжимаются упругие элементы 8 и производится демпфирование вращательного динамичес5 кого воздействия.

При врап,ении бурового става в обратном направлении происходит то же самое в обратной последовательности.

Формула изобретения

1. Наддолотный амортизатор, включающий корпус и шпиндель, образующие кольцевую полость, в которой расположены упругие элементы для гашения осевых колебаний, а также расположенную между корпусом и шпинделем обойму с узлом гашения крутильных кOv eбaний, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и долговечности работы, обойма выполнена в виде цилиндрического патрубка с плоскими параллельными диаметрально расположенными срезами на наружной поверхности, узел гащения крутильных колебаний расположен между указанными поверхностями и

0

внутренней поверхностью корпуса и выполнен в виде двух цилиндрических роликов с упругим элементом между ними, а внутренняя поверхность обоймы и наружная поверхность шпинделя образуют диаметрально расположенные полости для размешения узла передачи крутящего момента, причем последний выполнен в виде расположенных в сепараторе конических роликов.

2. Амортизатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью эффективного гаше Мия крутильных колебаний, жесткость упругих элементов, установленных между цилиндрическими роликами, меньше жесткости упругих элементов, гасящих продольные колебания.

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить эффективность и долговечность работы амортизатора, кроме того, эффективно гасить крутильные колебания Амортизатор включает корпус (К) и шпинда дель (Ш) 5, образующие кольцевую полость. В ней расположены упругие элементы (УЭ) для гашения осевых колебаний и обойма 6 в виде цилиндрического патрубка с плоскими параллельными диаметрально расположенными срезами на наружной поверхности. Между ней и внутренней поверхностью К расположен узел гашения крутильных колебаний в виде двух цилиндрических роликов 7 с УЭ между ни.ми. Жесткость этих УЭ меньше, чем у УЭ, гасяш.их продольные колебания. Внутренняя поверхность обоймы и наружная - Ш 5 образуют диаметрально расположенные полости для размеш,ения узла передачи крутящего момента, выполненного в виде расположенных в сепараторе конических роликов. Осевые колебания от режущего инструмента передаются К у.меньшен- ными. Крутящий момент передается к роликам 7, обойме 6, Ш 5 и инструменту. При вращении К по часовой стрелке ролики 7 затягиваются в узкую щель и поджимаются УЭ, находящимися между ними. 1 з.п. ф-лы. (О (Л ил. -/; « 4 1ч: сд фиг. 1.

-/1

ф(з.2

5-6

фи.г.3