Уплотнение забойного двигателя Советский патент 1993 года по МПК E21B4/00 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к уплотнениям забойных двигателей,- турбобуров, электробуров и винтовых двигателей.

Известна конструкция уплотнения для зациты маслонаполненных полостей от проникновения абразивной жидкости, вк/ ючающая детали с относительным вра- ще нием, уплотнйтельные элементы, взаимодействующие с деталями, и подшипник с сегаратором..

Однако уплотнйтельные элементы непо

ры гю

редственно связаны с деталями, кото- вращаются друг относительно друга и тому скорости вращения ствола равны

сксрости скольжения контактирующих по- ве хностей, а в условиях абразивных жидкостей темп износа поверхностей тем выше, чег больше скорость скольжения. Это при- во; ит к быстрому разрушению уплотнения забойного двигателя.

Наиболее близким техническим решение м к предлагаемому является торцовое уплотнение забойного механизма, включа- кжее детали с относительным вращением,

уп/

отнительный элемент, взаимодействую-.

щий с последними, и подшипник с сепаратором, причем уплотнительный элемент выполнен с зубцами, взаимодействующими с сепаратором подшипника 1.

Недостатком указанного торцового уплотнения является ограниченное снижение (примерно в 2 раза) скорости скольжения уплотнительного элемента что не обеспечивает достаточную надёжййс Ј долговечность работы торцового уплотнения забойного механизма.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности работы уплотнения забойного двигателя за счет многократного снижения скорости (длины пути) скольжения уплотнительных элементов и снижения температуры их нагрева, возникающего от трения скольжения.

Поставленная цель достигается тем. что уплотнение забойного двигателя, содержащее вращающийся вал, невращающийся корпус, установленный между корпусом и валом опорный подшипник с опорными кольцами и сепаратором, и уплотнение, взаимодействующее с сепаратором подшипника и уплотняемыми поверхностями с

М

%W

Ё

VI

ю ю

Јь СО

о

со

относительным вращением, подшипник выполнен многорядным в осевом направлении, при этом сепаратор каждого предыдущего ряда является опорным кольцом последующего ряда, а центры элемен- тов качения подшипника каждого последующего ряда смещены в радильном направлений относительно центров элементов качения предыдущего ряда.

На чертеже изображено уплотнение, ус- тановлейное в забойном двигателе, продольный разрез.

Между корпусом 1 и валом 2 установлен подшипник, состоящий из верхней 3 и нижней 4 деталей с относительным вращением, сепараторов 5, 6, 7 элементов (тел) качения 8. ..-Г-; // / . .Л ..- .

Уплотнение выполнено в виде расположённых вдоль оси забойного двигателя пакета уплотнительных элементов 9.

Для предотвращения попадания абразивной жидкости в маслонаполненНую полость 10, между корпусом 1 и верхней деталью 3 установлено неподвижное уплот- нительнре кольцо 11.

Во время работы забойного двигателя в процессе бурения скважины вращающийся вал 2 давит на подшипник, опирающийся на корпус 1. При этом вал 2 вращает нижнюю деталь.4, а корпус 1 находится в неподвиж- ном состоянии. Элементы качения 8, установленные в отверстиях сепараторов 5, 6,7, перекатываются по кольцевым желобам нижней детали 4, сепараторов 5, 6, 7 и верхней детали 3 подшипника.

Вращение от вала 2 через нижнюю деталь 4 передается последовательно через элементы качения 8 к сепараторам 7, б, 5 к неподвижной верхней детали 3. При этом элементы качения 8 приводят во вращение сепараторы 7, 6, 5 с постепенным уменьшением скоростей от максимального значения на валу 2 до нуля на корпусе 1, а скорости вращения соседних сепараторов и, следовательно, уплотнительных элементов 9 отли- чаются незначительно. Чем больше количество сепараторов 5,6,7 с установлен

ными в них элементами качения 8, тем меньше разность скоростей вращений соседних уплотнительных элементов 8. Поэтому скорость скольжения уплотнительных элементов 8 по поверхностям трения сепараторов 5, б, 7 будет одинаковая, но значительно меньше скорости вращения вала 2. Следовательно, линейная скорость скольжения и длина пути скольжения уплотнительных элементов 9 по поверхностям сепараторов 5, 6, 7 будет во много раз меньше, чем линейная скорость вращения наружной поверхности вала 2. За счет этого снижается износ уплотнительных элементов 9 и поверхностей трения сепараторов 5, 6, 7 в несколько раз.

Уплотнительное кольцо 11 является неподвижным и поэтому не изнашивается и обеспечивает герметичность маслонапол- ненной полости 10 на длительное время.

Ожидаемая технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения, по сравнению с прототипом, Слагается за счёт повышения надежности и долговечности работы уплотнения благодаря уменьшению износа уплотнительных элементов и увеличению межремонтного срока службы забойного двигателя.

Формула изобретения

Уплотнение забойного двигателя, содержащее вращающийся вал, невращающийся корпус, установленный между корпусом и валом опорный подшипник с опорными кольцами и сепаратором, и уплйт- нительные элементы, взаимодействующие с сепаратором подшипника.и уплотняемыми поверхностями с относительным вращением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, подшипник выполнен многорядным в осевом направлении, при этом сепаратор каждого предыдущего ряда является опорным кольцом последующего ряда, а центры элементов качения подшипника последующего ряда смещены в радиальном направлении относительно центров элементов качения предыдущего ряда.