Вертлюг Советский патент 1993 года по МПК E21B21/02 

Предлагаемое изобретение относится к буровой технике, в частности к вертлюгам буровых установок.

Цель изобретения - повышение надежности работы вертлюга за счет многократного снижения скорости вращения (длины пути скольжения) уплотнительных элементов и снижения температуры их. нагрева, возникающая от трения скольжения.

Отличительные признаки, указанные в предлагаемом изобретении обеспечивают достижейие положительного эффекта за счет повышения надежности работы вертлюга благодаря уменьшению износа уплотнительных элементов уплотнительного устройства.

На фиг. 1 показан общий вид вертлюга; на фиг. 2 - уплотнительноё устройство.

Вертлюг содержит, корпус 1, ствол 2, подшипники 3,4,5,6, подвод, состоящий из дуговой 7 и цилиндрической 8 частей, верхний 9 и нижний 10 крышки, уплотнительноё устройство, включающее верхний 11 и нижний 12 уплотнительныеузлы, два штропа 13, шарнирно соединенных с корпусом 1 при помощи осей 14. Вращение ствола 2 осуществляется ведущим валом 15 с наружными гранями (шлицами).,Нижний конец ведущего вала 15 своими наружными гранями(шли- цами) установлен во внутренние грани (шлицы) верхнего конца ствола 2 и постоянно находится в зацеплении. Верхний конец ведущего вала 15 соединен с приводом. Ведущий вал может совершать возвратно-поступательное и вращательное движения.

Подвод выполнен с дуговым 16 и кольцевым 17 каналами, а ствол 2-е горизонтальными 18 и вертикальными 19 каналами для прохождения бурового раствора.

Уплотнительныеузлы 11. 12 снабжены, последовательно размещенными вдоль оси ствола 2 и установленными между сменными вкладышами 20.21 22, уплотнительными элементами (манжетами) 23 и защитными кольцами 24, а также параллельно-последовательно расположенными, в отверстиях сменных вкладышей 20, 21, 22, телами качений 25.

Для предотвращения утечки бурового

раствора, между стволом 2, опорным кольцом 26 и гайкой 27 установлены уплотни- тельные кольца. 28, 29. Поджатие уплотнительного устройства осуществляется завинчиванием гайки 27 по резьбе ствола

2.

Опорное кольцо 26 зафиксировано со стволом 2 при помощи шпонки 30.

Вертлюг работает следующим образом. Перед началом бурения скважины

штропы 13 вертлюга соединяют с талевым блоком, имеющим проем для прохода ведущего вала 15, а ведущий вал 15 соединяют с приводом.

Нижний конец ствола 2 соединяют с бурильной колонной, несущей на конце буровое долото. Дуговую часть 7 подвода соединяют с буровым рукавом от нагнетательной линии буровых насосов.

При бурении скважины буровой раствор, нагнетаемый буровыми насосами через буровой рукав, дуговой 16 и кольцевой 17 каналы подвода, горизонтальные 18 и вертикальный 19 каналы ствола 2 вертлюга, полость бурильной колонны, поступает к

долоту на забое скважины. При этом верхний привод (ротор) буровой установки вращает ведущий вал 15, ствол 2 и бурильную колонну с долотом. Во время вращения ствола 2 вместе с ним вращаются опорное

кольцо 26 и гайка 27, а подвод, соединенный с буровым рукавом, находится в неподвижном, относительно ствола 2, состоянии.Тела качений,, 25, установленные в отверстия сменных вкладышей 20, 21, 22. перекатывэются по кольцевым желобам опорного кольца 26, гайки 27, подвода и сменных вкладышей 20, 21,22.

Вращение от ствола 2, через опорное кольцо 26 и гайку 27 передается последовательно через тела качений 25 к сменным

вкладышам 20, 21, и далее к сменным вкладышам 22. При этом тела качений 25 приводят во вращательное движение сменные вкладыши 20, 21, 22 с постепенным уменьшением скоростей от максимального значения на стволе 2 до нуля на подводе, а значения скоростей вращений соседних сменных вкладышей и, следовательно, уплотнительных элементов 23 и защитных колец 24, отличаются незначительно. Чем больше количество сменных вкладышей 20, 21 с установленными в них телами качений 25, тем меньшая разница скоростей соседних уплотнительных элементов 23 и защитных колец 24. Поэтому скорость скольжения уплотнительных элементов 23 с защитными кольцами 24 по поверхностям трения сменных вкладышей 20,21,22 будет одинаковая, но значительно меньше скорости вращения ствола 2, Следовательно, линейная скорость скольжения и длина пути скольжения уплотнительных элементов 23 с защитными кольцами 24 по поверхностям сменных вкладышей 20, 21, 22 будет во много раз меньше, чем линейная скорость вращения наружной поверхности ствола 2. За счет этого снижается износ уплотнительных элементов 23, защитных колец 24 и поверхностей трения сменных вкладышей 20, 21, 22 в несколько раз.

Ввиду того, что уплотнительные кольца 28,29 вращаются вместе со стволом 2, опорным кольцом 26 и гайкой 27 с одинаковой частотой, то они являются неподвижными относительно ствола 2, опорного кольца 26 и гайки 27. Поэтому уплотнительные кольца 28, 29 не изнашиваются и обеспечивают

герметичность каналов бурового раствора на длительное время.

Уплотнительное устройство является быстросменным. Для замены отработанных

5 уплотнительных элементов 23, защитных колец 24 или сменных вкладышей 20, 21,22, отсоединяют ведущий вал 15 от ствола 2, отвинчивают гайку 27, последовательно вынимают уплотнительное кольцо 29, уплотни0 тельные элементы 23, защитные кольца 24, сменные вкладыши 20, 21, 22, тела качений 25, затем подвод и нижний уплотнительный узел. Сборка уплотнительного устройства осуществляется в обратной последователь5 ности.

Ожидаемая технико-экономическая эффективность предлагаемого технического решения, по сравнению с прототипом, слагается за счет повышения надежности и дол0 говечности работы вертлюга путем уменьшения износа уплотнительных элементов (манжет) и увеличения межремонтного срока,

5 Формула изобретения

Вертлюг, включающий корпус, размещенный в корпусе на подшипниках ствол, подвод и уплотнительные узлы в виде размещенных между уплотнительными элемен0 тами сменных вкладышей с телами качения, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности в работе, уплотнительные узлы выполнены в виде пакетов уплотнительных элементов со сменными

5 вкладышами и телами качения, опорными поверхностями для которых являются поверхности соседних сменных вкладышей.

59

Использование: в горном деле для бурения скважин, при повышении надежности работы. Сущность изобретения: вертлюг содержит корпус 1, размещенный в корпусе 1 на подшипниках 3, 4, 5, 6, ствол 2, подвод, включающий дуговую 7 и Цилиндрическую 8 части, верхнюю 9 и нижнюю 10 крышки и уплотнительные узлы, выполненные в виде пакетов уплотнительных элементов 23 со сменными вкладышами 20, 21, 22. размещенные между уплотнительными элементами 23 и телами качения 25, опорными поверхностями для которых являются поверхности соседних сменных вкладышей 20, 21, 22. Между стволом 2, опорным коль

Ptt&g