Роторный моментомер Советский патент 1980 года по МПК E21B45/00 

1

Изобретение относится к устройствам контроля параметров бурения нефтяник и газовых скважин,а именно к моментомерам, устанавливаемым на роторе буровой установки.5

Известен индикатор момента,содержащий первичный преобразователь,расположенный в звездочке ротора.На внутренней поверхности звездочки выполнены скошенные шлицы,которьде при прило- 10 женин момента стремятся сместить ее в осевом направлении до упора в упругую мембрану. Перемещение мембраны преобразуется в пневматический сигнал 1 .15

Недостатками этого устройства является низкая точность измерения и невозможность контроля при реверсировании.

Наиболее близким к изобретению является роторный моментомер, который содержит рычажную систему преобразования усилий И. При приложении момента к одному из плеч рычага второе 25 плечо перемещает опорный диск в осевом направлении до упора в поршни гидросистемы. Перемещение поршней преобразуется в гидравлический сигнал .30

Недостатками данного устройства являются громоздкость конструкции и невысокая точность измерения.

Целью изобретения является упрощение конструкции моментомера и повышение точности преобразования усилий.

Это достигается тем, что механическая передача усилий выполнена в виде ряда шариков, а на внешней поверхности ведомой муфты выполнены направляющие П-образные пазы, в которых размещены шарики, кинематически связанные с опорным диском и через палец - с ведущей муфтой.

На фиг.1 приведен роторный моментомер, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А ни фиг.1 .

На валу ротора 1 жестко насажена ведомая муфта 2, на внеишей цилинд20рической поверхности которой выполнены три направляющих П-образных паза. В эти пазы уложены шарики 3. Ведомая ,-муфта соединена с ведущей муфтой 4 при помощи шариков и жестко связанных с ведущей муфтой пальцев 5.Упорный подшипник б, опорный диск 7 и нажимной,диск 8 свободно вращаются на валу. Нажимной диск своим. торцом упирается в упругие элементы

преобразователя усилий 9. В частном случае это могут быть гидравлические элементы, которые соединены с индикатором 10. Преобразователь закрыт кожухом 11, который заполнен маслом для создания масляного тумана при вращении ведущей муфты.

Работает моментомер следующим об.разом.

Усилие от приводного механизма передается ведущей муфте 4, которая при помощи пальца 5 давит на шарики Под действием усилия от вращающего момента шарики 3 перемещаются в пазах муфты 2 и перемещают опорный диск 7 вдоль оси вала. Через упорный подшипник б опорный диск 7 перемещает нажимной диск 8 и оказывает давление на упругие элементы 9 преобразователя усилий, в данном слу чае на поршни гидросистемы. Индикатор 10 регистрирует величину усилия пропорционально вращающему моменту, приложенному к муфте 4. Все детали, расположенные вправо от упорного подшипника, вращаются вместе с валом ротора.

При реверсировании работа моментомера происходит аналогичным образом с той лишь разницей, что палец 5 давит на шарики, расположенные в противоположной вйтви П-образнрго паза.

Температурная погрешность устраняется конструкцией системы. Температурное расширение рабочей жидкости системы компенсируется перемещением опорного диска 7 в осевом направле-нии и выбором зазора между шариками и пальцем 5.

К другим источникам погрешностей следует .отнести наличие гистерезиса, вызванного силами трения от перемещения шариков 3 в направляющих пазах Силы трения значительно можно уменьшить применением подшипников качения и смазки узлов механизма, что достигается созданием масляного тумана, для чего в кожух 11 заливается масло которое рассеивается при вращении деталей 2,4,6,7.

В данной конструкции силы трения уменьшены за счет уменьшения площади соприкосновений трущихся частей шариков в направляющих пазах.

к достоинствам данной конструкгдаи по сравнению с известными устройствами следует также отнести малые габариты, большую технологичность изготовления и монтажа, меньшую стоимость за счет упрощения конструкции, исключения таких сложных узлов, как система рычагов.

Данный моментомер может работать как с карданньм, так и с цепным приводом. При карданнсад приводе звездочка крепится на цилиндрической поверхности муфты 4 при помощи шпоночного соединения, это стало возможным за счет уменьшения габаритных размеров моме н томе ра.

, Данное устройство имеет также большую надежность по сравнению с прототипом за счет уменьшения количества сопрягаемых деталей.

Применение роторного моментсмера позволяет повысить производительность труда и снизить материальные затраты за счет улучшения режимов бурения, правильной отработки долот и снижения аварийности долот и бурильных труб.

Формула изобретения

Роторный моментомер, содержащий преобразователь усилий, выполненный в виде ведомой муфты и ведущей муфты с пальцами, опорный диск, упорный подшипник, механическую передачу усилий и вторичный прибор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точностда преобразования усилий, механическая передача усилий выполнена в виде ряда шариков, а на внешней поверхности ведомой муфты выполнены направляющие Ц-образные пазы, в которых размещены шарики, кинематически связанные с опорным диском и через палец с ведущей муфтой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3668926, . кл.. 73-136, опублик.1972.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2498657/03,

кл. Е 21 В 45/00, 1977.