Устройство для регулирования скорости вращения вала турбобура Советский патент 1980 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам, регулирующим скорость вращения вала турбобуров, широко используемых для бурения нефтяных и газовых скважин. Известно устройство для регулиро ния скорости вращения вала турбобура включающий корпус, шпиндель, размещенный в нем с помощью подшипника полый ШТОК , взаимодействующий со шпинделем через тела качения, помещенные в сопрягаемых винтовых канав ках, выполненных на штоке и шпинделе, и образующий с корпусом кольцевую камеру, сообщенную каналами с внешним пространством, причем верхний конец штока снабжен клапаном, взаимодействующим с седлом, выполне ным в проточной части корпуса над каналами Г1J Недостатком устройства является невозможность регулирования максима ной скорости вращения вала турбобур Наиболее близким решением из известных является устройство для регулирования скорости вращения вала турбобура, включающее корпус, центробежный регулятор, установленный н валу упругий элемент, взаимодейству щий с втулкой, регулирующей перекрытие сливного канала . Недостатком устройства является то, что оно работает не только в функции скорости вращения вала турбобура, но и перепада давления на турбине. Поскольку на перепад давления на турбине влияют многие независимые от скорости вращения вала возмущающие воздействия (пульсация расхода, изменение удельного веса рабочей жидкости и т.д.),то регулирование скорости вращения с достаточной точностью осуществимо быть не может. Целью изобретения является повышение точности регулирования. Это достигается тем, что устройство снабжено фрикционными дисками, установленными на валу турбобура и на втулке с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с центробежным регулятором, сливной канал выполнен в корпусе, а втулка установлена с возможностью поворота вокруг оси, причем упругий элемент связан ,с корпусом при помощи резьбового сое|динения.

На фиг. 1 изображено устройство для регулирования скорости вращения вала турбобура; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг . 1,

Устройство для регулирования скорости вращения бала турбобура включает корпус 1, в котором размещен сливной канал 2, штифт 3, пропущенный в прорезь 4 подвижной втулки 5, установленной в корпусе с возможностью поворота вокруг оси и регулирующей перекрытие сливного канала 2.

Упругий элемент б с определенным вылетом связан с корпусом при помощи резьбового соединения на болте 7, 3 афиксированном контрогайкой 8,

Подвижная втулка выполнена с каналами 9 и 10 соответственно для сброса и пропуска рабочей жидкости, а также продольными проточками 11, в которых расположены выступы фрикционных дисков 12, поочередно установленных с фрикционными дисками 13, выступы которых вмонтированы в продольные проточки 14 вала 15. Диск-16, выступы которого расположены в продольных проточках вала, выполнен с наклонной поверхностью, зафиксирован в крайнем положении пружиной 17 и сопряжен с чувствительным элементом 18 центробежного регулятора, который шарнирно закреплен на стакане 19, жестко связанном с валом посредством болта 20. Корпус устройства жестко связан с корпусом 21 турбобура, а его вал - с валом 22 турбобура.

Устройство работает следующим обрзом .

При скорости вращения вала 15, менее или равной предельно установленной скорости, определяемой весом чувствительного элемента 19 центробежного регулятора и вылетом упругого элемента 6, кайалы 2 и 9 соответственно в корпусе 1 и подвижной втулке 5 разобщёны.

В этом положении вся рабочая жидкость через каналы 10 для пропуска рабочей жидкости поступает в турбину турбобура, а на его валу обеспечен максимальный момент.

При превышении предельно установленной скорости вращения вала 15 (вследствие малого крутящего момента или других причин) чувствительный элемент 19 воздействует на наклонную поверхность диска 16, в результате чего диски 13 входят р соприкосновение с дисками 12 и за счет сил треимя проворачивают их, а вместе с ними и подвижную втулку 5, до совмещени каналов 2 и 9 соответственно в корпусе 1 и подвижной втулке 5.

Тогда часть рабочей жидкости уйдет в затрубное пространство, минуя турбину турбобура, и скорость вращения вала снизится до предельно установленной .

Таким образом поддерживается предельно установленная скорость вращения вала. .

Изменение предельно установленной скорости вращения вала легко осуществляется изменением величины вылета

6.упругого элемента б при помощи болта 7, фиксируемого в корпусе контргайкой 8, или уже весом чувствительного элемента.

С увеличением вылета усилие для получения необходимой деформации пружины, с целью совмещения каналов 2 и 9 соответственно в корпусе 1 и подвижной втулке 5, потребуется меньше, следовательно, меньше будет и предельно установленная скорость, и наоборот.

Таким образом, регулирование скорости вращения вала турбобура происходит только в функции скорости вращения вала.

Формула изобретения

. Устройство для регулирования скорости вращения вала турбобура, включающее корпус, центробежный регулятор, установленный на валу, упругий элемент, взаимодействующий с втулкой регулирующей перекрытие сливного канала отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования оно снабжено фрикционными дисками, установленными на валу турбобура и на втулке с возможностью осевого перемещения и взаимодействия с центробежным регулятором, сливной канал выполнен в корпусе, а втулка установлена с возможностью поворота вокруг оси, причем упругий. элеглент связан с корпусом при помощи резьбового соединения .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 448263, кл. Е 21 В 3/12, 28.03.73.

2.Патент США № 3802515,кл .173/12 опублик. 09 .04.74.