ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ОДНОВИНТОВОЙ ГИДРОМАШИНЫ

Изобретение относится к нефтепромысловой технике и может быть использовано в поверхностных винтовых насосах для внутри-промысловой перекачки технологических жидкостей, насосах легких буровых установок и забойных винтовых двигателей для привода буровых долот.
Известно шарнирное соединение винтового забойного двигателя. предназначенное для передачи вращения с планетарно движущийся ротор на выходной вал двигателя. (Гусман М.Т., Балденко Д.Ф., Винтовые забойные двигатели М.: ВНИИОЭНГ, 1972 г.)
Наиболее близким техническим решением из известных является шарнирное соединение одновинтовой гидромашины, имеющее два универсальных шарнира, каждый из которых включает муфту, состоящую из зубчатого венца и зубчатой полумуфты, центральный шар, установленный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты, эластичное кольцо, соединительную трубу,
Полость между зубчатым венцом и зубчатой полумуфтой заполнена смазкой и изолирована от окружающей среды с помощью эластичных колец, (а.с. СССР №543730, кл. 21 В 3/12, 1973 г.).
Недостатком известных устройств является ненадежность работы устройств - под действием планетарного движения ротора происходит перекос полумуфт и за счет циклического сжатия эластичных колец происходит их разрушение и в полость между венцом и полумуфтами попадает буровой раствор или перекачиваемая жидкость.
Из полости вымывается смазка, и зубья начинают работать в среде, содержащей абразивные частицы, и быстро разрушаются.
Задача полезной модели - повышение надежности работы шарнирного соединения за счет создания избыточного давления в полости шарнира, препятствующего попаданию рабочей жидкости в полость шарнира, и компенсации утечки смазки из полости шарнира за счет введения дополнительной полости, содержащей смазку.
Поставленная задача решается за счет того, что в шарнирном соединении одновинтовой гидромашины, имеющем два универсальных шарнира, каждый из которых включает зубчатую муфту, состоящую из зубчатого венца и зубчатой полумуфты, центральный шар, установленный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты, эластичное кольцо, соединительную трубу, в зубчатой полумуфте выполнена полость, связанная каналами с полостью зубчатого венца и снабженная подпружиненным поршнем, причем поршни обоих шарниров поджаты пружиной, расположенной в полости соединительной трубы, гидравлически связанной с окружающей средой.
Благодаря тому, что полость зубчатого венца, связана каналами с полостью зубчатой полумуфты, которая заполнена смазкой и в ней поддерживается избыточное давление за счет действия подпружиненного поршня, избыточное давление создается во всех полостях универсального шарнира.
Избыточное давление создается за счет силы упругости пружины и давление в полости шарнира всегда превышает давление окружающей среды на величину ΔР, равную G/F, где G - усилие упругости пружины, a F - площадь поршня. Это связано с тем, что пружина расположена в полости соединительной трубы, гидравлически связанной с окружающим шарнир пространством. Следовательно, давление окружающей среды действует на шарнир со всех сторон, в том
числе на поршень, на котором гидравлическое усилие суммируется с силой упругости пружины.
Таким образом, независимо от величины давления окружающей среды, которая в случае использования шарнирного соединения в забойном винтовом двигателе может достигать 200-400 атм и более, в полости шарнира давление будет превышать давление окружающей среды на величину ΔР.
На фиг.1 изображено шарнирное соединение в продольном разрезе.
Шарнирное соединение одновинтовой гидромашины, имеющее два универсальных шарнира 1, каждый из которых включает зубчатую муфту, состоящую из зубчатого венца 2 и зубчатой полумуфты 3, центральный шар 4, установленный в сферических расточках зубчатого венца 2 и зубчатой полумуфты 3, эластичное кольцо 5, соединительную трубу 6. В зубчатой полумуфте 3 выполнена полость 7, связанная каналами 8 с полостью зубчатого венца и снабженная подпружиненным поршнем 9, причем оба поршня поджаты пружиной 10, расположенной в полости соединительной трубы 6, гидравлически связанной с окружающей средой.
Работа устройства происходит следующим образом: шарниры 1 соединяются присоединительными элементами зубчатых венцов 2 соответственно с ротором и выходному или приводному валу одновинтовой гидромашины. Вращающий момент с ротора (для винтового двигателя) через зубья связанного с ним зубчатого венца 2 передается на зубчатую полу муфту 3, потом через соединительную трубу 6, на полумуфту второго шарнира, через зубья полумуфты на зубчатый венец и далее на связанный с ним выходной вал. Планетарное движение ротора обеспечивается за счет подвижности зубчатых сочленений зубчатого венца 2 и зубчатой полумуфты 3. Осевая гидравлическая сила, возникающая на роторе, передается в шарнирах 1 через
центральный шар 4, размещенный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты. Эластичные кольца 5 обеспечивают разделение внутренней полости шарнира и окружающего пространства при циклическом перемещение зубчатой полумуфты шарнира относительно зубчатого венца.
По мере износа эластичного кольца, смазка за счет избыточного давления ΔР в полости шарнира начинает вытекать из полости шарнира, препятствуя одновременно попаданию абразивных частиц из окружающей среды в полость шарнира. Поршень 9 под действием силы упругости пружины 10 начинает выдавливать смазку из полости 7 по каналам 8 в полость шарнира и поддерживает в ней постоянно избыточное давление ΔР.
Таким образом, исключается попадание абразивных частиц в полость шарнира.
Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с известным является его высокая надежность работы благодаря улучшению условий работы зубчатой муфты шарнира путем обеспечения постоянного наличия смазки в полости шарнира и исключению попадания рабочей жидкости в полость шарнира.