ШАРНИРНЫЙ ПЕРЕВОДНИК ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к буровой технике и может быть использован при бурении наклонно-направленных скважин и боковых стволов в качеств шарнирного соединения бурильной колонны и забойного двигателя.
Известен шарнирный переводник забойного двигателя, содержащий корпус и полый вал со сферической опорной пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент, установленный в корпусе, полый шток с уплотнением (патент РФ №2192535, кл. Е 21 В 7/08, 2001 г.).
Недостатком известного устройства является ненадежность уплотнения, которое работает в зазоре переменного сечения, в условия сильной вибрации величина этого зазора изменяется хаотически и может приводить к попаданию абразивных частиц в зону контакта уплотнительного элемента и штока.
Наиболее близким техническим решением из известных является шарнирный переводник забойного двигателя, содержащий корпус и полый вал со сферической опорной пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент, элемент выполненый в виде армированного резинового рукава, на концах которого установлены контактирующие с корпусом и полым валом металлические фитинги, снабженные уплотнениями (положительное решение по заявке №2005120788/22(023476) oт 05.07.2005 г., кл. Е 21 В 7/08).
Недостатком известного устройства является возможность потери устойчивости уплотнительного элемента, выполненного в виде армированного резинового рукава, приводящей к сужение проходного сечения рукава и его деформации и резкому росту напряжений в местах сопряжения рукава с фитингами.
Задача полезной модели - повышение надежности работы устройства за счет улучшения условий работы уплотнительного рукава.
Поставленная задача решается за счет того, что в шарнирном переводнике забойного двигателя, содержащем корпус и полый вал со сферической опорной пятой, снабженные контактирующими элементами для передачи крутящего момента, например зубьями, сферические подпятники, установленные в корпусе, уплотнительный элемент, выполненный в виде армированного резинового рукава, на концах которого установлены контактирующие с корпусом и полым валом металлические фитинги, снабженные уплотнениями, уплотнительный рукав снабжен защитным элементом в виде стальной пружины.
Благодаря тому, что уплотнительный рукав снабжен защитным элементом в виде стальной пружины, обеспечивается, с одной стороны гибкость рукава, так как пружина не ограничивает изгиб рукав, с другой стороны пружина центрирует рукав в корпусе и полости вала, обеспечивая геометрическую форму поперечного сечения рукава и изогнутой оси рукава в соответствии с углом перекоса шарнирного соединения.
Учитывая, что защитный элемент не передает какой либо рабочей нагрузки и является центрирующим элементом, он может быть выполнен из более технологичного полимерного материала в виде спирали различного поперечного сечения, например прямоугольного.
На фиг.1 изображен шарнирный переводник забойного двигателя в продольном разрезе.
На фиг.2 изображен вариант исполнения защитного элемента из полимерного материала.
Шарнирный переводник забойного двигателя включает корпус 1 и вал 2, вал имеет сферическую пяту 3, на которой выполнены наружные зубья 4, находящиеся в зацеплении с внутренними зубьями корпуса 5. В корпусе установлен подпятник в виде колец 6 и 7, имеющих сферические поверхности, контактирующие с поверхностью сферической пяты вала. Уплотнительный элемент 8 выполнен в виде армированного рукава с запрессованными фитингами 9 и уплотнениями фитингов 10. Уплотнительный рукав снабжен защитным элементом 11 в виде стальной пружиной.
Работа устройства происходит следующим образом: корпус 1 соединяется с забойным двигателем, а вал 2 соединяется с бурильной колонной.
Двигатель под действием установленного на его корпусе центратора или другого технологического элемента, отклоняется от оси бурильной трубы, при этом сферическая пята 3 поворачивается вокруг своего центра на угол, определяемый углом отклонения двигателя. Осевая нагрузка с бурильной колонны передается через кольца 6,7 со сферической поверхностью на сферическую пяту 3 и далее на забойный двигатель и долото. Промывочная жидкость по каналу в уплотнительном рукаве 8 и фитингах 9 попадает в забойный двигатель, при этом уплотнительный элемент 8 препятствует утечке промывочной жидкости в затрубное пространство.
При нахождении в компоновки забойного двигателя в искривленном стволе, сферическая пята 3 вала 2 поворачивается в сферических поверхностях колец 6 и 7 относительно корпуса 1. При этом уплотнительный рукав 8 и защитная пружина 11 искривляются в соответствии с углом перекоса вала 2 и корпуса 1. Витки защитной пружины 11 упираются в стенки расточки вала 2, кольца 7 и корпуса 1, перемещаются в соответствии с углом перекоса вала 2 и корпуса 1 и образуют канал, в котором располагается уплотнительный рукав 8.
Уплотнительный рукав 8 размещается в канале, образованном витками защитной пружины 11 с минимальным диаметральным зазором, при этом обеспечивается сохранение формы поперечного сечения рукава и предохранение от
выпучивания рукава под действием осевой сжимающей силы. При этом происходит многоточечный контакт рукава с витками из пружинной проволоки круглого сечения, обеспечивая минимальные контактные напряжения на поверхности рукава, что гарантирует длительный срок службы защитного рукава.
Защитный элемент может быть выполнен, как показано на фиг.2, из полимерного материала, при этом поперечное сечение может быть различным, например прямоугольным. При этом контактные напряжения при взаимодействии рукава 8 защитного элемента 12 могут быть значительно снижены.
Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с известным является его высокая надежность работы благодаря использованию защитного элемента, обеспечивающего оптимальные условия работы уплотнительного рукава.