Результат интеллектуальной деятельности: РЕДУКТОР ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к электробуровой технике, а именно к редукторам для передачи вращения от забойного двигателя к долоту, а более конкретно к тем из них, которые совместимы с электродвигателем.

В патентной литературе широко представлены конструкции редукторов забойных двигателей.

Известен редуктор забойного двигателя, содержащий корпус, понижающую передачу, размещенную в маслонаполненной камере, систему маслозащиты с уплотнениями, ведущий и ведомый валы, установленные на двух опорах, которые со стороны передачи выполнены сферическими, а с другой стороны представляют радиальные подшипники скольжения, связанные с корпусом через упругие элементы (А. с. №977668 СССР Е21В 4/00, 1982).

Кроме того, известен редуктор забойного двигателя, содержащий солнечное и коронное колеса, водило и сателлиты, расположенные группами в кольцевом пространстве между вышеназванными колесами на минимально возможном расстоянии между осями смежных сателлитов в группе (А. с. №943384 СССР, Е21В 4/00, 1982).

Помимо этого известен редуктор забойного двигателя, содержащий солнечное и коронное колеса, водило с радиальными пазами и сателлиты с опорами во вкладышах, установленных в радиальных пазах водила, причем сопряженные с вкладышами поверхности водила имеют цилиндрическую форму, а их оси перпендикулярны оси редуктора (А. с. №943385 СССР, Е21В 4/00, 1982).

Также известен редуктор забойного двигателя с планетарной передачей, в которой шестерни сателлитов выполнены коническими, опорами сателлитов служат шариковые подшипники, ведомый вал и ведущая шестерня имеют центральный канал для протока буровой жидкости, а в нижней части установлена опорная пята (А. с. СССР №123486, класс 5а 14/20, 1959).

Известен редуктор забойного двигателя, содержащий маслонаполненный корпус, ведущий вал с опорным узлом, редуцирующий узел, ведомый вал с опорным узлом, радиальную опору с ниппелем, полость для протока буровой жидкости внутри ведущего и ведомого валов, систему смазки и уплотнений с поршневым компенсатором, торцевыми сальниками, каналами для подвода буровой жидкости к компенсатору и сальникам и отверстие с пробкой и обратным клапаном для заправки смазки, выполненное в нижней части ниппеля и гидравлически сообщенное каналами с маслонаполненной камерой (Пат. №2021462 РФ, Е21В 4/00, 1994).

И, наконец, известен редуктор забойного двигателя, содержащий корпус, маслонаполненную камеру, двухступенчатую планетарную передачу с шариковым зацеплением, включающую ведущий и ведомый валы и водило с центральным промывочным каналом и уплотнением между их контактирующими поверхностями, систему маслозащиты с уплотнениями, верхние сферические подшипники, радиальные резинометаллические опоры и уплотнения для установки валов (Пат. №2039184 РФ, Е21В 4/00, 1995).

Недостатками перечисленных редукторов забойных двигателей являются их ограниченные функциональные возможности, исключающие передачу через них электропитания на регулируемый роторный отклонитель, управляющий движением долота при бурении скважины с помощью электробура.

Наибольшее число общих признаков с заявляемым имеет принятый за прототип редуктор забойного двигателя с четным числом рядов зацепления, включающий корпус, ведущий вал с зубчатыми венцами с правым и левым направлениями наклона зубьев, сателлиты и коронные колеса с правым и левым направлениями наклона зубьев, у которой зубчатые венцы ведущего вала, сателлитов и коронных колес образуют ряды зацепления, охватываемые одним водилом, и дистанционные втулки, при этом зубчатые венцы ведущего вала с правым направлением наклона зубьев расположены в одной группе, а зубчатые венцы ведущего вала с левым направлением наклона зубьев расположены в другой группе (Пат. №2407878 РФ, Е21В 4/02, 2010).

Недостатком принятого за прототип редуктора забойного двигателя является возможный проворот в нем коронных колес и дистанционных втулок относительно друг друга, что исключает возможность прокладки через них электропроводов, без которых невозможно использование редуктора в составе электробура.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей редуктора за счет обеспечения возможности передачи через него электропитания на регулируемый роторный отклонитель и обратных сигналов на поверхность о технологических параметрах электробурения.

Поставленная задача решается тем, что в редукторе забойного двигателя, имеющем корпус, ведущий вал, зубчатые венцы на валу с правым и левым направлениями наклона зубьев, образующие ряды зацепления с сателлитами и коронными колесами, которые имеют правое и левое направление наклона зубьев, водило, охватывающее ряды зацепления, и дистанционные втулки между коронными колесами, согласно изобретению, коронные колеса и дистанционные втулки снабжены на обращенной к корпусу поверхности продольными выступами и скреплены между собой с помощью вмонтированных в выступы штифтов, при этом снаружи на выступах выполнены пазы, образующие сплошной канал, в котором уложены токопроводящие жилы.

На фиг. 1 схематично изображен заявляемый редуктор забойного двигателя; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение вид Б фиг. 2.

Редуктор забойного двигателя содержит корпус 1, ведущий вал 2 с двумя группами зубчатых венцов с правым и левым направлением наклона зубьев 3, 4 (по два венца в каждой группе), сателлиты с левым и правым направлением наклона зубьев 5, 6, коронные колеса с левым и правым направлением наклона зубьев 7, 8, дистанционные втулки 9 и водило 10 (фиг. 1). Сателлиты 5, 6 размещены на осях 17, закрепленных в водиле 10. Зубчатые венцы 3, 4 образуют ряды зацепления с сателлитами 5, 6, входящими в зацепление с коронными колесами 7, 8. Равное число рядов зацепления с левым и правым направлением наклона зубьев обеспечивает самоустановку ведущего вала 2 посредством перемещения вдоль оси. Коронные колеса 7, 8 и дистанционные втулки 9 снабжены на обращенной к корпусу поверхности продольными выступами 11(фиг. 2, 3). В торцах выступов 11 просверлены глухие отверстия, в которые вмонтированы штифты 12, соединяющие соседние коронные колеса 7, 8 и дистанционные втулки 9 для предотвращения их углового смещения (фиг. 1, 3). За счет продольных выступов 11 между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью коронных колес 7, 8 и дистанционных втулок 9 образуются полости 13 в виде сектора кольца, предназначенные для циркуляции промывочной жидкости вдоль редуктора (фиг. 1, 2). Снаружи по длине продольных выступов 11 выполнены пазы 14, создающие сплошной канал 15, в котором уложены токопроводящие жилы 16. Благодаря штифтам 12 обеспечивается прямолинейность сплошного канала 15 и целостность токопроводящих жил 16. Свободное пространство 18, ограниченное снаружи коронными колесами 7, 8 и дистанционными втулками 10, заполнено маслом (фиг. 2).

Заявляемый редуктор забойного двигателя работает следующим образом. Вращение от вала электродвигателя (не показан) сообщается через муфту ведущему валу 2 редуктора (фиг. 1). Установленные на ведущем валу 2 зубчатые венцы 3, 4 взаимодействуют с сателлитами 5, 6, которые при этом приводятся во вращение относительно осей 17 и синхронно входят в зацепление с неподвижными коронными колесами 7, 8. От сателлитов 5, 6 вращение передается водилу 10, а от водила к ведомому валу (не показан). За счет заполнения свободного пространства 18 маслом взаимодействующие между собой зубчатые колеса 3, 4, 5, 6, 7 и 8 непрерывно смазываются, что предотвращает их износ и повышает надежность работы. От ведомого вала вращение передается к валу регулируемого роторного отклонителя (не показан) и далее - к буровому долоту. Одновременно по полостям 13 редуктора течет буровой раствор, который проходит далее через регулируемый роторный отклонитель в долото и вращает его. При надобности часть потока бурового раствора приводит в действие механизм, управляющий положением бурового долота. По токопроводящим жилам 16, проложенным в сплошном канале 15 внутри коронных колес 7, 8 и дистанционных втулок 9, подается электропитание на исполнительные элементы регулируемого роторного отклонителя. По этим же жилам 16 осуществляется в реальном масштабе времени передача от наддолотного электронного блока на поверхность данных по оборотам долота, осевой нагрузке на долото и уровню вибрации. Благодаря заявляемому редуктору, функционирующему в составе электробура между электродвигателем и регулируемым роторным отклонителем, повышается качество бурения скважин.