NL8700398A - Reductie-overbrenging van een boormotor. - Google Patents

Description

NO 34318 „5^

Reductie-overbrenging van een boormotor.

Aanvraagster noemt als uitvinders: •

Jury Vyacheslavovich Vadetsky Nikolai Dmitrievich Derkach Ernst Nikolaevich Krutik Georgy Flavievich Chudakov Nikolai Pavlovich Stroitelev Alexander Pavlovich Natarov Jury Sergeevich Vasiliev Vladimir Nikolaevich Andoskin en Evgeny Illarionovich Ivanov·

De onderhavige heeft betrekking op een reductie-overbrenging van een boormotor, omvattende zonne- en kroonwielen, rondseldra-gers en planeetrondsels met ondersteuningen aangebracht in een cirkelvormige ruimte tussen de tandwielen.

5 Op de meest effectieve wijze kan de onderhavige uitvinding worden toegepast voor het boren van diepe 0116- en gasbronnen, hoewel de uitvinding ook kan worden toegepast bij de mijnindustrie en op het gebied van constructies*

Het gebruik van reductie-eenheden in boormotoren is niet 10 nieuw. Een van de eerste turboboorinrichtlngen omvatte en planetaire reductie-overbrenging, die was geplaatst tussen het aandrijfelement, dat wil zeggen een turbine, en het ondersteuningsor-gaan, dat bedoeld was om het gewicht van de boorpijpen naar de boor over te brengen. De reductie-overbrenging was geplaatst in 15 een met olie gevulde kamer. De afdichtingen van de kamer hadden de vorm van samengepakte afdichtingen met tussenliggende metalen ringen. De belangrijkste nadelen van de inrichting waren de afwezigheid van middelen voor het reduceren van de drukval in de smeeraf-dichtingen en een geringe levensduur van deze afdichtingen onder 20 de bijzondere werkomstandigheden die optreden bij diepboren. Het nuttig effect van de reductie-overbrenging 870 0 3 9 8 .

2 9. Λ * was zeer laag en de levensduur bereikte geen 10 uren zelfs bij een geringe kracht ontwikkeld door een trap van de turboboorinrichting.

De voornaamste factoren, die het gedrag van de reductie—eenheid tijdens het boren beïnvloeden zijn de volgende: 5 Om een efficiënte werking van het steenbreekgereedschap te ver zekeren is het noodzakelijk een hoog vermogen en koppel over te brengen vanaf de het vermogen ontwikkelende elementen naar het boor-vlak bij een beperkte diameter van de boormotor· Met een diameter van de boormotor van 195 om bedraagt het koppel uitgeoefend op het 10 boorgereedschap tijdens iet boren 300 tot 500 kgfm·

Als gevolg van de anisotropie van het gboorde gesteente, de oppervlakonregelmatigheden van het boorvlak en het getande oppervlak van de snijgereedschappen wordt het sni jgereedschap onderworpen aan zeer sterke axiale trillingen tezamen met de boormotor· 15 Dit wordt begeleidt door fluctuaties in het koppel, waarbij de amplitude van deze fluctuaties tweemaal de waarde van het bovengenoemde gemiddelde koppel bereiken of zelfs te boven gaan* In het laatste geval kunnen het boorgereedschap en als gevolg daarvan de elementen van de reductie-eenheid in tegengestelde richting gaan rote-20 ren*

De werking van de boormotor wordt dus begeleid door sterke radiale trillingen die buigen veroorzaken van de belangrijkste onderdelen van de motor, dat wil zeggen huizen en assen, waarvan * de. langsafraetingen veel groter zijn dan de dwarsafmetingen’ van de 25 | onderdelen van de motor, wat een axiaal niet goed gericht zijn van de gekoppelde motorassen veroorzaakt en hoge radiale belastingen uitgeoefend op de ondersteuningen ervan·

Het boren gaat gepaard met het gebruik van een boorvloeistof, die harde slijtende deeltjes bezit, die een snelle slijtage van 30 de reductieoverbrenging veroorzaken· Als de reductieoverbrenging is opgesloten in een met olie gevulde kamer, die is beschermd door afdichtingen, ondergaan de afdichtingen zelf een intensieve slijtage· Dit wordt nog versterkt door pulsaties in de mediumdruk, 'zodat de deeltjes aanwezig in het medium periodiek worden gedrukt 35 in de spleten tussen de afdichtingen·

De bovenbeschreven factoren tonen aan dat verwaarlozing van S 70 0‘3 S 8 ' * * 3 een ervan de levensduur van de reductie—eenheid verlaagt; daarom kan een efficiënt verkende en duurzame reductie-eenheid van een boor-. motor enkel en alleen worden verkregen door een algehele oplos sing van de problemen gesteld door alle genoemde factoren· 5 Tot op heden is een aantal typen reductie-eenheden voor een booraotor bekend·

Bekend is een rednctiemotor voor een booraotor omvattende een huis, ingaande en uitgaande assen, geplaatst op ondersteuningen, een planetaire reductie-overbrenging, ondergebracht in een met 10 olie gevulde kamer, voorzien van een oliebeschermingssysteem omvattende oppervlakafdichtingen, die beter zijn aangepast aan de booromstandigheden dan de opgesloten afdichtingen· De ingaande as is met de reductie-overbrenging gekoppeld door een gegroefde huls, terwijl de uitgaande as is verbonden aan de drager van de rondsel 15 van de planetaire reductie-overbrenging door middel van een schroefverbinding· Set kanaal voor het boormedium heeft de vorm van centrale gaten in de assen van de reductie-eenheid·

Ben nadeel van deze bekende reductie-eenheid is dat de eenheid slechts kan, worden gebruikt bij die boormotoren, waarvan de aan-20 drijfelementen zelf een oliebeschermingssysteem bezitten, bijvoor-' beeld elektrische boren, omdat de reductie-eenheid geen afdichting bezit op de ingaande as. De afdichting van de uitgaande as is ook niet geschikt voor samenwerking met een slijtend hydraulisch medium, | zodat het ondersteuningsorgaan van de motor verbonden met de uit- 25 gaande as van de reductie-eenheid ook met olie moet worden gevuld, wat niet steeds als zijnde economisch wordt beoordeeld·

Bes ander nadeel van de bekende reductie-eenheid is de noodzakelijkheid van verdere inrichtingen die bedoeld zijn om de spelingen tussen de aandrijving van de reductie-overbrenging en de aan-30 gedreven assen, die met verschillende snelheden roteren, en alle groefverbindingen van de assen van de reductie-eenheid af te dichten·

Bekend is ook een andere reductie-eenheid voor een boormotor omvattende een ingaande as, een uitgaande as, beide aangebracht 35 op ondersteuningen, en een tweetraps planetaire reductie-overbrenging, die is geplaatst in een met olie gevulde kamer· Het ka- 870.039 8 5 4 * t naai voor het doorlaten van het boormedium is uitgevoerd in de vora van een cirkel vormige ruimte, aangebracht om de met olie gevulde kamer, waardoor de noodzakelijkheid van afdichtingen tussen aandri jvende en aangedreven assen van de trappen van de re-5 ductie-overbrenging, die met verschillende snelheden roteren, komt te vervallen· De planeetrendsels van de planetaire reductie-overbrenging zijn roteerbaar aangebracht op de assen bevestigd in de rondseldragers, waarbij de planee trends els van de tweede trap tweemaal langer zijn dan de planeetrondsels van de eerste trap· 10 Sen nadeel van deze reductie-eenheid is, dat, evenals de boven beschreven inrichting, de toepassing ervan is beperkt tot boormo— toren die samenwerken met met olie gevulde mechanismen, omdat de reductie-eenheid geen oliebeschermingssysteem van zichzelf bezit* Het gebruik van deze réductie-eenheid in hydraulische boormotoren 15 is onmogelijk·

Sen ander nadeel van de reduc tie-eenheid is dat de ingaande en uitgaande assen als één geheel zijn uitgevoerd met de delen van de reduc tie-eenheid; de ingaande as draagt het zonnewiel aan het ene einde terwijl de uitgaande as als één geheel is uitgevoerd met 20 de rondseldrager van de tweede trap, waarbij elke as is aangebracht op twee stijve ondersteuningen· Bij deze uitvoering zijn de onderdelen van de eenheid ingewikkeld en moeilijk te vervaardigen; bovendien is het in het geval van slijtage van de onderdelen van ^ de planetaire reductieoverbrenging noodzakelijk zowel de ingaande 25· uitgaande assen te vervangen. Bovendien worden de werkom standigheden van de overbrenging nadelig beinvloed omdat de elementen van de planetaire reductie-overbrenging niet zelfinstellend zijn zodat de belasting niet gelijkmatig wordt verdeeld tussen de planeetrondsels· Als de vrijdragend aangebrachte assen van 30 de reductieoverbrenging zijn verbonden met de assen van nabij liggende delen veroorzaakt het niet juist axiaal gericht zijn ervan radiale belastingen op de ondersteuningen van de ingaande en uitgaande assen, waardoor deze ondersteuningen snel slijten·

Ben verder nadeel van de reductie-eenheid, die boven is be-35 schrijven, ligt daarin,dat de ondersteuningen voor de planeetrondsels zijn geplaatst in de binnenste gaten ervan, waardoor de 870.0 3 9 8 * * * 5 mogelijkheid verloren gaat van het wijzigen van hun belasting opnemende vermogen omdat de planeetrendsels slechts beperkte radiale afmetingen bezitten. Buitendien verzekert het verdubbelen van de lengte van de planeetrondsels van de tweede trap van de re-5 ductieoverbrenging geen gelijkmatige werking van beide trappen van de reductieoverbrenging omdat het koppel van de tweede trap ruwweg proportioneel toeneemt met de snelheidsverhouding van de eerste trap en genoemde verhouding voor de planetaire overbrengingen toegepast bij bekende reductie-eenheden steeds hoger is dan twee.

10 De meest nabijliggende technische oplossing wordt gevormd door de bekende reductie—eenheid van een boormachine omvattende een huis, ingaande en uitgaande assen, aangebracht op ondersteuningen, een reductie-overbrenging, omvattende zonne— en kroonwielen, een planeet drager en planeetrondsels met ondersteuningen geplaatst in 15 een cirkelvormige ruimte tussen de wielen, een met olie gevulde kamer en een systeem van oliebescherming bestaande uit afdichtingen.

Eet kanaal voor het boormedium heeft de vorm van een cirkel vormige ruimte geplaatst om de met olie gevormde kamer aan de buitenzijde ervan· 20 Sen nadeel van de bekende reductie-eenheid is dat de ingaande en uitgaande assen ervan zijn geplaatst op stijve ondersteuningen, die op korte afstanden van elkaar zijn aangebracht en dat er lange vrijdragende delen van de assen aanwezig zijn, die sterke radiale . belastingen op hun ondersteuningen veroorzaken waardoor deze wbr- 25 den vernield· Dit veroorzaakt speling in de assen en verstoring van de dichtheid van de afdichtingen·

Overeenkomstig bovenbeschreven bekende reductie-eenheid zijn de ondersteuningen voor de planeetrondsels binnen genoemde rondsels geplaatst, en er zijn geen inrichtingen oo de reductie-over-30 brenging te beschermen tegen overbelastingen en fluctuaties in het koppel.

Een ander nadeel van de bekende reductie-eenheid voor een boor-motor ligt. erin dat de afdichtingen in aanraking zijn met het boor-medium en daardoor snel slijten zodat het oliebesciarmingssys t een 35 zijn dichtheid verliest.

Sen verder nadeel van de bekende reductie-eenheid is dat het huis ervan als Sên geheel is uitgevoerd met het huis van de wer- . J7ö-3 3'0 8 i — - - * 6

ί V

W

m kende elementen, waardoor het niet aogelijk is de eigenschappen ran de boórmotor in te stellen met dezelfde werkelementen door het vervangen van een booreenheid door een andere of door achtereenvolgens het aantal reduetie-eenheden te koppelen oo de snel-5 heidsverhouding van de reductie-overbrenging te wijzigen overeenkomstig de optimale omstandigheden van het boren in elk deel van het boorgat·

Een doel van de onderhavige uitvinding is het elimineren van de bovengenoemde nadelen van de bekende reduetie-eenheden voor boor-10 motoren·

Het hoofddoel van de uitvinding is het verschaffen van een re-ductie-eenheid met een lagere rotatiesnelheid en een hoger koppel gecombineerd met een lange en betrouwbare levensduur met hydraulische boormotoren en waarmede het mogelijk is de motoreigenschappen * f 15 te wijzigen voor het verkrijgen van optimale booromstandigheden voor elk deel van het boorgat*

Dit doel wordt bereikt door het verschaffen van een reductie-eenheid voor een boormotor omvattende een huis, ingaande en uitgaande assen, aangebracht op ondersteuningen, een reductieoverbren-20 ging omvattende zonne— en kroonwielen,' ronds el dragers en planeet— rondsels met ondersteuningen geplaatst in een cirkelvormige ruimte tussen de wielen, een met olie gevulde kamer en een systeem van oliebescherming samengesteld uit afdichtingen, waarbij volgens de uitvinding een inrichting aanwezig is, die de reductie-eenheid 25 beschermt tegen overbelastirgen en een stabilisatieinrichting voor het koppel, waardoor het effect van fluctuaties in het koppel op de werking van de reductieoverbrenging wordt opgeheven en waarbij de ondersteuning van de ingaande en uitgaande assen, aangebracht ojjde einden ervan verbonden met de reductieoverbrenging 30 zijn uitgevoerd in de vorm van. scharnierende eenheden, die axiale belastingen opnemen en die een hoekverplaatsing van de assen mogelijk maken, waarbij elk van de assen is voorzien van een afdichting die is geplaatst naast genoemde ondersteuning aan het einde tegenover de reductieoverbrenging, welke afdichting is voor-35 zien van een verdeelruints, die is geplaatst in een bufferaedium dat de afdichting beschermt tegen aanraking met het boormedium* 8"/ Λ -·7 ;*i / <i-U ^ ö 8 7

Het is gewenst dat de bescherming tegen overbelasting inzet-stukken omvat, die de ondersteuningen voor de planeetrondsels opnemen, aangebracht in de sleuven van de rondseldrager en dat een deel van elke sleuf samenwerkt met het inzetstuk de vorm heeft 5 van een cilindrisch oppervlak, waarvan de hartlijn loodrecht staat op de langshartli jn van de reductieoverbrenging en deze scheidt*

Het is van voordeel dat het oppervlak van het inzetstuk, dat samenwerkt met de rondseldrager tonvoraig is, terwijl het opper-10 vlak geplaatst aan de zijde van het rondsel vlak is.

De inzetstukkea met de rondsels zijn in groepen aangebracht waarbij de afstand tussen de hartlijnen van naast elkaar liggende rondsels binnen een groep korter zijn dan de afstanden van de naast elkaar liggende rondsels, aanwezig in verschillende groepen* 15 Bij een van de uitvoeringen van de uitvinding zijn' de rondsels op de kleinst mogelijke afstanden binnen de groepen geplaatst.

Het is van voordeel dat de koppelstabilisatieinrichting, die het effect van de koppelfluctuatie op het gedrag van de reductieoverbrenging elimineert worden uitgevoerd in de vorm van een wrij-20 vingstrap van de reductieoverbrenging, omvattende een veer voor het samendrukken van de wrijvingselementen met een tevoren bepaalde kracht.

Het is verder van voordeel dat de scharaiereenheden van de ^ ingaande en de uitgaande assen worden uitgevoerd in de vorm van 25 sfarische legers.

Het is verder van voordeel dat de ingaande en uitgaande assen zijn voorzien van verdere ondersteuningen, die zijn vedfenden door middel van flexibele elementen met het huis. Er is een uitvoering mogelijk waarbij de verdere ondersteuningen de vorm hebben van 30 radiale rubber-metaalglijcontactlegers.

Van verder voordeel is, dat de scheidingsruimte wordt begrensd door een afdichting, een buisvormig element verbonden met het huis, en een deksel aangebracht op de as, waarbij het buisvormige element met het huis een kanaal vormt voor het doorlaten van 35 het boormedium.

Bij een van de uitvoeringen bezit de scheidingsruimte een J 7 0 0 3 9 3 ï .

* 8 verders afdichting uitgevoerd in de vorm van een elastisch membraan, waarbij een deel van het membraan verbonden met het buisvormige element is geplaatst aan de zijde van de afdichting, terwijl het tegenover liggende deel de as omgeeft om hem af te dichten.

5 Het is van voordeel dat de dichtheid van het buffermedium aanwezig in de scheidingsruimte hoger is dan die van het boormedium.

Bij een van de uitvoeringen is voorgesteld een smeermedium te gebruiken als buffermedium·

Het is ook van voordeel dat de scheidingsruimte in de reductie-10 eenheid van de boormotor in hydraulische verbinding staat met de met olie gevulde kamer en dat laatstgenoemde een buffermedium be-1 vat·

Het principe van de uitvinding bestaat daarin dat de inrichtingen voor het beschermen van de reductieoverbrenging tegen over-15 belasting en fluctuaties in het koppel, de ondersteuningen van de ingaande en uitgaande assen in de vorm van scharnierende eenheden, de plaatsing van de afdichtingen naast de ondersteuningen en het verschaffen van scheidingsruimten gevuld met een. buffermedium het nadelige effect opheffen van de omstandigheden van het boren op 20 de reductieeenheid en een lange levensduur verzekeren.

De bescherming tegen overbelasting en de stabilisatieinrich-ting voor het koppel maken het oogelijk dat de reductieoverbren-ging kan worden toegepast onder verschillende booromstandigheden, die afhangen van een groot aantal factoren, zoals de belasting • 25 van het boorgereedschap, het momentane vermogen van het boorgereed- schap en het gesteente, de mate van stroming van het boormedium door de werkende elementen van de motor, en de dynamische omstandigheden van het boorvlak. Bij een beperkte diameter van de boormotor en als gevolg hiervan bij afwezigheid van een hoge reserve 30 in toename van de sterkte van de hoofdelementen voor het opnemen van de belasting van de reductieoverbrenging verzekert het gebruik van de bovengenoemde middelen de betrouwbaarheid van de reductieoverbrenging onder zware overbelastingen en fluctuaties van het koppel· Een voldoende duurzaamheid van de reductieover-35 brenging kan echter slechts worden verzekerd door werking in een smeermedium· 8700393 « 9

Het uitroeren ran ondersteuningen ran ingaande en uitgaande assen, aangebracht aan de einden ran deze assen, rerbonden met. de reductieorerbrengittg in de rora ran scharnierende eenheden, die de axiale belastingen opnemen en een hoekverplaatsing ran 5 de assen mogelijk maken, elimineert de radiaie belastingen op deze ondersteuningen als zij axiaal niet op één lijn liggen met de assen ran de verkende elementen en ran het oudersteuningssamen— stel, dat bedoeld is om het gewicht ran de boorpijpen op het boor-gereedschaP orer te brengen* Dit verzekert een lange levensduur ran 10 de ondersteuningen bi j afwezigheid ran radiale en axiale speling*

Het plaatsen van de afdichtingen op de assen naast de ondersteuningen veroorzaakt de slechts onbelangrijke radiale trillingen van de assen in de afdichting, die voldoende dicht blijven onder deze omstandigheden, terwijl de plaatsing van de afdichtingen naast de 15 ondersteuningen tegenover reductieoverbrengingen het mogelijk ~ maakt, dat de ondersteuning wordt geplaatst in de met olie gevulde kamer en aldus wordt beschermd tegen slijtage door aanraking met het boormedium* De uitvoering van de ondersteuningen in de vorm van sferische verbindingen en de plaatsing van de afdichtingen 20 ten opzichte van de ondersteuningen volgens de uitvinding verschaft > - de beste omstandigheden voor het werken .van zowel de afdichtingen als de ondersteuningen van de ingaande en uitgaande assen*

De levensduur van de afdichtingen wordt nog verder verhoogd ^ omdat elke afdichting is voorzien van een scheidingsruimte gevuld 25 net een buffermedium dat genoemde afdichting beschermt tegen aanraking met het boormedium*

De plaatsing van de ondersteuningen van de planêetrondsels in de insetstukken geplaatst in sleuven van de rondseldrager maakt het mogelijk de afmetingen van deze ondersteuningen te verhogen, 30 waardoor het belastingsvermogen wordt verhoogd* De oppervlakken van de dragersleuven, die samenwerken met de inzetstukken, hebben een cilindrische vorm en hun hartlijnen staan loodrecht op de langs-hartlijn van de reductie-overbrenging en snijden deze, waardoor dus een zelfinstelling en een gelijkmatige belasting van de onder-35 steuningen van het rondsel worden verzekerd in het geval van hoge koppels op de rondseldragers. Deze uitvoering van de bescherming 670.0333 i ' 10 ¥ * » tegen overbelasting van de reductieoverbrenging verbetert de be-lastingsverdeling tussen de rondsels omdat zelfinstelling wordt verzekerd van twee elementen van de planetaire overbrenging, dat wil zeggen het zonnewiel en de planeetrondsels, wat bijdraagt tot een 5 langere levensduur van de reductieoverbrengingreeks.

Het tandvormige oppervlak van het inzetstuk verzekert de zelfinstelling van de ondersteuning van het planeetrondsel in geval van een bepaald axiaal niet op één lijn liggen van de hartlijn van het planeetrondsel en de langshartlijn van de reductieoverbren-10 ging in een radiaal vlak· Het vlakke oppervlak van het inzetstuk aan de zijde van het planeetrondsel maakt het mogelijk de lengte van het samenstel omvattende het planeetrondsel met ondersteuningen en de inzetstukken te reduceren waardoor aldus het belastings-vermogen van de reductieoverbrenging wordt verhoogd.

15 De plaatsing van da inzetstukken met de planeetrondsels in groe- 'f pen waarbij de afstanden tussen de hartlijnen van naast elkaar liggende planeetrondsels in één groep kleiner zijn dan de afstanden tussen de hartlijnen van de ernaast liggende planeetrondsels geplaatst in verschillende groepen verbetert dienovereenkomstig het 20 belastingsvermogen van de reductieoverbrenging en de stijfheid van » de rondseldrager omdat vergeleken met de gelijkmatige verdeling van de planeetrondsels in de cirkelvormige ruimte, deze uitvoering het traagheidsmoment en het weerstandsmoment van de rondseldrager ( in zijn doorsnede over de sleuven verhoogt. Het maximale effect 25 wordt verkregen als de naast elkaar liggende planeetrondsels in de groepen op een zo klein mogelijke axiale afstand zijn geplaatst·

Het uitvoeren van de stabilisatieinrichting voor het koppel in de vorm van een wrijvingstrap van de reductieoverbrenging omvattende een veer om de wrijvingselementen met een tevoren be-30 paalde kracht samen te drukken, maakt het mogelijk het overbrengen van piekkoppels aan de elementen van de reductieoverbrenging als gevolg van momentaan slippen van de wrijvingselementen van de wrijvingstrap te vermijden.

De ondersteuningen van de ingaande en uitgaande assen van de 35 reductieoverbrenging uitgevoerd in de vorm van sferische legers, verzekert tegelijkertijd het overbrengen van de roterende beweging 870-039 8 * ~ *· 11 ▼an de assen en het compenseren van de hoekverplaatsing van hartlijnen·

Als gevolg van de uitvoering waarbij de extra ondersteuningen van de ingaande en de uitgaande as zijn verbonden met het huis 5 via flexibele elementen is het mogelijk de vereiste oriëntatie ▼an de ashartüjnea gedurende opslag, transport es samenstellen van de boornotoren te verzekeren· Vergelijke ondersteuningen kunnen zijn vervaardigd in de vorm van radiale rub'oer-metaalglijeon-tactondersteuningen· 10 Als gevolg van hot feit, dat de scheidingsruimte wordt begrensd door een afdichting, een buisvormig element en een deksel aangebracht op de as en dat het buisvormige element samen met het huis een >au»ai vormt voor het doorvoeren van het boormedium, wordt het bufferaediuat langer in de scheidingsruimte gehouden omdat de kine— 15 tische energie van de mediumstroom bewegend langs de reductie-eenheid wordt onderdrukt door het deksel en het medium in genoemd cirkel vormig kanaal wordt gericht· De extra afdichting uit gevoerd in de vorm van een elastisch membraan, verbonden aan de zijde van de afdichting met het buisvormige element, terwijl het tegenover 20 liggende einde de as omgeeft voor het af dichten ervan gedurende * de rotatie, vermijdt het mengen van de buffer- en boormedia·

Het feit, dat de dichtheid vam het buffermedium dat de scheidingsruimte vult hoger is dan de dichtheid van het boormedium, \ voorkomt het zogenaamde "drijven" van het buffermedium in het 25 boormedium en voorkomt de aanraking tussen het medium en de afdichting, als de ruimte het buffermedium bevat·

Het smerende materiaal, dat wordt gebruikt als buffermedium, verbetert de duurzaamheid van de afdichtingen; bovendien verkort het binnendringen van het buffermedium in de met olie gevulde ka— 30 mer de levensduur van de reductieoverbrenging niet· Dit maakt het mogelijk dat de scheidingsruimte wordt gebruikt als houder voor reservesmeermiddel, dat dient ter aanvulling van het verlies aan medium uit de met olie gevulde kamer, waardoor een van de minst betrouwbare eenheden, dat wil zeggen de smeerinrichting, kan ver-35 vallen· Het gebruik van buffermedium met smerende eigenschappen maakt een hydraulische verbinding mogelijk tussen de scheidings— 87 0.033 8 t* - 12 ruiste en de net olie gevulde kaner, als laatstgenoemde is gevuld net het buffermedium. hierdoor wordt een constante druk in de kamer gehandhaafd bij wijzigingen in de werktemperatuur, terwijl de hoge dichtheid van het buffermedium verhindert dat bcormediua binnendringt 5 in de afgedichte eenheden en hierdoor wordt de uitvoering van het oliebeschermingssysteem belangrijk vereenvoudgd·

Bij de reductieeenheden voor een boormotor uitgevoerd volgens de uitvinding verlengen de toepassing van de besch erningsinrich— ting tegen overbelasting en de stabilisatieinrichting voor het 10 koppel en dé verbetering van het beschermingssysteem van de olie . de levensduur van de eenheid onder moeilijke boor omstandigheden.

Het onafhankelijke systeem van de oliebescherming en het huis van de reductie-eenheid verschaffen een effectieve toepassing bij elk type boormotor. Voor practische doeleinden is de onderhavige uit-15 vinding het best toepasbaar ia de vorm van een stel reductieeenheden met verschillende snelheidsverhoudingen, waardoor het mogelijk is elke karakteristiek van de motor te verkrijgen met dezelfde werk-gereedschappen en motorondersteuningseenheid, door verschillende reductieeenheden te wisselen of achtereenvolgens verschillende 20 reductieeenheden te verbinden direct in het boorgat.

Aan de hand van een tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld .is weergegeven, wordt de uitvinding hierna nader beschreven.

Fig. 1 toont schematisch een langsdoorsnede van de reductie-( eenheid voor een boormotor.

25 Fig* 2 toont een axiale doorsnede door een planetaire reduc-tieoverbrenging.

Vig· 3 toont een doorsnede over de lijn III-HÏ ia fig. 2.

Fig. k toont een doorsnede over de lijn IV-IV in fig. 3·

Fig. 5 toont een doorsnede voer de lijn V-V in fig. 2.

30 Fig. 6 toont een langsdoorsnede van een deel van de reductie-eenheid met een bepaalde uitvoering van de scheidingskamer.

Fig. 7 toont een doorsnede van een van de uitvoeringen van de reductie-eenheid.

De reductie-eenheid voor een boormotor omvat volgens de uit-35 vinding een hol cilindrisch huis 1 (fig. 1), verbonden met de hulzen 2. en 3 die dienen voor het bevestigen van de reductie-eenheid 8700398 **·. -*» 13 ia het huis 1. Sen reductie-overbrenging k bestaande uit een zonnewiel en kroonwielen, rondseldragers en planeetrondsels net ondersteuningen is aangebracht in een met olie gevulde kamer A gevormd door een cilindrisch huis 5* een ingaande as 6 met een afdichting 5 7 en een uitgaande as 8 met een afdichting 9# De reductie-over-brenging is verbonden met de ingaande as 6 en de uitgaande as 8 door middel van tandwielkoppelingea 10, De scharnierende ondersteuningen van de assen 6 en 8 zijn uitgevoerd ia de vorm van sferische rollegers 11, De afdichtingen 7 en 9 zijn voorzien van 10 scheidingsruimten respectievelijk B en C, gevuld met een buffer-medium, dat de afdichtingen beschamt tegen aanraking met het boor-medium, De ruimte B is begrensd door de afdichting 7» bus 12, die onbewegelijk is bevestigd op de-as 6, een buisvormig element 13, dat vast is bevestigd op het huis 5* en is geplaatst boven 15 de afdichting 7, en door een deksel 14, aangebracht boven het buisvormige element 13 en bevestigd op de as 6 door middel van bussen 12, 15» 16 en koppelorgaan 17» geschroefd op het van schroefdraad voorziene einde van de as 6.

De scheidingsruiate C omvat ook buisvormige elementen 18 en 20 19, verbonden met het huis 5 en een deksel 20, verbonden met de -- * » . as 8 door middel van bussen 21 en 22, met behulp van het koppel-orgaan 23, dat is geschroefd op^van schroefdraad voorziene einde v^n de as 8, Eet buffermedium aanwezig in de ruimten B en C is { zodanig gekozen, dat wordt voldaan aan de eis van een goede hech- 25 ting op metaal en een afwezigheid van de neiging tot het vormen van chemische eh mechanische verbindingen met de componenten van het boormediunu De buffermedia worden gewoonlijk zodanig gekozen, dat zij een dichtheid bezitten die hoger is dan die van het boor-medium en dat zij smerende eigenschappen tijdens de werking be-30 zitten. Het kanaal D, dat bedoeld is voor het doorleiden van het ♦ booraedium is uitgevoerd ia de vorm van een cirl-celvormige ruimte tussen het huis 1 en de ermee verbonden bussen Zk en 25 aan êén zijde en het huis 5 en de ermee verbonden buisvormige elementen 13 en 18 aan de andere zijde.

35 De reductie-eenheid is in de boormotor aangebracht op zodanige wijze dat de huls 2 is verbonden met het huis van de werkende

870.0 3 OS

* « 14 é gereedschappen, tjsrwijl de huls 3 is verbonden met het huis van de ondersteuningseenheid van de motor. Dienovereenkomstig is de as 6 verbonden door het koppelorgaan 17 eet de aandrijfas van de motor met een voorziening voor het overbrengen van een koppel ter·· 5 wijl de as 8 is verbonden door het koppelorgaan 23 op dezelfde wijze met de as van de ondersteuningseenheid voor de motor. Een dergelijke verbinding van de assen maakt een relatieve axiale verplaatsing van de koppelingen mogelijk zonder het uitoefenen van grote axiale krachten op de sferische legers 11 f tegelijkertijd IQ spelen deze verbindingen een rol voor verdere ondersteuningen voor .· de as 6 en 8.

Gedurende de werking van de boormotor wordt de as 5 aangedre— ven vanaf de aandrijfas van de motor; vervolgens wordt de rotatie verder overgebracht door de koppeling 10 naar de aandrijfas van 15 de reductie-overbrenging, waarin de rotatiesnelheid wordt gereduceerd met een overeenkomstige toename van het koppel. Nu wordt de rotatie met andere parameters overgebracht door de tweede koppeling 10 naar de uitgaande as 8 en verder via het koppelorgaan 23 en de as van de ondersteuningseenheid naar het boorgereedschap. Het 20 «ai niet op êén lijn met elkaar liggen van de assen 6 en 8 ten opzichte van de betreffende assen van de naast liggende eenheden wordt opgevangen door de hoekverplaatsingen van de hartlijn van de assen 6 en 8 van de reductie-eenheid zonder dat radiale krachten ( worden uitgeoefend op de ondersteuningen als gevolg van de tospas- 25 sing van sferische ondersteuningen 11. Dankzij het feit, dat de afdichtingen 7 en 9 nabij de ondersteuningen 11 zijn geplaatst is zelfs bij het maximaal mogelijke gebied van de hoekverplaatsingen van de hartlijnen van de assen 6 en 8 een radiale speling in de afdichtingen zeer klein ( tot 0,2 mm }f wat toelaatbaar is voor het 30 normaal werken van de afdichtingen, die in de boormotoren zijn gebruikt. De afwezigheid van axiale speling in de ondersteuningen 11 en een klein gebied van radiale trillingen van de assen 6 en 8 op het punt van de afdichting verzekeren goede omstandigheden voor het lang functioneren van deze afdichtingen, wat op zijn beurt 35 bijdraagt tot de langere levensduur van de ondersteuningen 11 onder voorwaarde dat voor een langdurige tijdsperiode olie aanwezig is 8"? ίΛ Λ "7 Λ Λ / y V ο q . i__

X

15 in de kan er A,

De scheidingsruimten B en C, die zijn gevuld, met buffermedia vermijden bet contact van de afdichtingen 7 en 9 eet het bocrmedium, dat slijtende deeltjes bevat; bovendien wordt het uiwassen van het 5 smeermiddel uit de ruimten door het booraedium verhindert als gevolg van hst verschil in dichtheden en andere eigenschappen van de hierboven genoemde media* Het deksel 15 beschermt het buffer-medium in de ruiste tegen uitwassen door de snelheidsdruk van het boormedïum door de kinetische energie ervan te verlagen en de 10 stroom ia het cirkelvormige kanaal D te richten* Als een voldoend grote hoeveelheid buffermedium aanwezig is in de ruimte B kan laatst- t genoemde ook als smeerinrichting werken, bedoeld om het verlies aan smeermiddel uit de kamer A aan te vullen* Het lekken heeft meestal plaats in de onderste afdichting 9 omdat het booraedium 15 een deel van zijn druk ia het kanaal D verliest terwijl de druk in de met olie gevulde kamer A ongeveer constant blijft, wat een drukverschil veroorzaakt op de afdichting aan de zijde van de kamer A. De lekken verlagen de druk ia de kamer A wat gepaard gaat met een kleinere drukval op de afdichting 9 «n een grotere druk-20 val op de afdichting 7* welke drukval is gericht vanaf de ruimte D naar» de kamer A* Onder invloed van deze drukval dringt het smerende buffermedium in de kamer A, waardoor de olielekken worden gecompenseerd* Het buffermedium kan bestaan uit verdikte en zware ( olie, dikke smeermiddelen, kunststofmaterialen en vloeibare meta- 25 len en legeringen* Het buffermedium moet zo worden gekozen dat het mengen ervan met het smerende materiaal aanwezig in de kamer A de smerende eigenschappen van beide media niet reduceert* Os de reserve aan smeermiddel in de kamer A en de ruimten B en C aan te vullen bezit het huis 1 gaten voor afsluiters en pluggen (niet/ 30 weergegeven)·

Om de oriëntatie van de assen 6 en 8 te verbeteren als de reductie-eenheden in horizontale stand worden getransporteerd, ook als zij worden geïnstalleerd in de booraotor, is het gewenst genoemde assen te voorzien van speciale radiale ondersteuningen, 35 die zijn verbonden met het huis .1, onder tussenkomst van flexibele elementen, die een radiale belasting van de ondersteuningen 3720398 \ 16 reduceren in het geval van een axiaal niet op één lijn met elkaar liggen van de assen, die worden verbonden· In fig. 1 zijn dergelijke ondersteuningen weergegeven in de vorm van de rubber-metaal-radiale glijcontactlegers 26 net bussen 27 waarin de flexibele 5 elementen zijn gevormd door een rubber-bekleding van bet leger 26· De planetaire reductieoverbrenging van de eenheid kan op verschillende wijzen morden uitgevoerd, en met verschillende snel-heidsverhoudingen, afhankelijk van de eisen van het nuttig effect van het boren· Ben uitvoering van de reductieoverbrenging 4 is 10 weergegeven in fig. 2· Deze overbrenging omvat de trappen van de planetaire tan^wielreeks omvattende de zonnewielen 28 en 29* de kroonwielen 30 en 31» de planeetrondsels 32» 33 net de ondersteuningen 34, en de rondseldragers 35 en 36· De tandwiel trappen zijn onderling verbonden door kopp.eloverbrengende koppelingen 37» die 15 van het gegroefde of getande type kunnen zijn· De aandrijfas 38 van de overbrenging is verbonden met de ingaande as 6 via het kop-pelorgaan 39 en koppeling 10 (fig.1),terwijl de aangedreven as van de reductieoverbrenging, rondseldrager 36» is verbonden door de koppeling 10 met de uitgaande 8· De eerste wrijvingstrap van de 20 reductieoverbrenging is zo uitgevoerd dat hij werkt als een sta-bilisatieinrienting voor het koppel, dat wil zeggen, is een inrichting, die het effect van fluctuaties van het koppel op de werking van de gehele reductieoverbrenging elimineert* Dit wordt be-\ reikt door het voorzien van de wri jvingstrap van een veer 40, die 25 is bevestigd op de as 5$ en de schuine zonnewielen 28 drukt tegen de taps toelopende oppervlakken van de planeetrondsels 32, die op hun beurt door de cilindrische oppervlakken worden gedrukt tegen het kroonwiel 30, dat is verbonden met het huis 1 van de reductie-eenheid. De parameters van de veer 40 zijn zodanig, dat de samen-30 drukking van de wrijvingselementen 28, 32, 30 het overbrengen verzekert van een maximaal koppel vereist voor de normale werking van het boorgereedschap· Als dit koppel begint te fluctueren kunnen de pieken ervan de elementen van de reductieoverbrenging vernieuwen, de wrijvingselementen van de trap slippen momentaan 35 waardoor de koppelpiek wordt gereduceerd.

De tweede getande trap van de reductieoverbrenging omvat een 8700398 i 17 beveiliging· tegea overbelasting· Deze bestaat uit iazetstukkèn kl (iig. 3* 4) en de ondersteuningen 3^ van de planeetrondsels 33* die zijn geplaatst in de sleuven S van de rondseldrager 36· Het deel van elke sleuf S, dat samenwerkt met het inzetstuk klf heeft 5 de vors van een cilindrisch oppervlak waarvan de hartlijn loodrecht staat op de langshartlijn van de reductieoverbrenging (samenvallend met de hartlijn van het zonnewiel 29) en snijdt hem· Het oppervlak I van het inzetstuk k1f dat samenwerkt met het cilindrische oppervlak van de sleuf S is tonvorming (fig. k)· Het oppervlak S van het 10 inzetstuk kl (fig* 3)* gericht naar het planeetrondsei 33 is vlak.

De planeetrondsels 33 eet de ondersteuningen 3^ en de inzetstukken kl zijn geplaatst in de cirkelvormige ruimte tussen.het zonnewiel 29 en het kroonwiel 31 onregelmatig in groepen (fig· 5) zodat de afstanden tussen de hartlijnen van de naast elkaar liggende pla-15 neetrondsels 33a en 33b in één groep korter zijn dan de afstanden tussen de hartlijnen van naast liggende planeetrondsels 33b en 33c aanwezig in verschillende groepen· Dienovereenkomstig zijn ook de oppervlakken van de dwarsdoorsnede en de weerstandsmomenten van de elementen 36a en 36b van de rondseldrager verschillend· 20 Alle bovengenoemde kenmerkende eigenschappen van de getande trap van de reductieoverbrenging hebben tot doel het belasting opnemende vermogen van de zwakste elementen van de reductieoverbrenging, zoals de ondersteuning 3^* de planeetrondsels 33* en de rond-seldrager k te verhogen· Hun vermogen tot het opnemen van belasting 25 stijgt dus voldoende voor het overbrengen van het koppel dat het normaal werken van het boorgereedschap verzekert. Als het koppel wordt overgebracht via de reductieoverbrengiag k wordt de rondseldrager 36 getwist ten 'opzichte van de langshartlijn, worden de dragerelementen 36a en 36b (fig. 5) gebogen ten opzichte van de 30 hartlijnen X-X en Y-Y, wat gepaard gaat met het draaien van de assen van de planeetrondsels 33 (fig* 3) over een bepaalde hoek·

De uitvoering van de reductieoverbrenging k overeenkomstig de on- . derhavige uitvinding verhoogt het totale weerstandskoppel van de dragerelementen 36a en 36b in vergelijking met de reductieoverbren-35 ging waarvan de planeetrondsels op regelmatige afstand van elkaar en gelijkmatig in de cirkelvormige ruimte zijn geplaatst· Het 87$ 0 ~ -1 <5 y V M yj u 4 18 maximale effect wordt bereikt als de afstanden van hartlijn tot hartlijn van de planeetrondsels 33a en 33¾ minimaal zijn en voldoen aan alle eisen van het samenstellen van de planetaire overbrenging· De spanningen in de genoemde elementen van de rondsel-5 drager worden nog verder gereduceerd omdat een grote straal R (fig. 3) van het cilindrische oppervlak practisch spanningscon-centraties uitsluit op de verbindingen tussen de langs elementen 36a en de dwarselementen 36c van de drager van het rondsel· De vlakke vorm van de oppervlakken G maakt het raogelijk de totale 10 lengte van de sleuf B te reduceren, wat bijdraagt tot een hogere sterkte en stijfheid van de drager van het ronsel· Tegeüjkertijd / maakt het plaatsen van de rondselondersteuningen 3½ in de inzet-stukken 41 het mogelijk de diameters ervan te vergroten en de langsbelasting ervan vergeleken met de uitvoeringen waarbij de 15 ondersteuningen binnen de planeetrondsels zijn geplaatst. De werkomstandigheden van de ondersteuningen 34 worden nog verbeterd als gevolg van de tonvorm van het inzetstuk 4l, wat het mogelijk maakt dat de ondersteuningen 3½ zelfinstelbaar zijn als de as van de planeetrondsels 33 niet op één lijn ligt in twee 20 onderling loodrechte vlakken.

Een uitvoering van· de scheidingsruimte B (fig.6) omvat een hulpafdichting in de vorm van een elastisch membraan 42· Bén zijde van het membraan 42 is versterkt door metalen ringen 43 die f het mogelijk maken dat het membraan 42 onder druk wordt geplaatst ,1'· 25 in het buisvormige element 13· Aan de andere zijde past het mem braan om de bus 12 die is bevestigd op de as 6 met een speling van 5 tot 7 mm voor het afdichten van de bus maar om het de as 6 mogelijk te maken samen met de bus 12 te roteren· Deze hulpaf dichting verdeelt de ruimte B in twee delen B^ en ruimte 2q B^ neemt een smerend buffermedium opT terwijl het buffermedium in de ruimte Bg geleidelijk wordt vervangen door hot boormedium.

Omdat het medium geleidelijk ontsnapt vanuit de kamer A wordt het smeermiddel weer aangevuld vanuit de ruimte Een voordeel van deze uitvoering ligt ia een langere handhaving van het buffer-35 medium in de ruimte B·

De uitvoering van de reductie—eenheid voor een boormotor ' (fig. 7) verschilt van de basisuitvoering (fig· 1) dat de schei- .870 03 9 8 I ______________________ r 19 dende ruimte 3 hydraulisch via kanaal A in verbinding staat met de met olie gevulde kamer A, die de reductieaandrijving k en de ondersteuningen 11 opneemt; de kamer Ay evenals de kamer 3 is gevuld set een smerend buffermedium. Bij een dergelijke uitvoering 5 wordt de druk van het boormedium overgebracht vanaf de ruimte B ia de kamer A via het kanaal L. Als het volume van het medium ia de kamer A wijzigt als gevolg van thermische variaties en medium stroomt heen en weer door kanaal L, blijft de druk in deze kamer onveranderd, zodat de afdichting 7 practisch vrij is van 10 het effect van de drukval· Zijn functies bestaan slechts ia het voorkomen van het neerslaan van vaste deeltjes die treden ia de kamer A als het medium aanwezig in het bovenste deel van de ruimte B boven het buffermedium niet voldoende is gezuiverd. Daarom is de uitvoering van de afdichting 7 eenvoudiger dan in het geval 15 van de basisuitvoering (fig. 1). Bijvoorbeeld heeft hét de vorm van een labyriatpoort van het randtype* De reductie-eenheid voor een boormotor volgens deze uitvoering (fig. 7) is zeer eenvoudig, voldoende betrouwbaar en duurzaam.

*

Het gebruik van de bovenbeschreven technische oplossingen maakt 20 het mogelijk een eenvoudige en betrouwbare uitvoering van de reductie—eenheid voor een boormotor te verschaffen, die een efficiënt boren van gaten met verschillende typen boormotoren mogelijk maakt, practisch tot elke tegenwoordig met de gebruikelijke hydraU-/ lische installatie van de boorinstallaties al naar het dieptepunt.

25 De eigen voorraad van de eenheid alsmede het oliebeschermings-systeem maakt gebruik in de vorm van een stel van verschillende reductie-eenheden aogelijk welk stel een reeks van snelheidsver-houdingen verzekert, die een groot gebied van uitvoeringseigen-schappen kunnen verschaffen vereist door verschillende boorom- · 30 standigheden zonder dat de werkelementen, en de ondersteuningseenheden voor de motor behoeven te worden gewijzigd. Genoemde eenheden kunnen worden aangebracht op de boorinstallatie xn een stel terwijl de vereiste karakteristiek van de motor direct in het boorgat kan worden bepaald door het vervangen of acter elkaar 35 combineren van een aantal reductie-eenheden.

o 7 Λ A τ > p

^ Ij V w "V O

Claims (5)

1. Reductie-overbrenging van een boormotor, omvattende zonne- en kroonwielen, rondseldragers en planeetrondsels met ondersteuningen aangebracht in een cirkelvormige ruimte tussen de tandwielen, met het kenmerk, dat de ondersteuningen (34) van de planeetrondsels (33) in inzet- 5 stukken (41) opgenomen zijn aanwezig in sleuven (1) van de rondseldrager (36), waarbij het deel (E^) van elke sleuf (E), die paart met het in-zetstuk (41) in de vorm van een cilindrisch oppervlak uitgevoerd is, waarvan de hartlijn loodrecht op de langsas van de reductie-overbrenging (4) staat en deze snijdt* 10

2. Reductie-overbrenging van een boormotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oppervlak van het inzetstuk (41) dat paart met de rondseldrager (36), tonvormig is.

3. Reductie-overbrenging van een boormotor volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat het oppervlak van het inzetstuk (41) aan de zijde van het planeetrondsel vlak is. f»

4. Reductie-overbrenging van een boormotor volgens conclusies 1 t/m 20 3, met het kenmerk, dat de inzetstukken met de planeetrondsels in groe pen aangebracht zijn, Waarbij de afstand tussen de hartlijnen van de aangrenzende planeetrondsels in een groep kleiner is dan de afstand tussen de hartlijnen van de aangrenzende planeetrondsels aanwezig in andere groepen. 25

5. Reductie-overbrenging van een boormotor volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de afstand tussen de hartlijnen van de aangrenzende planeetrondsels in de groepen zo kort mogelijk is. ü 7 Π il ? ö d ^ * \4 'ΰ ύ ^ v