NL8700399A - Reductie-overbrenging van een boormotor, omvattende een planetaire overbrenging met variabele snelheid. - Google Patents

Description

NO 34319

Keductie-overbrenging van een boormotor, omvattende een planetaire overbrenging met variabele snelheid·

Aanvraagster noemt als uitvinders:

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

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een reductie-overbrenging van een boormotor, omvattende een planetaire overbrenging met een variabele snelheid·

Op de meest effectieve wijze kan de onderhavige uitvinding 5 worden toegepast voor het boren van diepe olie- 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 nieuw. Een van de eerste turboboorinrichtingen omvatte een plane-10 taire reductie-overbrenging, die was geplaatst tussen het aan-drijfelement, dat wil zeggen een turbine, en het ondersteuningsor-gaan, dat bedoeld was om het gewicht van dè boorpijpen naar de boor over te brengen· De reductie-overbrenging was geplaatst in een met olie gevulde kamer. De afdichtingen van de kamer hadden de •)5 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 de bijzondere werkomstandigheden die optreden bij diepboren. Het 20 nuttig effect van de reductie-overbrenging g“7 λ λ. ί> rt - V y 0 U 3 2 *» ‘ « was zeer laag en de levensduur bereikte geen 10 uren zelfs bij een geringe kracht ontwikkeld door een trap van de turboboorinriohting.

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 booraotor· Met een diameter van de boormotor van 195 nm bedraagt het koppel uitgeoefend op het 10 boorgereedsehap tijdens iet boren 300 tot 500 kgfm.

Al? gevolg van de anisotropie van het gboorde gesteente, de oppervlakonregelmatigheden van het boorvlak en het getande oppervlak van de snijgereedschappen wcrdt 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· la het laatste geval kunnen het boorgereedsehap en als gevolg daarvan de elementen van de reductie*eenheid in tegengestelde richting gaan rote-20 ren.

De werking van de booraotor wordt dus begeleid door sterke radiale trillingen die buigen veroorzaken van de belangrijkste onderdelen van de motor, dat wil zeggen huizen en assen, waarvan 1 de langsafmetingen veel groter zijn dan de dwarsafmetingea 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 ia 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 aediumdruk, ' 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 87g 0 33 9 t Λ * v < 3 ees ervan de levensduur van de reductis—eeuheid verlaagd»? daarom kan een efficiënt werkende en duurzame reductie-eenheid van een ooor-ootor enkel en alleen worden’verkregen door een algehele oplossing 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 reduetieaotor voor een booraotor omvattende een huis, ingaande en uitgaande assen, geplaatst op ondersteuningen, een planetaire reductie-cverürengisg, ondergebracht ia 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» Het kanaal voor het booraedium heeft de vorm van centrale gaten in de assen van de reductie-eenheid·

Sen nadeel van deze bekende reductie-eenheid is dat de eenheid slechts kan worden gebruikt bij die boormotoren, waarvan de aan'» 20 drijfelementea 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·

Sen ander nadeel van de bekende reducti e-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 groef verbindingen 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. Eet ka- 870 0399 ? v * * * k naai τοογ het doorlaten Tan het boomed! um is uit gevoerd in de Torn Tan een cirkelvormige ruimte, aangebracht on de net olie gevulde kamer, waardoor de noodzakelijkheid van afdichtingen tussen aandrijvende en aangedrevea assen van de trappen van de re-5 ductie-overbrenging, die net verschillende snelheden roteren, koot te vervallen# De planeetrondsels van de planetaire re ductie-overbrenging zijn roteerbaar aangebracht op de assen bevestigd in de rondseldragers, waarbij de planeetrondsels 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 boorao-toren die saoenwerken met set olie gevulde mechanismen, omdat de reductie-eenheid geen oliebeschermingssysteem van zichzelf bezit· Het gebruik van deze reductie-eenheid in hydraulische booraotoren 15 is onmogelijk·

Sen ander nadeel van de reductie-eenheid is dat de ingaande en uitgaande assen « §ên geheel zijn uitgevoerd met de delen van de reductie-eenheid; de ingaande as draagt het zonnewiel aan het ene einde terwijl de uitgaande as als ién 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,- als de uitgaande assen te vervangen# Bovendien worden de werkomstandigheden 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·

Een 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 S 70-.Q 3 Q g i «» • * % 5 _ .. ] mogelijkheid verloren gaat Tan het wijzigen van hun belasting opnemeade vermogen omdat de planeetrondsels slechts beperkte radiale afmetingen bezitten* Buitendien verzekert het verdubbelen van de lengte van de plaaeetrondsels van de tweede trap van de re-5 ductieoverbrenging geen gelijkmatige werking van beide trappen van de reductieoverbrenging ondat het koppel van de tweede trap ruwweg proportioneel toeneemt met de snelheidsverhouding van de eerste tran 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 reduetie-eenheid van een boormachine omvattende een huis, · ingaande en uitgaande assen, aangebracht op ondersteuningen, een reductie—overbrenging, omvattende zonne— en kroonwielen, een pla— neetdrager en planeetrondsels met ondersteuningen geplaatst in 15 een cirkelvormige ruimte tussen de wielen, een met olie gevulde kamer en een systeem van oliebescheraing bestaande uit afdichtingen*

Het kabaal voor het boormedium heeft de vorm van een cirkelvormige ruimte geplaatst om de met olie gevormde kamer aan de buitenzijde ervan* 20 Sen nadeel van de bekende reduetie-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 wor- 25 den vernield* Dit veroorzaakt speling in de assen en verstoring ’ van de dichtheid van de afdichtingen*

Overeenkomstig bovenbeschreven bekende reduetie-eenheid zijn de ondersteuningen voor de planeetrondsels binnen genoemde rondsels geplaatst, en er zijn geen inrichtingen om de reductie-over-3q brengxng te beschermen tegen overbelastingen en fluctuaties ia het koppel.

Een ander nadeel van de bekende reduetie-eenheid voor een boor-motor ligt erin dat de afdichtingen ia aanraking zijn met het boormedium en daardoor snel slijten zodat het oliebescismaiagssysteem 35 zijn dichtheid verliest*

Een verder nadeel van de bekende reduetie-eenheid is dat het huis ervan als êén geheel is uitgevoerd met het huis van de wer- 870 0 399 ίί w % «► * 6 kende elementen, waardoor het niet moselijk is de eigenschappen ▼an de boormotor in te stellen set dezelfde werkelementen door het vervangen van een booreenheid door een andere of door achter· eenvolgens het aantal reductie-eenheden te koppelen om de snel-5 heidsverhouding van de reductie-overbrenging te wijzigen overeenkomstig de optimale omstandigheden van het boren in elk deel van het boorgat·

Ben doel van de onderhavige uitvinding is het elimineren van de bovengenoemde nadelen van de bekende reductie—eenheden voor boor— 10 motoren. . .

Het hoofddoel van de uitvinding is het verschaffen van een reducti e-eenheid set een lagere rotatiesnelheid en een hoger koppel gecombineerd met een lange en betrouwbare levensduur met hydraulische boormotoren en waarmede het nogelijk is de motoreigenschappen 15 te wijzigen voor het verkrijgen van optimale booromstandighedea 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," rondseldragers en planeet— rondsels met ondersteuningen geplaatst in een cirkelvormige ruxmte • 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 reducti e-eenheid 25 beschermt tegen overbelastingen 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 hoekverpiaatsing 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 verdeelruimte, die is geplaatst in een buffermedium . dat de afdichting beschermt tegen aanraking met het boormedium· 870-0 3 39 .

I _________ 7 ft

Het is gewenst dat de bescherming tegen, overbelasting inzet-«takken onvat, die de ondersteuningen voor de planeetrondsels opnamen, aangebraeht 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 . etaat op de langshartlijn 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 inz ets tukken net 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 reductie-overbrenging 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 scharniereenheden van de ( ingaande en de uitgaande assen worden uitgevoerd in de voim van 25 ef arische legers·

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

Tan 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 8703399 * . * 8 * verdere 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 ai te dichten.

5 Het is van voordeel dat de dichtheid van het bufferaedium aan wezig in de scheidingsruimte hoger is dan die van het boormediuo.

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-' 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 mogelijk 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 boor— motor en als gevolg hiervan bij afwezigheid van een hoge reserve 3O 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· 870039^ i « 'Tt ·

3 . V

9

Set uitvoereu van ondersteuningen van ingaande en uitgaande assen, aangebracht aan de eindes ran deze assen, verbonden oet de reductieoverbrenging in de rora van scharnierende eenheden, die de axiale belastingen opnsaen en een hoekverplaatsing van 5 de assen mogelijk naken, elimineert de radiale belastingen op deze ondersteuningen als zij axiaal niet op één lijn liggen oet de assen van de verkende elementen en van het onderstauningssamen-stél, dat bedoeld is oa het gewicht van de boorpijpen op het boor-gereedschap over te brengen· Dit verzekert een lange levensduur van 10 de ondersteuningen bij afwezigheid van radiale en axiale speling#

Set plaatsen van de afdichtingen op de assen naast de ouders tannin— gen 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 oogelijk maakt, dat de ondersteuning wordt geplaatst in de oet olie gevulde kamer en aldus wordt beschermd tegen slijtage door aanraking net het booraedium# De uitvoering van de ondersteuningen in de vorm van sferisehe verbindingen en de plaatsing van de afdichtingen 20 ten opzichte van de ondersteuningen volgens de uitvinding verschaft V * • de beste omstandigheden voor het verken van zowel de afdichtingen g de ondersteuningen van de ingaande en uitgaande assen·

De levensduur van de afdichtingen wordt nog verder verhoogd ^ omdat afdichting is voorzien van een scheidingsruiate gevuld * 25 met een buffermedium dat genoemde afdichting beschermt tegen aan- * - raking met het boormedium#

De plaatsing van de ondersteuningen van de planeetrondsels in de inzetstukken geplaatst in sleuven ran de rondseldrager maakt het aogelijk 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 zelfinsielling en een gelijkmatige belasting van de onder-3^ steuningen van het rondsel worden verzekerd in het geval van hoge koppels op de rondseldragers# Deze uitvoering van de bescherming 3 7 0.0 3 S 9 . 10 —% <- v m tegen overbelasting van de reduetieoverbrenging verbetert de be-» lastingsverdeling tussen de rondsels omdat 2 el fins telling wordt verzekerd van twee elementen van de planetaire overbrenging, dat wil zeggen bet zonnewiel en de planeetrondsels, wat bijdraagt tot een 5 langere levensduur van de reductieoverbrengingreeks·

Eet tandvoraige oppervlak van het inzetstuk verzekert de zelf-instelling van de ondersteuning» van bet planeetrondsel in geval van een bepaald axiaal niet op êén lijn liggen van de hartlijn van het planeetrondsel en de langshartli jn van de reductieoverbrea-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 reduetieoverbrenging wordt verhoogd· 15 De plaatsing van <fc inzetstukken met de planeetrondsels in groepen waarbij de afstanden tussen de hartlijnen van naast elkaar liggende planeetrondsels in Sén groep kleiner zijn dan de afstanden tussen de hartlijnen van de ernaast liggende planeetrondsels geplaatst ia verschillende groepen verbetert dienovereenkomstig het 20 belastingsvermogen van de reduetieoverbrenging en de stijfheid van de rondseldrager omdat vergeleken met de gelijkmatige verdeling van de planeetrondsels ia de cirkelvormige ruimte, deze uitvoering het traagheidsmoment en het weerstandsmomeat 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 reduetieoverbrenging omvattende een veer om de wri jvingselementen met een tevoren be-30 paalde kracht samen te drukken, maakt het mogelijk het overbrengen van piekkoppels aan de elementen van de reduetieoverbrenging als gevolg van momentaan slippen van de wri jvingselementen van de \ wrijvingstrap te vermijden#

De ondersteuningen van de ingaande en uitgaande assen van de 35 reduetieoverbrenging uitgevoerd in de vorm van sferische legers, verzekert tegelijkertijd het overbrengen van de roterende beweging 8/ ΰ .0 3 9 3 % « · 11 ▼aa de assen en het compenseren van de hoekverplaatsing van hartlijnen .

Als gevolg van de uitvoering vaarbij de extra ondersteuningen van de ingaande en de uitgaande as zijn verbonden met het huis 5 via flexibele elementen is het aogelijk de vereiste oriëntatie van de ashartlijnen gedurende opslag, transport en samenstellen van de boormotoren ie verzekeren· Dergelijke ondersteuningen kunnen zijn vervaardigd in de vorm van radiale rubber-metaalglijcon-tactondersteuningen· 10 Als gevolg van het feit, dat de scheidingsruimte wordt begrensd , door een afdichting, een buisvormig element en een deksel aange bracht op de as en dat hêt buisvormige element samen met het huis een ν«τ>»»τ vormt voor het doorvoeren van het boormedium, wordt het buffermedium langer in de scheidingsruimte gehouden omdat de kine-15 tische energie van de mediums-troom be vegend langs de reductie-eenheid wordt onderdrukt door het deksel en het medium in genoemd cirkelvormig kanaal wordt gericht « De extra afdichting uitgevoerd 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 afdichten ervan gedurende ♦ de rotatie, vermi jdt het mengen van de buffer en boormedia·

Set feit, dat de dichtheid vam het buff ermedium dat de scheidingsruimte vult hoger is dan de dichtheid van het boormedium, ^ Toorkomt het ssogenaamde "drijven" van het buff ermedium in het 25 boormedium en voorkomt de aanraking tussen het medium en de afdichting, als de ruimte het buffermedium bevat·

Set 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 reservesmeeraiddel, 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 saeerinrienting, kan ver-35 vallen. Het gebruik van buffermedium met smerende eigenschappen maakt ten hydraulische verbinding aogelijk tussen de schei dings- ö 7 * w , - I 12 r' ·« m ruimte en de met olie gevelde kamer, als laatstgenoemde is gevuld met het buff eraedi urn. Hierdoor wordt een constante druk in de kamer gehandhaafd bij wijzigingen in de werktemperatuur, terwijl de hoge dichtheid van het bufferaedium verhindert dat bcoraediua binnendringt 5 in de afgedichte eenheden en hierdoor wordt de uitvoering van het oliebeschermingssysteem belangrijk vereenvoudgd·

Bij de reductieeenheden voor een booiaotor uitgevoerd volgens de uitvinding verlengen de toepassing van de beschermingsinrich— 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 booromstandigheden· i

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 in' de vorm van een stel reductieeenheden met verschillende snelheidsverhogingen, waardoor het mogelijk is elke karakteristiek van de motor te verkrijgen met dezelfde werk-gereedschappen en motor ondersteuningseenheid, door verschillende reductieeenheden te wisselen of achtereenvolgens verschillende 20 reductieeenheden te verbinden direct in het boorgat·

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

Fig. 1 toont schematisch een langsdoorsnede van de reductie· C eenheid voor een boormotor.

25 Fig. 2 toont een axiale doorsnede door een planetaire reduc-ti eoverbrenging·

Fig· 3 toont een doorsnede over de lijn IÏI-IH in fig. 2*

Fig. k· toont een doorsnede over de lijn 1V-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 Cfig. 1), verbonden met de hulzen 2 en 3 die dienen voor het bevestigen van de reductie-eenheid 8709399 .

• w . ^ 13 ia iet iuis 1. Ben reductie-overbrenging k bestaande uit een zonnewiel ea kroonwielen, rondsel dragers ea planeetrondsels met ondersteuningen is aangebracht ia een met olie geruide kamer A gevormd door eea cilindrisch, huis 5* een ingaande as 6 met een afdichting 5 7 en eea uitgaande as 8 met een afdichting 9· De reductie-over- brengiag is rsrbondea met de ingaaade as 6 en de uitgaande as 8 door middel van taudwielkoppelingen 10· De scharnierende onder-steuaiagea ran de assea 6 ea 8 zijn uitgevoerd in de vorm van sf arische rollagers 11· De afdichtingen 7 en 9 zijn voorzien vaa 10 scheidiagsruiatea respectievelijk B en C, geruid met een buffer-medium, dat de afdichtingen beschxmt tegen aanraking met het boor-medium· De ruimte B is begrensd door de afdichting 7# de bus 12, die onbewegeli jk is bevestigd op de- as 6, een buisvormig element 13, dat vast is bevestigd op. het huis 5* ea is geplaatst bovea 15 de afdichting 7* ea door een deksel 14, aaagebracht boven het buisvormige element 15 ea bevestigd op de as $ door middel van bussen 12, 15» 16 en koppelorgaaa 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, set behulp van het koppel-orgaan 23, dat is geschroefd op^van schroefdraad voorziene einde Vatt de as 8« Set buffernedium aanwezig in de ruisten B en C is { zodanig gekozen, dat wordt voldaan aan de eis van een goede heeh- 25 ting op metaal en een afwezigheid van de neiging tot het vormen van chemische en mechanische verbindingen met de componenten van het boormedium· De buffermedia worden gewoonli jk zodanig gekozen, dat zij een dichtheid bezitten die hoger is dan die van het boormedium en dat zij smerende eigenschappen tijdens de werking be-30 zitten· Het kanaal D, dat bedoeld is voor het doorleiden van het boormedium is uitgevoerd in de vors van een cirkelvormige ruimte tussen het huis 1 en de ermee verbonden bussen Zk en 25 aan één 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 37fl.9 39 9 14 ft ψ *· · · ... ^ gereedschappen, terwijl de huls 3 is verbonden met het huis van de ondersteuningseenheid Tan de motor· Dienovereenkomstig is de as δ Terbonden door het koepelorgaan 17 met de aandrijfas Tan de motor met een voorziening τοογ het overbrengen Tan een koppel ter— 5 eijl de as 8 is Terbonden door het koepelorgaan 23 op dezelfde wijze met de as Tan de ondersteuningseenheid τοογ de motor· Een dergelijke Terbinding Tan de assen maakt een relatieTe axiale ver» plaatsing Tan de koppelingen mogelijk zonder het uitoefenen Tan grote axiale krachten op de 3ferische legers 11 $ tegelijkertijd 10 spelen deze Terbindingen een rol τοογ Terdere ondersteuningen τοογ / de as 6 en 8·

Gedurende de werking Tan de booraotor wordt de as δ aangedre-Ten Tanaf de aandrijfas Tan de motor; Terrolgens wordt de rotatie Tender overgebracht door de koppeling 10 naar de aandrijfas Tan 15 de reductie-overbrsnging, waarin de rotatiesnelheid wordt gereduceerd met een oTereenkomstige toename Tan het koppel. Nu wordt de rotatie met andere parameters overgebracht door de tweede koppeling 10 naar de uitgaande as 8 en Terder sia het koepelorgaan 23 βΣ1 do as Tan de ondersteuningseenheid naar het boorgereedsch&p· Het 20 axiaal niet op êén lijn met elkaar liggen Tan de assen δ en 8 ten opzichte Tan de betreffende assen Tan de naast liggende eenheden wordt opgeTangen door de hoekrerplaatsingen Tan de hartlijn Tan de assen δ en 8 Tan de reductie-eenheid zonder dat radiale krachten ( worden uitgeoefend op de ondersteuningen als gerolg Tan de toepas» 25 sing Tan sferische ondersteuningen 11· Dankzij het feit, dat de afdichtingen 7 en 9 nabij de ondersteuningen 11 zijn geplaatst is zelfs bij het ma-yirr^aai mogelijke gebied Tan de hoekrerplaatsingen ran de hartlijnen Tan de assen δ en 8 een radiale speling in de afdichtingen zeer klein C tot 0,2 mm ), wat toelaatbaar is roor het 30 normaal werken ran de afdichtingen, die ia de boormotoren zijn ge» bruikt. De afwezigheid ran axiale speling in de ondersteuningen 11 en een klein gebied ran radiale trillingen ran de assen δ 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 S 7 0 0 3 9 9 t 15 ia de kaaer A*

De -?g-*ïei dlng«T»it B ea C, die zijn gevuld eet bufferaedia vermijden iet contact van de afdichtingen 7 en 9 met hét booraedium, dat slijtende deeltjes bevat; bovendien wordt het uiwassea van het 5 smeermiddel uit de ruimten door het booraediua verhindert als gevolg van het verschil in dichtheden en andere eigenschappen van de hierboven genoemde media· Het deksel 15 bescherat het buffer-medium in de ruimte tegen uitwassen door de saelheidsdruk van het booraediua door de kinetische énergie ervan te verlagen en de 10 stroom in hét cirkelvoraige kanaal D te richten· Als een voldoend grote hoeveelheid bufferaedium aanwezig is in de ruimte B kan laatstgenoemde ook als smeerinrichtihg werken, bedoeld om het verlies aan saeeraiddel uit de kaaer A aan te vullen· Het lekken heeft meestal plaats in de onderste afdichting 9 omdat het booraediua 15 een deel van zijn druk in het 'kanaal D verliest terwijl de druk in de met olie gevulde kaaer 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 em ββπ grotere druk-20 val op de afdichting 7, welke drukval is gericht vanaf de ruimte D naar de A* Onder invloed van deze drukval dringt het sme rende huffersedium in de kamer A, waardoor de olielekken worden gecompenseerd. Het bufferaedium kan bestaan uit verdikte en zware ^ olie, dikke smeermiddelen, kunststofinaterialen en vloeibare meta- 25 len en legeringen· Het buffermeditna moet zo worden gekozen dat hét mengen ervan met het smerende materiaal aanwezig in de kamer A de smerende eigenschappen van beide media niet reduceert· Om dó reserve aar> smeermiddel in de kamer A en de ruimten B en C aan te rullen bezit het huis 1 gaten voor afsluiters ea pluggen (niet; 30 weergegeven)·

Om de oriëntatie van de assen 6 en 8 te verbeteren als de reductie-eenhedea 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 C 7 0.0 3 3 9 16 w Ψ reduceren in het geval van een axiaal niet op één lijn net 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 het leger 26.

De planetaire reductieoverbrenging van de eenheid kan op verschillende wijzen worden 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 tangvielreeks omvattende de zonnewielen 28 en 29« de kroonwielen 30 en 31, de planeetrondsels 32, 35 net de ondersteuningen 34-, en de rondseldragers 35 en 36· De tandwiel trappen zijn onderling verbonden door koppeloverbrengende 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 hek koppel orgaan 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-bilisatieinrichting 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 wrijvingstrap van.een veer 40, die 25 is bevestigd op de as 38 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 zi jn zodanig, dat de samen-20 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 wri jvingselementen van de trap slippen momentaan 35 waardoor de koppelpiek wordt gereduceerd.

De tweede getande trap van de reductieoverbrenging omvat een 8700399 « 17 beveiliging tegen overbelasting* Deze bestaat uit inzetstukken kl (fig. Jt W en de ondersteuningen 3^ 7an· de planeetrondsels 331 die zijn geplaatst ia de sleuven 2 van de rondsel drager 36 · Het deel 2^ van elke sleuf ST dat samenwerkt met het inzetstuk ^1, heeft 5 de vora 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 2 van het inzetstuk 41, dat samenwerkt set het cilindrische oppervlak van de sleuf 2 is tonvoraing (fig. k) · Het oppervlak G van het 10 inzetstuk Vl (fig. 3)* gericht naar het pianeetroadsel 33 is vlak.

De planeetrottdsels 33 ast de ondersteuningen 3**· en de inzetstukken kl zijn geplaatst in de cirkelvoraige ruimte tussen het zonnewiel 29 en het kroonwiel 31 onregelmatig in groepen (fig. 5) sodat de afstanden tussen de hartlijnen van de naast elkaar liggende pla-15 nee trends els 33a en 33b in lén groep korter zijn dan de afstanden tassen de hartlijnen van naast liggende planeetrondsels 33b en 33c aanwezig in verschillende groepen. Dienovereenkomstig zijn ook de oppervlakken van de dwarsdoorsnede en de weerstandsmomentea 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 reduetieoverbrea-ging« zoals de ondersteuning 34, de planeetrondsels 331 ea de rond-^ s el drager 4 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 reductieoverbrenging 4 wordt de rondseldrager 36 getwist ten opzichte van de langshartlijnt worden de dragerelementen 36a en 36b (fig* 5) gebogen ten opzichte van de 30 hartlijnen X-X en Y-T, wat gepaard gaat met het draaien Van de assen van de planeetrondsels 33 (Üg* 3) over een bepaalde hoek*

De uitvoering van de reductieoverbrenging 4 overeenkomstig de onderhavige uitvinding verhoogt het totale weèrstandskoppel 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 cirkel vormige ruimte zijn geplaatst. Het §7 ü Ö 3 9 9 t 18 maximale effect wordt bereikt als de afstanden wan hartlijn tot hartlijn wan de planeetrondsels 33a en 33¾ minimaal zijn en weldoen aan alle eisen wan het sanenstellen wan de planetaire overbrenging. De spanningen in de genoemde elementen wan de rondsel-5 drager worden nog werder gereduceerd omdat een grote straal δ (fig. 3) wan het cilindrische oppervlak practised spanningscon-centraties uitsluit op de verbindingen tussen de langselementea 36a en de dwarselementen 36c wam de drager wan het rondsel. De vlakke vorm wam de oppervlakken G maakt het mogelijk de totale 10 lengte wan de sleuf E te reduceren, wat bij draagt tot een hogere sterkte en stijfheid wan de drager wan het ronsel. Teg5Ljkertijd maakt het plaatsen wan de rondselondersteuningen 34- ia ie 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 wan de tonvorm wan het inzetstuk 41, wat het mogelijk maakt dat de ondersteuningen 34 zelfinstelbaar zijn als de as wan de planeetrondsels 33 niet op één lijn ligt in twee 20 onderling loodrechte vlakken.

Een uitvoering van de scheidingsruimte B (fig.63 omvat een hulpafdichting in de vorm wan een elastisch membraan 42. Eén zijde wan het membraan 42 is versterkt door metalen ringen 43 die , het mogelijk maken dat het membraan 42 onder druk wordt geplaatst 25 in het buisvormige element 13· Aan de andere zijde past het membraan om de bus 12 die is bevestigd op de as 6 met een speling van 3 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 httlp-afdichting verdeelt de ruimte B in twee delen B^ en 82» De ruimte 3Q B^ neemt een smerend buffermedium op, terwijl het buffermedium in de ruimte B2 geleidelijk wordt vervangen door hüt boormedium. Omdat het medium geleidelijk ontsnapt vanuit de kamer A wordt het smeermiddel weer aangevuld vanuit de ruimte Bj. Een voordeel wan deze uitvoering ligt ia een langere handhaving wan het buffer-35 medium in de ruimte B.

De uitvoering van de reductie—eenheid voor een boormotor (fig. 7) verschilt wan de basisuitvoering (fig. 1) dat de schei- 87 0-0 3 9 9 * 19 ♦ den.de ruimte 3 hydraulisch via kanaal A ia verbinding staat met de met olie gevulde kamer A, die de reductieaandrijving ^ en de ondersteuningen 11 opneemt; de kamer A, evenals de kamer 3 is gevuld ast een smerend bufferaedium· Bij een dergelijke uitvoering 5 wordt de druk van het booraedium overgebracht vanaf de ruimte 3 in de kamer A via het Vanaai L· Als het volume van het medium ia de kamer A wijzigt als gevolg vaa thermische variaties en medium stroomt heea en weer door kanaal L, blijft de druk in deze kamer onveranderd, zodat de afdichting 7 praetiseh vrij is van 10 het effect van de drukval· Zijn functies bestaan slechts in het voorkomen van het neerslaan van vaste deeltjes die treden in de kamer A als het medium aanwezig in het bovenste deel van de ruimte 3 boven het bufferaedium 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 het de vorm van een labyrintpoort van het randtype· De reductie—eenheid voor èen boorsotor volgens deze uitvoering (fig· 7) is zeer eenvoudig, voldoende betrouwbaar en duurzaam·

Hst gebruik van de bovenbeschreven technische oplossingen maakt 20 hèt 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 megelijk 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 ia de vorm vaa een stel van verschillende reductie-eenhedea aogelijk welk stel een reeks vaa snelheidsver-houdingeu verzekert, die een groot gebied vaa uitvoeringseigen-aehappen kunnen verschaffen vereist door verschillende boorom- · 30 atandigheden zonder dat de werkelementen en de ondersteuningseenheden voor de motor behoeven te worden gewijzigd· Genoemde eenheden kunnen worden aangebracht op de boorinstallatie in 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· 87i)i5 3 9 9

Claims (1)

1. Reductie-overbrenging van een boormotor, omvattende een plane-* talre overbrenging met variabele snelheid, met het kenmerk, dat ten minste een trap van de overbrenging een wrijvingstrap is omvattende een veer (40) voor het samendrukken van de wrijvingselementen (28, 32 en 30) 5 met een bepaalde kracht. 8700399