RU2179632C2

RU2179632C2 - Torque indicator of rotor of drilling rig

Info

Publication number: RU2179632C2
Application number: RU2000110500A
Authority: RU
Inventors: П.Н. Апостольский; М.П. Голиченко; Б.А. Кротов; А.Г. Ларин; Г.В. Нетисов; И.С. Польшаков; П.Т. Рудометкин; Л.А. Степанов; А.М. Сосновцев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Саратовнефтегаз"
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2002-02-20

Abstract

FIELD: drilling of holes. SUBSTANCE: torque indicator has rotary frame, input and output shafts intercoupled by gear transmission and force meter which one side is coupled to frame by articulated joint and which other side is directly linked to immobile base. Input and output shafts are arranged with angle of 90 degrees one to another. In this case output shaft extends in cantilever on both sides of frame, is carried in bearings coupled to immobile base and forms axis of turn of frame. Force meter is located in plane parallel to input shaft. Torque indicator combines functions of measurement of torque of rotor and angular gear transmission in circuit of power transmission from engine to rotor which makes it feasible to simplify power transmission. EFFECT: simplified power transmission and raised efficiency of it. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для измерения крутящего момента ротора буровой установки. The invention relates to the field of well drilling and is intended to measure the rotor torque of a drilling rig.

Известно устройство для измерения момента на роторе буровой установки, содержащее ротор, установленный на подвижных балках, опирающихся на подроторную раму с помощью опор скольжения, и измерительный блок. Опоры скольжения снабжены эластичными оболочками, полости которых заполнены смазочной жидкостью под избыточным давлением [1]. A device for measuring the moment on the rotor of a drilling rig is known, comprising a rotor mounted on movable beams resting on a rotor frame using sliding bearings, and a measuring unit. Sliding bearings are equipped with elastic shells, the cavities of which are filled with a lubricating fluid under excessive pressure [1].

Недостатком этого устройства является сложность изготовления и монтажа его узлов, а также трудность обеспечения взрывобезопасности в процессе эксплуатации. The disadvantage of this device is the complexity of the manufacture and installation of its components, as well as the difficulty of ensuring explosion safety during operation.

Известен индикатор момента, содержащий первичный преобразователь, расположенный в звездочке ротора. На внутренней поверхности звездочки выполнены скошенные шлицы, которые при приложении момента стремятся сместить ее в осевом направлении до упора в упругую мембрану. Перемещение мембраны преобразуется в пневматический сигнал [2]. Known indicator of the moment, containing the primary Converter located in the sprocket of the rotor. Slanted slots are made on the inner surface of the sprocket, which upon application of the moment tend to displace it in the axial direction until it stops in the elastic membrane. The movement of the membrane is converted into a pneumatic signal [2].

Недостатком этого устройства является низкая эксплуатационная надежность из-за быстрого износа сильно нагруженных трущихся поверхностей скошенных шлицов звездочки ротора. The disadvantage of this device is the low operational reliability due to the rapid wear of heavily loaded friction surfaces of the beveled splines of the rotor sprocket.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является индикатор крутящего момента ротора буровой установки, содержащий корпус, вал ротора с зубчатым колесом, привод с зубчатым колесом и силоизмеритель. Оба зубчатых колеса установлены на двух соосных валах и зацеплены с общим зубчатым колесом для осуществления передачи вращения на ротор и сообщения реактивного вращающего момента корпусу и далее силоизмерителю, так как корпус установлен с возможностью вращения относительно двух соосных валов [3]. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is an indicator of the rotor torque of the drilling rig, comprising a housing, a rotor shaft with a gear wheel, a gear drive and a power meter. Both gears are mounted on two coaxial shafts and engaged with a common gear for transmitting rotation to the rotor and communicating reactive torque to the casing and further to the force meter, since the casing is mounted for rotation relative to two coaxial shafts [3].

Недостатком такого индикатора является то, что при его использовании усложняется силовая трансмиссия от приводного двигателя к ротору и снижается ее КПД, т.к. в цепь трансмиссии вводится дополнительная зубчатая передача. The disadvantage of this indicator is that when it is used, the power transmission from the drive motor to the rotor is complicated and its efficiency decreases, because An additional gear drive is introduced into the transmission chain.

Цель изобретения - упрощение силовой трансмиссии от приводного двигателя к ротору и повышение ее КПД за счет исключения дополнительной шестеренчатой передачи. The purpose of the invention is to simplify the power transmission from the drive motor to the rotor and increase its efficiency by eliminating the additional gear transmission.

Поставленная цель достигается тем, что в индикаторе крутящего момента ротора буровой установки, содержащем поворотный корпус, входной и выходной валы, зубчатую передачу между входным и выходным валами и силоизмеритель, связанный с одной стороны с корпусом шарнирными тягами, а с другой стороны связанный непосредственно с неподвижным основанием, входной и выходной валы расположены под углом 90^o, при этом выходной вал выступает консольно по обе стороны корпуса, размещается на подшипниках, связанных с неподвижным основанием, и образует ось поворота корпуса, а силоизмеритель размещен в плоскости, параллельной входному валу.This goal is achieved by the fact that in the torque indicator of the rotor of the drilling rig, comprising a rotary housing, input and output shafts, a gear transmission between input and output shafts and a power meter connected to the housing by articulated rods, and on the other hand directly connected to the fixed basis, the input and output shafts are arranged at an angle of 90 ^o, wherein the output shaft extends in cantilever fashion on both sides of the housing, located on the bearings associated with the fixed base, and forms the axis Rotating the housing and siloizmeritelej disposed in a plane parallel to the input shaft.

Указанные конструктивные особенности предлагаемого индикатора позволяют ему, кроме собственно функции измерения крутящего момента, выполнять также функцию угловой зубчатой передачи в цепи силовой трансмиссии от приводного двигателя к ротору в современных буровых установках, располагаемых на разных уровнях. Это дает возможность совместить одну угловую зубчатую передачу, предназначенную для изменения направления передачи мощности, с индикатором крутящего момента, упростить таким образом силовую трансмиссию и повысить ее КПД. The indicated design features of the proposed indicator allow it, in addition to the actual function of measuring torque, to also perform the function of the angle gear in the power transmission chain from the drive motor to the rotor in modern drilling rigs located at different levels. This makes it possible to combine one angle gear designed to change the direction of power transmission with a torque indicator, thereby simplifying the power transmission and increasing its efficiency.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed device, front view; figure 2 is the same side view.

Индикатор крутящего момента ротора буровой установки содержит корпус 1, установленные в нем входной вертикальный вал 2 привода и выходной горизонтальный вал 3 ротора и установленные жестко на валах конические шестерни 4 и 5, зацепленные между собой. Выходной вал 3 консольно выступает в обе стороны за стенки корпуса 1 и размещается с обеих сторон на подшипниках 6 и 7. Входной 2 и выходной 3 валы соединены с валами трансмиссии 8 и 9 через карданы 10 и 11. Подшипники 6 и 7 установлены на неподвижном основании 12. Силоизмеритель 13 установлен на основании 12 и связан с другой стороны шарниром 14 с корпусом 1. Он находится в плоскости, параллельной входному валу 2. The rotor rotor torque indicator of the drilling rig includes a housing 1, an input vertical shaft 2 of the drive and an output horizontal shaft 3 of the rotor installed therein and bevel gears 4 and 5 rigidly mounted on the shafts, engaged with each other. The output shaft 3 is cantilevered on both sides of the walls of the housing 1 and is located on both sides of the bearings 6 and 7. The input 2 and output 3 shafts are connected to the transmission shafts 8 and 9 through cardans 10 and 11. Bearings 6 and 7 are mounted on a fixed base 12. The force meter 13 is mounted on the base 12 and is connected on the other side by a hinge 14 to the housing 1. It is located in a plane parallel to the input shaft 2.

Индикатор крутящего момента ротора буровой установки работает следующим образом. The rotor torque indicator of the drilling rig operates as follows.

Вал 2 привода посредством конических шестерен 4 и 5 приводит во вращение выходной вал 3 ротора. При этом вал 3 ротора посредством конической шестерни 5 препятствует вращению конической шестерни 4, передавая на вал 2 привода момент сил сопротивления. На опорах вала (вертикального) привода 2 возникает сила, пропорциональная моменту на валу (горизонтальном) ротора 3, передаваемая им на корпус 1, установленный валом 3 на двух подшипниках 6 и 7 с возможностью поворота вокруг оси вала 3. Под действием этой силы корпус 1 поворачивается на небольшой угол и через шарнир 14 воздействует на силоизмеритель 13, в результате чего в силоизмерителе 13, закрепленном непосредственно на основании 12, возникает сигнал, пропорциональный величине крутящего момента на валу 3 ротора буровой установки. The drive shaft 2 by means of bevel gears 4 and 5 drives the output shaft 3 of the rotor into rotation. In this case, the rotor shaft 3 by means of a bevel gear 5 prevents the rotation of the bevel gear 4, transmitting the moment of resistance forces to the drive shaft 2. A force proportional to the moment on the shaft (horizontal) of the rotor 3 arises on the shaft supports of the (vertical) drive 2, transmitted by it to the housing 1, mounted by the shaft 3 on two bearings 6 and 7 with the possibility of rotation around the axis of the shaft 3. Under the action of this force, the housing 1 rotates through a small angle and acts through the hinge 14 on the load meter 13, as a result of which a signal proportional to the torque on the shaft 3 of the rotor of the drilling rig appears in the load meter 13, mounted directly on the base 12.

Изменение положения корпуса 1 вокруг горизонтальной оси вала 3 ротора разрешается благодаря кардану 10 вертикального вала 2, позволяющему передавать вращение при изменяющемся угле и длине привода. Changing the position of the housing 1 around the horizontal axis of the shaft 3 of the rotor is allowed thanks to the cardan 10 of the vertical shaft 2, which allows to transmit rotation with a changing angle and length of the drive.

Применение в индикаторе крутящего момента ротора серийных деталей верхнего углового редуктора позволяет, кроме упрощения силовой передачи от приводного двигателя к ротору и повышения КПД передачи, так же обеспечить работоспособность устройства при расположении силового привода и ротора буровой установки на разных уровнях. The use of serial parts of the upper angular gear in the rotor torque indicator, in addition to simplifying the power transmission from the drive motor to the rotor and increasing the transmission efficiency, also ensures the operability of the device when the power drive and rotor of the drilling rig are located at different levels.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 591574, кл. Е 21 В 3/04, 1978.Sources of information
1. USSR author's certificate 591574, cl. E 21 B 3/04, 1978.

2. Патент США 3668926, кл. 73-163, 1972. 2. US patent 3668926, CL 73-163, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР 1258988, кл. Е 21 В 45/00, 1986 (прототип). 3. Copyright certificate of the USSR 1258988, cl. E 21 B 45/00, 1986 (prototype).

Claims

The rig rotor torque indicator, comprising a rotary housing, input and output shafts, a gear transmission between input and output shafts and a power meter, on the one hand connected to the housing by articulated rods, and on the other hand, directly with a fixed base, characterized in that the input and the output shafts are located at an angle of 90 ^{o to} each other, while the output shaft protrudes cantilever on both sides of the housing, rests on both sides of the bearings associated with a fixed base, and forms an axis of rotation This case, and the load meter is placed in a plane parallel to the input shaft.