RU2416015C1 - Hinge of bottom-hole motor - Google Patents

Hinge of bottom-hole motor Download PDF

Info

Publication number
RU2416015C1
RU2416015C1 RU2009129733/03A RU2009129733A RU2416015C1 RU 2416015 C1 RU2416015 C1 RU 2416015C1 RU 2009129733/03 A RU2009129733/03 A RU 2009129733/03A RU 2009129733 A RU2009129733 A RU 2009129733A RU 2416015 C1 RU2416015 C1 RU 2416015C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
housing
hinge
hole
spherical
Prior art date
Application number
RU2009129733/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009129733A (en
Inventor
Николай Лейбович Полей (RU)
Николай Лейбович Полей
Original Assignee
Николай Лейбович Полей
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Лейбович Полей filed Critical Николай Лейбович Полей
Priority to RU2009129733/03A priority Critical patent/RU2416015C1/en
Publication of RU2009129733A publication Critical patent/RU2009129733A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2416015C1 publication Critical patent/RU2416015C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: hinge includes housing with longitudinal grooves, shaft with spherical support footstep and footstep bearing, restricting bushing keeping the shaft from falling out of housing, and load-carrying elements arranged between housing and shaft. Grooves in housing are made in the form of segmented linear or radial key slots, and load-carrying elements are made in the form of leaf washers or leaf washers at least with one convex spherical surface and blind or through hole in which elastomer spring can be installed.
EFFECT: high load-carrying capacity, long service life, repairability, and cheap manufacture.
5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам приводов вращения, в частности к шарнирным устройствам передачи крутящего момента от винтовых героторных гидромашин, и может быть использовано в винтовых забойных двигателях для бурения нефтяных и газовых скважин, а также в насосах для перекачивания жидкости в/из скважины и других механизмах с изменяемой осью вращения.The invention relates to rotation drive devices, in particular to swivel torque transmission devices from screw gerotor hydraulic machines, and can be used in downhole screw motors for drilling oil and gas wells, as well as in pumps for pumping fluid to / from a well and other mechanisms with variable axis of rotation.

Известен карданный вал для соединения ротора винтовой героторной гидромашины со шпинделем (патент РФ №2285781), который содержит центральный вал и два корпуса, каждый из которых охватывает край центрального вала, а между каждым корпусом и краем центрального вала размещен ряд шариков, установленных одной стороной в полусферических впадинах, например, центрального вала, другой стороной - в продольных полуцилиндрических пазах, например, корпуса, при этом каждый ряд шариков образует между центральным валом и корпусом шарнирный механизм, причем, по крайней мере один из шарнирных механизмов выполнен двухрядным, например, с суммарным четным числом равнорасположенных по окружности шариков в двух рядах, равным числу шариков однорядного шарнирного механизма.A cardan shaft is known for connecting a rotor of a screw gerotor hydraulic machine with a spindle (RF patent No. 2285781), which contains a central shaft and two housings, each of which covers the edge of the central shaft, and between each housing and the edge of the central shaft there are a number of balls mounted on one side in hemispherical hollows, for example, the Central shaft, the other side in the longitudinal semi-cylindrical grooves, for example, the housing, with each row of balls forms a hinge mechanism between the Central shaft and the housing, and at least one of the hinge mechanisms is double-row, for example, with a total even number of balls equally spaced around the circumference in two rows equal to the number of balls of a single-row hinge mechanism.

Недостатком данного устройства являются малый ресурс ввиду увеличенных скоростей перемещения шариков в пазах из-за их эксцентриситета относительно нулевого положения и расклинивающего эффекта.The disadvantage of this device is its small resource due to the increased speed of movement of the balls in the grooves due to their eccentricity relative to the zero position and the wedging effect.

Известно шарнирное устройство героторной гидромашины (патент РФ №2235228), которое содержит зубчатую муфту и вал с осевым сферическим подпятником, а также шарик, через который передается осевая нагрузка. Момент от вала к муфте передается через бочкообразные зубья вала и прямые зубья муфты, причем торцовый профиль зуба соединения выполнен по огибающей исходного контура рейки (ИКР), очерченной эквидистантой укороченной циклоиды; ИКР имеет переменное отрицательное смещение х по отношению к его положению в горловом сечении, максимальная величина которого зависит от радиуса кривизны R зубьев в продольном сечении и ширины b венца вала; величина радиуса кривизны R профиля зуба в продольном сечении определяется углом преломления осей шарнира.Known articulated device of a gerotor hydraulic machine (RF patent No. 2235228), which contains a gear coupling and a shaft with an axial spherical thrust bearing, as well as a ball through which the axial load is transmitted. The moment from the shaft to the coupling is transmitted through the barrel-shaped teeth of the shaft and the straight teeth of the coupling, and the end profile of the tooth of the connection is made along the envelope of the initial contour of the rack (RBI), outlined by the equidistant of the shortened cycloid; RBI has a variable negative displacement x with respect to its position in the throat section, the maximum value of which depends on the radius of curvature R of the teeth in the longitudinal section and the width b of the shaft crown; the radius of curvature R of the tooth profile in the longitudinal section is determined by the angle of refraction of the hinge axes.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и малый ресурс ввиду высоких относительных скоростей скольжения зубьев, а также неремонтопригодность.The disadvantages of this device are the complexity of manufacture and a small resource due to the high relative sliding speeds of the teeth, as well as non-repairability.

Известен шарнир винтового забойного двигателя (патент РФ №76954), содержащий корпус с внутренними продольными канавками цилиндрической формы, вал с наружными продольными канавками цилиндрической формы, тела качения в виде роликов, имеющих бочкообразную наружную поверхность, у которой радиус кривизны R1 выполнен из соотношения R1=(r+R), где r - наибольший радиус поперечного сечения ролика, R - радиус от оси шарнира до оси ролика, а длина ролика L выполнена в соответствии с соотношением L>2r, установленных в полостях, образуемых соответствующими продольными канавками корпуса и вала; средства для передачи осевой нагрузки, состоящие из вала, торцевая поверхность которого выполнена выгнутой сферической для взаимодействия с вогнутой сферической поверхностью вкладыша, установленного в выемке корпуса, а так же, что между вкладышем и корпусом размещен демпфирующий элемент.A known hinge of a downhole screw motor (RF patent No. 76954), comprising a housing with internal longitudinal grooves of a cylindrical shape, a shaft with external longitudinal grooves of a cylindrical shape, a rolling body in the form of rollers having a barrel-shaped outer surface, in which the radius of curvature R1 is made from the ratio R1 = (r + R), where r is the largest radius of the cross section of the roller, R is the radius from the hinge axis to the axis of the roller, and the length of the roller L is made in accordance with the ratio L> 2r installed in the cavities formed by the corresponding olny grooves of the housing and shaft; means for transmitting axial load, consisting of a shaft, the end surface of which is made curved spherical for interacting with a concave spherical surface of the liner installed in the recess of the housing, and also that a damping element is placed between the liner and the housing.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и малый ресурс ввиду хаотичного (неконтролируемого) перемещения роликов в пазах.The disadvantages of this device are the complexity of manufacture and a small resource due to the chaotic (uncontrolled) movement of the rollers in the grooves.

Известен шарнир забойного двигателя (патент РФ №2206697), который содержит штуцер с выполненным внутри уступом и установленную в штуцере дополнительную опору для взаимодействия охватывающей поверхности дополнительной опоры с выполненной на заплечике вала охватываемой поверхностью. Охватываемая поверхность заплечика вала и охватывающая поверхность дополнительной опоры, а также торец вала и взаимодействующая с торцом вала опорная поверхность вкладыша выполнены сферическими с центром сфер в точке пересечения центральной оси вала и плоскости, проходящей через центры полусферических шпоночных гнезд вала.A well-known downhole motor hinge (RF patent No. 2206697), which contains a fitting with a step made inside the ledge and an additional support installed in the fitting for interacting the female surface of the additional support with a covered surface made on the shaft shoulder. The male surface of the shaft shoulder and the female surface of the additional support, as well as the shaft end and the bearing surface interacting with the shaft end, are made spherical with the center of the spheres at the intersection of the central axis of the shaft and the plane passing through the centers of the hemispherical shaft key seats.

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и малая несущая способность ввиду дополнительных элементов скольжения, снижающих поперечное сечения вала и корпуса.The disadvantages of this device are the complexity of manufacture and low bearing capacity due to additional sliding elements that reduce the cross section of the shaft and the housing.

Поставлена задача создать шарнир забойного двигателя с высокой несущей способностью, длительным ресурсом, ремонтопригодный, технологически дешевый в изготовлении.The task is to create a hinge for a downhole motor with high bearing capacity, long life, maintainable, technologically cheap to manufacture.

Поставленная цель достигается за счет того, что в шарнире забойного двигателя, содержащего корпус с продольными проточками, вал со сферической пятой-опорой и подпятником, и размещенными между корпусом и валом несущими элементами (сухарями), согласно изобретению, проточки в корпусе выполнены в виде частичных линейных или радиальных шпоночных пазов, несущие элементы выполнены в виде листовых шайб в общем случае, или с хотя бы одной выпуклой сферической поверхностью, и дополнительным отверстием, сквозным или глухим (выемкой), под эластомерную пружину; отверстие для заправки маслом с клапаном выполнено в центре (вдоль оси) вала, а в сферической головке вала выполнено поднутрение (для предотвращения контакта с увеличенным подпятником при качании вала) и в нем боковое отверстие для подвода масла; во втулке-ограничителе внутреннее отверстие выполнено конусным, с углом конуса, равным или большим максимальному углу качания вала.This goal is achieved due to the fact that in the hinge of the downhole motor comprising a housing with longitudinal grooves, a shaft with a spherical fifth support and thrust bearing, and supporting elements (crackers) placed between the housing and the shaft, according to the invention, the grooves in the housing are made in the form of partial linear or radial keyways, the supporting elements are made in the form of sheet washers in the general case, or with at least one convex spherical surface, and an additional hole, through or blind (recess), under the elastomeric th spring; an oil filling hole with a valve is made in the center (along the axis) of the shaft, and an undercut is made in the spherical head of the shaft (to prevent contact with the increased thrust bearing when the shaft is swinging) and there is a side hole in it for oil supply; in the limiter sleeve, the inner hole is made conical, with a cone angle equal to or greater than the maximum angle of rotation of the shaft.

Сущность изобретения шарнира забойного двигателя схематично поясняется на чертежах:The invention is a hinge downhole motor is schematically illustrated in the drawings:

на Фиг.1 представлен продольный разрез шарнира;figure 1 presents a longitudinal section of a hinge;

на Фиг.2 представлен поперечный разрез шарнира по центру оси вращения шаровой опоры вала с одновременным показом двух вариантов выполнения частичных линейных и радиальных шпоночных пазов, а так же двух вариантов выполнения несущих элементов (листовых шайб с выпуклой сферической поверхностью): с отверстием и выемкой под эластомерную пружину;figure 2 presents a cross-section of the hinge in the center of the axis of rotation of the ball joint of the shaft with the simultaneous display of two options for the implementation of partial linear and radial keyways, as well as two embodiments of the supporting elements (sheet washers with a convex spherical surface): with a hole and a recess under elastomeric spring;

на Фиг.3 представлен увеличенный вид двух вариантов выполнения частичных линейных и радиальных шпоночных пазов, а так же двух вариантов выполнения несущих элементов (листовых шайб) с отверстием и выемкой под эластомерную пружину. Причем слева показан радиальный паз с листовой шайбой со сферической выпуклой поверхностью и сквозным отверстием под эластомерную пружину, а справа - линейный шпоночный паз с листовой шайбой со сферическими выпуклой поверхностью и глухим отверстием (выемкой) под эластомерную пружину, хотя их комбинация может быть различной.figure 3 presents an enlarged view of two embodiments of partial linear and radial keyways, as well as two embodiments of the supporting elements (sheet washers) with a hole and a recess under the elastomeric spring. Moreover, on the left is a radial groove with a sheet washer with a spherical convex surface and a through hole for the elastomeric spring, and on the right is a linear keyway with a sheet washer with a spherical convex surface and a blind hole (recess) for the elastomeric spring, although their combination may be different.

Шарнир забойного двигателя состоит из корпуса шарнира 1, который с помощью резьбы (в данном случае ниппельной) крепится к валу шпиндельной опоры бурового забойного двигателя (БЗД) или его приводному элементу (не показаны). В цилиндрическое отверстие корпуса 1 вставлена шаровая опора вала 2 со сферической головкой аналогичного диаметра. Другой конец вала 2 по конусной посадке и/или шлицевому соединению крепится к валу шпиндельной опоры бурового забойного двигателя (БЗД) или его приводному элементу 3. От выпадения из корпуса 1 вал 2 удерживает втулка-ограничитель 4, которая крепится к корпусу 1 винтом 5 с торцевыми прорезями, куда после завинчивания винта 5 зачеканивается кромка корпуса 1 для предотвращения откручивания в процессе эксплуатации. Эластомерные уплотнение 6 и чехол 7 предохраняют шарнир от попадания внутрь бурового раствора и утечки масла из шарнира для повышения его работоспособности. Один конец эластомерного чехла 7 зажимается между втулкой-ограничителем 4 и винтом 5, а другой притягивается к валу 2 червячным (или аналогичным) хомутом 8. Осевое усилие от вала 2 на корпус 1 передается через сферические пяту 9 и подпятник 10, под который в валу 2 в сферической головке выполнено поднутрение Г. Заправку маслом осуществляют через отверстие в центре вала 2, которое затем герметизируется клапаном 11. Вращающий момент от вала 2 к корпусу 1 (и наоборот) передается через несущие элементы (сухари) 12 или 13, которые размещены в цилиндрических лунках (глухих отверстиях) в валу 2 и в общем случае могут быть выполнены листовыми шайбами, но на чертежах показаны с выпуклой сферической поверхностью, которая контактирует с частичными шпоночными пазами корпуса 1. При эксплуатации шарнира сухари 12 или 13 будут изнашиваться, как и контактирующие с ними поверхности корпуса 1 и вала 2, поэтому для предотвращения выпадения сухарей 12(13) из своих лунок или заклинивания между корпусом 1 и валом 2 предусмотрены эластомерные пружины 14, причем их форма зависит от используемых вместе с ними сухарей 12 или 13: вариант эластомерной пружины 14-а подпирает сухарь 12 внутрь цилиндрической лунки вала 2, а вариант эластомерной пружины 14-б выталкивает сухарь 13 наружу из его лунки.The downhole motor hinge consists of the hinge body 1, which is attached to the shaft of the spindle support of the downhole motor (BZD) or its drive element (not shown) using a thread (in this case, nipple). A spherical bearing of a shaft 2 with a spherical head of a similar diameter is inserted into a cylindrical hole of the housing 1. The other end of the shaft 2 is tapered and / or splined to be attached to the shaft of the spindle support of the downhole motor (BZD) or its drive element 3. From falling out of the housing 1, the shaft 2 is held by a limiter sleeve 4, which is attached to the housing 1 by a screw 5 s end slots where, after screwing the screw 5, the edge of the housing 1 is choked to prevent unscrewing during operation. The elastomeric seal 6 and the cover 7 protect the hinge from getting into the drilling fluid and oil leakage from the hinge to increase its performance. One end of the elastomeric cover 7 is clamped between the limiter sleeve 4 and screw 5, and the other is attracted to the shaft 2 by a worm (or similar) clamp 8. The axial force from the shaft 2 to the housing 1 is transmitted through the spherical heel 9 and the thrust bearing 10, under which in the shaft 2, undercutting is performed in the spherical head G. Oil is filled through the hole in the center of the shaft 2, which is then sealed by the valve 11. The torque from the shaft 2 to the housing 1 (and vice versa) is transmitted through the supporting elements (crackers) 12 or 13, which are placed in cylindrical l units (blind holes) in the shaft 2 and in the general case can be made with sheet washers, but in the drawings they are shown with a convex spherical surface that contacts partial keyways of the housing 1. During operation of the hinge, crackers 12 or 13 will wear out, as well as those in contact with they are the surfaces of the housing 1 and shaft 2, therefore, to prevent the crackers 12 (13) from falling out of their holes or jamming between the housing 1 and the shaft 2, elastomeric springs 14 are provided, and their shape depends on the crackers 12 used with them 13: option 14 and the elastomeric spring 12 backs biscuit inside the cylindrical hole of the shaft 2, and a variant of the elastomeric spring 14 b pushes the biscuit 13 outwardly from its wells.

Работа шарнира забойного двигателя основана на передаче вращающего момента от бурового забойного двигателя через шпиндельную опору на породоразрушающий инструмент (шарошку). При этом ось вращения вала постоянно меняет свое положение вследствие применения механизма отклонения угла скважины (не показано) и прецессии вращения вала героторного двигателя. Одновременно через шарнир проходит результирующее усилие от давления рабочей жидкости и веса колонны бурильных труб, приходящееся на породоразрушающий инструмент. Шарнир является наиболее слабым звеном в передаче нагрузок в цепочке узлов компоновки низа буровой колонны (КНБК) и выступает своеобразным ограничительным элементом в наращивании возможного крутящего момента и длительности работы на забое.The operation of the downhole motor hinge is based on the transmission of torque from the downhole motor through the spindle support to the rock cutting tool (cone). In this case, the axis of rotation of the shaft constantly changes its position due to the use of the mechanism for deviating the angle of the well (not shown) and the precession of rotation of the shaft of the gerotor motor. At the same time, the resulting force from the pressure of the working fluid and the weight of the drill pipe string falling on the rock cutting tool passes through the hinge. The hinge is the weakest link in the transfer of loads in the chain of assembly units for the bottom of the drill string (BHA) and acts as a kind of restrictive element in increasing the possible torque and duration of work on the face.

Ввиду жестких габаритных ограничений увеличение наружного диаметра шарнира не представляется возможным, и основным способом увеличения поперечного сечения корпуса 1 и вала 2 является уменьшение конструкционных вырезов в опасном сечении. С этим связан переход от шариков и роликов в противопоставляемых аналогах к листовым шайбам с возможной сферической поверхностью. Благодаря этому уменьшается глубина лунок в валу 2 и практически исключается основной недостаток прототипов, приводящий к преждевременному разрушению шарнира - расклинивающий эффект в контакте по боковым поверхностям корпуса 1 и вала 2 с несущими элементами в виде шариков и роликов.Due to tight dimensional restrictions, increasing the outer diameter of the hinge is not possible, and the main way to increase the cross section of the housing 1 and shaft 2 is to reduce structural cuts in a dangerous section. The transition from balls and rollers in opposed analogues to sheet washers with a possible spherical surface is associated with this. This reduces the depth of the holes in the shaft 2 and virtually eliminates the main disadvantage of the prototypes, leading to premature destruction of the hinge - wedging effect in contact on the side surfaces of the housing 1 and shaft 2 with bearing elements in the form of balls and rollers.

Сухари 12(13) в виде листовых шайб в предлагаемой конструкции шарнира работают только на срез, и в валу 2 для них выполняют цилиндрические лунки с глубиной, близкой к половине толщины листовой шайбы 12(13). В корпусе 1 под оставшиеся ½…2/3 части сухарей 12(13) выполняют шпоночные пазы (по числу сухарей 12 или 13), линейные или радиальные, которые затем вскрывают цилиндрическим отверстием, равным по диаметру сферической головке вала 2, проходящим в общем случае через симметрично расположенные концентрические центры оконцовок шпоночных пазов. В результате в корпусе 1 получают продольные пазы в виде частичных шпоночных пазов, линейных или радиальных.Crackers 12 (13) in the form of leaf washers in the proposed hinge design work only for cutting, and in the shaft 2 they are made of cylindrical holes with a depth close to half the thickness of the sheet washer 12 (13). In case 1, for the remaining ½ ... 2/3 parts of crackers 12 (13), keyways (according to the number of crackers 12 or 13) are made, linear or radial, which are then opened with a cylindrical hole equal in diameter to the spherical shaft head 2, which generally passes through symmetrically located concentric centers of the ends of the keyways. As a result, in the housing 1 receive longitudinal grooves in the form of partial keyways, linear or radial.

Различия между линейными и радиальными шпоночными пазами определяются в основном технологией их выполнения: концентрично оси корпуса 1 или тангенциально ей (с симметрией относительно центра паза). По прочностным и другим характеристикам они практически идентичны, так как основное усилие приходится на кромки пазов. Малая ширина шпоночного паза в корпусе 1 в совокупности с небольшой глубиной цилиндрической лунки в валу 2 под сухари 12(13) позволяют максимизировать диаметр вала 2 и шаровой головки на валу 2 с целью повысить максимальный крутящий момент, передаваемый шарниром.The differences between linear and radial keyways are determined mainly by the technology of their implementation: concentric to the axis of the housing 1 or tangentially to it (with symmetry about the center of the groove). By strength and other characteristics, they are almost identical, since the main force falls on the edges of the grooves. The small width of the keyway in the housing 1, together with the shallow depth of the cylindrical hole in the shaft 2 for crackers 12 (13), allows to maximize the diameter of the shaft 2 and the ball head on the shaft 2 in order to increase the maximum torque transmitted by the hinge.

Отверстие для заправки маслом в центре (вдоль оси) вала 2 позволяет отказаться от аналогичного отверстия в прототипах, выполненного в корпусе 1 шарнира. Это позволяет уменьшить линейные габариты корпуса 1 и устранить концентратор напряжений на его поверхности. Одновременно снижается вероятность разгерметизации клапана 11 из-за центробежных нагрузок при вращении шарнира. Отверстие в центре вала 2 в зоне нейтральной оси нагружения волокон, как известно из теории прочности, практически не ослабляет поперечного сечения.The hole for refueling in the center (along the axis) of the shaft 2 allows you to abandon a similar hole in the prototypes, made in the housing 1 of the hinge. This allows you to reduce the linear dimensions of the housing 1 and eliminate the stress concentrator on its surface. At the same time, the likelihood of depressurization of the valve 11 is reduced due to centrifugal loads during rotation of the hinge. The hole in the center of the shaft 2 in the zone of the neutral axis of loading of the fibers, as is known from the theory of strength, practically does not weaken the cross section.

При использовании сферической пяты 9 меньшего диаметра, чем сферическая головка вала 2 (для уменьшения габаритов корпуса 1) и равной ей по диаметру сферы подпятника 10 (для увеличения площади опоры и снижения износа) в сферической головке вала 2 выполняют поднутрение Г. С помощью него исключается контакт вала 2 с подпятником 10 при вращении (качании) вала 2 в шарнире. Поднутрение Г находится вне зоны опасных нагрузок, поэтому ослабления сечения не произойдет. Дополнительное боковое отверстие в поднутрении Г для прохода масла может выполняться вместо осевого (не показано) для снижения вероятности попадания абразива (грязи) в зону контакта сферической пяты 9 и подпятника 10 при заправке маслом внутренней полости шарнира и для облегчения данной заправки вязкими пластичными смазками.When using a spherical heel 9 of a smaller diameter than the spherical head of the shaft 2 (to reduce the dimensions of the housing 1) and equal to the diameter of the sphere of the thrust bearing 10 (to increase the bearing area and reduce wear), undercutting of the shaft 2 of the shaft 2 is performed undercutting G. Using it eliminates the contact of the shaft 2 with the thrust bearing 10 during rotation (swinging) of the shaft 2 in the hinge. Undercut D is outside the zone of dangerous loads, so the cross section will not weaken. An additional lateral hole in the undercut D for oil passage can be made instead of axial (not shown) to reduce the likelihood of abrasive (dirt) getting into the contact zone of the spherical heel 9 and the thrust bearing 10 when filling the internal cavity of the hinge with oil and to facilitate this filling with viscous greases.

Втулка-ограничитель 4 служит для обеспечения герметичности стыка в шарнире в совокупности с винтом 5 и чехлом 7 с одной стороны и корпусом 1, уплотнением 6 и винтом 5 - с другой, а так же для предотвращения самопроизвольного выхода из зацепления вала 2 из корпуса 1. Причем втулка-ограничитель 4 не должна препятствовать свободному вращению (качанию) вала 2 в сферической опоре пяты 9 и подпятника 10.The limiter sleeve 4 serves to ensure the tightness of the joint in the joint in conjunction with the screw 5 and the cover 7 on the one hand and the housing 1, the seal 6 and the screw 5 on the other, as well as to prevent spontaneous disengagement of the shaft 2 from the housing 1. Moreover, the limiter sleeve 4 should not impede the free rotation (swinging) of the shaft 2 in the spherical support of the heel 9 and the thrust bearing 10.

С этой целью внутреннее отверстие во втулке-ограничителе 4 делают конусным, с углом конуса α, равным максимальному углу качания вала 2.To this end, the inner hole in the limiter sleeve 4 is made conical, with a cone angle α equal to the maximum angle of swing of the shaft 2.

Сухари 12 и 13 можно изготавливать как точением, так и вырубкой-формовкой в высокопроизводительных штампах из листа с хотя бы одной (наружной) полированной поверхностью. Причем, в последнем случае можно гораздо проще получить наружную сферическую форму нужного размера с высокой чистотой поверхности. Даже технологические утяжки кромок сухарей 12(13) при вырубке не будут являться дефектом (в этих местах как раз и предусмотрен радиусный переход между наружной сферической поверхностью и боковой цилиндрической).Rusks 12 and 13 can be made both by turning and by cutting-molding in high-performance stamps from a sheet with at least one (outer) polished surface. Moreover, in the latter case, it is much easier to obtain the outer spherical shape of the desired size with high surface finish. Even technological tightening of the edges of crackers 12 (13) during cutting will not be a defect (in these places, a radius transition is provided between the outer spherical surface and the lateral cylindrical one).

В зависимости от толщины несущего элемента (сухаря 12 или 13) возможно использование дополнительных отверстий/выемок: например, если высота сухаря 12 меньше образующегося зазора между сферической головкой вала 2 и корпусом 1 при смещении (наклоне) вала 2 на максимальный угол качания, то существует вероятность выпадения сухаря 12 из своего гнезда и заклинивания шарнира. Для исключения этой ситуации в сухаре 12 выполнено отверстие, в котором установлена эластомерная пружина 14-а, отжимающая сухарь 12 от корпуса 1 внутрь лунки в валу 2.Depending on the thickness of the supporting element (cracker 12 or 13), additional holes / recesses can be used: for example, if the cracker height 12 is less than the resulting gap between the spherical head of the shaft 2 and the housing 1 when the shaft 2 is shifted (tilted) by the maximum swing angle, then the probability of a cracker 12 falling out of its nest and jamming the hinge. To eliminate this situation, a hole is made in the cracker 12, in which an elastomeric spring 14-a is installed, pressing the cracker 12 from the housing 1 into the hole in the shaft 2.

И наоборот, при достаточной толщине сухаря 13 в нем выполнена выемка (глухое отверстие) для установки эластомерной пружины 14-б, которая отжимает сухарь 13 из лунки в валу 2 к корпусу 1. Этот вариант более предпочтителен, так как при износе наружной сферической поверхности сухаря 13, он будет постепенно выдвигаться из лунки на валу 2. Таким образом в процессе эксплуатации в контакте между частичным шпоночным пазом (линейным или радиальным) корпуса 1 и сферической головкой вала 2 обеспечивается работа со свежей неизношенной боковой кромкой сухаря 13, чем снижаются люфт, биения и вибрации.Conversely, with a sufficient thickness of the cracker 13, a recess (blind hole) is made in it to install an elastomeric spring 14-b, which presses the cracker 13 from the hole in the shaft 2 to the housing 1. This option is more preferable since when the outer spherical surface of the cracker is worn 13, it will be gradually pulled out of the hole on the shaft 2. Thus, during operation, in contact between the partial keyway (linear or radial) of the housing 1 and the spherical head of the shaft 2, work is provided with a fresh, unworn lateral edge of the cracker 1 3, what reduces play, heartbeat and vibration.

При плановом ремонте шарнира (если корпусные детали малоизношены) заменяют только сухари 12(13) и их эластомерные пружины 14-а (б), чем достигается высокая ремонтопригодность. И если шарнир сдвоенный (для обеспечения равного угла поворота), то корпуса 1 меняют местами для включения в работу противолежащих малоизношенных кромок частичных шпоночных пазов (линейных или радиальных) в корпусе 1 и в лунках вала 2.With a planned repair of the hinge (if the body parts are poorly worn), only crackers 12 (13) and their elastomeric springs 14-a (b) are replaced, which ensures high maintainability. And if the hinge is double (to ensure an equal angle of rotation), then the housing 1 is interchanged to include in the operation of the opposite, slightly worn edges of the partial keyways (linear or radial) in the housing 1 and in the holes of the shaft 2.

Благодаря всем предлагаемым нововведениям удалось создать шарнир винтового забойного двигателя с высокой несущей способностью, длительным ресурсом, ремонтопригодный, технологически дешевый в изготовлении.Thanks to all the proposed innovations, it was possible to create a hinge for a downhole screw motor with high bearing capacity, long service life, maintainable, technologically cheap to manufacture.

Claims (5)

1. Шарнир винтового забойного двигателя, содержащий корпус с продольными проточками, вал со сферической пятой-опорой и подпятником, втулку-ограничитель, удерживающую вал от выпадания из корпуса, и размещенные между корпусом и валом несущие элементы, отличающийся тем, что проточки в корпусе выполнены в виде сегментированных линейных или радиальных шпоночных пазов, а несущие элементы выполнены в виде листовых шайб или листовых шайб с, по крайней мере, одной выпуклой сферической поверхностью и глухим или сквозным отверстием, в котором может быть установлена эластомерная пружина.1. The hinge of a downhole screw motor, comprising a housing with longitudinal grooves, a shaft with a spherical fifth support and a thrust bearing, a limiter sleeve that keeps the shaft from falling out of the housing, and load-bearing elements placed between the housing and the shaft, characterized in that the grooves in the housing are made in the form of segmented linear or radial keyways, and the supporting elements are made in the form of sheet washers or sheet washers with at least one convex spherical surface and a blind or through hole in which An elastomeric spring must be installed. 2. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что отверстие для заправки маслом выполнено в центре вдоль оси вала.2. The hinge according to claim 1, characterized in that the hole for refueling is made in the center along the axis of the shaft. 3. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что в сферической головке вала выполнено поднутрение для предотвращения контакта с увеличенным подпятником при качании вала.3. The hinge according to claim 1, characterized in that an undercut is made in the spherical shaft head to prevent contact with the enlarged thrust bearing when the shaft is swinging. 4. Шарнир по п.3, отличающийся тем, что в сферической головке вала выполнено боковое отверстие для подвода масла.4. The hinge according to claim 3, characterized in that a side hole for supplying oil is made in the spherical shaft head. 5. Шарнир по п.1, отличающийся тем, что во втулке-ограничителе выполнено внутреннее конусное отверстие с углом конуса, равным или большим максимальному углу качания вала. 5. The hinge according to claim 1, characterized in that the internal conical hole is made in the limiter sleeve with a cone angle equal to or greater than the maximum swing angle of the shaft.
RU2009129733/03A 2009-08-03 2009-08-03 Hinge of bottom-hole motor RU2416015C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129733/03A RU2416015C1 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Hinge of bottom-hole motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129733/03A RU2416015C1 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Hinge of bottom-hole motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009129733A RU2009129733A (en) 2011-02-10
RU2416015C1 true RU2416015C1 (en) 2011-04-10

Family

ID=44052178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009129733/03A RU2416015C1 (en) 2009-08-03 2009-08-03 Hinge of bottom-hole motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2416015C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009129733A (en) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9695638B2 (en) Positive displacement motor with radially constrained rotor catch
US20160040484A1 (en) U-Joint With High Torque Capacity And Improved Thrust Bearing Capacity
US10267366B2 (en) Universal joint for downhole motor drive
CN209959185U (en) Eccentric wear prevention telescopic sucker rod guider
US5007491A (en) Downhole drilling apparatus progressive cavity drive train with sealed coupling
WO2012039700A1 (en) High torque, flexible, dual, constant velocity, ball joint assembly for mud motor used in directional well drilling
US20030181245A1 (en) Downhole universal joint assembly
EP3289161B1 (en) Cv joint for drilling motor
JPS6147328B2 (en)
CN103534485A (en) Fluid device with pressurized roll pockets
RU2416015C1 (en) Hinge of bottom-hole motor
CN2929317Y (en) Pressure bearing type bias coupling
RU2285781C1 (en) Drive shaft to connect screw gerotor hydromachine with spindle
US20220325584A1 (en) Drive Shaft Assembly for Downhole Drilling and Method for Using Same
US2752765A (en) Universal joint
RU2444600C1 (en) Propeller shaft of hydraulic downhole motor
RU2373365C1 (en) Screw downhole motor
CN112227938A (en) Transmission case, power head and rotary drilling rig
RU88724U1 (en) POWER SHAFT FOR CONNECTING A ROTOR OF A SCREW HEROTOR HYDRAULIC MACHINE WITH A SPINDLE
CN203603779U (en) Articulated cardan shaft
RU153645U1 (en) SCREW SHAFT SCREW GEROTOR HYDRAULIC MACHINE
WO2014107813A1 (en) System, method and apparatus for a flexible joint for a downhole drilling motor
CN110939694A (en) Load balancing device suitable for non-uniformly distributed multi-planet wheel train
RU2365726C1 (en) Helical downhole motor
US6325740B1 (en) Toroidal-type continuously variable transmission

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150804