SU968368A1

SU968368A1 - Drilling head rotator

Info

Publication number: SU968368A1
Application number: SU813272944A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Барилович; Евгений Андреевич Шаповалов; Анатолий Егорович Борисенко; Виктор Прокофьевич Татаренко; Николай Борисович Дробот; Татьяна Николаевна Богомол
Priority date: 1981-04-09
Filing date: 1981-04-09
Publication date: 1982-10-23

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам вращательного и ударновращательного действия для бурения скважин в горных породах.The invention relates to the mining industry, in particular to devices of rotational and shock-rotating action for drilling wells in rocks.

Известно устройство для бурения горных пород, в котором осуществляется планетарное движение ротора,и вращатель устройства содержит зубчатые колеса внутреннего зацепления, причем число зубьев статора на единицу больше числа зубьев ротора £1].A device for drilling rocks in which the planetary movement of the rotor is carried out, and the device rotator contains internal gears, the number of stator teeth being one more than the number of rotor teeth £ 1].

Недостатком этого устройства является то, что при его эксплуатации происходит изменение расхода рабочего агента, определяемого величиной торцевого зазора, образуемого за счет разности длин ротора и статора.The disadvantage of this device is that during its operation there is a change in the flow rate of the working agent, determined by the size of the end gap formed due to the difference in the lengths of the rotor and stator.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вращатель бурильной машины, включающий корпус, размещенные в нем большое и малое зубчатые колеса, находящиеся во внутреннем зацеплении и образующие- рабочие камеры переменного объема, установленный подвижно в осевом направлении между торцем крышки корпуса и торцем малого зубчатого.колеса диск, в котором со стороны крышки выполнены полости, сообщенные каналами с рабочими камерами, а в полостях установлены упс лотнительные элементы.The closest technical solution to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a rotator of the drilling machine, comprising a housing, large and small gear wheels located therein, internally engaged and forming working chambers of variable volume mounted axially movably between the end face of the housing cover and the end face of a small toothed wheel. a disk in which cavities are provided on the side of the lid, communicated by channels with working chambers, and in the cavities are installed cops.

При работе вращателя жидкость поступает по каналам в полости диска, при этом уплотнительные элементы прижимаются к крышке, а диск 10 к торцу малого зубчатого колеса £2].During the operation of the rotator, the fluid enters through the channels in the cavity of the disk, while the sealing elements are pressed against the cover, and the disk 10 to the end of the small gear wheel £ 2].

Недостатком устройства является то, что в процессе эксплуатации изза остаточной деформации уплотнительных элементов, .находящихся под давлением, происходит изменение за15 зора между диском и торцем мадрго зубчатого колеса, что приводит 'к увеличению расхода рабочей жидкости. Кроме того, достаточно трудно в условиях серийного производства обеспечить высокую эксплуатационную надежность работы вращателя, поскольку в этом устройстве статор и ротор имеют различную длину.A disadvantage of the device is that during operation, due to the permanent deformation of the sealing elements under pressure, there is a change in the clearance between the disk and the end face of the madro gear, which leads to an increase in the flow rate of the working fluid. In addition, it is quite difficult in the conditions of mass production to ensure high operational reliability of the rotator, since in this device the stator and rotor have different lengths.

Целью изобретения является сни25 жение расхода рабочей жидкости и повышение эксплуатационной надежности и технологичности устройства.The aim of the invention is to reduce the flow rate of the working fluid and increase the operational reliability and manufacturability of the device.

Эта цель достигается тем, что, во вращателе бурильной головки, 30 включающем корпус, размещенные в нем . 968368 большое и малое зубчатые колеса, находящиеся во внутреннем зацеплении и образующие рабочие камеры переменного объема, диск, установленный подвижно в осевом направлении между торцем корпуса и зубчатыми колесами и примыкающий к торцу малого зубчатого колеса, и полость между диском и торцем корпуса,, сообщающаяся каналами с рабочими камерами, в , корпусе выполнена кольцевая проточ1ка, а в диске - кольцевой бурт, входящий в эту проточку, причем между буртом и торцем диска и корпуса· образована кольцевая полость, при этом диск установлен с возможностью соприкосновения с торцем большого зубчатого колеса, а в каналах установлены обратные клапаны для пропуска жидкости в кольцевую полость, которые выполнены в виде кольцевой пластины из эластичного материала.This goal is achieved by the fact that, in the rotator of the drill head, 30 including the housing, placed in it. 968368 large and small gears, which are internally engaged and form working chambers of variable volume, a disk mounted movably in the axial direction between the end of the housing and gears and adjacent to the end of the small gear, and a cavity between the disk and the end of the housing, communicating with the channels with working chambers, an annular groove is made in the housing, and an annular collar is included in the groove in the disk, and an annular cavity is formed between the collar and the end face of the disk and the housing; zmozhnostyu contact with the end face of the large gear, and in the channels, a check valve for passing fluid into the annular cavity, which are formed as an annular plate made of elastic material.

На фиг. 1 изображен вращатель, продольный разрез', на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — устройство, разрез по обратному клапану; на фиг. 4 - то же, разрез по'кольцевой пластине.In FIG. 1 shows a rotator, a longitudinal section ', in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - device, section through the check valve; in FIG. 4 - same, section along the 'annular plate.

Вращатель (фиг. 1 и 2) содержит установленный в корпусе 1 статор 2 с роликами-зубьями 3, подвижно посаженными· в пазах на его внутренней, поверхности, и ротор 4 с наружными зубьями, число которых на единицу меньше числа роликов-зубьев 3. В ротор 4 запрессована распределительная втулка 5 с винтовыми канавками б на 35 наружной поверхности, с одной стороны выходящими на его торец, а с другой - сообщающимися с радиальными каналами 7.The rotator (Fig. 1 and 2) contains a stator 2 installed in the housing 1 with tooth rollers 3, movably set in grooves on its inner surface, and a rotor 4 with external teeth, the number of which is one less than the number of tooth rollers 3. A distributor sleeve 5 is pressed into the rotor 4 with screw grooves b on the 35 outer surface, on one side facing its end, and on the other communicating with the radial channels 7.

В корпусе 1 аксиально подвижно 40 установлен диск 8, на торце которого, примыкающем к торцам статора 2 и ротора 4, выполнены равнорасположенные rip окружности каналы 9.' Диск/8 образует с корпусом 1 кольцевую замкнутую45 полость 10. Статор 2 и диск 8 удерживаются от проворота в корпусе 1 штифтом 11. Ротор 4 зацепляется посредством конгруэнтной зубчатой пары со шпинделем 12, опорные поверхности которого размещаются в корпусе 1. В корпусе 1. имеются также кольцевые камеры подвода 13 и отвода 14. Камера 13 подвода каналами 15 сообщена с кольцевой проточкой 16 на торце корпуса 1, примыкающем к торцу ротора 4.A disk 8 is mounted in the housing 1 axially movably 40, at the end of which adjacent to the ends of the stator 2 and rotor 4, the channels 9. The disk / 8 forms an annular closed cavity45 with the housing 1. The stator 2 and the disk 8 are kept from turning in the housing 1 by a pin 11. The rotor 4 is engaged by means of a congruent gear pair with the spindle 12, the supporting surfaces of which are located in the housing 1. In the housing 1. are also annular chambers of inlet 13 and outlet 14. The chamber 13 of the inlet of channels 15 is in communication with an annular groove 16 at the end of the housing 1 adjacent to the end of the rotor 4.

Для удержания бурового инструмента (не показан) в шпинделе 12 служит букса 17.To hold the drilling tool (not shown) in the spindle 12 is the axle box 17.

В каналах 9 диска 8 (фиг. 3) в ка-^0 честве обратных клапанов установлены шарики 18 и пружины 19. Предлагается' вариант исполнения обратных клапанов в виде кольцевой пластины 20.(фиг. 4), установленной в полости 10. . 65In the channels 9 of the disk 8 (Fig. 3), balls 18 and springs 19 are installed as non-return valves. An embodiment of the non-return valves is proposed in the form of an annular plate 20. (Fig. 4) installed in the cavity 10. 65

Кроме того, показаны рабочие камеры 21 и 22 переменного объема и внутренняя полость 23 распределительной втулки 5.In addition, the working chambers 21 and 22 of variable volume and the internal cavity 23 of the distribution sleeve 5 are shown.

Вращатель работает следующим обра5 зом.The rotator operates as follows.

Рабочая жидкость из камеры 13 подвода по каналам 15 и кольцевой проточке 16 поступает в половину винтовых канавок 6 и далее в расширяю10 щиеся рабочие камеры 21. При этом другая половина винтовых канавок 6 обеспечивает отвод рабочей жидкости из рабочих камер 22 уменьшающегося объема во внутреннюю полость 23 и да15 лее в камеру 14 отвода. Воспринимая половиной своей рабочей поверхности давление рабочей жидкости ротор 4 совершает планетарное движение внутри- статора 2 и передает вращение 2Q шпинделю 12. Подвод рабочей жидкости в камеру 14 обеспечивает реверсирование вращателя. .The working fluid from the supply chamber 13 through the channels 15 and the annular groove 16 enters into half of the helical grooves 6 and then into the expanding working chambers 21. The other half of the helical grooves 6 allows the working fluid to be drained from the working chambers 22 of a decreasing volume into the inner cavity 23 and 15 further to the retraction chamber 14. Sensing the pressure of the working fluid by half of its working surface, the rotor 4 performs the planetary motion of the intrastator 2 and transmits rotation 2Q to the spindle 12. The supply of the working fluid to the chamber 14 ensures the rotation of the rotator. .

Рабочая жидкость под давлением из расширяющихся рабочих камер 21 по ка2$ налам 9 ( фиг. 3 и 4 ) через обратные клапаны поступает в полость 10, обеспечивая поджим диска 8 к торцам зубчатых колес и компенсацию торцевых зазоров, что сводит к минимуму торцевые утечки из рабочих камер. При' этом обратные клапаны препятствуют перетеканию рабочей жидкости из полости 10 в камеры 22. низкого давления.The working fluid under pressure from the expanding working chambers 21 through channels 9 (Figs. 3 and 4) through the check valves enters the cavity 10, providing a clamping of the disk 8 to the ends of the gears and compensation of the end clearances, which minimizes the end leakage from the working cameras. In this case, the check valves prevent the flow of the working fluid from the cavity 10 into the low pressure chambers 22.

' Использование предлагаемого изобретения позволит снизить расход рабочей жидкости вследствие уменьшения утечек по торцам ротора и повысить надежность эксплуатации за счет обеспечения работоспособности статора в течение всего срока службы бурильной головки. Кроме того, повыша- ется технологичность изготовления вращателя, поскольку статор и ролики зубьев выполняются одной длины при совместной обработке их торцев.'The use of the invention will reduce the flow rate of the working fluid due to the reduction of leaks at the ends of the rotor and increase the reliability of operation by ensuring the operability of the stator throughout the entire life of the drill head. In addition, the manufacturability of the rotator is increased, since the stator and the tooth rollers are of the same length when processing their ends together.

Claims

large and small gears, which are internally engaged and form working chambers of variable volume, a disk mounted movably in the axial direction between the body end and gears and adjacent to the end of the small gear wheel, and the cavity between the disk and the body end, communicating channels with working chambers, in: the casing is made of an annular groove, and in the disk — an annular shoulder included in this groove, and an annular cavity is formed between the collar and the end face of the disk and the housing; the possibility of v contact with the end of a large gear wheel, and check valves are installed in the channels to allow fluid to enter the annular cavity. which are made in the form of an annular plate of elastic material. FIG. 1 shows a rotator, a longitudinal section; FIG. 2 is a section A-A in FIG. 1; FIG. 3; a device; a slit through a check valve; FIG. 4 - the same, a section on a ring plate. The rotator (Figs. 1 and 2) contains a stator 2 mounted in the housing 1 with teeth-rollers 3, movably seated in slots on its inner surface, and a rotor 4 with outer teeth, the number of which is one less than the number of rollers-teeth 3 Into the rotor 4, a distribution sleeve 5 is pressed in with the screw grooves b on the outer surface, on one side facing the end of it, and on the other side communicating with the radial channels 7. In case 1 axially movably mounted is a disk B, on the end of which is adjacent to the ends of the statrr 2 and the rotor 4 are made equally the ribs 9 located at the circumference of the circle. The disk / 8 forms an annular closed cavity 10 with the housing 1. The stator 2 and the disk 8 are kept from rotating in the housing 1 pin volume 11. The rotor 4 is engaged by a congruent gear pair with a spindle 12, whose support surfaces placed in the housing 1. In the joint 1. there are also a ring, the outer chambers of the inlet 13 and outlet 14. The chamber 13 of the inlet channels 15 communicates with an annular groove 16 at the end of the housing 1 adjacent to the end of the rotor 4. holding the drilling tool (not shown) in spindle 12 serves as a bush 17. In the channel x 9 of disk 8 (fig. 3) balls 18 and springs 19 are installed as non-return valves. An embodiment of non-return valves is provided in the form of an annular plate 20. (Fig. 4 installed in the cavity 10.) In addition,: the working chambers 21 and 22 of variable volume and the internal cavity 23 of the distribution sleeve 5. The rotator works as follows: The working fluid from the supply chamber 13 through the channels 15 and the annular groove 16 enters into the half of the screw grooves b and then into the expanding working chambers 21. At the same time, another half of the screw grooves b transfer of working fluid from working chambers 22 of decreasing volume into internal cavity 23 vi further into discharge chamber 14. Perceived by half of its working surface pressure of working fluid rotor 4 performs a planetary motion of intrastator 2 and transfers rotation to spindle 12. Supply of working fluid to chamber 14 provides rotational rotation. Pressurized working fluid from expanding working chambers 21 through channels 9 (Fig. 3 and 4) through the check valves enters the cavity 10, ensuring the pressing of the disk 8 to the ends of the gear wheels and the compensation of the end gaps, which minimizes the end leakage from the working chambers. At the same time, the check valves prevent the flow of working fluid from the cavity 10 into the low pressure chambers 22. The use of the proposed invention will reduce the consumption of working fluid due to the reduction of leaks at the ends of the rotor and increase the reliability of operation by ensuring the stator operability throughout the entire service life of the drill head. In addition, the manufacturability of the rotator is improved, since the stator and the teeth rollers are of the same length when they are jointly machined. Claim 1. Rotary drill head, comprising a housing, large and small gears placed in it, which are internally engaged and form a variable volume chambers, a disk mounted movably in the axial direction between the end of the housing and the gears and adjacent to the end small gear, wheel, and the cavity between the disk and the body butt, communicating with the channels with working chambers, about the fact that, with the aim of increasing the technological efficiency of the design and reducing the consumption of the working fluid spine, in the case is made ring

the groove, and in the disk, an annular collar included in this groove, with an annular cavity formed between the collar and the end face of the disk and the body, and the disc is mounted so that it can come into contact with the end of the large gear wheel, and check valves are installed in the channels annular cavity.

2. The rotator according to claim 1, characterized in that, for the purpose of

simplified design, check valves are made in the form of an annular plate of elastic material.

i Sources of information taken into account during the examination

1. USSR author's certificate number 322491, cl. E 21 P 1/12, 1966.

2. USSR author's certificate number 597827, cl. E 21 C 1/00, 1976 (prototype).

yy

YU

Fi.Z

sixteen