Шарнирное соединение одновинтовой гидромашины

Шарнирное соединение одновинтовой гидромашины относится к нефтепромысловой технике и может быть использовано в поверхностных винтовых насосах для внутри промысловой перекачки технологических жидкостей, насосах легких буровых установок и забойных винтовых двигателей для привода буровых долот Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы шарнирного соединения за счет создания избыточного давления в полости шарнира, препятствующего попаданию рабочей жидкости в полость шарнира, и компенсации ут5чки смазки из полости шарнира за счет введения дополнительной полости, содержащей смазку. Шарнирное соединение одновинтовой гидромашины включает два универсальных шарнира, каждый из которых имеет зубчатую муфту, состоящую из зубчатого венца и зубчатой полумуфты, центральый шар, установленный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты, эластичное кольцо, соединительную трубу. Новым в устройстве является то, что в полумуфте выполнена полость, связанная каналами с полостью зубчатого венца и снабженная подпружиненным поршнем, причем поршни обоих шарниров поджаты пружиной, расположенной в полости соединительной трубы, гидравлически связанной с окружающей средой.

Изобретение относится к нефтепромысловой технике и может быть использовано в поверхностных винтовых насосах для внутри-промысловой перекачки технологических жидкостей, насосах легких буровых установок и забойных винтовых двигателей для привода буровых долот.

Известно шарнирное соединение винтового забойного двигателя. предназначенное для передачи вращения с планетарно движущийся ротор на выходной вал двигателя. (Гусман М.Т., Балденко Д.Ф., Винтовые забойные двигатели М.: ВНИИОЭНГ, 1972 г.)

Наиболее близким техническим решением из известных является шарнирное соединение одновинтовой гидромашины, имеющее два универсальных шарнира, каждый из которых включает муфту, состоящую из зубчатого венца и зубчатой полумуфты, центральный шар, установленный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты, эластичное кольцо, соединительную трубу,

Полость между зубчатым венцом и зубчатой полумуфтой заполнена смазкой и изолирована от окружающей среды с помощью эластичных колец, (а.с. СССР №543730, кл. 21 В 3/12, 1973 г.).

Недостатком известных устройств является ненадежность работы устройств - под действием планетарного движения ротора происходит перекос полумуфт и за счет циклического сжатия эластичных колец происходит их разрушение и в полость между венцом и полумуфтами попадает буровой раствор или перекачиваемая жидкость.

Из полости вымывается смазка, и зубья начинают работать в среде, содержащей абразивные частицы, и быстро разрушаются.

Задача полезной модели - повышение надежности работы шарнирного соединения за счет создания избыточного давления в полости шарнира, препятствующего попаданию рабочей жидкости в полость шарнира, и компенсации утечки смазки из полости шарнира за счет введения дополнительной полости, содержащей смазку.

Поставленная задача решается за счет того, что в шарнирном соединении одновинтовой гидромашины, имеющем два универсальных шарнира, каждый из которых включает зубчатую муфту, состоящую из зубчатого венца и зубчатой полумуфты, центральный шар, установленный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты, эластичное кольцо, соединительную трубу, в зубчатой полумуфте выполнена полость, связанная каналами с полостью зубчатого венца и снабженная подпружиненным поршнем, причем поршни обоих шарниров поджаты пружиной, расположенной в полости соединительной трубы, гидравлически связанной с окружающей средой.

Благодаря тому, что полость зубчатого венца, связана каналами с полостью зубчатой полумуфты, которая заполнена смазкой и в ней поддерживается избыточное давление за счет действия подпружиненного поршня, избыточное давление создается во всех полостях универсального шарнира.

Избыточное давление создается за счет силы упругости пружины и давление в полости шарнира всегда превышает давление окружающей среды на величину Р, равную G/F, где G - усилие упругости пружины, a F - площадь поршня. Это связано с тем, что пружина расположена в полости соединительной трубы, гидравлически связанной с окружающим шарнир пространством. Следовательно, давление окружающей среды действует на шарнир со всех сторон, в том

числе на поршень, на котором гидравлическое усилие суммируется с силой упругости пружины.

Таким образом, независимо от величины давления окружающей среды, которая в случае использования шарнирного соединения в забойном винтовом двигателе может достигать 200-400 атм и более, в полости шарнира давление будет превышать давление окружающей среды на величину Р.

На фиг.1 изображено шарнирное соединение в продольном разрезе.

Шарнирное соединение одновинтовой гидромашины, имеющее два универсальных шарнира 1, каждый из которых включает зубчатую муфту, состоящую из зубчатого венца 2 и зубчатой полумуфты 3, центральный шар 4, установленный в сферических расточках зубчатого венца 2 и зубчатой полумуфты 3, эластичное кольцо 5, соединительную трубу 6. В зубчатой полумуфте 3 выполнена полость 7, связанная каналами 8 с полостью зубчатого венца и снабженная подпружиненным поршнем 9, причем оба поршня поджаты пружиной 10, расположенной в полости соединительной трубы 6, гидравлически связанной с окружающей средой.

Работа устройства происходит следующим образом: шарниры 1 соединяются присоединительными элементами зубчатых венцов 2 соответственно с ротором и выходному или приводному валу одновинтовой гидромашины. Вращающий момент с ротора (для винтового двигателя) через зубья связанного с ним зубчатого венца 2 передается на зубчатую полу муфту 3, потом через соединительную трубу 6, на полумуфту второго шарнира, через зубья полумуфты на зубчатый венец и далее на связанный с ним выходной вал. Планетарное движение ротора обеспечивается за счет подвижности зубчатых сочленений зубчатого венца 2 и зубчатой полумуфты 3. Осевая гидравлическая сила, возникающая на роторе, передается в шарнирах 1 через

центральный шар 4, размещенный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты. Эластичные кольца 5 обеспечивают разделение внутренней полости шарнира и окружающего пространства при циклическом перемещение зубчатой полумуфты шарнира относительно зубчатого венца.

По мере износа эластичного кольца, смазка за счет избыточного давления Р в полости шарнира начинает вытекать из полости шарнира, препятствуя одновременно попаданию абразивных частиц из окружающей среды в полость шарнира. Поршень 9 под действием силы упругости пружины 10 начинает выдавливать смазку из полости 7 по каналам 8 в полость шарнира и поддерживает в ней постоянно избыточное давление Р.

Таким образом, исключается попадание абразивных частиц в полость шарнира.

Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с известным является его высокая надежность работы благодаря улучшению условий работы зубчатой муфты шарнира путем обеспечения постоянного наличия смазки в полости шарнира и исключению попадания рабочей жидкости в полость шарнира.

Шарнирное соединение одновинтовой гидромашины, имеющее два универсальных шарнира, каждый из которых включает муфту, состоящую из зубчатого венца и зубчатой полумуфты, центральный шар, установленный в сферических расточках зубчатого венца и зубчатой полумуфты, эластичное кольцо, соединительную трубу, отличающееся тем, что в полумуфте выполнена полость, связанная каналами с полостью зубчатого венца и снабженная подпружиненным поршнем, причем поршни обоих шарниров поджаты пружиной, расположенной в полости соединительной трубы, гидравлически связанной с окружающей средой.