Вращатель бурильной машины

 

ВРАЩАТЕЛЬ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ , включающий корпус с последовательно расположенными двигателями, каждый из которых имеет секторные рабочие полости , неподвижное зубчатое колесо с внут33 12218 35i33 ul v 47 50 65 68 ренними зубьями, находящееся в зацеплении с гибким зубчатым сателлитом с винтовыми золотниковыми каналами и генератором волн, дисковые втулки, в которых выполнены сообщающиеся с винтовыми золотниковыми каналами кольцевые полости и радиальные отверстия, и щпиндель, связанный с каждым из зубчатых сателлитов, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности путем повышения мощности вращателя и его надежности, секторные рабочие полости выполнены в зубчатых сателлитах, причем в корпусе и щпинделе выполнены радиальные отверстия, которые совмещены с радиальными отверстиями дисковых втулок, и в каждой из последних со стороны шпинделя выполнена кольцевая проточка, которая сообщена с радиальными отверстиями втулки. (О (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) F. 21 С 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4 (1

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ ""., .

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ - :?! „ (21) 3460256/22-03 (22) 29.06.82 (46) 07.11.83. Бюл. № 41 (72) Ю. С. Пилюгин (71) Норильский ордена Ленина и ордена

Трудового Красного Знамени горно-металлургический комбинат им. А. П. Завенягина (53) 622.233.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 540031, кл. Е 21 С 1/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3421429, кл. Е 21 С 1/00, 13.04.82 (прототип) . (54) (5?) ВРАЩАТЕЛЬ БУРИЛЬНОЙ МАШИНЫ, включаюший корпус с последовательно расположенными двигателями, каждый из которых имеет секторные рабочие полости, неподвижное зубчатое колесо с внутÄÄSUÄÄ 1052657 А ренними зубьями, находящееся в зацеплении с гибким зубчатым сателлитом с винтовыми золотниковыми каналами и генератором волн, дисковые втулки, в которых выполнены сообщающиеся с винтовыми золотниковыми каналами кольцевые полости и радиальные отверстия, и шпиндель, связанный с каждым из зубчатых сателлитов, отличающиися тем, что, с целью увеличения производительности путем повышения мощности вращателя и его надежности, секторные рабочие полости выполнены в зубчатых сателлитах, причем в корпусе и шпинделе выполнены радиальные отверстия, которые совмещены с радиальными отверстиями дисковых втулок, и в каждой из последних со стороны шпинделя выполнена кольцевая проточка, которая сообшена с радиальными отверстиями втулки.

1052657

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к врашателям буровых устройств вращательного или ударновращательного бурения.

Известен вращатель бурильной машины, включающий два корпуса, два последовательно расположенных шестеренчатых двигателя, каждый из которых имеет неподвижное колесо с внутренними зубьями крутового профиля и эксцентрично расположенный в нем зубчатый сателлит, связанный со шпинделем, несущий золотник и установленную между двигателями дисковую втулку (1! .

Недостатком указанного вращателя является то, что вследствие последовательной подачи энергоносителя из первого двигате. ля во второй энергоемкость рабочего агента падает и снижается мощность второго двигателя и, в целом, вращателя.

Наиболее близким к изобретению по техническоой сущности и достигаемому результату является вращатель бурильной машины, включающий корпус с последовательно расположенными двигателями, каждый из которых имеет секторные рабочие полости, неподвижное зубчатое колесо с внутренними зубьями, находящееся в зацеплении с гибким зубчатым сателлитом с винтовыми золотниковыми каналами и генератором волн, дисковые втулки, в которых выполнены сообщающиеся с винтовыми золотниковыми каналами кольцевые полости и радиальные отверстия, и шпиндель, связанный с каждым из зубчатых сателлитов (2).

Недостатком такого врашателя является относительно небольшая надежность лопаток двигателя, а наличие поверхностей соприкосновения лопаток с внутренней поверхностью гибкого сателлита приводит к утечке рабочего агента в смежные секторы, что, в целом, снижает мощность устройства.

Цель изобретения — — увеличение производительности путем повышения мощности врашателя и его надежности.

Указанная цель достигается тем, что во вращателе бурильной машины, включающем корпус с последовательно расположенными двигателями, каждый из которых имеет секторные рабочие полости, неподвижное зубчатое колесо с внутренними зубьями, находящееся в зацеплении с гибким зубчатым сателлитом с винтовыми золотниковыми каналами и генератором волн, дисковые втулки, в которых выполнены сообщающиеся с винтовыми золотниковыми каналами кольцевые полости и радиальные отверстия, и шпиндель, связанный с каждым из зубчатых сателлитов, секторные рабочие полости выполнены в зубчатых сателлитах, причем в корпусе и шпинделе выполнены радиальные отверстия, которые совмещены с радиальными отверстиями дисковых втулок, и в каж-дой из последних со стороны шпинделя выполнены кольцевая проточка, которая сообщена с радиальными отверстиями втулки.

4О Подшипники 31 и 32 имеют, соответственно, защитную крышку 71 и упорную гайку 72.

На гибких зубчатых сателлитах, на их ободах 18 — 20, с торца насажены и закреплены гибкие кольцевые насадки 73 — 75, обеспечивающие герметичность торцовых золот4 ников.

Направление движения энергоносителя к секциям показано стрелками В, С, Д, Е (фиг. 1), а его выход показан стрелками Е;, Д,, С,. Кольцевые гибкие элементы 21 — 23 выполнены,. например, из резины, причем их трущиеся торцовые поверхности выполнены антифрикционными. Резиновые элементы могут быть армированы гибким эластичным кордом.

Шпиндель 30 имеет резьбу для присоединения бурового инструмента.

На фиг. 2 стрелками р показано распре- деленное давление энергоносителя в определенный момент времени, а векторы р пока5

На фиг. 1 показан вращатель, осевой разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. i; на фиг. 3 — узел на фиг. (развертка винтовых золотниковых каналов).

В корпусе 1 вращателя бурильной машиHbI расположены посекционно неподвижные парные зубчатые колеса 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 и дисковые втулки 8 — 10, закрепленные от поворота шпонкой 11. В зацеплении с неподвижными зубчатыми колесами 2 — 7 находятся гибкие зубчатые сателлиты, выпол ненные в виде венцов 12 и 13, 14 и !5, 16 и 17, каждая пара из которых конструктивно объединена общими гибки ли ободами

18 — 20, внутри которых прикреплены кольцеобразные элементы 2! — 23 из эластично-упругого материала с прикрепленными втулками 24 — 26 и шпонками 27 — 29, закрепляющими их относительно шпинделя 30. Шпиндель 30 установлен на подшипниках 3! и 32 в крышках 33 и 34, которые закреплены относительно корпуса 1 на резьбе. На гибкие ободы 18- — 20 зубчатых сателлитов насажены механические генераторы 35 †-37 волн на роликах 38 — 40. Механические генераторы волн сообщают зубчатым сателлитам и кольцеобразным элементам эллиптичнь и профиль без подвода энергоносителя.

Кольцеобразные элементы 21 — 23 снабжены секторными рабочими полостями 41 — 43, которые через отверстия 44 — 46 и винтовые золотниковые каналы 47 — 49 сообщаются с соответствующими кольцевыми поло< тями 50 и 51, 52 и 53, 54 и 55, выполненными в дисковых втулках 8 — 10.

Кольцевые полости 51, 53 и 55 сообщаются, соответственно, с полостью шпинделя через его радиальные отверстия 56 — 58 и далее через кольцевые проточки 59 — 61 в дисковых втулках и их радиальные отверстия 62 — 64. Кольцевые полости 50, 52 и 54 сообщаются с атмосферой через радиальные отверстия 65 — 67 в дисковых втулках и через радиальные отверстия 68 — 70 в корпусе 1.

1052657

ФагЗ

ВНИИПИ Заказ 8816/25 Тираж 603 Подписное филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зывают направление результирующих сил от этого давления. Симметричный эксцентриситет гибкого зубчатого сателлита обозначен через е.

Вращатель работает следующим образзом (вследствие синхронности работы двигателей, рассмотрим работу одного из них) .

При подаче энергоносителя по стрелке

С через радиальные отверстия 58 в шпинделе 30 и далее через кольцевую проточку 61, радиальные каналы 64, кольцевую полость

55 в дисковой втулке 10, а затем через соответствующие винтовые золотниковые каналы 49 и отверстия 46 энергоноситель поступает в рабочие секторные полости 43 и действует на них, как показано на фиг. 2.

Гибкий зубчатый сателлит своими гибкими венцами 16 и 17 начинает поворачиваться относительно неподвижных зубчатых колес 6 и 7 и за один цикл повернется на угол, соответствующий разнице чисел зубьев между гибким и жестким зубчатыми венцами.

Разница чисел зубьев в парах 6 и 16, 7 и 17 одна и та же. На этот же угол повернется и шпиндель 30, связанный с сателлитом через кольцеобразный элемент 23, втулку 26 и шпонку 29.

Энергоноситель (фиг. 2) действует в секторах первого и трерьего квадрантов. Отработанный энергоноситель из секторов квадрантов второго и четвертого через соответствующие отверстия 46, винтовые золотниковые каналы 49, кольцевую полость 54, радиальные отверстия 67 и 70 выходит в атмосферу по стрелке С . Циклы повторяются и осуществляется непрерывное вращение шпинделя с инструментом. При этом за каждый цикл каждая секторная полость 43 дважА-А ды пройдет зоны нагнетания и продувки, а генератор 37 волн делает по одному обороту..

У каждого винтового золотникового канала 49 вход сдвинут относительно выхода примерно на 45, что и определяет диаграмму сил, показанную на фиг. 2. Моменты сил всех работающих двигателей суммируются на шпинделе.

Реверс, который в основном необходим для машин в выносном исполнении, осуществляется изменением направления подачи энергоносителя. Энергоноситель подается против стрелки С,по радиальным отверстиям 70 и 67, через кольцевую полость 54 и далее через соответствующие винтовые золотниковые каналы 49 и отверстия 46 в секторные полости 43 второго и четвертого квадрантов. А отработанный энергоноситель из секторных полостей первого и третьего квандрантов через соответствующие отверстия 46, винтовые золотниковые каналы 49, кольцевую полость 55, радиальные отверстия 64, кольцевую проточку 61 и радиальные отверстия 58 выходит в полость шпинделя 30 против стрелки

С и шпиндель начинает вращаться в противоположную сторону.

При использовании предлагаемого изобретения достигается увеличение крутящего момента бурильной машины за счет значительной площади рабочей поверхности секторных полостей каждой секции, действующей как двигатель, и достаточно высокого передаточного числа волновой передачи каждой секции, действующей как редуктор, причем высокая герметичность рабочих камер устройства обеспечивает высокий КПД вращателя.