Турбина трубобура

Турбина трубобура

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалист инеских

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСФВУ

«<1844806 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-???? - . (22) ???????????????? 16,0679 (21) 2779685>

F 13/02 с присоединением заявки Йо

Государственный комнтет

СССР но дедам нзобретений и открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 070781. Бюллетень ИЯ 25

Дата опубликования описания 0707.81 (53) УДК 622.243. ..92.05(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.Р. Иоанесян, В.М. Иойсеенко и В.В. Попко с 1)З@, / f g.""" =:;;., 13 л, т

Всесоюзный ордена Трудового Красного Бнаме йа.-,-... научно-исследовательский институт буровоймасннки: (71) Заявитель(54) ТУРБИНА ТУРБОБУРА г 2

Недостатком этого устройства является большая сложносТь изготовления турбин с закрученными лопатками, вследствие чего использование закрученных лопаток в турбинах турбобуров считается нецелесообразным, так как полученный выигрыш в энергетических показателях турбины не оправдывает затрат на изготовление. Кроме того, параметры недостаточно информативны для контроля работы турбобура.

Целью изобретения является улучшение параметров турбины, контролиИзобретение относится к области буровой техники, а именно, к забойным двигателям для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известна пропеллерная турбина с коническими лопатками, которая обладает большой крутизной напорной характеристики, "что позволяет использовать ее в трубобурах для контроля и автоматического управления их работой (1) .

Увеличение крутизны напорной характеристики, определяющей эффективность данной турбины в системе уп-. равления турбобуром, зависит, в ос- 15 новном, от возможностей снижения потерь напора на безударном режиме работы, соответствующем холостому ходу..

Однако, конические лопатки не 20 обеспечивают достаточного уменьшения этих потерь, величина которых обусловлена в значительной мере некачественной организацией потока в межлопаточных каналах и связанными с ней остаточными ударными потерями. Причиной этого вида потерь . является несоответствие окружных скоростей вращающегося вокруг оси турбины потока промывочной жидкос- 30 ти и окружных скоростей лопаток турбины в каждом сечении вдоль радиуса колеса.

Кроме того, конические лопатки, уменьшающиеся по осевой высоте от периферии к корню, изготавливаются в стержневой пресс-форме, более сложны в изготовлении по сравнению с цилиндрическими.

Наиболее близким решением иэ известных является турбина турбобура, включающая статор и ротор, содержащие ступицы, обода и лопатки, выполненные с изменяющимися по радиальной высоте углами выхода и осевыми высо-. тами Г21 °

844806

Формула изобретения руемых при бурении и упрощение технологии изготовления турбин.

Эта цель достигается тем, что атакуемые поверхности входных и выходныз участков лопаток турбины выполнены плоскими и образуют между собой угол

150-175о, причем осевая высота лопаток.со стороны выхода уменьшается от оси турбины к перйферии на величину

1 осевой. высоты выходного участка.

На фиг..1 показан общий вид турбины, на фиг. 2 — сечение A A фиг. 1," на фиг. 3 — сечение Б-, фиг. 1; на фиг. 4 - зависимость " = Х(ц, на

Н фиг. 5 - зависимость — „= (p(p), Нт. нх

Турбина состоит из ротора 1 и статора 2. Лопатки турбины в сечении у оси (сечение A-A) и у перифении (сечение Б-Б) имеют разную осевую высоту Н и h.

В сечении A-A профиль лопатки на атакуемых поверхностях состоит из двух плоских участков: входного 3 (с осевой высотой h) и выходного 4 (с осевой высотой Н вЂ” Ь).

Эти участки образуют между собой угол Я, величина которого определяется разностью углов выхода потока на периферии лопатки и в сечении у оси согласно условию: u r = cons t, где U - окружная скорость вращавшегося потока на холостом ходу турбины, r — радиус вращения при этом угол Pl определяется иэ уравнения:

Pi = 180 - (+ri - с . ), где 0(- конструктивный угол выхода входного участка 3; * — конструктивный угол выхода выходного участка 4.

Как видно из фиг. 4 и 5 выбранные значения углов Р> в пределах 150-175 удовлетворяют следующим условиям.

1. Значение отношения Ф должно быть максимальным. (Нэф — максимальный.напор, который эффективно срабатывается в турбине при ее работе на экстремальном режиме, Нз(— минимальный напор, который срабатывается в турбине при ее вращении на холостом режиме) .

2. Значение отношения должно

Н быть по возможности большим. (Н -— максимальный напор, который срабатывается в турбине при заторможенном роторе).

3. Необходимо получить достаточно высокое значение КПД при работе тур:а бины на режиме †" — ( б» 1%ние рабочей и холостой частот враще,ния турбины).

При обработке метода контроля за энергетическими забойными параметрами и регулирования работы турботура важной задачей является улучшение исходной характеристики турбины по т р ем B LII I I c=. у к а. -. и н .ll 1 y с лов и ям, б е э и 3меиения аб;.олютной холостой частоты вращения туг>бины на опорном расходе жидкости. При этом не изменяются габаpи i:HI ii.: i1а(зcli

Графики. на фиг. 4 и 5 показывают, как удовлетворяет данная турбина постаззленным условиям.

На фиг. 4 приводится зависимость

i( зф; ()

Их

Значение = 180 о характеризует профиль лопатки базовой турбины. При (= 150-175 .эвачейия отношения

15 — являются максимальными, при

H3(p

Йх р .à 150 резко убывает значение отнонт шения †вЂ, что показано на фиг. 5.

Нч

Б то жс время значения КПД для yr2О лов / = 135-180О остаются практически неизменными.

Технология изготовления таких турбин следующая.

Лопатки отливаются в турбинном ко25 лесе цилиндрическими, т.е. постоянной осевой высоты, что позволяет использовать для их изготовления более простые способы литья в разъемных пресс-формах. Путем механической обработки плоских выходных участков, лопакти уменьшаются по высоте от оси к периферии на величину осевой высоты выходного участка (Н- h). В результате получаются конические лопатки, периферийный профиль которых представляет собой профильную часть цилиндрической лопатки с конструктивным углом выхода Ы.п, а профиль у оси соответствует исходному профилю с углом выхода - . Такое выпол4О нение лопаток позволяет привести кинематические углы выхода вдоль лопатки в соответствии с естественным распределением в межлопаточных каналах скоростей вращающегося совместно с турбиной потока промывочной жидкости по закону U . r = const.

Этим достигается-снижение вредных потерь напора в турбине на холостом ходу, способствующее повышению крутизны ее напорной характеристики в правой зоне от экстремального режима (основной рабочий диапазон частот

) ращения), Использование данного предложения

5 "в народном хозяйстве позволит изготавливать турбины турбобуров с улучшенными энергетическими показателями, а также существенно снизить трудоемкость их изготовления за счет упрощения методов литья.

Турбина турбобура, включающая статор и ротор, содержащие ступицы, 844806 обода и лопатки, выполненные с изменяющимися по радиальной высоте- углами выхода и осевыми высотами, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения параметров турбины, контролируемых при бурении,и упрощения технологии изготовления, атакуемые поверхности входных и выходных участков лопаток турбины выполнены плоскими и образуют между собой угол

150-175, причем осевая высота лопаток со стороны выхода уменьшается от оси турбины к периферии на величм ну осевой высоты выходного участка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 345263, кл. Е 21 В 3/12, 1969.

2. Гусман М.Т. и др. Расчет, кон. струирование и эксплуатация турбобуров. М., "Недра", 1976, с., 135 (прототип) .

844806

Составитель С. Сергачев

Редактор Т. Авдейчик Техред Ж.Кастелевич Корректор Н Стец .Заказ 4423/12 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4