Винтовой забойный двигатель

Винтовой забойный двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Д. Ф. Балденко, l0. В. Вадецкий, И. Т. Гусман, (72) Авторы изобретения

Ю. В. Захаров, A. М. Кочнев, С. С. Никомаро

Ю. И. Сарапулов и А. В. Цепков

Пермский ф

В илиал сесоюзного ордена Трудового красного

Знамени научно-исследовательского института буровой техники (7!) Заявнтель (54) ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области техники бурения, а именно к забойным двигателям, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин.

Известен героторный винтовой механизм, содержащий рабочие органы, выполненные в виде конических ротора и статора с эластичной обкладкой, по мере износа последнего ротор перемещается относительно статора и тем

10 самым обеспечивается постоянный контакт пары ротор - статор (! 1.

Недостатком устройства является невозможность регулировки степепи обжатия эластичной обкладки статора

15 для создания необходимого натяга в паре ротор-с тат ор .

Известен забойный героторный механизм, содержащий конические рабочие органы, карданное соединение и шпиндель, причем ротор выполнен с внутренней расточкой, внутри которой размещен поршень, связанный с карданным валом 21. Ротор имеет каналы, сообщающие полость над поршнем с зоной высокого давления, а надпоршневую полость — с зоной низкого давления, При износе рабочей пары в надпоршневую зону сбрасывается шаровой клапан, в результате чего давление в ней падает и поршень перемещается в верхнее крайнее положение. чем достигается разовая компенсация износа рабочей пары.

Недостатком этого устройства является невозможность автоматического регулирования величины натяга в рабочих органах по мере их износа и в зависимости от величины приложенного к валу двигателя момента, что снижает долговечность двигателя. При этом наличие каналов в роторе снижает надежность машины в результате забивания каналов при работе двигателя.

Кроме того движение ротора харак) теризуетСя нестабильной ориентацией положения его оси относительно оси статора. Под действием осевой гидравлической силы и перека|ш вающего момента происходит перекос ротора внутри обклацки статора и дополнительный изгибб карданного соединения, что приводит к росту механических потерь на трение в рабочей паре, к ее ускоренному износу и, как следствие, к снижению долговечности двигателя.

Цель изобретения — повышение долговечности двигателя путем автоматического регулирования нагруэочной способности.

Это достигается тем, что узел регулирования выполнен в вице установленной над рабочими органами опоры, вал которой имеет воэможность осевого перемещения, подпружинен и соединен с| ротором, причем вал опоры соединен с ротором посредством подвижной в поперечном направлении тяги. 20

На чертеже изображен винтовой за.бойный двигатель, разрез °

Двигатель содержит винтовой конический ротор !, размещенный внутри конической эластичной„например ре- д зиновой, обкладки статора 2, имеющей внутренние винтовые зубья с числом заходов на единицу бол шим, чем у ротора. Посредством двухшарнирного карданного вала 3 ротор соединен с ва- 30 лом 4 шпинделя, установленным в корпусе 5 на опорах 6, которые закреплены на валу при помощи полумуфты 7.

Над рабочими органами двигателя установлен дополнительный опорный узел 8, содержащий корпус 9, вал 10 и

35 подшипник 11 Вал О соединен с верхним концом ротора, например, посредством подвижной в поперечном направлении тяги )2. Одним иэ вариантов исполнения тяги 12 является гибкая металлическая штанга.

Переводник 13, закрепляющий подшипник )1 в корпусе 9, присоединяется верхней резьбой к колонне бурильных труб, по которым подается рабочая жид4S кость, а к валу шпинделя 4 присоединяется долото (бурильные трубы и долото на чертеже не показаны).

Внутренние обоймы подшипника 11 закреплены на втулке 14, установленной на валу при помощи, например, шлицевого или шпоночного соединения. Между упорным торцом 15 втулки 14 и гайкой 16, установленной на резьбе вала

10 и законтренной контргайкой 17, раз- 55 мещена пружина 18 сжатия.

Карданный вал 3 связан с полумуфтой 7 шпинделя посредством телескопи40

887802

4 ческого пазового соединения 19, например, шлицевого или призматического.

Двигатель работает следующим образом.

Подаваемая с поверхности по колонне бурильных труб промывочная жидкость поступает через отверстие вала верхнего опорного узла в рабочие органы двигателя и заставляет ротор 1 обкатываться по зубьям статора 2, совершая планетарное движение, которое преобразуется в соосное вращение вала

4 шпинделя при помощи карданного вала

3, передающего крутящий момент от ротора к валу шпинделя. Гидравлическая нагрузка и осевая составляющая усилия в зацеплении, возникающие на роторе, передаются на подшипник 11 дополнительного опорного узла при помощи тяги 12.

Конусный ротор 1 первоначально под действием пружины )8 находится в верхнем положении, при этом диаметральный натяг в рабочей паре минимален или равен нулю. При подаче жидкости s двигатель и нагружении его крутящим моментом, под действием гидравлической нагрузки на ротор и осевой составляющей усилия в зацеплении происходит сжатие пружины 18, и вал

10 вместе с тягой 12 и ротором ) перемещается вниз, при этом натяг в конусной рабочей паре увеличивается, эа счет чего возрастают максимальный крутящий момент и мощность, развиваемые двигателем. При изменении крутящего момента на долоте изменяются гидравлическая нагрузка на ротор и осевая составляющая усилия в зацеплении, в результате меняется нагрузка на пружину, ее деформация и величина натяга в рабочей паре, т. е. происходит автоматическое регулирование нагрузочной способности двигателя °

Наличие дополнительного опорного узла с подвижным в осевом направлении и подпружиненным валом позволяет автоматически регулировать нагрузочную способность двигателя с конической рабочей парой, т. е. преодолевать пиковые нагрузки на долоте путем увеличения мощности и крутящего момента двигателя при увеличении натяга, и осуществлять работу двигателя при минимальном натяге в рабочей паре в режиме холостого вращения и при малых нагрузках на долото.

Разгрузка карданного вала от действия осевых сил и восприятия перееля путем автоматического регулироания нагрузочной способности, узел егулнрования выполнен в виде устаовленной над рабочнмк органами опоы, вал которой имеет возможность севого перемещения, подпружинен и оединен с ротором.

2. Двигатель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что вал опоры

14 соединен с ротором посредством под. вижной в поперечном направлении тяги.

Формула изобретения

S 887802 кашивающего момента на роторе тягой, т соединяющей вал опорного узла с верх- в ним концом ротора, уменьшает лереко- P сы ротора и стабилизирует его движе- н ние. Снижаются механические потери f p на трение в рабочей паре и повышает- о ся долговечность двигателя. с

1, Винтовой забойный двигатель, включающий конические рабочие органы" статор и ротор, передающий вращающий момент на шпиндель через шпицевое и карданное соединение, и узел регулирования нагрузочкой способности, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности двигаИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1Э 1. Авторское свидетельство СССР

У 400689, кл. Е 21 В 3/12, 1970.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 412367, кл. Е 21 В 3/12, 1970 (прототип).