Забойный двигатель

Забойный двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ))))943387

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Республик (61) Дополнительное к авт ; свид-ву (22)Заявлено 051076 (2l) 2410137/22-03 с присоединением заявки М(5l).M. Кл.

Е 21 В 4/02

9пударстееиный комитет

СССР по аелэя изобретений н открытий

{23 ) П риоритет

Опубликовано 15.07. 82 бюллетень Ра 26 (S3) Уg l(622. 243. .92. 05(088.8) Дата опубликования описания 15. 07. 82 т

С.С.Никомаров,A.Ì.Êî÷íåB,N.Т.Гусман,Д.Ф.Балденко и В.Б.Голдобин (72) Авторы изобретения

Пермский филиал Всесоюзного ордена Трудового Красного (7l) Заявитель Знамени научно-исследовательского института буровом - техники (54) ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к буровой технике., а именно к забойным винтовым двигателям.

Известен героторный винтовой механизм, включающий корпус винтовые ротор и статор, рабочие поверхности которых выполнены коническими (1 1.

Известен также забойный двигатель, включающий корпус, в котором размещены секции рабочих органов, содержащие винтовые героторные механизмы, имеющие полые соединительные вал, роторы и статоры с винтовыми нарезками противоположного направления в каждой секции 121.

Недостатком этого двигателя является относительно быстрый диаметральный и боковой износ рабочих поверхностей героторных механизмов, ограничивающ)ий долговечность рабочих органов в забойных условиях 100-1(0 )4 работы. Этот износ приводит. к значительному ухудшению характеристики забойного двигателя: снижаются по сравнению с первоначальными парамет-1 рами, развиваемые двигателем, врац)ающий момент и мощность, падает объемный КПД. Фактором, ускоряющим темп износа рабочих органов двигателя, является неполная уравновешенность действующих. на роторы гидравлических сил, хотя основные.осевые нагрузки на роторы {от перепада давления в рабочих камерах и осевые составляющие усилий в зацеплении ) уравновешены вследствие противоположного. направления течения жидкости в героторных механизмах и разного направления их винтовых нарезок. Однако в результате того, что часть расхода отработанной жидкости пропускается через отверстие полого

2о ротора, на его верхний торец дейст" вует перепад давления, создающий неуравновешенную гидравлическую силу, которая воспринимается зубьями героторных механизмов (как в шевронной

55

3 91 зубчатой передаче), что вызывает их дополнительный износ.

Цель изобретения - повышение долговечности за счет автоматической компенсации износа рабочих органов.

Укаэанная цель достигается тем, что рабочие поверхности роторов и ста торов имеют коническую форму, вал выполнен торсионным, а спивная полость верхнего героторного механизма сообщена с затрубным пространством.

На фиг. 1 изображен забойный двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. l.

Забойный двигатель содержит корпус 1, в котором размещены героторные механизмы 2 и 3, включающие статоры 4 и 5 роторы 6 и 7, связанные между собой посредством торсионного вала 8 с отверстием b . .Роторы и статоры имеют конические рабочие поверхности, вершины конусов обращены в одну сторону, например, в сторону выходного вала. Винтовые нарезки каждого из героторных механизмов имеют разное направление и об разуют рабочие камеры с и d, которые сообщаются с камерой f, расположенной между героторными механиз" мами. Камера f, в свою очередь, через каналы К сообщается с полостью

g бурильных труб через отверстия 1 переводника 9, который одновременно перекрывает прямое сообщение рабочих камер героторных механизмов с полостью 9. Отверстия а, выполненные в переводнике 9, связывают сливную полость h над верхним ротором с затрубным пространством.

Вращающий момент обоих роторов суммируется на торсионном вале 8 и от него через двухшарнирный карданный вал 10 и пазовое подвижное соединение передается на выходной вал 11, установленный в опорном узле 12.

Во время работы двигателя жидкость иэ полости g бурильных труб поступает через каналы 1 в камеру f между героторными механизмами, и. далее, разделяясь на два потока, направляются в рабочие камеры с и приводя во вращение роторы 6 и 7

Верхний поток, проходящий через верхний героторный механизм, направляется в отверстие b торсионного вала

8, и частично, через отверстие in rteреводника 9 в затрубное пространство. Часть верхнего потока, пропускаемая через торсионный вал, сливается с потоком, прошедшим через нижний героторный механизм, и общий поток направляется к долоту через отверстие il выходного вала 11.

По мере износа зубьев (нарезок 1 героторных механизмов их роторы 6 и

7, соединенные торсионным валом 8, перемещаются вниз под действием собЮ ственной массы. и некоторого гидравлического усилия от перепада давления в отверстии О торсионного ва-. ла. При этом происходит автоматическая компенсация зазоров в геротори ных механизмах. Перемещение роторов и карданного вала обеспечивается за счет пазового соединения в пределах его хода. Величина и направление действия гидравлического усилия на щ роторы определяются величиной расхода и направлением движения потока жидкости через отверстие 9 торсионного вала, которые, в свою очередь, зависят от соотношения гидравлических сопротивлений с одной стороны, в отверстиях m переводника 9 (ЬР ), а с другой стороны - в отверстии и выходного вала и s насадках доло-, та (Р,).

Если 5Р тЬР, то через отверстие торсионного вала жидкость идет вниз и, следовательно, вниз направлено и дополнительное гидравлическое усилие на роторы, которое суммируется с

35 массой роторов. Если Ь Р < ьР, то жидкость в отверстии торсионного вала течет вверх, и в эту же сторону направлено гидравлическое усилие, которое, в этом случае вычитается иэ массы роторов. Регулируя соотношение гидравлических сопротивлений

ЬР Р, например, путем установки в отверстиях я и и насадок различного диаметра, можно регулировать

45 величину суммарного осевого усилия на роторах, обеспечивающую заданный натяг в рабочих парах.

Соединение роторов 6 и 7 посредством торсионного вала позволяет ро торам самоустанавливаться в поперечном направлении при их перемещении вниз.

При этом роторы не обязательно устанавливаются в противофазе, как это показано на фиг. 1, а могут за-нимать промежуточные положения или находиться на одной оси.

5 94

Выполнение рабочих органов коническими, связанными между собой торсионным валом, дает возможность под действием собственного веса и некоторого усилия от перепада давления в отверстиях торсионного вала обес" печить автоматическую компенсацию износа, и, следовательно, повысить долговечность двигателя. Сброс части расхода жидкости, проходящей через верхнюю рабочую пару, в затрубное пространство позволяет регулировать величину осевой нагрузки на конические роторы в широких пределах за счет изменения соотношения вели" чин гидравлических сопротивлений в отверстиях верхнего переводника и в долоте, и позволяет обеспечить требуемую величину натяга в героторных механизмах, что также повышает долговечность двигателя.

Формула изобретения

Забойный двигатель, включающий корпус, секции рабочих органов, содержащие винтовые героторные ме3387 6 ханизмы с винтовыми нарезками противоположного направления в каждой секции имеющие полые роторы соединенные между собой посредством полого вала, статоры и сливные полости, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности за счет автоматической компенсации износа рабочих органов, рабочие no1ô верхности роторов и статоров имеют коническую форму, вал выполнен торсионным а сливная полость верхнего героторного механизма сообщена с затрубным пространством.

И

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

20 и 400689, кл. Е 21 В 3/12, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

It 404928, кл. E 21 В 3/12, 1971 прототип