RU2005889C1

RU2005889C1 - Vane face engine

Info

Publication number: RU2005889C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Алексеевич Михеев
Original assignee: Евгений Алексеевич Михеев
Priority date: 1992-09-02
Filing date: 1992-09-02
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: drilling wells. SUBSTANCE: stator is fixedly mounted in a case. A rotor provided with grooves is received in the stator forming working chambers. Vanes are received in the grooves for reciprocation and interaction with inner curved surface of the stator. The rotor is fitted on a shaft which is set in bearings. The rotor consists of separate members which are set on the shaft with slits. A face distributor arranged from the side of working fluid supply is made of a disk which is provided with profiled ports and a space bushing which encloses the disk. The disk and bushing are interconnected through pins. The distributor is pressed to the face surface of the rotor, is mounted for axial movement along the shaft axis, and has sections profile of which is the same as profile of inner surface of the stator providing their conjugation. Stator, vanes bearings, face distributors and rotor are made of enhanced rigidity and durable materials. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к бурению скважин, применяется в качестве привода вращения долот и в качестве привода погружных насосов. The invention relates to the oil industry, namely to drilling wells, is used as a drive for rotating bits and as a drive for submersible pumps.

Известны лопастные (шиберные) гидромоторы, состоящие из статора с криволинейной внутренней поверхностью, ротора с пазами, в которых с возможностью возвратно-поступательного движения установлены лопасти-шиберы, взаимодействующие с криволинейной внутренней поверхностью статора и образующие рабочие камеры, в которые через торцевые распределители подается рабочая жидкость, под действием давления которой на лопасти-шиберы создается вращающий момент, а отработанная жидкость сливается через другой торцевой распределитель. Known vane (slide) hydraulic motors, consisting of a stator with a curved inner surface, a rotor with grooves, in which, with the possibility of reciprocating motion, vanes are installed, interacting with the curved inner surface of the stator and forming working chambers, into which a working chamber is fed through end distributors a fluid under the action of pressure of which a torque is created on the gate vanes, and the spent fluid is drained through another end distributor.

Недостатком, сдерживающим применение лопастных (шиберных) гидромашин в нефтяной промышленности, является низкая долговечность их рабочих элементов, так как в рабочих жидкостях присутствуют твердые частицы и химически агрессивные вещества. Разработанные в настоящее время высокотвердые износостойкие материалы типа углеситаллов, карбида титана и т. п. позволяют вернуться к простой и экономичной схеме лопастных гидромашин для применения их в нефтяной промышленности. The disadvantage that restrains the use of blade (slide) hydraulic machines in the oil industry is the low durability of their working elements, since solid particles and chemically aggressive substances are present in the working fluids. Highly hard-wearing wear-resistant materials, such as carbon metals, titanium carbide, etc., currently developed, allow us to return to a simple and economical design of vane hydraulic machines for their use in the oil industry.

Целью изобретения является повышение надежности лопастного двигателя и применение его в качестве забойного. The aim of the invention is to increase the reliability of the blade engine and its use as a downhole motor.

Это достигается тем, что элементы, взаимодействующие друг с другом, а именно статор, лопасти, опорные подшипники, торцевые распределители и ротор, выполнены из материалов повышенной твердости и износостойкости, например углеситаллов или карбида титана, при этом ротор выполнен составным из отдельных насадных элементов, надетых на шлицевую часть вала, а торцевой распределитель со стороны подвода рабочей жидкости выполнен аксиально-подвижным, установлен внутри дистанционной втулки, удерживается от проворота штифтами, установленными в отверстия дистанционной втулки и пазы торцевого распределителя, и прижимается к торцу ротора потоком рабочей среды, при этом на нем выполнен участок с профилем, аналогичным внутренней поверхности статора, которым он может входить в статор. This is achieved by the fact that the elements interacting with each other, namely the stator, blades, thrust bearings, end distributors and rotor, are made of materials of increased hardness and wear resistance, for example, carbon metal or titanium carbide, while the rotor is made up of separate mounted elements, worn on the splined part of the shaft, and the end distributor on the supply side of the working fluid is made axially movable, installed inside the spacer sleeve, is kept from turning by pins installed in the hole the hole of the spacer sleeve and grooves of the end distributor, and is pressed against the end of the rotor by the flow of the working medium, while a section with a profile similar to the inner surface of the stator with which it can enter the stator is made on it.

Выполнение ротора составным с насадными элементами продиктовано технологией их изготовления методом порошковой металлургии из материалов повышенной износостойкости. Одновременно это решает проблему получения значительных вращающих моментов при ограниченных диаметральных размерах за счет увеличения длины статора и ротора. Новизна описанного признака и новый уровень техники заключаются в конструктивном решении использования новых материалов. The performance of the rotor as a component with mounted elements is dictated by the technology of their manufacture by powder metallurgy from materials of increased wear resistance. At the same time, this solves the problem of obtaining significant torques with limited diametrical dimensions by increasing the length of the stator and rotor. The novelty of the feature described and the new level of technology lie in a constructive solution to the use of new materials.

Новым признаком является и выполнение торцевого распределителя со стороны подачи рабочей жидкости аксиально-подвижным с участком наружной поверхности, повторяющим внутренний контур статора, что позволяет компенсировать износ торца ротора и опорной поверхности другого торцевого распределителя, являющегося одновременно упорным подшипником, что повышает надежность, так как увеличивает время сохранения работоспособности. A new feature is the execution of the end distributor on the supply side of the working fluid axially movable with a portion of the outer surface that repeats the inner contour of the stator, which makes it possible to compensate for wear on the end face of the rotor and the supporting surface of the other end distributor, which is also a thrust bearing, which increases reliability, as it increases uptime

На фиг. 1 изображен осевой разрез двигателя; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows an axial section through an engine; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1.

Лопастной забойный двигатель включает корпус 1, внутри которого неподвижно установлены статор 2 и с возможностью вращения вал 3 с насадными элементами ротора 4, в которых с возможностью возвратно-поступательного движения установлены лопасти 5, взаимодействующие с внутренней поверхностью статора 2. Насадные элементы ротора 4 закреплены гайкой 7 на валу 3 и между собой соединены штифтами 8, установленными в их торцах. Нижний торцевой распределитель 9 выполнен ступенчатым и служит радиально-осевой опорой вала 3. Верхний торцевой распределитель 6 со стороны подвода рабочей жидкости выполнен аксиально-подвижным и состоит из дистанционной втулки 10 и диска 11 с профилированными окнами 25, зафиксированного от проворота штифтом 12, установленным в дистанционной втулке 10 и входящим в паз 13 на наружной поверхности диска 11, на этой же поверхности выполнен участок 14 с профилем, аналогичным профилю статора 2, что позволяет диску 11 перемещаться вместе с ротором 4 при износе опорных торцев 15 ротора 4 и торцевого распределителя 9. Внутренние обоймы 16, 17, 18 радиальных подшипников закреплены на валу 3, а наружная обойма 19 и торцевые распределители 9 и 6 с дистанционной втулкой 10, служащие радиальными опорами, закреплены в корпусе 1 вместе со статором 2 и втулками 20 и 21 переводником 22. The paddle motor includes a housing 1, inside which the stator 2 is fixedly mounted and the shaft 3 is rotatably mounted with rotor 4 mounted elements, in which blades 5 are mounted with the possibility of reciprocating movement, interacting with the inner surface of the stator 2. The rotor 4 mounted elements are fixed with a nut 7 on the shaft 3 and are interconnected by pins 8 installed at their ends. The lower end distributor 9 is made stepwise and serves as the radial-axial support of the shaft 3. The upper end distributor 6, on the supply side of the working fluid, is made axially movable and consists of a distance sleeve 10 and a disk 11 with profiled windows 25 fixed by a pin 12, which distance sleeve 10 and entering into the groove 13 on the outer surface of the disk 11, on the same surface there is a section 14 with a profile similar to the profile of the stator 2, which allows the disk 11 to move together with the rotor 4 when the nose of the supporting ends 15 of the rotor 4 and the end distributor 9. The inner race 16, 17, 18 of the radial bearings are mounted on the shaft 3, and the outer race 19 and the end distributors 9 and 6 with the spacer sleeve 10 serving as radial bearings are fixed in the housing 1 together with stator 2 and bushings 20 and 21 of sub 22.

В валу 3 выполнен центральный канал 23 и каналы 24, соединенные с пазами ротора 4, через которые рабочая жидкость поджимает лопасти 5 к криволинейной поверхности 6 статора 2. In the shaft 3 there is a central channel 23 and channels 24 connected to the grooves of the rotor 4, through which the working fluid compresses the blades 5 to the curved surface 6 of the stator 2.

Работает лопастной забойный двигатель следующим образом. The paddle downhole motor operates as follows.

Рабочая жидкость подается через переводник 22 в корпус 1 и через окна 25 диска 11 попадает в рабочие камеры 28, образованные криволинейной поверхностью 6 статора 2, ротора 4 и лопастями 5, приводя во вращение вал 3, и выходит через каналы 26 торцевого распределителя 9 и каналы 27 вала 3. Потоком рабочей жидкости торцевой распределитель 6 прижимается к ротору 4 и при износе опорных торцев 15 ротора 4 и торцевого распределителя 9 сдвигается вместе с ротором 4. The working fluid is supplied through an adapter 22 to the housing 1 and through the windows 25 of the disk 11 enters the working chambers 28 formed by the curved surface 6 of the stator 2, the rotor 4 and the blades 5, causing the shaft 3 to rotate, and exits through the channels 26 of the end distributor 9 and the channels 27 of the shaft 3. By the flow of working fluid, the end distributor 6 is pressed against the rotor 4 and when the supporting ends 15 of the rotor 4 and the end distributor 9 are worn, it is shifted together with the rotor 4.

Экономическая эффективность изобретения заключается в увеличении долговечности, вследствие чего снижаются эксплуатационные затраты, а также повышается КПД по сравнению с применяемыми винтовыми и турбинными забойными двигателями. (56) Авторское свидетельство СССР N 492669, 1973. The economic efficiency of the invention is to increase durability, as a result of which operating costs are reduced, and also the efficiency is increased in comparison with the screw and turbine downhole motors used. (56) Copyright certificate of the USSR N 492669, 1973.

Claims

Vane-hole motor containing a stator, a stator fixedly placed in it, end distributors installed in the stator with the formation of working chambers, a rotor with grooves and placed in them with the possibility of reciprocating movement and interaction with the blades of the stator’s internal curvilinear surface, while the rotor is mounted on the shaft mounted in the thrust bearings, characterized in that the rotor is made of composite of individual elements mounted on the splines of the shaft, the end distributor on the under water of the working fluid is made in the form of a disk with profiled windows and a spacing sleeve that encloses it, interconnected by pins, while the distributor is pressed against the end surface of the rotor, mounted with axial movement along the shaft axis and has sections whose profile is similar to the profile of the inner surface of the stator , with the possibility of their interfacing, and the stator, blades, bearings, end valves and rotor are made of materials of increased hardness and wear resistance, for example, coal itallov or titanium carbide.