RU2017921C1 - Гидравлический забойный двигатель - Google Patents
Гидравлический забойный двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2017921C1 RU2017921C1 SU4891414A RU2017921C1 RU 2017921 C1 RU2017921 C1 RU 2017921C1 SU 4891414 A SU4891414 A SU 4891414A RU 2017921 C1 RU2017921 C1 RU 2017921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- polyhedron
- working
- chambers
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: техника для бурения скважин. Сущность: в гидравлическом забойном двигателе имеется оболочка 3 из эластичного материала. Оболочка 3 расположена между ротором 4 и статором 2 и закреплена в пазах статора 2 фиксаторами. Между оболочкой 3 и статором 2 расположены камеры. Ротор 4 выполнен в виде винтового многогранника с n - 1 гранями, камер n. Количество и длина камер связаны зависимостью, приведенной в описании. 4 ил.
Description
Изобретение относится к технике бурения скважин.
Известны винтовые забойные двигатели, состоящие из двигательной и шпиндельной секций с промежуточным элементом между ними в виде карданного или торсионного соединения. В двигательную секцию входят рабочие органы - статор и ротор, представляющие винтовой героторный механизм. Статор, жестко соединенный с колонной бурильных труб, выполнен в виде стального корпуса и вулканизирован резиной с несколькими специально профилированными винтовыми зубьями, число которых на единицу больше числа зубьев ротора. Шпиндельная секция состоит из корпуса и вала с набором осевых и радиальных опорных узлов. Вращающий момент передается с ротора двигателя на вал шпиндельной секции посредством карданного или торсионного соединения и конусно-шлицевых муфт.
Для создания герметичных рабочих полостей и достаточной износостойкости в абразивной среде, обкладка статора должна быть эластичной и обеспечивать прочность при рабочем перепаде давления промывочной жидкости из области высокого давления в область низкого давления, оказывая существенное влияние на рабочий процесс двигателя. За счет эластичности обкладки статора, зависимость вращающего момента на валу двигателя от расхода промывочной жидкости становится более близкой к аналогичной зависимости для турбобуров, на характерной для машин объемного типа. Несмотря на наличие эластичного статора ротор двигателя подвержен сильному абразивному износу. Жесткая конструкция карданного (торсионного) узлов приводит к сильным вибрациям, отслаиванию резиновой обкладки статора и к интенсивному разрушению опорных узлов шпиндельной секции двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому, из известных решений, является гидробур. Гидробур для бурения скважины, состоящий из маслонаполненного корпуса, подшипникового узла, узла уплотнения и рабочего органа, выполненного в виде вала с винтовой нарезкой и статора, снабженного полыми многослойными гибкими трубками, имеющими переменную по слоям прочность и гибкость и расположенными по периферии его внутренней полости.
Данная конструкция также обладает рядом существенных недостатков:
- конструктивная сложность гибких многослойных трубок;
- большой объем занимаемого диаметрального сечения, уменьшающий удельный рабочий объем двигателя и, как следствие, его объемный КПД;
- крутящий момент на валу двигателя представляет сумму отклоняющих радиальных моментов, возникающих на весьма малых наклонных площадках контакта винта ротора и гибкой трубки и, как следствие, малый механический КПД двигателя.
- конструктивная сложность гибких многослойных трубок;
- большой объем занимаемого диаметрального сечения, уменьшающий удельный рабочий объем двигателя и, как следствие, его объемный КПД;
- крутящий момент на валу двигателя представляет сумму отклоняющих радиальных моментов, возникающих на весьма малых наклонных площадках контакта винта ротора и гибкой трубки и, как следствие, малый механический КПД двигателя.
Цель изобретения - повышение энергетических характеристик гидравлического забойного двигателя за счет увеличения его удельного рабочего объема и рациональной схемы работы рабочего органа.
Данная цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции двигателя рабочие камеры образованы поверхностью винтового многогранника-ротора, цилиндрической поверхностью статора и промежуточной эластичной оболочкой, расположенной между ними, которая закреплена на внутренней поверхности статора. Под действием гидравлического давления эластичная оболочка взаимодействует с поверхностями винтового многогранника-ротора, создавая на нем отклоняющий момент. Ротор вставляется в статор с минимальным зазором, равным толщине эластичной оболочки, а для снижения потерь на трение свободные объемы между ротором и оболочкой заполняются жидкой или консистентной смазкой.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый гидравлический забойный двигатель отличается тем, что рабочие камеры образованы поверхностью винтового многогранника-ротора и цилиндрической поверхностью статора с промежуточной эластичной оболочкой, расположенной между ними. Таким образом, предлагаемый гидравлический забойный двигатель соответствует критерию изобретения "Новизна".
В результате проведения патентно-информационных исследований не обнаружены технические решения со сходными существенными отличительными признаками в предлагаемом гидравлическом забойном двигателе, поэтому предлагаемое изобретение соответствует критерию "Существенные отличия".
Конструкция гидравлического забойного двигателя позволяет увеличить удельный рабочий объем двигателя, уменьшить износ рабочего органа - ротора, за счет эластичной оболочки, отделяющей от промывочной жидкости, содержащей частицы, увеличить долговечность трущихся пар, исключить вибрационные динамические нагрузки за счет соосного расположения рабочих органов статора-ротора - это позволяет достичь цель изобретения - повышение энергетических характеристик гидравлического забойного двигателя. Следовательно, предлагаемый гидравлический забойный двигатель соответствует критерию "положительный эффект".
На фиг. 1 изображен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2,3 - сечения А-А и Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - развертка рабочих поверхностей статора и ротора.
Двигатель содержит корпус 1, статор 2 с закрепленной в статоре стержневыми фиксаторами эластичной оболочкой 3, образующей рабочие камеры, ротор 4, установленный в радиальные опоры 5, расположенные в торцевых крышках, и связанный конусно-шлицевой муфтой 6 с полым валом 7, установленным в радиальных опорах 8 шпиндельной секции 9. Для восприятия осевых усилий в корпусе шпинделя установлен упорный подшипник 10.
Двигатель работает следующим образом. Промывочная жидкость по внутренней поверхности бурильных труб (не показаны) заполняет полость А высокого давления двигательной секции и через продольные каналы 11, 12 и радиальные 13 поступает в продольные, изолированные друг от друга, рабочие камеры 14 и, отжимая эластичную оболочку от поверхности статора, передает давление на контактирующие с ней поверхности ротора, выполненного в виде винтового многогранника. Промывочная жидкость, проходя через рабочие камеры 14, вращает ротор 4 и поступает в полость низкого давления Б и далее через полый вал 7 шпиндельной секции 9 на забой. На фиг. 4 представлена развертка рабочей поверхности статора с рабочими камерами (заштрихованы) и развертка рабочей поверхности винтового многогранника (штрих-пунктирные линии). Угол подъема винтовой линии β зависит от торцевого шага Pв, длины рабочих камер L и коэффициента осевого перекрытия εβ:
tgβ=
При εβ > 1 каждая рабочая камера перекрывается гранью винтового многогранника и исключается прямой переток промывочной жидкости из области высокого давления А в область низкого давления Б. Удельное давление, возникающее в каждой рабочей камере, действуя на поверхность винтового многогранника, создает нормальное давление N, которое раскладывается на составляющие Fa, Ft и Fr (Fr не показано). Радиальные усилия Fr направлены к центру ротора и взаимно уравновешиваются, осевое усилие Fa воспринимается опорой ротора, а окружное усилие Ft создает крутящий момент T=F , вращающий ротор в направлении стрелки, как показано на фиг. 2 и 3.
tgβ=
При εβ > 1 каждая рабочая камера перекрывается гранью винтового многогранника и исключается прямой переток промывочной жидкости из области высокого давления А в область низкого давления Б. Удельное давление, возникающее в каждой рабочей камере, действуя на поверхность винтового многогранника, создает нормальное давление N, которое раскладывается на составляющие Fa, Ft и Fr (Fr не показано). Радиальные усилия Fr направлены к центру ротора и взаимно уравновешиваются, осевое усилие Fa воспринимается опорой ротора, а окружное усилие Ft создает крутящий момент T=F , вращающий ротор в направлении стрелки, как показано на фиг. 2 и 3.
Claims (1)
- ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, расположенные в корпусе рабочие органы в виде статора и закрепленного в статоре посредством подшипникового узла ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности двигателя, он снабжен оболочкой из эластичного материала, статор выполнен в виде полого цилиндра с параллельными его оси пазами на внутренней поверхности и сквозными радиальными отверстиями, сообщенными с полостью корпуса, а ротор выполнен в виде винтового многогранника с n - 1 гранями, причем оболочка расположена между ротором и статором и закреплена в пазах статора посредством фиксаторов с возможностью образования n камер с внутренней поверхностью статора, количество n и длина L которых связана следующей зависимостью:
tg β = εβ(Pв / L) ,
где β - угол подъема винтовой линии;
εβ - коэффициент осевого перекрытия;
Pв - торцевой шаг, Pв = πdм / n-1 ;
dм - наружный диаметр многогранника.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4891414 RU2017921C1 (ru) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Гидравлический забойный двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4891414 RU2017921C1 (ru) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Гидравлический забойный двигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017921C1 true RU2017921C1 (ru) | 1994-08-15 |
Family
ID=21550302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4891414 RU2017921C1 (ru) | 1990-12-13 | 1990-12-13 | Гидравлический забойный двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2017921C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2629315C2 (ru) * | 2013-09-30 | 2017-08-28 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Подшипник ротора для забойного двигателя с перемещающейся полостью |
RU2771687C1 (ru) * | 2021-11-25 | 2022-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Гидробур-сервис" | Статор винтового забойного двигателя для бурения скважин |
-
1990
- 1990-12-13 RU SU4891414 patent/RU2017921C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 231463, кл. E 21B 4/02, 1965. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2629315C2 (ru) * | 2013-09-30 | 2017-08-28 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Подшипник ротора для забойного двигателя с перемещающейся полостью |
RU2771687C1 (ru) * | 2021-11-25 | 2022-05-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Гидробур-сервис" | Статор винтового забойного двигателя для бурения скважин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10612542B2 (en) | Apparatus and method for controlling or limiting rotor orbit in moving cavity motors and pumps | |
US7828533B2 (en) | Positive displacement motor/progressive cavity pump | |
US6881045B2 (en) | Progressive cavity pump/motor | |
US9334691B2 (en) | Apparatus and method for controlling or limiting rotor orbit in moving cavity motors and pumps | |
CA2922856C (en) | Rotor bearing for progressing cavity downhole drilling motor | |
US2455022A (en) | Submersible double-acting fluid piston deep well pump | |
US5139400A (en) | Progressive cavity drive train | |
US9441627B2 (en) | Lightweight and flexible rotors for positive displacement devices | |
EP0627557B1 (en) | Helical gear fluid machine | |
RU2294436C1 (ru) | Роторная машина с внутренним зацеплением | |
RU2017921C1 (ru) | Гидравлический забойный двигатель | |
EP2855823A1 (en) | Apparatus and method for controlling or limiting rotor orbit in moving cavity motors and pumps | |
US20020074167A1 (en) | High speed positive displacement motor | |
US20210079955A1 (en) | Spherical device provided with convex splines for forming a ball-and-socket joint having a finger, and wobble pump provided with such a device | |
SU1086102A1 (ru) | Забойный двигатель | |
SU1779786A1 (ru) | Potophaя maшиha | |
RU2365726C1 (ru) | Винтовой забойный двигатель | |
US4456442A (en) | Rotary expansible chamber device with eccentric rotor assembly including a flexible band | |
GB2339598A (en) | A progressive cavity pump or motor | |
RU2232860C2 (ru) | Героторный гидравлический двигатель | |
RU2183769C1 (ru) | Погружной сдвоенный винтовой электронасос | |
RU2159838C1 (ru) | Винтовой забойный двигатель для наклонно направленного бурения | |
RU2285822C1 (ru) | Статор винтовой героторной гидромашины | |
RU2285823C1 (ru) | Статор винтовой героторной гидромашины | |
RU2327025C1 (ru) | Статор винтовой героторной гидравлической машины |