RU2202694C1 - Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism - Google Patents
Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202694C1 RU2202694C1 RU2002116014A RU2002116014A RU2202694C1 RU 2202694 C1 RU2202694 C1 RU 2202694C1 RU 2002116014 A RU2002116014 A RU 2002116014A RU 2002116014 A RU2002116014 A RU 2002116014A RU 2202694 C1 RU2202694 C1 RU 2202694C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- radius
- tooth
- teeth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к героторным механизмам винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, к винтовым насосам для добычи нефти и перекачивания жидкостей, а также к винтовым гидромоторам общего назначения. The invention relates to gerotor mechanisms of downhole screw motors for drilling oil and gas wells, to screw pumps for oil production and pumping liquids, as well as to general-purpose screw hydraulic motors.
Известен многозаходный винтовой героторный механизм винтового забойного двигателя, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из упругоэластичного материала, например из резины, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, профили наружных зубьев ротора и внутренних зубьев статора в торцевом сечении выполнены взаимоогибаемыми, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны числам их зубьев [1]. Known multi-helical screw gerotor mechanism of a downhole motor comprising a stator with internal helical teeth made of an elastic material, for example rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, and the rotor axis is offset from the stator axis by an amount the eccentricity equal to half the radial height of the teeth, the profiles of the outer teeth of the rotor and the internal teeth of the stator in the end section are mutually bent, and the screw bev rotor and stator are proportional to numbers of their teeth [1].
В известной конструкции профили зубьев статора и ротора в торцевом сечении выполнены как огибающие общего исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой укороченной циклоиды. При этом в торцевом сечении толщина Ct зуба статора по среднему диаметру Dcp зубьев и окружной шаг St этих зубьев связаны соотношением Ct/St=0,45-0,65, а толщина CN зуба статора по среднему диаметру Dcp зубьев в сечении, перпендикулярном направлению винтовой линии зуба статора и радиальная высота h зуба статора, связаны соотношением CN/h≥1,75.In the known construction, the stator and rotor tooth profiles in the end section are made as envelopes of the general initial contour of the cycloidal rack, outlined by the equidistant of the shortened cycloid. Moreover, in the end section, the thickness C t of the stator tooth along the average diameter D cp of the teeth and the circumferential pitch S t of these teeth are related by the ratio C t / S t = 0.45-0.65, and the thickness C N of the stator tooth along the average diameter D cp teeth in a section perpendicular to the direction of the helix of the stator tooth and the radial height h of the stator tooth are connected by the ratio C N / h≥1.75.
Недостатком известного героторного механизма является то, что суммарный диаметральный натяг в механизме распределяется по зубьям статора неравномерно: деформация выступа зуба статора значительно больше деформации его впадины. В результате этого нарушается расчетная кинематика героторного механизма, увеличивается износ по вершинам зубьев ротора и статора, уменьшается ресурс героторного механизма. A disadvantage of the known gerotor mechanism is that the total diametrical interference in the mechanism is distributed unevenly across the stator teeth: the deformation of the protrusion of the stator tooth is much larger than the deformation of its cavity. As a result of this, the calculated kinematics of the gerotor mechanism is violated, wear on the tops of the teeth of the rotor and stator increases, and the resource of the gerotor mechanism decreases.
Наиболее близким к заявленному изобретению является героторный механизм, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными, из упругоэластичного материала, например, из резины, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны числам их зубьев. Профиль зубьев статора в торцевом сечении выполнен как огибающая исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой с радиусом RC1 укороченной циклоиды, а профиль зубьев ротора в торцевом сечении выполнен как огибающая другого исходного контура циклоидальной рейки с радиусом эквидистанты RC2, выполненным больше чем RC1 или связанным соотношением Rс2= Rc1+(0,1. ..0,5)E, где Е - радиус производящей окружности, равный величине эксцентриситета [2].Closest to the claimed invention is a gerotor mechanism comprising a stator with internal helical teeth made of an elastic material, for example, rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, and the rotor axis is offset from the stator axis by the amount of eccentricity equal to half the radial height of the teeth, the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to the number of their teeth. The stator teeth profile in the end section is made as the envelope of the initial contour of the cycloidal rack, outlined by an equidistant with a radius R C1 of the shortened cycloid, and the profile of the teeth of the rotor in the end section is made as the envelope of the other initial circuit of the cycloidal rack with the equidistant radius of R C2 , made more than R C1 or by the connected relation R c2 = R c1 + (0.1 ... 0.5) E, where E is the radius of the generating circle equal to the eccentricity [2].
Другим вариантом известного изобретения является также выполнение героторного механизма таким образом, что профиль зубьев статора в торцевом сечении выполнен как огибающая исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой с радиусом Rc1 укороченной циклоиды, а профиль зубьев ротора в торцевом сечении очерчен сопряженными дугами окружностей, причем, выступ зуба ротора очерчен дугой радиуса RB, большего, чем радиус эквидистанты статора Rc1, или связан с ним соотношением Rc2+Rc1(0,1 0,5)Е, а профиль впадины зуба ротора очерчен дугой радиуса Rv, зависящего от числа зубьев ротора, его наружного диаметра и эксцентриситета [2].Another variant of the known invention is also the implementation of the gerotor mechanism in such a way that the profile of the stator teeth in the end section is made as the envelope of the initial contour of the cycloidal rack, outlined by an equidistant curve with a radius R c1 of a shortened cycloid, and the profile of the teeth of the rotor in the end section is outlined by conjugate arcs of circles, moreover, the rotor tooth projection outlined arc of radius R B, greater than the radius of the stator equidistant R c1, or coupled with the relation R c2 + R c1 (0,1 0,5 ) E, and the rotor tooth profile depressions outlined dy th radius R v, depending on the number of rotor teeth, its outer diameter and the eccentricity [2].
Однако указанные варианты героторных механизмов требуют осуществления селективной сборки рабочих пар в связи с необходимостью подбора ротора и статора по радиальному натягу. Кроме того, при работе за счет возникновения бокового натяга, распределенного равномерно при выпукло-вогнутом контакте зуба ротора с впадиной зуба статора, появляется повышенный износ боковых сторон упругоэластичных зубьев статора; за счет наличия радиального и бокового натягов в зацеплении возникают силы трения в зонах контакта зубьев, создающие моменты сопротивления, препятствующие вращению ротора вокруг своей оси и его планетарному движению, что ухудшает энергетические характеристики механизма. В связи с тем, что исходные контуры инструментальных реек ротора и статора разные, исключается возможность изготовления ротора и сердечника пресс-формы статора одним инструментом. However, these versions of the gerotor mechanisms require selective assembly of working pairs due to the need to select the rotor and stator by radial interference. In addition, when working due to the occurrence of lateral interference evenly distributed during convex-concave contact of the rotor tooth with the cavity of the stator tooth, increased wear of the lateral sides of the elastically elastic stator teeth appears; due to the presence of radial and lateral interference in the engagement, friction forces arise in the contact zones of the teeth, creating resistance moments that impede the rotation of the rotor around its axis and its planetary motion, which impairs the energy characteristics of the mechanism. Due to the fact that the initial contours of the tool rails of the rotor and the stator are different, the possibility of manufacturing the rotor and the core of the stator mold with one tool is excluded.
Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в улучшении энергетических характеристик героторного механизма винтовой гидромашины при подводе к ней гидравлической мощности и возникновении перепада давления в рабочих органах, повышении ее ресурса и снижении гидромеханических потерь за счет образования в зацеплении одностороннего бокового натяга, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения. The technical problem to which the claimed invention is directed is to improve the energy characteristics of the gerotor mechanism of a screw hydraulic machine when hydraulic power is supplied to it and the pressure drop occurs in the working bodies, increase its life and reduce hydromechanical losses due to the formation of a one-sided lateral interference in the gearing, to improve seals along the contact lines in the area of the poles of engagement and reduce contact loads in the area of maximum sliding speeds.
Другой технической задачей является повышение технологичности изготовления и уменьшение стоимости героторного механизма за счет устранения селективного подбора рабочих пар по радиальному натягу, а также за счет обеспечения возможности изготовления ротора и сердечника пресс-формы статора одним инструментом. Another technical task is to increase the manufacturability of production and reduce the cost of the gerotor mechanism by eliminating the selective selection of working pairs by radial interference, as well as by making it possible to manufacture the rotor and core of the stator mold with one tool.
Сущность технического решения заключается в том, что в героторном механизме винтовой гидромашины, содержащем статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из упругоэластичного материала, например из резины, ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ходы винтовых линий статора и ротора пропорциональны числам их зубьев, ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, согласно изобретению циклоидальные профили одной половины зуба ротора и одной половины зуба статора в торцевом сечении получены как огибающие исходного контура инструментальной рейки, очерченного эквидистантой укороченной циклоиды с радиусом эквидистанты rц, а корригированные профили другой половины зуба ротора и другой половины зуба статора в торцевом сечении получены как огибающие исходного контура инструментальной рейки, образованного сопряжением дуг окружностей, при обкатке исходных контуров без скольжения по соответствующим инструментальным диаметрам, радиус одной из окружностей, образующих исходный контур, формирующий корригированный профиль, равен радиусу эквидистанты rц, радиус другой определен выражением rв=(πr)2/(4a)+a-r, координаты точек исходного контура, формирующего корригированный профиль, определены выражениями: Xn = rц(1-cosΨn), Yn = πr-rцsinΨn, Xm = rв(cosΨm-1)+2a, Ym = rвsinΨm, угол профиля в текущих точках определен выражениями αpt = (π/2)-Ψn, αpt = (π/2)-Ψm, где Ψn = 0...Ψa, Ψm = 0...Ψa - центральные углы текущих точек с выбранной дискретностью на участках исходного контура с радиусами rц и rв соответственно, Ψa = arcsin(πr/(rц+rв)) - центральный угол сопрягаемых окружностей в точке сопряжения, а - радиус производящей окружности, r - радиус катящейся окружности, при этом корригированный профиль зуба ротора контактирует в зацеплении с циклоидальным профилем зуба статора, а циклоидальный профиль зуба ротора контактирует в зацеплении с корригированным профилем зуба статора и образуют в зацеплении боковой натяг.The essence of the technical solution lies in the fact that in the gerotor mechanism of a screw hydraulic machine containing a stator with internal helical teeth made of elastic material, for example rubber, a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, and the strokes of the stator helix and the rotor are proportional to the number of their teeth, the rotor axis is offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial height of the teeth, according to the invention cycloidal pros whether one half of the rotor tooth and one half of the stator tooth in the end section were obtained as envelopes of the initial contour of the tool rail outlined by an equidistant shortened cycloid with an equidistant radius r c , and the corrected profiles of the other half of the rotor tooth and the other half of the stator tooth in the end section were obtained as envelopes of the original the contour of the tool rail formed by the conjugation of circular arcs when running the original contours without sliding along the corresponding tool diameters, the radius is one of the circles forming the initial contour forming corrected profile is radially equidistant r p, the radius of the other is determined by the expression r in = (πr) 2 / (4a) + ar, the coordinates of the starting points of the contour forming the corrected profile, defined by the expressions: X n = r c (1-cosΨ n ), Y n = πr-r c sinΨ n , X m = r in (cosΨ m -1) + 2a, Y m = r in sinΨ m , the profile angle at current points is defined by the expressions α pt = (π / 2) -Ψ n , α pt = (π / 2) -Ψ m , where Ψ n = 0 ... Ψ a , Ψ m = 0 ... Ψ a are the central angles of the current points with the selected discreteness in areas of the original contour with radii r c and r in, respectively, Ψ a = arcsin (πr / (r c + r in )) is the central angle of the mating circles at the mating point, and is the radius of the generating circle, r is the radius of the rolling circle, and the corrected profile of the rotor tooth is in engagement with the cycloidal profile of the stator tooth, and the cycloidal profile of the rotor tooth engages in engagement with the corrected stator tooth profile and form a lateral interference in engagement.
При выполнении указанных соотношений для исходного контура инструментальной рейки и при обеспечении контакта в зацеплении корригированного профиля зуба ротора с циклоидальным профилем зуба статора обеспечивается односторонний боковой натяг в зацеплении, за счет которого достигается надежное уплотнение по контактным линиям при подаче к гидромашине потоком жидкости гидравлической мощности, появляется возможность уменьшения радиального натяга в зацеплении и сборки рабочих пар без селективного подбора. Снижается момент сил сопротивления за счет уменьшения радиального натяга и контактных нагрузок на участках, максимально удаленных от полюса зацепления, т.е. в зоне максимальных скоростей скольжения, обеспечивается возможность изготовления роторов и сердечников пресс-форм одним инструментом. When these ratios are fulfilled for the initial contour of the tool rail and when contact is made in the engagement of the corrected profile of the rotor tooth with the cycloidal profile of the stator tooth, a one-sided lateral interference is ensured, due to which reliable sealing along the contact lines is achieved when hydraulic power is supplied to the hydraulic machine, appears the possibility of reducing radial interference in engagement and assembly of working pairs without selective selection. The moment of resistance forces decreases due to a decrease in radial interference and contact loads in areas as far as possible from the mesh pole, i.e. in the zone of maximum sliding speeds, it is possible to manufacture rotors and mold cores with one tool.
На фиг.1 показан продольный разрез героторного механизма винтовой забойной гидромашины; на фиг. 2 показано поперечное сечение героторного механизма по линии А-А; на фиг.3 показана схема образования исходного контура инструментальной рейки, одна часть которого описана эквидистантой укороченной циклоиды, а другая получена сопряжением дуг окружностей с радиусами rц и rв; на фиг.4 показано образование профиля ротора героторного механизма от исходного контура инструментальной рейки; на фиг.5 показано образование профиля статора от исходного контура инструментальной рейки; на фиг. 6 показана часть поперечного сечения героторного механизма по линии А-А в зоне выпукло-вогнутого контакта зуба ротора с впадиной зуба статора в увеличенном масштабе; на фиг.7 показана часть поперечного сечения героторного механизма по линии А-А в зоне выпукло-выпуклого контакта зуба ротора с выступом зуба статора в увеличенном масштабе.Figure 1 shows a longitudinal section of the gerotor mechanism of a helical downhole hydraulic machine; in FIG. 2 shows a cross section of the gerotor mechanism along line AA; figure 3 shows a diagram of the formation of the initial contour of the tool rail, one part of which is described by the equidistant of a shortened cycloid, and the other is obtained by pairing arcs of circles with radii r c and r in ; figure 4 shows the formation of the profile of the rotor of the gerotor mechanism from the original contour of the tool rail; figure 5 shows the formation of the stator profile from the original contour of the tool rail; in FIG. 6 shows a part of the cross-section of the gerotor mechanism along line AA in the area of convex-concave contact of the rotor tooth with the cavity of the stator tooth on an enlarged scale; 7 shows a part of the cross-section of the gerotor mechanism along the line AA in the area of convex-convex contact of the rotor tooth with the protrusion of the stator tooth on an enlarged scale.
Героторный механизм винтовой забойной гидромашины, см. фиг.1, 2, содержит статор 1 с внутренними винтовыми зубьями 2, ротор 3 с наружными винтовыми зубьями 4, число которых на единицу меньше числа внутренних винтовых зубьев 2 статора 1. Внутренние винтовые зубья 2 статора 1 выполнены из упругоэластичного материала, например из резины, привулканизованной к внутренней поверхности остова 5 статора 1. Ось O1-O1 статора смещена относительно оси О2-О2 ротора на величину эксцентриситета Е, равную половине радиальной высоты h зубьев 2 и 4 или радиусу а производящей окружности. Рабочая центроида (начальная окружность) статора 1 радиусом c=Ez1 касается рабочей центроиды (начальной окружности) ротора 2 радиусом b=Ez2 в полюсе зацепления Р, см. фиг.2. Ходы винтовых линий Т1 и Т2 зубьев 2 и 4 соответственно статора 1 и ротора 3, см. фиг. 1, пропорциональны числам их зубьев z1 и z2. Причем ротор и статор собраны таким образом, что участок циклоидального профиля зуба 4 ротора 3 контактирует с участком корригированного профиля зуба 2 статора 1 (см. фиг.2).The gerotor mechanism of a downhole screw hydraulic machine, see FIGS. 1, 2, comprises a
Существенным признаком исходного контура инструментальной рейки героторного механизма согласно изобретению является то, что он состоит из двух участков см. фиг.3:
- очерченного эквидистантой укороченной циклоиды;
- сопряженного дугами окружностей, радиус одной из которых равен радиусу эквидистанты rц, радиус другой: rв=(πr)2/(4a)+a-r, координаты текущих точек определены выражениями Xn = rц(1-cosΨn), Yn = πr+rцsinΨn, Xm = rв(cosΨm-1)+2a, Ym = 2πr-rвsinΨm, где Ψn = 0...Ψa, Ψm = 0...Ψa с выбранной дискретностью, Ψa = arcsin(πr/(rц+rв)). Часть контура, образованная дугами окружностей, имеет длину и высоту, равную длине и высоте участка, очерченного эквидистантой укороченной циклоиды, т.е. πr и 2а соответственно. При этом угол профиля исходного контура, сопряженного дугами окружностей, определен выражениями αpt = (π/2)-Ψn или αpt = (π/2)-Ψm.
Схема образования профилей ротора 3 и статора 1 в торцевом сечении показана на фиг. 4 и 5: профиль зубьев 4 и 2 образуется при качении инструментальной прямой 6 и связанного с ней исходного контура 7 без скольжения по соответствующим инструментальным окружностям. Радиус инструментальной окружности 8 ротора 3 равен rw2=rz2; радиус инструментальной окружности 9 статора 1 равен rw1=rz1. Для выполнения заданных диаметров ротора 3 и статора 1 по выступам зубьев 4 и впадинам зубьев 2 задаются величины смещения х1 и х2 исходных контуров статора и ротора соответственно, см. фиг.4 и 5. Торцевой корригированный профиль ротора 3 и статора 1 определен выражениями
соответственно,
где
φd2 = 2((Yn(m)-(x2+Xn(m))ctgαpt)/dw2), φd1 = 2((Yn(m)-(x1+Xn(m))ctgαpt)/dw1) -
углы поворота подвижной системы координат, связанной с инструментальной рейкой относительно неподвижной системы координат, связанной с соответствующей инструментальной окружностью, см. фиг.4 и 5. При этом для совпадения начала координат подвижной системы с осью Хd ординаты текущих точек исходного профиля определены выражениями Yn = πr-rцsinΨn; Ym = rвsinΨm.
Выполнение исходного контура 7 инструментальной рейки согласно заявленному изобретению и сборка ротора и статора таким образом, что участок циклоидального профиля зуба 4 ротора 3 контактирует с участком корригированного профиля зуба 2 статора 1, позволяют:
- получить в зацеплении боковой натяг Δ, см. фиг.6, обеспечивающий надежное уплотнение по контактным линиям и возможность уменьшения радиального натяга;
- уменьшить силы трения в зоне максимальных скоростей скольжения за счет изменения геометрии рабочих органов, см. фиг.7, и возможности уменьшения радиального натяга.An essential feature of the initial contour of the tool rail of the gerotor mechanism according to the invention is that it consists of two sections, see figure 3:
- a shortened cycloid outlined by an equidistant;
- conjugated arcs of circles, the radius of one of which is radially equidistant r p, the radius of the other: r in = (πr) 2 / (4a) + ar, the coordinates of the current points defined by the expressions X n = r n (1-cosΨ n), Y n = πr + r q sinΨ n, X m = r a (cosΨ m -1) + 2a, Y m = 2πr-r in sinΨ m, where Ψ n = 0 ... Ψ a, Ψ m = 0 .. .Ψ a with the chosen discreteness, Ψ a = arcsin (πr / (r Ц + r в )). The part of the contour formed by arcs of circles has a length and a height equal to the length and height of the section outlined by the equidistant of the shortened cycloid, i.e. πr and 2a, respectively. In this case, the profile angle of the initial contour conjugated by arcs of circles is defined by the expressions α pt = (π / 2) -Ψ n or α pt = (π / 2) -Ψ m .
The formation profile of the
respectively,
Where
φ d2 = 2 ((Y n (m) - (x 2 + X n (m) ) ctgα pt ) / d w2 ), φ d1 = 2 ((Y n (m) - (x 1 + X n (m ) ) ctgα pt ) / d w1 ) -
the rotation angles of the movable coordinate system associated with the tool rail relative to the stationary coordinate system associated with the corresponding instrumental circle, see Figs. 4 and 5. Moreover, for the origin of the coordinates of the movable system to coincide with the X d axis, the ordinates of the current points of the original profile are defined by the expressions Y n = πr-r c sinΨ n ; Y m = r in sinΨ m .
The implementation of the
- get in the engagement of the lateral interference Δ, see Fig.6, providing reliable sealing along the contact lines and the possibility of reducing radial interference;
- reduce friction in the zone of maximum sliding speeds due to changes in the geometry of the working bodies, see Fig.7, and the possibility of reducing radial interference.
Героторный механизм забойной гидромашины работает следующим образом. При использовании героторного механизма в винтовом забойном двигателе промывочная жидкость подается в верхнюю часть героторного механизма по колонне бурильных труб (на фиг. не показаны). Под действием перепада давления промывочной жидкости ротор 3 совершает планетарное движение внутри статора 1, обкатываясь винтовыми зубьями 4 по винтовым зубьям 2 статора 1, см. фиг.1, 2. При этом ось О2 ротора 3 совершает вращение вокруг оси O1 статора 1 по окружности радиуса Е, а сам ротор 3 поворачивается вокруг своей оси O2 в направлении, противоположном направлению планетарного движения, см. фиг.2.Gerotor mechanism downhole hydraulic machine operates as follows. When using the gerotor mechanism in a downhole motor, flushing fluid is supplied to the upper part of the gerotor mechanism through a drill pipe string (not shown in FIG.). Under the influence of the pressure drop of the washing liquid, the
Кинематически движение ротора 3 относительно статора 1 определяется качением без скольжения центроиды ротора 3 радиусом b=Ez2 по центроиде статора 1 радиусом c=Ez1 с мгновенным центром вращения ротора 3, находящимся в точке касания центроид - полюс Р зацепления, см. фиг.2. В зоне полюса зацепления Р происходит разделение полостей высокого и низкого давления по контактным линиям, при этом корригированный профиль зуба 4 ротора 3 контактирует в зацеплении с циклоидальным профилем зуба 2 статора 1, а циклоидальный профиль зуба 4 ротора 3 контактирует в зацеплении с корригированным профилем зуба 2 статора 1 и образуют в зацеплении боковой натяг Δ, обеспечивающий надежное уплотнение между полостями высокого и низкого давлений, что способствует снижению утечек рабочей жидкости и, как следствие, повышению энергетических характеристик героторного механизма (мощности и КПД).Kinematically, the movement of the
Кроме того, за счет уменьшения радиального натяга и снижения контактных нагрузок в зоне, максимально удаленной от полюса зацепления, где скорости скольжения максимальны, см. фиг.7 (воображаемый участок циклоидального профиля), снижаются момент сил сопротивления и износ вершин зубьев 2 и 4 статора 1 и ротора 3, что также способствует повышению энергетических характеристик героторного механизма и его износостойкости. In addition, by reducing radial interference and reducing contact loads in the zone as far as possible from the engagement pole, where the sliding speeds are maximum, see Fig. 7 (imaginary section of the cycloidal profile), the moment of resistance forces and wear of the tips of the teeth of
Планетарное вращение ротора 3 передается на вал опорного узла и связанный с ним породоразрушающий инструмент (на фиг. не показаны). The planetary rotation of the
При использовании героторного механизма в винтовых насосах ротор 3 приводится во вращение и, обкатываясь по зубьям 2 статора 1, преобразует механическую энергию вращения в гидравлическую энергию потока жидкости. Кинематика движения ротора 3 винтового насоса и преимущества, получаемые при использовании предложенного героторного механизма, аналогичны описанным выше для винтового двигателя. When using the gerotor mechanism in screw pumps, the
Источники информации
1. RU, патент 2165531, кл. F 01 С 1/16, 5/04, Е 21 В 4/02, 2000.Sources of information
1. RU, patent 2165531, cl. F 01
2. RU, патент 2166603, кл. Е 21 В 4/02, 2000 - прототип. 2. RU, patent 2166603, cl. E 21 In 4/02, 2000 is a prototype.
Claims (1)
Xn = rц(1-cosΨn);
Yn = πr-rцsinΨn;
Xm = rв(cosΨm-1)+2α;
Ym = rвsinΨm,
угол профиля в текущих точках определен выражениями
αpt = (π/2)-Ψn;
αpt = (π/2)-Ψm,
где Ψn = 0...Ψa, Ψm = 0...Ψa - центральные углы текущих точек с выбранной дискретностью на участках исходного контура с радиусами rц и rв соответственно;
Ψa = arcsin(πr/(rц+rв)) - центральный угол сопрягаемых окружностей в точке сопряжения;
а - радиус производящей окружности;
r -радиус катящейся окружности,
при этом корригированный профиль зуба ротора контактирует в зацеплении с циклоидальным профилем зуба статора, а циклоидальный профиль зуба ротора контактирует в зацеплении с корригированным профилем зуба статора и образует в зацеплении боковой натяг.The gerotor mechanism of a screw hydraulic machine containing a stator with internal helical teeth made of an elastic material, for example, rubber, a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, and the strokes of the helical lines of the stator and rotor are proportional to their number of teeth, axis the rotor is offset relative to the axis of the stator by an eccentricity equal to half the radial height of the teeth, characterized in that the cycloidal profiles of one half of the rotor tooth and one half of the tooth ora a face section outlines the curtailed cycloid equidistance with a radius equidistant r n and correct the profiles of the other half of the rotor teeth and the other half of the stator teeth in end cross section obtained as envelopes tool initial contour slats generated by conjugation of circular arcs, with run-in starting circuits without sliding along the corresponding tool diameter, the radius of one of the circles forming the source circuit, is equal to the radius r u equidistant, other radius r is defined by the expression a = (πr) 2 / (4α) + -r, the coordinates of the starting points of the contour forming the corrected profile, defined by the expressions
X n = r c (1-cosΨ n );
Y n = πr-r c sinΨ n ;
X m = r in (cosΨ m -1) + 2α;
Y m = r in sinΨ m ,
profile angle at current points is defined by expressions
α pt = (π / 2) -Ψ n ;
α pt = (π / 2) -Ψ m ,
where Ψ n = 0 ... Ψ a , Ψ m = 0 ... Ψ a are the central angles of the current points with the selected discreteness in the sections of the original contour with radii r c and r in, respectively;
Ψ a = arcsin (πr / (r Ц + r в )) is the central angle of the mating circles at the mating point;
a is the radius of the generating circle;
r is the radius of the rolling circle,
while the corrected profile of the rotor tooth is engaged with the cycloidal profile of the stator tooth, and the cycloidal profile of the rotor tooth is engaged with the corrected profile of the stator tooth and forms a lateral interference.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116014A RU2202694C1 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002116014A RU2202694C1 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2202694C1 true RU2202694C1 (en) | 2003-04-20 |
Family
ID=20255798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002116014A RU2202694C1 (en) | 2002-06-13 | 2002-06-13 | Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2202694C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1612370A1 (en) * | 2003-03-25 | 2006-01-04 | Obschestvo s Ogranichennoi Otvetstvennostyu Firma Radius-Servis | Gerotor mechanism for a screw hydraulic machine |
RU2587513C1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-06-20 | Михаил Валерьевич Шардаков | Screw hydraulic machine with inclined profile of stator teeth |
CN110414056A (en) * | 2019-06-28 | 2019-11-05 | 湖北工业大学 | A kind of Cycloid tooth profile correction method compensating flexible deformation |
RU2710338C1 (en) * | 2019-07-01 | 2019-12-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
RU217542U1 (en) * | 2022-07-22 | 2023-04-04 | Перфобур Инк. | Gerotor mechanism of the working bodies of a volumetric hydraulic machine |
-
2002
- 2002-06-13 RU RU2002116014A patent/RU2202694C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1612370A1 (en) * | 2003-03-25 | 2006-01-04 | Obschestvo s Ogranichennoi Otvetstvennostyu Firma Radius-Servis | Gerotor mechanism for a screw hydraulic machine |
EP1612370A4 (en) * | 2003-03-25 | 2006-12-06 | Obschestvo S Ogranichennoi Otv | Gerotor mechanism for a screw hydraulic machine |
RU2587513C1 (en) * | 2015-05-26 | 2016-06-20 | Михаил Валерьевич Шардаков | Screw hydraulic machine with inclined profile of stator teeth |
CN110414056A (en) * | 2019-06-28 | 2019-11-05 | 湖北工业大学 | A kind of Cycloid tooth profile correction method compensating flexible deformation |
RU2710338C1 (en) * | 2019-07-01 | 2019-12-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Hydraulic downhole motor |
RU217542U1 (en) * | 2022-07-22 | 2023-04-04 | Перфобур Инк. | Gerotor mechanism of the working bodies of a volumetric hydraulic machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2228444C1 (en) | Screw hydraulic machine gerotor mechanism | |
US11499550B2 (en) | Sealing in helical trochoidal rotary machines | |
RU2607833C2 (en) | Downhole motors and pumps with asymmetric helical teeth | |
US6716008B1 (en) | Eccentric screw pump with expanded temperature range | |
US11815094B2 (en) | Fixed-eccentricity helical trochoidal rotary machines | |
RU2202694C1 (en) | Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism | |
CN1316162C (en) | Medium-high pressure gear pump having asymmetric double-circular-arc gear shape | |
RU2309237C1 (en) | Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine | |
WO1994023206A1 (en) | Hydraulic machine | |
RU2166603C1 (en) | Gerotor mechanism of screw face hydraulic machine | |
CA2311972C (en) | Pump/motor apparatus | |
US10895256B2 (en) | Stator and rotor profile for improved power section performance and reliability | |
RU184504U1 (en) | GEAR WHEEL WITH HARMONIOUS TEETH PROFILE | |
RU2321767C1 (en) | Screw hydraulic gerotor motor | |
RU2165531C1 (en) | Downhole screw motor geared-rotor mechanism | |
EP0173778A1 (en) | Improvements relating to pumps | |
RU2321768C1 (en) | Screw hydraulic gerotor motor | |
RU2144618C1 (en) | Screw downhole motor | |
RU130008U1 (en) | GEROTOR MECHANISM OF A SCREW HYDRAULIC MACHINE | |
RU71698U1 (en) | GEROTOR MECHANISM OF SCREW BOTTOM ENGINE | |
RU2360129C2 (en) | Gerotor mechanism of screw downhole motor | |
CN114423554A (en) | Gear with improved profile | |
RU116557U1 (en) | GEROTOR MECHANISM OF A SCREW BOTTOM ENGINE (OPTIONS) | |
JP2024508049A (en) | Screw assembly for a three-shaft screw pump and a screw pump including the assembly | |
US20210190068A1 (en) | Stator element of a progressive cavity pump and progressive cavity pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190614 |