RU2224077C2 - Забойный двигатель - Google Patents

Забойный двигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2224077C2
RU2224077C2 RU2001121797/03A RU2001121797A RU2224077C2 RU 2224077 C2 RU2224077 C2 RU 2224077C2 RU 2001121797/03 A RU2001121797/03 A RU 2001121797/03A RU 2001121797 A RU2001121797 A RU 2001121797A RU 2224077 C2 RU2224077 C2 RU 2224077C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
stator
profiled
blades
toroidal
Prior art date
Application number
RU2001121797/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001121797A (ru
Inventor
Иль Семенович Шлахтер (UA)
Илья Семенович Шлахтер
чук Владимир Владимирович Д (UA)
Владимир Владимирович Дячук
Original Assignee
Дочерняя компания "Укргазвидобування"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дочерняя компания "Укргазвидобування" filed Critical Дочерняя компания "Укргазвидобування"
Publication of RU2001121797A publication Critical patent/RU2001121797A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2224077C2 publication Critical patent/RU2224077C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Hydraulic Motors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к забойным двигателям для привода породоразрушающего инструмента при бурении скважин. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель включает компоновку равнозначных, установленных с кольцевым зазором внутри цилиндрического корпуса и соединенных между собой резьбовыми буксами, многолопастных турбин, каждая из которых состоит из профилированного статора, на внутренней цилиндрической поверхности которого равномерно расположены выступы с плавным профилем подъемной плоскости и соосно установленного в контакте с вершинами выступов профилированного статора торообразного ротора с выполненными в нем ступицами со шлицами, обеспечивающими телескопическое соединение торообразных роторов многолопастных турбин, при этом компоновка снабжена центральным высоконапорным нагнетательным каналом, каналами пониженного давления в профилированном статоре и радиальными каналами в торообразном роторе, соединенными с рабочей полостью каналами в лопастях, число лопастей многолопастной турбины на единицу больше числа выступов профилированного статора, причем многолопастные турбины установлены с возможностью обеспечения их вращения посредством суммарного силового момента каждой лопасти. Изобретение позволяет повысить суммарный момент двигателя и его кпд. 3 ил.

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к забойным двигателям для привода породоразрушающего инструмента при бурении нефтяных и газовых скважин.
Известен турбобур (см. а.с. СССР №1680918 кл. Е 21В 4/02 от 14.06.89, опубл. 30.09.91г., бюл. № 36) включающий корпус, вал и ступени турбин, состоящие из рабочих органов - статоров и роторов, выполненных в виде лопаточных венцов с фиксаторами, взаимодействующими с канавкой, выполненной на внутренней поверхности корпуса по винтовой линии, направление которой совпадает с направлением среднего угла наклона профиля лопатки венца рабочего органа, а фиксатор выполнен в виде пластины, установленной на венце под углом, идентичным углу и направлению винтовой канавки.
Недостатком данного турбобура является то, что, учитывая большое количество лопаток ротора, суммарный момент создается только частью напора нагнетаемой жидкости циркуляции, при этом сила напора уменьшается за счет сопротивления каждой лопатки ротора многоступенчатой турбины турбобура, и, следовательно, производительность ее незначительна.
Известен объемный забойный двигатель (см. патент России № 2049902 М кл.6 Е 21 В 4/02 от 12.07.89, опубл. 10.12.95г., бюл. № 34), включающий цилиндрический корпус с закрепленными в нем профилированными статорами, разделенными на поперечные рабочие камеры перегородками с каналами для прохода жидкости, ротор со сквозными пазами, в которых помещены подвижные в диаметральных направлениях подпружиненные лопасти, при этом статор в каждой камере выполнен в виде полувтулки, сплошной по длине и поперечному сечению, причем входной канал в рабочую камеру выполнен в самой полувтулке по всей ее длине, в виде части ее среза по диаметру и образующей выходной канал в виде выреза в нижней угловой части входной кромки статора и совмещен с вертикальным каналом перегородки, последовательно соединяющим рабочие камеры, при этом все лопасти ротора расположены в одной осевой плоскости и выполнены в виде двух половин, между которыми установлена регулировочная прокладка, полувтулки сопряжены с внутренней поверхностью корпуса и без зазора с помощью болтов и повернуты одна относительно другой на 180°.
Недостатком данного забойного двигателя является то, что вращение его выходного вала обеспечивается силовым моментом только одной лопасти, а в момент расположения подпружиненных лопастей вдоль линии разреза полувтулки при вращении турбины возникает мертвая зона, при этом холостой ход лопасти составляет 180°, и это свидетельствует о недостаточной мощности двигателя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является забойный двигатель (см. а.с. СССР №470581 кл. Е 21 В 3/12 от 15. 05.75, опубл. 14.08.75, бюл. №18), включающий цилиндрический корпус, имеющий вертикальный нагнетательный и сливной каналы, с закрепленным в нем профилированным статором, разделенным на поперечные камеры, имеющие по два продольных окна, соответственно сообщенных с нагнетательным и сливным каналами, и ступенчатым ротором с подвижно установленными в его сквозных диаметральных пазах лопастями, при этом пазы в роторе выполнены под углом один к другому, а угол поворота пропорционален количеству ступеней ротора.
Недостатком данного забойного двигателя является то, что вращение его выходного вала обеспечивается суммарным силовым моментом поперечных камер, в которых крутящий момент создается силой внутритрубного гидравлического давления на выступающую площадь одной подвижной лопасти, и действует он только в течение полуоборота вращения вала, т.е. 180°, а последующие пол-оборота холостого хода относятся к потерям и составляют 50% суммарных потерь, что свидетельствует о малой мощности двигателя и низкой его производительности.
Задачей настоящего изобретения является повышение значений суммарного момента забойного двигателя и его кпд.
Для решения поставленной задачи в забойном двигателе, содержащем цилиндрический корпус с закрепленными в нем профилированными статорами, разделенными на поперечные рабочие камеры перегородками, ротор с пазами, в которых помещены подвижные в радиальных направлениях лопасти, выходной вал, соединенный с ротором, верхний и нижний переводники, согласно изобретению двигатель включает прикрепленную к верхнему переводнику компоновку равнозначных, установленных с кольцевым зазором внутри цилиндрического корпуса и соединенных между собой резьбовыми буксами многолопастных турбин, каждая из которых состоит из профилированного статора, на внутренней цилиндрической поверхности которого равномерно расположены выступы с плавным профилем подъемной плоскости, и соосно установленного в контакте с вершинами выступов профилированного статора торообразного ротора с выполненными в нем ступицами со шлицами, обеспечивающими телескопическое соединение торообразных роторов многолопастных турбин, при этом компоновка снабжена центральным высоконапорным нагнетательным каналом, каналами пониженного давления в профилированном статоре и радиальными каналами в горообразном роторе, соединенными с рабочей полостью каналами в лопастях, число лопастей многолопастной турбины на единицу больше числа выступов профилированного статора, причем многолопастные турбины установлены с возможностью обеспечения их вращения посредством суммарного силового момента каждой лопасти.
На фиг.1 изображен забойный двигатель, общий вид.
На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.
Забойный двигатель состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого установлена с кольцевым зазором 2 компоновка равнозначных многолопастных турбин 3, соединенных между собой резьбовыми буксами 4, дополнительно выполняющими роль перегородок. Кольцевой зазор 2 ограничен верхним переводником 5 и нижним переводником 6. Многолопастная турбина 3 состоит из профилированного статора 7, на внутренней цилиндрической поверхности которого выполнены равномерно расположенные выступы 8 с плавным профилем подъемной плоскости и торообразного ротора 9 с равномерно расположенными радиальными пазами 10, в которых помещены подвижные лопасти 11 (см. фиг.2). Диаметр торообразного ротора 9 соответствует диаметру расточки вершины выступов 8 профилированного статора 7, при этом количество лопастей 11 на единицу больше числа выступов 8 (см. фиг.2). На горообразном роторе 9 выполнена цилиндрическая ступица 12 со шлицами 13, обеспечивающими телескопическое соединение торообразных роторов 9 и передачу общего крутящего момента выходному валу 14, присоединенному к резьбовой заглушке 15 торообразного ротора нижней многолопастной турбины компоновки. Шлицевое соединение торообразных роторов 9 позволяет смещать положение лопастей 11 одной турбины на расчетный угол относительно другой, что обеспечивает плавность вращения, с учетом холостого хода. На профилированном статоре 7 нижней многолопастной турбины 3 установлен резьбовой поддон 16. Резьбовой поддон 16, резьбовые буксы 4 и верхний переводник 5 снабжены антифрикционными радиальными подшипниками 17, а между поддоном 16 и кольцевым упором 18 выходного вала 14 установлен упорный подшипник 19. Герметичность выходного вала 14 обеспечивается уплотнительным узлом 20. Компоновка многолопастных турбин 3 снабжена высоконапорными - центральным нагнетательным каналом 21, радиальными каналами ротора 22, которые соединены с рабочей полостью 23 лопастными каналами 24, и каналами пониженного давления статора 25. В выходном валу 14 выполнены радиальные отверстия 26 для циркуляции жидкости.
Забойный двигатель работает следующим образом.
Нагнетаемая по центральному нагнетательному каналу 21 рабочая жидкость попадает в рабочую полость каждой многолопастной турбины 3 через радиальные каналы торообразного ротора 22. Подвижные лопасти 11 под действием напора рабочей жидкости на ее тыльный торец перемещаются по радиальному пазу 10 до контакта с внутренней цилиндрической поверхностью профилированного статора 7. Через лопастные каналы 24 рабочая жидкость попадает в зазор рабочей полости 23 между наружным цилиндром торообразного ротора 9 и внутренним цилиндром профилированного статора 7. Давление рабочей жидкости на площадь выступающего участка каждой лопасти 11 создает суммарный вращательный момент, обеспечивающий вращение многолопастной турбины 3. При этом холостой ход лопастной турбины 3 равен ширине вершины выступа 8. Суммарный момент вращения забойного двигателя равен сумме моментов вращения многолопастной турбины 3.
Данное техническое решение позволит повысить основные характеристики забойного двигателя (вращательный момент, мощность, коэффициент полезного действия и др.) и соответственно показатели бурения (проходка, коммерческая скорость и др.) при вертикальном и наклонно направленном бурении нефтяных и газовых скважин.

Claims (1)

  1. Забойный двигатель, содержащий цилиндрический корпус с закрепленными в нем профилированными статорами, разделенными на поперечные рабочие камеры перегородками, ротор с пазами, в которых помещены подвижные в радиальных направлениях лопасти, выходной вал, соединенный с ротором, верхний и нижний переводники, отличающийся тем, что двигатель включает прикрепленную к верхнему переводнику компоновку равнозначных, установленных с кольцевым зазором внутри цилиндрического корпуса и соединенных между собой резьбовыми буксами многолопастных турбин, каждая из которых состоит из профилированного статора, на внутренней цилиндрической поверхности которого равномерно расположены выступы с плавным профилем подъемной плоскости и соосно установленного в контакте с вершинами выступов профилированного статора торообразного ротора с выполненными в нем ступицами со шлицами, обеспечивающими телескопическое соединение торообразных роторов многолопастных турбин, при этом компоновка снабжена центральным высоконапорным нагнетательным каналом, каналами пониженного давления в профилированном статоре и радиальными каналами в торообразном роторе, соединенными с рабочей полостью каналами в лопастях, число лопастей многолопастной турбины на единицу больше числа выступов профилированного статора, причем многолопастные турбины установлены с возможностью обеспечения их вращения посредством суммарного силового момента каждой лопасти.
RU2001121797/03A 2001-01-31 2001-08-03 Забойный двигатель RU2224077C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2001010710 2001-01-31
UA2001010710 2001-01-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001121797A RU2001121797A (ru) 2003-06-27
RU2224077C2 true RU2224077C2 (ru) 2004-02-20

Family

ID=34391086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001121797/03A RU2224077C2 (ru) 2001-01-31 2001-08-03 Забойный двигатель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2224077C2 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA021106B1 (ru) * 2012-04-20 2015-04-30 Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Внедренческий Центр Алмас" Объемный забойный двигатель
RU2581856C1 (ru) * 2015-03-23 2016-04-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческий центр "Алмас" Объемный забойный двигатель
RU2645019C1 (ru) * 2016-10-17 2018-02-15 Общество с ограниченной ответственностью "РДП" Бур внешнероторный забойный
WO2019013734A1 (ru) * 2017-07-14 2019-01-17 Олэксандр Олэксийовыч КОВРЫГА Тороидальный универсальный механизм (варианты)
RU2715777C2 (ru) * 2018-05-15 2020-03-03 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческий центр "Алмас" Объемный забойный двигатель
WO2021174011A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 Birkestrand Orville J Toroidal lift force engine
US11384734B1 (en) 2017-04-07 2022-07-12 Orville J. Birkestrand Wind turbine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA021106B1 (ru) * 2012-04-20 2015-04-30 Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Внедренческий Центр Алмас" Объемный забойный двигатель
RU2581856C1 (ru) * 2015-03-23 2016-04-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческий центр "Алмас" Объемный забойный двигатель
RU2645019C1 (ru) * 2016-10-17 2018-02-15 Общество с ограниченной ответственностью "РДП" Бур внешнероторный забойный
US11384734B1 (en) 2017-04-07 2022-07-12 Orville J. Birkestrand Wind turbine
WO2019013734A1 (ru) * 2017-07-14 2019-01-17 Олэксандр Олэксийовыч КОВРЫГА Тороидальный универсальный механизм (варианты)
RU2738292C1 (ru) * 2017-07-14 2020-12-11 Александр Алексеевич Коврыга Тороидальный универсальный механизм (варианты)
RU2715777C2 (ru) * 2018-05-15 2020-03-03 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческий центр "Алмас" Объемный забойный двигатель
WO2021174011A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 Birkestrand Orville J Toroidal lift force engine
US11781521B2 (en) 2020-02-27 2023-10-10 Orville J. Birkestrand Toroidal lift force engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009529116A (ja) 静止及び回転シリンダ部品がある羽根型機械
US2731919A (en) Prendergast
CA2861473A1 (en) Fluid displacement system using gerotor pump
RU2224077C2 (ru) Забойный двигатель
EP1210505B1 (en) Fluid rotary machine
CN103334864A (zh) 一种具有水力制动级定转子组件的涡轮马达
CN110593752A (zh) 基于多级双柱塞-偏心齿轮机构的全金属井下动力钻具
US6280169B1 (en) Rotary machine
RU2285103C1 (ru) Турбобур
RU2049902C1 (ru) Объемный забойный двигатель
US2195901A (en) Fluid clutch or transmission
WO1986006787A1 (en) Hydraulic motor
CN105484665B (zh) 一种气驱液自循环的气体钻井螺杆钻具
RU192263U1 (ru) Пластинчатый насос
CA1284064C (en) Gear pump
UA47607C2 (ru) Забойный двигатель
RU2001121797A (ru) Забойный двигатель
RU2418193C1 (ru) Винтовой компрессор с регулятором производительности
CN100472032C (zh) 两瓣轮旋转机器
RU2377381C1 (ru) Забойный двигатель
RU2195542C1 (ru) Турбобур
US4548561A (en) Rotary hydraulic machine with a multiplicity of axially aligned chambers
RU2260106C1 (ru) Устройство для бурения скважин
US11867176B1 (en) Method and apparatus for a submersible multistage labyrinth-screw pump
RU2659658C1 (ru) Гидравлический забойный двигатель Иоаннесяна

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080804