RU2228443C1 - Rotor of screw hydraulic machine - Google Patents

Rotor of screw hydraulic machine Download PDF

Info

Publication number
RU2228443C1
RU2228443C1 RU2003106691/06A RU2003106691A RU2228443C1 RU 2228443 C1 RU2228443 C1 RU 2228443C1 RU 2003106691/06 A RU2003106691/06 A RU 2003106691/06A RU 2003106691 A RU2003106691 A RU 2003106691A RU 2228443 C1 RU2228443 C1 RU 2228443C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
layers
layer
coating
end section
Prior art date
Application number
RU2003106691/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Н. Андоскин
С.П. Астафьев
М.А. Пушкарёв
А.С. Глинкин
М.В. Фадеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис"
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 Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью фирма "Радиус-Сервис"
Priority to RU2003106691/06A priority Critical patent/RU2228443C1/en
Priority to PCT/RU2004/000029 priority patent/WO2004081347A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2228443C1 publication Critical patent/RU2228443C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/008—Pumps for submersible use, i.e. down-hole pumping

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry. SUBSTANCE: invention relates to gerotor machines and it can be used in general-application hydraulic motors. Proposed rotor consists of rotor- blank with outer helical teeth provided with convex tops and concave spaces and coated with anticorrosive wear-resistant coating. Coating of outer helical teeth is multiplayer, consisting of enclosed and enclosing layers. Outer profiles of each in end face section of rotor are determined according to definite relationships. EFFECT: increased service life and improved reliability, possibility of application of coatings to suit operating conditions and characteristics of working liquids, possibility of repair by restoration of coating. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к героторным гидромашинам для нефтяных и газовых скважин и может использоваться в гидромоторах общего назначения.The invention relates to gerotor hydraulic machines for oil and gas wells and can be used in general hydraulic motors.

Известен многозаходный ротор винтовой гидромашины, содержащий ротор-заготовку с наружными винтовыми зубьями, имеющими выпуклые вершины и вогнутые впадины, включающий антикоррозионное износостойкое покрытие, а формообразование винтовых зубьев выполнено с получением промежуточного профиля зубьев в торцевом сечении, причем толщина λf слоя во впадинах зубьев составляет (0,2-0,3) λа, а толщина λs слоя на боковых сторонах зубьев посередине их высоты составляет (0,05-0,75) λа, где λа - толщина износостойкого покрытия на вершинах зубьев [1].Known multi-start rotor of a screw hydraulic machine containing a rotor blank with external helical teeth having convex peaks and concave cavities, including an anti-corrosion wear-resistant coating, and the shaping of helical teeth is made to obtain an intermediate tooth profile in the end section, and the layer thickness λ f in the tooth cavities is (0.2-0.3) λ a , and the thickness λ s of the layer on the lateral sides of the teeth in the middle of their height is (0.05-0.75) λ a , where λ a is the thickness of the wear-resistant coating on the tops of the teeth [1] .

Недостатком известного ротора является то, что не учитываются технологические особенности нанесения и свойства разных типов покрытий, что не исключает возможности искажения профиля после нанесения покрытия и может привести к погрешностям в зацеплении, вызывающим нарушение расчетной кинематики героторной пары, ухудшению уплотнения в зоне контактных линий, снижению КПД.A disadvantage of the known rotor is that the technological features of the deposition and properties of different types of coatings are not taken into account, which does not exclude the possibility of distortion of the profile after coating and can lead to errors in engagement, causing a violation of the calculated kinematics of the gerotor pair, deterioration of compaction in the area of contact lines, Efficiency.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является ротор винтовой забойной гидромашины, содержащий ротор-заготовку с наружными винтовыми зубьями, имеющими выпуклые вершины и вогнутые впадины, а на нем антикоррозионное износостойкое покрытие, толщина которого на вершине зуба ha связана с толщиной hf во впадине соотношением ha/hf=(2...8) [2].Closest to the claimed invention is a rotor of a helical downhole hydraulic machine containing a rotor blank with external helical teeth having convex tops and concave depressions, and on it an anti-corrosion wear-resistant coating, the thickness of which at the top of the tooth h a is connected with the thickness h f in the cavity by the ratio h a / h f = (2 ... 8) [2].

Недостатком известной конструкции является то, что гидроабразивный износ зубьев ротора может происходить интенсивнее на боковых сторонах винтовых зубьев и в их впадинах по сравнению с износом вершин зубьев, что может быть вызвано изменением знака и концентрацией внутренних напряжений покрытия в зоне изменения кривизны наружного профиля зуба от выпуклого к вогнутому, неоднородностью структуры покрытия, например более высокой пористостью на боковых сторонах и во впадинах, чем на вершине, наличием неизбежных местных дефектов: сколов, трещин, коррозии металлической основы ротора, возникающих при нанесении покрытия, финишной обработке, хранении, транспортировке и воздействии агрессивных сред, что приводит к нарушению расчетной кинематики рабочей пары, снижению ее КПД и к преждевременной потере работоспособности ротора. Кроме того, в известных конструкциях роторов не учтены характеристики применяемых рабочих жидкостей и условия эксплуатации героторных механизмов (температура, характер нагрузок на ротор при бурении различных по твердости и составу пород), что также снижает их ресурс. Другим недостатком указанных конструкций является неполное использование возможности улучшения адгезии покрытия к ротору-заготовке конструктивными методами. Еще одним недостатком указанных конструкций роторов является низкая ремонтопригодность, так как при нарушении целостности однослойного покрытия происходит интенсивный износ и коррозия ротора-заготовки, после чего он непригоден для повторного нанесения покрытия.A disadvantage of the known design is that hydroabrasive wear of the teeth of the rotor can occur more intensively on the sides of the helical teeth and in their cavities compared to the wear of the tops of the teeth, which can be caused by a change in sign and concentration of internal stresses of the coating in the zone of change of curvature of the external tooth profile from convex to concave, heterogeneity of the coating structure, for example, higher porosity on the sides and in depressions than on the top, the presence of inevitable local defects: chips, tr Shin, corrosion of metal base of the rotor arising during coating, finishing, storage, transport and the influence of aggressive environments, which leads to disruption of the kinematics of the estimated working pair, reducing its efficiency and to premature loss of efficiency of the rotor. In addition, the known rotor designs do not take into account the characteristics of the working fluids used and the operating conditions of the gerotor mechanisms (temperature, the nature of the loads on the rotor when drilling rocks of different hardness and composition), which also reduces their resource. Another disadvantage of these designs is the incomplete use of the possibility of improving the adhesion of the coating to the rotor blank by structural methods. Another drawback of these rotor designs is their low maintainability, since in case of violation of the integrity of a single-layer coating, intensive wear and corrosion of the rotor blank occurs, after which it is unsuitable for re-coating.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение ресурса и надежности ротора винтовой гидромашины путем выполнения его покрытия многослойным, с определенным соотношением толщин каждого из слоев, обеспечивающим улучшенную адгезию, демпфирование термических и уменьшение влияния внутренних напряжений, задержку распространения микротрещин, повышенную стойкость к коррозии и гидроабразивному износу.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the resource and reliability of the rotor of a screw hydraulic machine by making it multilayer, with a certain ratio of the thicknesses of each layer, providing improved adhesion, thermal damping and reducing the influence of internal stresses, delaying the propagation of microcracks, and increased resistance to corrosion and hydroabrasive wear.

Другой технической задачей является расширение возможности нанесения покрытий с различными свойствами, учитывающих условия эксплуатации героторных механизмов и характеристики рабочих жидкостей, обеспечение возможности ремонта путем повторного нанесения покрытия.Another technical task is to expand the ability to apply coatings with various properties, taking into account the operating conditions of the gerotor mechanisms and the characteristics of the working fluids, and provide repair capabilities by re-coating.

Сущность технического решения заключается в том, что в роторе винтовой гидромашины, по существу - героторного двигателя или насоса, содержащем ротор-заготовку с наружными винтовыми зубьями, имеющими выпуклые вершины и вогнутые впадины, с нанесенным антикоррозионным износостойким покрытием, согласно изобретению покрытие наружных винтовых зубьев выполнено многослойным, из охватываемых и охватывающих слоев, при этом наружные профили каждого из слоев в торцевом сечении ротора определяются соотношениями:The essence of the technical solution lies in the fact that in the rotor of a screw hydraulic machine, essentially a gerotor motor or pump, containing a rotor blank with external helical teeth having convex tops and concave cavities, with an anti-corrosion wear-resistant coating, according to the invention, the external helical teeth are coated multilayer of the covered and covering layers, while the outer profiles of each of the layers in the end section of the rotor are determined by the relations:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000003
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

где

Figure 00000006
- вектор, соединяющий начало координат с текущей точкой наружного профиля каждого из слоев в торцевом сечении ротора,
Figure 00000007
- вектор, соединяющий начало координат с текущей точкой наружного профиля внешнего слоя в торцевом сечении ротора,
Figure 00000008
- вектор, соединяющий текущие точки наружных профилей смежных слоев, направленный по общей нормали к наружным профилям в торцевом сечении ротора, ρni - модуль вектора
Figure 00000009
, vi - модуль вектора
Figure 00000010
, Δni - модуль вектора
Figure 00000011
, по существу - толщина слоя в рассматриваемой плоскости торцевого сечения ротора, αi - полярный угол вектора
Figure 00000012
, βni - полярный угол вектора
Figure 00000013
, λi - угол наклона общей нормали к наружному профилю внешнего слоя в торцевом сечении ротора, n - порядковый номер слоя, k - количество слоев, i - порядковый номер текущей точки, Ln=(0,001... 0,999) - коэффициент, учитывающий технологию нанесения и свойства каждого слоя покрытия, Кn=(-0,999...0,999) - коэффициент формы наружного профиля слоя, учитывающий функциональное назначение покрытия и условия работы ротора, San - толщина слоя на вершине зуба.Where
Figure 00000006
- a vector connecting the origin with the current point of the outer profile of each of the layers in the end section of the rotor,
Figure 00000007
- a vector connecting the origin with the current point of the outer profile of the outer layer in the end section of the rotor,
Figure 00000008
is a vector connecting the current points of the outer profiles of adjacent layers, directed along the general normal to the outer profiles in the end section of the rotor, ρ ni is the vector module
Figure 00000009
, v i - module of the vector
Figure 00000010
, Δ ni is the modulus of the vector
Figure 00000011
, essentially - the thickness of the layer in the considered plane of the end section of the rotor, α i is the polar angle of the vector
Figure 00000012
, β ni is the polar angle of the vector
Figure 00000013
, λ i is the angle of inclination of the general normal to the outer profile of the outer layer in the end section of the rotor, n is the ordinal number of the layer, k is the number of layers, i is the ordinal number of the current point, L n = (0.001 ... 0.999) is a coefficient taking into account application technology and the properties of each coating layer, K n = (- 0.999 ... 0.999) is the shape coefficient of the outer layer profile, taking into account the functional purpose of the coating and the working conditions of the rotor, S an is the thickness of the layer at the top of the tooth.

Кроме того, наружные профили по меньшей мере двух слоев могут быть выполнены неэквидистантными профилю ротора-заготовки в торцевом сечении ротора, при этом суммарная толщина этих слоев выполнена постоянной.In addition, the outer profiles of at least two layers can be made non-equidistant to the rotor-blank profile in the end section of the rotor, while the total thickness of these layers is made constant.

Выполнение покрытия многослойным, одно- или многокомпонентным и многофункциональным, из охватываемых и охватывающих слоев, с определением координат текущих точек наружного профиля каждого из слоев в торцевом сечении ротора по соотношениям:The implementation of the coating is multilayer, single or multi-component and multi-functional, from the covered and covering layers, with the determination of the coordinates of the current points of the outer profile of each layer in the end section of the rotor according to the ratios:

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000015
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

позволяет: учитывать особенности технологии нанесения каждого из слоев и свойства каждого слоя, получать фактический профиль ротора максимально близким к расчетному с учетом характеристик применяемых рабочих жидкостей и условий эксплуатации героторных механизмов, обеспечивать высокую адгезию покрытия к металлической основе ротора-заготовки, повысить стойкость к коррозии и износу, обеспечить ремонтопригодность ротора, снизить отрицательное воздействие резких перепадов температур, повысить ресурс и надежность покрытия наружных винтовых зубьев ротора.allows you to: take into account the peculiarities of the technology of applying each of the layers and the properties of each layer, obtain the actual rotor profile as close as possible to the calculated one taking into account the characteristics of the working fluids and operating conditions of the gerotor mechanisms, provide high adhesion of the coating to the metal base of the rotor blank, increase corrosion resistance and wear, ensure maintainability of the rotor, reduce the negative impact of sudden temperature changes, increase the resource and reliability of the coating of external wines rotor teeth.

Выполнение по меньшей мере двух слоев, наружные профили которых неэквидистантны профилю ротора-заготовки с постоянной суммарной толщиной по профилю зуба, позволяет дополнительно учесть свойства различных типов покрытий, обеспечить демпфирование циклических напряжений и высокую стойкость к коррозии и износу.The implementation of at least two layers, the outer profiles of which are not equidistant to the profile of the rotor blank with a constant total thickness along the tooth profile, allows you to additionally take into account the properties of various types of coatings, provide damping of cyclic stresses and high resistance to corrosion and wear.

Коэффициент Ln, учитывающий технологию нанесения и свойства каждого слоя покрытия, выбирается близким или равным 0,001 в случае, когда толщина слоя ничтожно мала, например при оксидировании. В случае, когда взаимного проникновения слоев практически не происходит, например при гальваническом нанесении хромового покрытия, коэффициент Ln выбирается близким или равным 0,999. В других случаях, например, при напылении поверхности ротора-заготовки покрытием из твердого сплава на подслой с низкой твердостью и высокой вязкостью, когда наблюдается высокая степень внедрения одного слоя в другой, коэффициент Ln выбирается на основе экспериментальных данных в диапазоне от 0,001 до 0,999.The coefficient L n , taking into account the application technology and the properties of each coating layer, is chosen to be close to or equal to 0.001 in the case when the layer thickness is negligible, for example during oxidation. In the case when the mutual penetration of the layers practically does not occur, for example, during the galvanic deposition of a chromium coating, the coefficient L n is chosen to be close to or equal to 0.999. In other cases, for example, when spraying the surface of a rotor-billet with a hard alloy coating on a sublayer with low hardness and high viscosity, when there is a high degree of penetration of one layer into another, the coefficient L n is selected based on experimental data in the range from 0.001 to 0.999.

Коэффициент Кn, учитывающий функциональное назначение покрытия и условия работы ротора, выбирается исходя из условий его эксплуатации и необходимой точности при расчете геометрии каждого слоя, определяет характер изменения толщины каждого слоя по профилю зуба в торцевом сечении ротора. В частном случае, когда толщина слоя по профилю зуба в торцевом сечении ротора постоянна, коэффициент Кn принимается равным нулю.The coefficient K n , taking into account the functional purpose of the coating and the working conditions of the rotor, is selected based on the conditions of its operation and the necessary accuracy when calculating the geometry of each layer, determines the nature of the change in the thickness of each layer according to the tooth profile in the end section of the rotor. In the particular case, when the layer thickness along the tooth profile in the end section of the rotor is constant, the coefficient K n is taken equal to zero.

Ниже представлен один из вариантов конструкции ротора винтовой гидромашины.Below is one of the design options for the rotor of a screw hydraulic machine.

На фиг.1 показан продольный разрез ротора винтовой гидромашины.Figure 1 shows a longitudinal section of the rotor of a screw hydraulic machine.

На фиг.2 показано поперечное сечение ротора винтовой гидромашины по линии А-А.Figure 2 shows a cross section of a rotor of a screw hydraulic machine along line AA.

На фиг.3 показан фрагмент зуба ротора с нанесенным покрытием, содержащим три слоя, при этом один из слоев выполнен с постоянной толщиной, а два имеют наружные профили, неэквидистантные профилю ротора-заготовки, но общая толщина этих слоев постоянна.Figure 3 shows a fragment of a rotor tooth coated with three layers, one of the layers being made with a constant thickness, and two have external profiles that are not equal to the profile of the rotor blank, but the total thickness of these layers is constant.

Ротор винтовой гидромашины содержит ротор-заготовку 1 с наружными винтовыми зубьями 2, имеющими выпуклые вершины 3 и вогнутые впадины 4, с нанесенным многослойным, одно- или многокомпонентным и многофункциональным покрытием 5, включающим несколько охватываемых и охватывающих слоев 6, 7 и 8 (количество слоев не ограничено), см. фиг.1, 2 и 3. Состав, свойства и толщины слоев покрытия определяются исходя из условий эксплуатации героторного механизма, например слой 8, см. фиг.3, нанесен на режиме получения беспористого хромового гальванического покрытия (молочный хром) и обладает высокими антикоррозионными свойствами, слой 7 нанесен на режиме получения пористого твердого хромового гальванического покрытия и обладает высокой износостойкостью (пористый хром), слой 6 нанесен на режиме получения мягкого хромового гальванического покрытия из тетрахроматного электролита и обладает высокой прирабатываемостью. При этом координаты текущих точек наружных профилей каждого слоя определены векторной суммой

Figure 00000018
см. фиг.3. В рассмотренном примере наружный прирабатываемый слой 6 выполнен с постоянной толщиной по профилю зуба 2; износостойкий слой 7 имеет наружный профиль, неэквидистантный профилю ротора-заготовки 1, и утолщается от впадины 4 зуба 2 к его вершине 3 по закону, определенному коэффициентом Кn с учетом того, что на вершинах 3 зубьев 2 скорости скольжения выше, чем во впадинах 4; коррозионно-стойкий слой 8 имеет наружный профиль, неэквидистантный профилю ротора-заготовки 1, и утолщается от вершины 3 зуба 2 к его впадине 4 по закону, определенному коэффициентом Кn с учетом того, что коррозия металлической основы ротора-заготовки 1 во впадинах 4 зубьев 2 интенсивнее, чем на вершинах 3, см. фиг.3. При этом общая толщина слоев 7 и 8 по профилю зуба 2 постоянна, что в сочетании с тонким наружным слоем 6 и заданными толщинами San и Sfn на вершинах 3 и во впадинах 4 соответственно, см. фиг.3, обеспечивает оптимальные прирабатываемость, стойкость к коррозии и износу; как следствие, достигается высокая долговечность ротора и надежность героторного механизма.The rotor of a screw hydraulic machine comprises a rotor blank 1 with external helical teeth 2, having convex peaks 3 and concave cavities 4, with a multilayer, single or multicomponent and multifunctional coating 5, including several covered and covering layers 6, 7 and 8 (number of layers not limited), see figures 1, 2 and 3. The composition, properties and thicknesses of the coating layers are determined on the basis of the operating conditions of the gerotor mechanism, for example, layer 8, see figure 3, is applied in the mode of obtaining a non-porous chrome galvanic coated it (milk chromium) and has high anticorrosive properties, layer 7 is applied in the mode of obtaining porous hard chromium plating and has high wear resistance (porous chromium), layer 6 is applied in the mode of obtaining soft chromium plating from tetrachromatic electrolyte and has high break-in. The coordinates of the current points of the outer profiles of each layer are determined by the vector sum
Figure 00000018
see figure 3. In the considered example, the external run-in layer 6 is made with a constant thickness along the profile of the tooth 2; the wear-resistant layer 7 has an external profile that is not equal to the profile of the rotor blank 1 and thickens from the cavity 4 of the tooth 2 to its top 3 according to the law determined by the coefficient K n , taking into account the fact that the sliding speeds at the tops of 3 teeth 2 are higher than in the cavities 4 ; the corrosion-resistant layer 8 has an external profile that is not equal to the profile of the rotor blank 1 and thickens from the top 3 of the tooth 2 to its cavity 4 according to the law determined by the coefficient K n taking into account that the corrosion of the metal base of the rotor blank 1 in the cavities of 4 teeth 2 more intensively than at the peaks 3, see FIG. 3. Moreover, the total thickness of the layers 7 and 8 along the profile of the tooth 2 is constant, which, in combination with a thin outer layer 6 and predetermined thicknesses S an and S fn at the vertices 3 and in the depressions 4, respectively, see Fig. 3, provides optimal break-in, durability to corrosion and wear; as a result, high rotor durability and reliability of the gerotor mechanism are achieved.

Могут применяться другие системы покрытий, обеспечивающие в совокупности с оптимально подобранными толщинами слоев необходимые сочетания свойств, для достижения максимального ресурса ротора.Other coating systems can be used that provide, in combination with optimally selected layer thicknesses, the necessary combination of properties to achieve maximum rotor life.

Ротор винтовой гидромашины, по существу - героторного двигателя или насоса, работает следующим образом. Ротор устанавливается в статор 9, см. фиг.1, 2, имеющий внутренние винтовые зубья 10 из упругоэластичного материала, например из резины, причем число наружных винтовых зубьев 2 ротора на единицу меньше числа внутренних винтовых зубьев 10 статора 9, ось 11 ротора смещена относительно оси 12 статора 9 на величину эксцентриситета 13, величина Е которого равна половине высоты зубьев ротора, а ходы винтовых линий ротора и статора пропорциональны их числам зубьев.The rotor of a screw hydraulic machine, essentially a gerotor motor or pump, operates as follows. The rotor is installed in the stator 9, see FIGS. 1, 2, having internal helical teeth 10 made of an elastic material, for example rubber, and the number of external helical teeth 2 of the rotor is one less than the number of internal helical teeth 10 of the stator 9, the rotor axis 11 is offset relative to axis 12 of the stator 9 by the amount of eccentricity 13, the value of E which is equal to half the height of the teeth of the rotor, and the moves of the helical lines of the rotor and stator are proportional to their number of teeth.

Собранные ротор и статор образуют героторный механизм. Под действием перепада давления промывочной жидкости, подаваемой в героторный механизм по колонне бурильных труб (не показаны) и поступающей в полости 14, образованные винтовыми зубьями 2 ротора и 10 статора 9, ротор совершает планетарное движение внутри статора 9, обкатываясь винтовыми зубьями 2 по винтовым зубьям 10 статора 9. При этом ось 11 ротора совершает вращение вокруг оси 12 статора 9 по окружности радиуса Е, а сам ротор вращается вокруг своей оси 11 в направлении, противоположном направлению планетарного движения. Ротор винтовой гидромашины подвергается воздействию гидроабразивных и агрессивных сред, содержащих песчаные и глинистые фракции, подвержен перепадам температур, высоким динамическим и контактным нагрузкам. Выполнение ротора с нанесением многослойного покрытия в соответствии с заявляемым изобретением предотвращает быстрый износ и образование дефектов покрытия (сколов, отслоений, трещин), позволяет учитывать условия его эксплуатации, характер и степень воздействия факторов, снижающих работоспособность механизма, что повышает ресурс и надежность ротора, обеспечивает его ремонтопригодность. При использовании ротора в насосах героторного типа ротор вращается приводом и, обкатываясь по зубьям 10 статора 9, преобразует механическую энергию вращения в гидравлическую энергию потока жидкости. Кинематика движения ротора винтового насоса и преимущества, получаемые при использовании конструкции ротора в соответствии с заявляемым изобретением, аналогичны описанным выше для героторного двигателя.The assembled rotor and stator form a gerotor mechanism. Under the influence of the pressure drop of the flushing fluid supplied to the gerotor mechanism through a drill pipe string (not shown) and entering the cavity 14 formed by the helical teeth 2 of the rotor and 10 of the stator 9, the rotor performs a planetary motion inside the stator 9, rolling around by the helical teeth 2 along the helical teeth 10 of the stator 9. In this case, the rotor axis 11 rotates around the axis 12 of the stator 9 along a circle of radius E, and the rotor itself rotates around its axis 11 in the opposite direction to the planetary motion. The rotor of a screw hydraulic machine is exposed to hydroabrasive and aggressive environments containing sand and clay fractions, is subject to temperature extremes, high dynamic and contact loads. The implementation of the rotor with the application of a multilayer coating in accordance with the claimed invention prevents rapid wear and formation of coating defects (chips, delaminations, cracks), allows you to take into account the conditions of its operation, the nature and degree of exposure to factors that reduce the efficiency of the mechanism, which increases the resource and reliability of the rotor, provides its maintainability. When using the rotor in gerotor type pumps, the rotor is rotated by the drive and, rolling around the teeth 10 of the stator 9, converts the mechanical energy of rotation into hydraulic energy of the fluid flow. The kinematics of the movement of the rotor of a screw pump and the advantages obtained by using the design of the rotor in accordance with the claimed invention are similar to those described above for a gerotor engine.

Источники информацииSources of information

1. RU, патент 2183543, В 23 Р 15/14, C 25 D 5/34, 21.01.2001.1. RU, patent 2183543, B 23 P 15/14, C 25 D 5/34, 01/21/2001.

2. RU, патент 2169820, Е 21 В 4/02, F 04 C 2/16, 27.06.2001 - прототип.2. RU, patent 2169820, E 21 B 4/02, F 04 C 2/16, 06.27.2001 - prototype.

Claims (2)

1. Ротор винтовой гидромашины, по существу - героторного двигателя или насоса, содержащий ротор-заготовку с наружными винтовыми зубьями, имеющими выпуклые вершины и вогнутые впадины, с нанесенным антикоррозионным износостойким покрытием, отличающийся тем, что покрытие наружных винтовых зубьев выполнено многослойным, из охватываемых и охватывающих слоев, при этом наружные профили каждого из слоев в торцевом сечении ротора определяются соотношениями1. The rotor of a screw hydraulic machine, essentially a gerotor motor or pump, containing a rotor blank with external helical teeth having convex tops and concave hollows, with an anti-corrosion wear-resistant coating, characterized in that the coating of the external helical teeth is multilayered, made from covering layers, while the outer profiles of each of the layers in the end section of the rotor are determined by the relations
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000021
Figure 00000022
 где
Figure 00000023
- вектор, соединяющий начало координат с текущей точкой наружного профиля каждого из слоев в торцевом сечении ротора;Where
Figure 00000023
- a vector connecting the origin with the current point of the outer profile of each of the layers in the end section of the rotor;
Figure 00000024
- вектор, соединяющий начало координат с текущей точкой наружного профиля внешнего слоя в торцевом сечении ротора;
Figure 00000024
- a vector connecting the origin with the current point of the outer profile of the outer layer in the end section of the rotor;
Figure 00000025
- вектор, соединяющий текущие точки наружных профилей смежных слоев, направленный по общей нормали к наружным профилям в торцевом сечении ротора;
Figure 00000025
- a vector connecting the current points of the outer profiles of adjacent layers, directed along the general normal to the outer profiles in the end section of the rotor;
Figure 00000026
- модуль вектора
Figure 00000027
;
Figure 00000026
- vector module
Figure 00000027
; vi - модуль вектора
Figure 00000028
;v i - module of the vector
Figure 00000028
; Δni - модуль вектора
Figure 00000029
, по существу - толщина слоя в рассматриваемой плоскости торцевого сечения ротора;Δ ni is the modulus of the vector
Figure 00000029
, essentially - the thickness of the layer in the considered plane of the end section of the rotor; αi - полярный угол вектора
Figure 00000030
;α i - polar angle of the vector
Figure 00000030
; βni - полярный угол вектора
Figure 00000031
;β ni is the polar angle of the vector
Figure 00000031
; λi - угол наклона общей нормали к наружному профилю внешнего слоя в торцевом сечении ротора;λ i is the angle of inclination of the common normal to the outer profile of the outer layer in the end section of the rotor; n - порядковый номер слоя;n is the serial number of the layer; k - количество слоев;k is the number of layers; i - порядковый номер текущей точки;i - serial number of the current point; Ln = (0,001... 0,999) - коэффициент, учитывающий технологию нанесения и свойства каждого слоя покрытия;L n = (0.001 ... 0.999) - coefficient taking into account the application technology and the properties of each coating layer; Кn = (-0,999...0,999) - коэффициент формы наружного профиля слоя, учитывающий функциональное назначение покрытия и условия работы ротора;To n = (-0.999 ... 0.999) is the shape factor of the outer layer profile, taking into account the functional purpose of the coating and the working conditions of the rotor; San - толщина слоя на вершине зуба.S an is the thickness of the layer at the top of the tooth. 2. Ротор винтовой гидромашины по п.1, отличающийся тем, что наружные профили, по меньшей мере двух слоев, выполнены неэквидистантными профилю ротора-заготовки в торцевом сечении ротора, при этом суммарная толщина этих слоев выполнена постоянной.2. The rotor of a screw hydraulic machine according to claim 1, characterized in that the outer profiles of at least two layers are made non-equidistant to the profile of the rotor blank in the end section of the rotor, while the total thickness of these layers is made constant.
RU2003106691/06A 2003-03-11 2003-03-11 Rotor of screw hydraulic machine RU2228443C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003106691/06A RU2228443C1 (en) 2003-03-11 2003-03-11 Rotor of screw hydraulic machine
PCT/RU2004/000029 WO2004081347A1 (en) 2003-03-11 2004-02-03 Rotor for a helical hydraulic unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003106691/06A RU2228443C1 (en) 2003-03-11 2003-03-11 Rotor of screw hydraulic machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2228443C1 true RU2228443C1 (en) 2004-05-10

Family

ID=32679529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003106691/06A RU2228443C1 (en) 2003-03-11 2003-03-11 Rotor of screw hydraulic machine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2228443C1 (en)
WO (1) WO2004081347A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459088C2 (en) * 2007-12-31 2012-08-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Drive and stator element, and rotor of electric motor with movable cavity, and stator and rotor manufacturing methods

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105221412A (en) * 2014-06-26 2016-01-06 水利部科技推广中心 Both-end square threaded form is from the micro-nano air bubble apparatus of formula heliconid
CN105221411A (en) * 2014-06-26 2016-01-06 水利部科技推广中心 Single-ended trapezoidal thread is from the micro-nano air bubble apparatus of formula heliconid

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1220848A (en) * 1968-06-05 1971-01-27 Mono Pumps Ltd Rotary pump or motor with an eccentrically rotating rotor
US4650549A (en) * 1985-11-06 1987-03-17 Hughes Tool Company Method for electroplating helical rotors
GB2228976B (en) * 1989-02-01 1993-08-11 Mono Pumps Ltd Helical gear pump
RU2169820C1 (en) * 2000-05-31 2001-06-27 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" Rotor of screw face hydraulic machine
RU2183543C1 (en) * 2001-02-21 2002-06-20 Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Буровая техника" Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459088C2 (en) * 2007-12-31 2012-08-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Drive and stator element, and rotor of electric motor with movable cavity, and stator and rotor manufacturing methods

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004081347A1 (en) 2004-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014031963A1 (en) Coatings for fluid energy device components
US20130064702A1 (en) Downhole Motors and Pumps with Asymmetric Lobes
JP4252614B1 (en) Volumetric flow meter and helical gear
JPS59205466A (en) Antiabrasive coating layer
KR20110008027A (en) Structured chrome solid particle layer and method for the production thereof
RU2228443C1 (en) Rotor of screw hydraulic machine
RU2228444C1 (en) Screw hydraulic machine gerotor mechanism
JP2002031040A (en) Surface treatment structure of hydraulic piston pump/ motor sliding part
JP4269726B2 (en) Sliding member, crankshaft, and variable compression ratio engine
CN107956791A (en) The miniature ramp platform thrust slide bearing of uniform bearing surface small inclination
US6875330B2 (en) Process for coating workpieces with bearing metal
JPH0646032B2 (en) Positive displacement oil-free gas pressure pump
US10895256B2 (en) Stator and rotor profile for improved power section performance and reliability
JP3578873B2 (en) Sliding member
JPS58138281A (en) Pump subject to external pressure
JP4059621B2 (en) Chromium plating sliding member and manufacturing method thereof
WO2010044216A1 (en) Sliding member and method for manufacturing the same
RU2183543C1 (en) Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor
CN2665381Y (en) Aluminium alloy engine cylinder block
RU2169820C1 (en) Rotor of screw face hydraulic machine
CN201241612Y (en) Nano ceramic screw drilling tool
Whittaker Evaluation and analysis of Wear in progressive cavity pumps
JP3857590B2 (en) Hard chrome plated sliding member, piston ring, and manufacturing method thereof
CN1474078A (en) Asymmetrical tooth gear transmission composed of double arc and involute
RU176890U1 (en) ROTOR OF SCREW BOTTOM ENGINE

Legal Events

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

Effective date: 20160312

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210312