RU2304688C2 - Gerotor fluid drive or pump - Google Patents

Gerotor fluid drive or pump Download PDF

Info

Publication number
RU2304688C2
RU2304688C2 RU2005131169/03A RU2005131169A RU2304688C2 RU 2304688 C2 RU2304688 C2 RU 2304688C2 RU 2005131169/03 A RU2005131169/03 A RU 2005131169/03A RU 2005131169 A RU2005131169 A RU 2005131169A RU 2304688 C2 RU2304688 C2 RU 2304688C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
teeth
rotor
rotors
housing
sections
Prior art date
Application number
RU2005131169/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005131169A (en
Inventor
Владимир Николаевич Андоскин (RU)
Владимир Николаевич Андоскин
Сергей Петрович Астафьев (RU)
Сергей Петрович Астафьев
Константин Анатольевич Кобелев (RU)
Константин Анатольевич Кобелев
Николай Сергеевич Федоров (RU)
Николай Сергеевич Федоров
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 RU2005131169/03A priority Critical patent/RU2304688C2/en
Publication of RU2005131169A publication Critical patent/RU2005131169A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2304688C2 publication Critical patent/RU2304688C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: drilling equipment, particularly fluid rotary type drive for oil and gas well drilling or screw pumps for oil production from wells.
SUBSTANCE: fluid drive or pump comprises hollow body, two-sectional multi-stage gerotor mechanism arranged in the body. Each section of gerotor mechanism inside the body has elastomeric facing provided with inner helical teeth and rotor arranged therein. The rotor has outer helical teeth. Number of rotor teeth is 1 less than that of the elastomeric facing. Elastomeric facing tooth twists and rotor tooth twists are proportional to number of teeth. Rotor axis is offset with respect to elastomeric facing axis by distance equal to half of radial tooth height. Two engaged sections of the body cooperate with rotor pair corresponding to above sections and create damping cavity inside the body. Rotor adapter connector is installed and secured between the first and the second rotors. The hollow body is composed of the first and the second sections with intermediate sub arranged in-between. Minimal number of turns of helical line defined by inner helical teeth in elastomeric facing and/or the second body surface is 1 greater than difference between number of teeth of elastomeric facing of the first and/or the second body section and, correspondingly, the first and/or the second rotor. Maximal number of turns of helical line defined by inner helical teeth of elastomeric facing of the first body section is 1 less than number of teeth of the first and/or the second rotor. Distance between teeth ends in elastomeric facing between the first and the second body sections is at least equal to helical line twist between ends of the first and the second rotor teeth.
EFFECT: increased service life, reliability and energy characteristics, elimination of transversal resonance oscillations of drive inside well under axial load applied thereto and changing during drive action on well face, increased fatigue endurance of elastomeric facing and decreased fluid drive costs.
5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидравлическим вращательным приводам, размещаемым в скважине, в частности к героторным винтовым гидравлическим двигателям для бурения нефтяных и газовых скважин или к винтовым насосам для добычи нефти из скважин.The invention relates to hydraulic rotary drives placed in a well, in particular to gerotor screw hydraulic motors for drilling oil and gas wells or to screw pumps for oil production from wells.

Известен винтовой гидравлический двигатель ДВР3-176, содержащий полый корпус, эластомерную обкладку с внутренними винтовыми зубьями и установленный в ней ротор с наружными винтовыми зубьями, число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев эластомерной обкладки, ходы винтовых зубьев эластомерной обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а ось ротора смещена относительно оси эластомерной обкладки на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев [1].Known screw hydraulic engine DVR3-176, containing a hollow body, an elastomeric lining with internal helical teeth and a rotor with external helical teeth installed in it, the number of teeth of the rotor is one less than the number of teeth of the elastomeric lining, the moves of the helical teeth of the elastomeric lining and the rotor are proportional to their number of teeth and the rotor axis is shifted relative to the axis of the elastomeric lining by the amount of eccentricity equal to half the radial height of the teeth [1].

В известной конструкции длина активной части эластомерной обкладки равна 3600 мм, соотношение чисел зубьев ротор-обкладка равно 6:7, а перепад давления в режиме максимальной мощности, при расходе рабочей жидкости 25...35 л/с, составляет 10...13 МПа.In a known design, the length of the active part of the elastomeric plate is 3600 mm, the ratio of the number of teeth of the rotor-plate is 6: 7, and the pressure drop in the maximum power mode, with a flow rate of 25 ... 35 l / s, is 10 ... 13 MPa

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения энергетических характеристик, ресурса и надежности, например максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и допустимой осевой нагрузки на долото в стволе скважины.A disadvantage of the known design is the incomplete ability to increase energy characteristics, resource and reliability, for example, maximum power, torque on the output shaft in maximum power mode and allowable axial load on the bit in the wellbore.

Недостатки известной конструкции объясняются, например, резонансными колебаниями при осевых нагрузках, изменяемых при воздействии двигателя на забой, например, при изменении осевой нагрузки на 50...100 кН, а также циклическим нагружением эластомерных винтовых зубьев в обкладке корпуса, которые подвергаются деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора внутри обкладки корпуса, что приводит к выделению тепла внутри эластомерных зубьев, к увеличению натяга в рабочей паре и разрушению эластомерной обкладки.The disadvantages of the known design are explained, for example, by resonant vibrations at axial loads, which change when the engine acts on the face, for example, when the axial load changes by 50 ... 100 kN, as well as by cyclic loading of elastomeric helical teeth in the lining of the body, which are subjected to deformation and bending during planetary-rotor rotation of the rotor inside the housing lining, which leads to the release of heat inside the elastomeric teeth, to an increase in interference in the working pair and the destruction of the elastomeric lining.

Для известной конструкции существует ограничение между перепадом давления (межвитковым, на зубьях обкладки) в режиме максимальной мощности и величиной натяга зубьев ротора в зубьях обкладки корпуса, что не позволяет повышать момент силы на выходном валу в режиме максимальной мощности, снижать темп износа рабочих поверхностей, не обеспечивает возможности отработки рабочих пар до больших зазоров.For the known design, there is a limitation between the differential pressure (interturn, on the teeth of the lining) in the maximum power mode and the tightness of the teeth of the rotor in the teeth of the lining of the housing, which does not allow to increase the torque on the output shaft in the maximum power mode, to reduce the wear rate of working surfaces, not provides the possibility of working pairs to large gaps.

Известен винтовой гидравлический двигатель, винтовой статор которого состоит из отдельных элементов, размещенных в общем корпусе, при этом для обеспечения совпадения винтовых поверхностей каждый элемент статора снабжен фиксирующими элементами, например штифтами, выступами, пазами [2].Known screw hydraulic motor, the screw stator of which consists of individual elements placed in a common housing, while to ensure the coincidence of the screw surfaces, each element of the stator is equipped with locking elements, such as pins, protrusions, grooves [2].

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения ресурса и надежности, повышения максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности, допустимой осевой нагрузки на долото в стволе скважины, а также высокая стоимость, что объясняется уменьшением площади живого сечения и объема рабочих камер вследствие размещения элементов статора, гильз 22 внутри корпуса 5, большой длиной корпуса 5, например, 5...7 метров, при размещении в нем гильз 22, а также невозможностью размещения гильз, например, с продольными пазами или шпильками в габаритах статора при многозаходном выполнении рабочих пар ротор-статор, например, при соотношении чисел зубьев ротор-статор 9:10, а также необходимостью их взаимного ориентирования при сборке.A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of increasing the resource and reliability, increasing the maximum power, the moment of force on the output shaft in the maximum power mode, the permissible axial load on the bit in the wellbore, and also the high cost, which is explained by a decrease in the living area and volume of the working chambers due to placement of stator elements, sleeves 22 inside the housing 5, a large length of the housing 5, for example, 5 ... 7 meters, when placing sleeves 22 in it, as well as the inability to place sleeves, for example, with longitudinal grooves or studs in the dimensions of the stator with multi-start execution of rotor-stator working pairs, for example, when the ratio of the number of teeth of the rotor-stator is 9:10, as well as the need for their relative orientation during assembly.

Известен героторный гидравлический двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него многозаходный многоступенчатый героторный механизм, каждая ступень которого включает статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из эластомера, и установленный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев статора, ходы винтовых линий статора и ротора пропорциональны их числам зубьев, а ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, при этом, по меньшей мере, две ступени статора контактируют в зацеплении с одним ротором или с соответствующим этими ступеням статора числом ступеней ротора, а ступени ротора установлены на общем торсионном валу, профили роторных зубьев в сечении вдоль винтовых линий в месте стыка зубьев статора очерчены дугами окружностей и образуют в роторе или между смежными ступенями ротора демпферные полости, а расстояние между торцами роторных зубьев в демпферных полостях не превышает радиальной высоты зубьев [3].Known gerotor hydraulic motor containing a hollow housing, a multi-start multistage gerotor mechanism located inside it, each stage of which includes a stator with internal helical teeth made of elastomer, and a rotor with external helical teeth installed inside the stator, the number of rotor teeth is one less than the number of stator teeth , the helical lines of the stator and rotor are proportional to their number of teeth, and the rotor axis is offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial height of the teeth, while at least two stages of the stator are engaged with one rotor or with the number of stages of the rotor corresponding to these stages of the stator, and the stages of the rotor are mounted on a common torsion shaft, the profiles of the rotor teeth in section along helical lines at the junction the stator teeth are outlined by circular arcs and form damper cavities in the rotor or between adjacent steps of the rotor, and the distance between the ends of the rotor teeth in the damper cavities does not exceed the radial height of the teeth [3].

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения ресурса и надежности, максимальной мощности и момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности, допустимой осевой нагрузки на долото в стволе скважины, а также высокая стоимость, что объясняется уменьшением площади живого сечения и объема рабочих камер вследствие размещения элементов статора, гильз 3, 4 внутри корпуса 1, большой длиной корпуса 1, например 5...7 метров, при размещении в нем двух и более гильз 3, 4.A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of increasing the resource and reliability, maximum power and torque on the output shaft in the maximum power mode, the permissible axial load on the bit in the wellbore, as well as the high cost, which is explained by a decrease in living area and volume of working chambers due to placement stator elements, sleeves 3, 4 inside the housing 1, a large length of the housing 1, for example 5 ... 7 meters, when two or more sleeves 3, 4 are placed in it.

Другим недостатком известной конструкции является большое значение коэффициента напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) корпуса 1, по существу, равного 6...8, в средней части его корпуса, в месте стыка 19, 20 гильз 3, 4, а также большая вероятность поломки корпуса 1 при использовании двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонно направленной скважины, преимущественно в режиме максимальной мощности.Another disadvantage of the known design is the large value of the stress coefficient in bending (Stress ratio, the ratio of the changing amplitude of the voltage to the average voltage) of the housing 1, essentially equal to 6 ... 8, in the middle part of its body, at the junction of 19, 20 sleeves 3 , 4, as well as a high probability of breakdown of housing 1 when using the engine in horizontal controlled layouts of the bottom of the drill string, in areas where the curvature of an inclined directional well changes, mainly in the maximum power mode.

Другим недостатком известного двигателя является неполная возможность осуществлять производство, используя имеющиеся станки и оборудование, а также неполная возможность снижения его стоимости, что объясняется необходимостью изготовления ротора, например, длиной 6 метров, а также необходимостью взаимного ориентирования зубьев двух роторов при сборке на общем торсионном валу, при установке их в одном статоре (в одном из вариантов конструкции).Another disadvantage of the known engine is the incomplete ability to carry out production using existing machines and equipment, as well as the incomplete ability to reduce its cost, which is explained by the need to manufacture a rotor, for example, 6 meters long, and also the need for relative orientation of the teeth of two rotors when assembling on a common torsion shaft , when installing them in one stator (in one of the design options).

Наиболее близким к заявляемой конструкции является многошаговый винтовой двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него, по меньшей мере, двухсекционный многошаговый многозаходный героторный механизм, каждая секция которого имеет внутри корпуса эластомерную обкладку с внутренними винтовыми зубьями и установленный в ней ротор с наружными винтовыми зубьями, число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев эластомерной обкладки, ходы винтовых зубьев эластомерной обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а ось ротора смещена относительно оси эластомерной обкладки на величину, равную половине радиальной высоты зубьев, при этом две секции корпуса контактируют в зацеплении с парой роторов и образуют демпферную полость внутри корпуса, а между парой роторов, например между первым и вторым роторами, установлен и закреплен роторный переходник [4].Closest to the claimed design is a multi-step screw motor containing a hollow housing, located inside it, at least a two-section multi-step multi-start gerotor mechanism, each section of which has an elastomeric lining with internal helical teeth inside the rotor and an installed rotor with external helical teeth, the number of teeth of the rotor is one less than the number of teeth of the elastomeric plate, the moves of the helical teeth of the elastomeric plate and rotor are proportional to their number of teeth, and the axis the rotor is offset relative to the axis of the elastomeric lining by an amount equal to half the radial height of the teeth, while the two sections of the housing are in contact with a pair of rotors and form a damper cavity inside the housing, and between the pair of rotors, for example between the first and second rotors, a rotor adapter is installed and fixed [four].

В известной конструкции концевые упорные поверхности секций, по существу, элементов статора (гильз) внутри корпуса выполнены в виде поверхностей вращения относительно его общей оси, обеспечивающих возможность центрирования секций внутри корпуса в окружном направлении относительно ротора и возможность восприятия реактивного момента за счет их сжатия между упорными уступами внутри корпуса, которые также выполнены в виде поверхностей вращения, при этом отношение длины секции (элемента статора) к шагу его винтовой нарезки находится в пределах 0,4...4,5, а при креплении роторов между собой роторным переходником винтовые поверхности роторов в окружном и осевом направлениях расположены произвольно.In the known construction, the end stop surfaces of the sections of essentially stator elements (sleeves) inside the housing are made in the form of surfaces of revolution relative to its common axis, which enable centering of the sections inside the housing in the circumferential direction relative to the rotor and the possibility of reactive moment perception due to their compression between the stop ledges inside the housing, which are also made in the form of surfaces of revolution, while the ratio of the length of the section (stator element) to the pitch of its screw thread is in pre cases 0.4 ... 4.5, and when the rotors are mounted between themselves by a rotary adapter, the screw surfaces of the rotors in the circumferential and axial directions are located arbitrarily.

Недостатком известной конструкции является неполная возможность повышения ресурса и надежности, максимальной мощности и момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности, допустимой осевой нагрузки на долото в стволе скважины, а также высокая стоимость, что объясняется уменьшением площади живого сечения и объема рабочих камер вследствие размещения элементов статора, гильз 1а, 1б внутри корпуса, большой длиной корпуса, например 5...7 метров, при размещении в нем двух гильз, а также большой вероятностью "проворота" гильз 1а, 1б, закрепленных по поверхностям А, В, показано на фиг.1, в корпусе, преимущественно в режиме максимальной мощности и использовании двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонно направленной скважины (при изгибе корпуса).A disadvantage of the known design is the incomplete possibility of increasing the resource and reliability, maximum power and torque on the output shaft in the maximum power mode, the permissible axial load on the bit in the wellbore, as well as the high cost, which is explained by a decrease in living area and volume of working chambers due to placement elements of the stator, sleeves 1a, 1b inside the case, a large case length, for example 5 ... 7 meters, when two sleeves are placed in it, as well as a high probability of "turning" the sleeves 1a, 1b, closed heated along surfaces A, B, is shown in Fig. 1, in the casing, mainly in the maximum power mode and using the engine in horizontal controlled layouts of the bottom of the drill string, in areas where the curvature of a directional borehole changes (when the casing is bent).

Другим недостатком известной конструкции являются технологические трудности и высокая стоимость изготовления длинномерного моноблочного ротора, показано на фиг.1, при выполнении его многошаговым, например с числом шагов более 4.Another disadvantage of the known design are technological difficulties and the high cost of manufacturing a long monoblock rotor, shown in figure 1, when it is multi-step, for example, with more than 4 steps.

Другим недостатком известной конструкции является большое значение коэффициента напряжения при изгибе (Stress ratio, отношение изменяющейся амплитуды напряжения к среднему напряжению) корпуса 2, по существу, равного 7...8, в средней части его корпуса, в месте стыка гильз 1а, 1б, а также большая вероятность поломки корпуса 2 при использовании двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонно направленной скважины, преимущественно в режиме максимальной мощности.Another disadvantage of the known design is the large value of the bending stress coefficient (Stress ratio, the ratio of the varying voltage amplitude to the average voltage) of the housing 2, essentially equal to 7 ... 8, in the middle part of its housing, at the junction of the sleeves 1a, 1b, as well as a high probability of damage to the casing 2 when using the engine in horizontal controlled layout of the bottom of the drill string, in areas where the curvature of the directional borehole changes, mainly in the maximum power mode.

Техническим результатом изобретения является повышение ресурса, надежности и энергетических характеристик героторного гидравлического двигателя, по существу, максимальной мощности, момента силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и допустимой осевой нагрузки, а также устранение резонансных поперечных колебаний двигателя в скважине при осевых нагрузках, изменяемых при воздействии двигателя на забой, обеспечение максимального перепада давления (межвиткового, на зубьях эластомерных обкладок) в режиме максимальной мощности, повышение усталостной выносливости эластомерных обкладок за счет уменьшения объемных потерь давления, а также за счет синхронизации работы многозаходных многошаговых винтовых камер между зубьями первого и второго роторов, установленных в эластомерных обкладках первой и второй секций корпуса, при изменениях межвиткового удельного давления, образующего крутящий момент на роторах.The technical result of the invention is to increase the resource, reliability and energy characteristics of the gerotor hydraulic motor, essentially maximum power, the torque on the output shaft in the maximum power mode and permissible axial load, as well as the elimination of resonant transverse vibrations of the engine in the borehole under axial loads that change the impact of the engine on the face, ensuring the maximum pressure drop (interturn, on the teeth of the elastomeric plates) in the maximum power mode and, increasing the fatigue endurance of elastomeric plates due to the reduction of volumetric pressure losses, as well as due to the synchronization of multi-start multi-step screw chambers between the teeth of the first and second rotors installed in the elastomeric plates of the first and second sections of the housing, with changes in the inter-turn specific pressure that generates torque on the rotors.

Другим техническим результатом изобретения является возможность осуществлять производство двигателей с повышенной мощностью и крутящим моментом, используя имеющиеся станки и оборудование, а также снижение стоимости двигателя за счет сборки существующих рабочих пар ротор-корпус из нескольких секций с определенным соотношением жесткости между роторным переходником и межсекционным переводником для использования двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны.Another technical result of the invention is the ability to produce engines with increased power and torque using existing machines and equipment, as well as reducing the cost of the engine by assembling existing working pairs of rotor-housing from several sections with a certain ratio of stiffness between the rotor adapter and the intersection sub use of the engine in horizontal controllable bottom of the drill string.

Другим техническим результатом изобретения является повышение энергетических характеристик, по существу, подачи и развиваемого давления рабочей жидкости при использовании героторного винтового гидравлического насоса, например, для перекачки высоковязких растворов (нефти), или растворов, насыщенных газами до 90%, или с содержанием абразивных частиц до 2%, за счет снижения объемных потерь давления, уровня поперечных колебаний насоса в скважине и обеспечения максимального перепада давления (межвиткового, на зубьях эластомерных обкладок) в режиме максимальной мощности привода и необходимого крутящего момента при определенном соотношении жесткости между роторным переходником и межсекционным переводником.Another technical result of the invention is to increase the energy characteristics, essentially the supply and developed pressure of the working fluid when using a gerotor screw hydraulic pump, for example, for pumping highly viscous solutions (oil), or solutions saturated with gases up to 90%, or with abrasive particles up to 2%, due to the reduction of volumetric pressure losses, the level of transverse vibrations of the pump in the well and ensuring the maximum pressure drop (inter-turn, on the teeth of the elastomeric plates) in maximum drive power and required torque with a certain ratio of stiffness between the rotor adapter and the intersection sub.

Сущность технического решения заключается в том, что в героторном гидравлическом двигателе или насосе, содержащем полый корпус, размещенный внутри него, по меньшей мере, двухсекционный многошаговый винтовой героторный механизм, каждая секция которого имеет внутри корпуса эластомерную обкладку с внутренними винтовыми зубьями и установленный в ней ротор с наружными винтовыми зубьями, число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев эластомерной обкладки, ходы винтовых зубьев эластомерной обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а ось ротора смещена относительно оси эластомерной обкладки на величину, равную половине радиальной высоты зубьев, при этом две секции корпуса контактируют в зацеплении с соответствующим этим секциям корпуса парой роторов и образуют демпферную полость внутри корпуса, а между парой роторов, например между первым и вторым роторами, установлен и закреплен роторный переходник, согласно изобретению полый корпус выполнен составным, по меньшей мере, из первой и второй секций, между которыми установлен и закреплен межсекционный переводник, при этом минимальное число ходов винтовой линии внутренних винтовых зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса на единицу больше разности чисел зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса и, соответственно, первого и(или) второго роторов, максимальное число ходов винтовой линии внутренних винтовых зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса на единицу меньше числа зубьев первого и(или) второго роторов, а расстояние между торцами зубьев в эластомерных обкладках между первой и второй секциями корпуса равно, по меньшей мере, ходу винтовой линии между краями зубьев первого и второго роторов.The essence of the technical solution lies in the fact that in a gerotor hydraulic motor or pump containing a hollow casing, at least two two-section multistage screw gerotor mechanism is located inside it, each section of which has an elastomeric lining with internal helical teeth and a rotor installed in it with external helical teeth, the number of teeth of the rotor is one less than the number of teeth of the elastomeric lining, the moves of the helical teeth of the elastomeric lining and the rotor are proportional to their numbers kills, and the rotor axis is offset relative to the axis of the elastomeric lining by an amount equal to half the radial height of the teeth, while the two sections of the housing are in contact with the corresponding sections of the housing by a pair of rotors and form a damper cavity inside the housing, and between a pair of rotors, for example between the first and the second rotors, the rotor adapter is installed and fixed, according to the invention, the hollow body is made integral of at least the first and second sections, between which the intersectional translation is installed and fixed ik, while the minimum number of helical strokes of the internal helical teeth in the elastomeric lining of the first and (or) second sections of the housing is one greater than the difference in the numbers of teeth in the elastomeric lining of the first and (or) second sections of the housing and, accordingly, of the first and (or) second rotors, the maximum number of helical strokes of the internal helical teeth in the elastomeric lining of the first and (or) second sections of the housing is one less than the number of teeth of the first and (or) second rotors, and the distance between the ends of the teeth in the elastomeric lining between first and second housing sections is at least move the helix between the edges of the teeth of the first and second rotors.

Кроме того, роторный переходник, установленный и закрепленный между первым и вторым роторами, выполнен в виде упругого торсионного вала, при этом часть поверхности зубьев, по меньшей мере, одного из роторов, расположена внутри демпферной полости, а расстояние между торцами зубьев обращенных друг к другу эластомерных обкладок, образующих демпферную полость между первой и второй секциями корпуса, равно, по меньшей мере, 1,05 расстояния между краями и(или) торцами зубьев первого и второго роторов.In addition, the rotor adapter mounted and secured between the first and second rotors is made in the form of an elastic torsion shaft, with part of the surface of the teeth of at least one of the rotors located inside the damper cavity, and the distance between the ends of the teeth facing each other elastomeric plates forming a damper cavity between the first and second sections of the housing, is equal to at least 1.05 the distance between the edges and (or) the ends of the teeth of the first and second rotors.

Кроме того, первая и вторая секции корпуса скреплены с межсекционным переводником при помощи первой конической резьбы с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов переводника в первую и вторую секции корпуса, а первый и второй роторы скреплены с роторным переходником при помощи второй конической резьбы с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов переходника в торцы выходной и входной частей первого и второго роторов, при этом момент затяжки первой конической резьбы, по меньшей мере, в три раза превышает момент затяжки второй конической резьбы.In addition, the first and second sections of the housing are fastened to the intersection sub using the first tapered thread with the stop located at the maximum radial distance of the ends of the sub to the first and second sections of the housing, and the first and second rotors are fixed to the rotor adapter using the second tapered thread with the stop located at the maximum radial distance of the ends of the adapter into the ends of the output and input parts of the first and second rotors, while the torque of the first conical thread is at least three times torque exceeds the second tapered threads.

Кроме того, роторы в каждой секции выполнены идентичными и(или) с одинаковыми входными и выходными резьбами и(или) с цилиндрическим пояском на выходе роторов, диаметр каждого из которых равен диаметру окружности выступов зубьев, и установлены в одном направлении относительно входа эластомерных обкладок в первой и второй секциях корпуса или относительно направления потока рабочей жидкости внутри двигателя или насоса.In addition, the rotors in each section are made identical and (or) with the same input and output threads and (or) with a cylindrical girdle at the exit of the rotors, the diameter of each of which is equal to the diameter of the circumference of the protrusions of the teeth, and are installed in one direction relative to the input of the elastomeric plates in the first and second sections of the housing or relative to the direction of flow of the working fluid inside the engine or pump.

В заявляемой конструкции за счет того, что, полый корпус выполнен составным, по меньшей мере, из первой и второй секций, между которыми установлен и закреплен межсекционный переводник, при этом минимальное число ходов винтовой линии внутренних винтовых зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса на единицу больше разности чисел зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса и, соответственно, первого и(или) второго роторов, максимальное число ходов винтовой линии внутренних винтовых зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса на единицу меньше числа зубьев первого и(или) второго роторов, а расстояние между торцами зубьев в эластомерных обкладках между первой и второй секциями корпуса равно, по меньшей мере, ходу винтовой линии между краями зубьев первого и второго роторов, повышается ресурс, надежность и энергетические характеристики героторного гидравлического двигателя, по существу, повышается максимальная мощность, момент силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и допустимая осевая нагрузка, устраняются резонансные поперечные колебания двигателя в скважине при осевых нагрузках, изменяемых при воздействии двигателя на забой, обеспечивается меньший уровень вибраций, максимальный перепад давления (межвиткового, на зубьях эластомерных обкладок каждой из секций корпуса) в режиме максимальной мощности, а также повышается усталостная выносливость эластомерных обкладок.In the claimed design due to the fact that the hollow body is made of at least one of the first and second sections, between which an intersection sub is installed and fixed, the minimum number of strokes of the helical line of the internal helical teeth in the elastomeric lining of the first and (or) the second section of the housing is one greater than the difference in the number of teeth in the elastomeric lining of the first and (or) second sections of the housing and, accordingly, of the first and (or) second rotors, the maximum number of strokes of the helical line of the internal helical teeth in elas the tomer plate of the first and (or) second sections of the housing is one less than the number of teeth of the first and (or) second rotors, and the distance between the ends of the teeth in the elastomeric plates between the first and second sections of the housing is equal to at least the distance of the helical line between the edges of the teeth of the first and the second rotors, the resource, reliability and energy characteristics of the gerotor hydraulic motor are increased, essentially the maximum power, the moment of force on the output shaft in the maximum power mode and the permissible axial load are increased a, resonant transverse vibrations of the engine in the well are eliminated under axial loads that change when the engine acts on the bottom, a lower level of vibration, a maximum pressure drop (inter-turn, on the teeth of the elastomeric plates of each section of the body) are ensured in the maximum power mode, and fatigue endurance is also increased elastomeric plates.

Технический результат изобретения объясняется, по существу, уменьшением объемных потерь давления в демпферной камере между торцами и(или) краями роторов и эластомерных обкладок, а также уменьшением межвитковых потерь давления в рабочих парах ротор-эластомерная обкладка корпуса путем синхронизации работы многозаходных многошаговых винтовых камер между зубьями первого и второго роторов, установленных в эластомерных обкладках первой и второй секций корпуса при изменениях межвиткового удельного давления, образующего крутящий момент на роторах, который при помощи карданного вала, преобразуется во вращение шпинделя внутри шпиндельной секции и резьбового переходника с долотом.The technical result of the invention is explained, in essence, by a decrease in volumetric pressure losses in the damper chamber between the ends and (or) the edges of the rotors and elastomeric plates, as well as by a decrease in inter-turn pressure losses in the working pairs of the rotor-elastomeric case lining by synchronizing the operation of multi-step multi-step screw chambers between the teeth the first and second rotors installed in the elastomeric plates of the first and second sections of the housing with changes in inter-turn specific pressure, forming a torque n rotors by means of which the PTO shaft is converted into rotation of the spindle within the spindle and the threaded section of the adapter with a chisel.

Технический результат изобретения объясняется также возможностью осуществлять производство двигателей с повышенной мощностью и крутящим моментом, используя имеющиеся станки и оборудование, а также снижение стоимости двигателя за счет сборки существующих рабочих пар ротор-корпус из нескольких секций с определенным соотношением жесткости между роторным переходником и межсекционным переводником для использования двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонно направленной скважины (при изгибе корпуса).The technical result of the invention is also explained by the ability to produce engines with increased power and torque using existing machines and equipment, as well as reducing the cost of the engine by assembling existing working pairs of rotor-housing from several sections with a certain ratio of stiffness between the rotor adapter and the intersection sub for the use of the engine in horizontal controlled layout of the bottom of the drill string, in areas of curvature change obliquely avlennogo wells (when bending the body).

При этом заявляемая конструкция обеспечивает существенные преимущества, например, максимальный темп набора кривизны скважины для героторных гидравлических двигателей, например при использовании двигателя в горизонтальных управляемых компоновках низа бурильной колонны, на участках изменения кривизны наклонно направленной скважины, например, за счет уменьшения коэффициента напряжения при изгибе корпуса с 8 до 3, большей прочности и прямолинейности стенок (центральной оси) корпуса при использовании двигателя в колонне бурильных труб с гидравлическими ясами, с вращением изогнутой колонны бурильных труб (20...40 об/мин), с ударными нагрузками и ударными импульсами от гидравлических ясов, а также при релаксации растягивающих напряжений в изогнутой колонне бурильных труб, в нижней части которой установлен двигатель.Moreover, the claimed design provides significant advantages, for example, the maximum rate of set of the curvature of the borehole for hydraulic motors, for example, when using the engine in a horizontal controlled layout of the bottom of the drill string, in areas where the curvature of a directional borehole changes, for example, by reducing the stress coefficient when bending the body from 8 to 3, of greater strength and straightness of the walls (central axis) of the housing when using the engine in a drill pipe string with hydraulic jars, with rotation of the curved drill pipe string (20 ... 40 rpm), with shock loads and shock impulses from hydraulic jars, as well as during tensile stress relaxation in the curved drill pipe string, in the lower part of which the engine is installed.

При этом обеспечивается возможность использования заявляемой конструкции с повышенной мощностью и крутящим моментом в горизонтальных скважинах за счет повышения максимального перепада давления (межвиткового, на зубьях эластомерных обкладок) в режиме максимальной мощности, который составляет, по существу 18...23 МПа, а также повышения усталостной выносливости эластомерных обкладок за счет более прочных и меньших по длине первой и второй секций корпуса, сохранения прямолинейности их стенок, воспринимающих реакции от регулятора угла и реактивного момента, скрепляемого с двигателем при бурении изогнутой скважины, при сохранении заданного натяга между зубьями роторов и эластомерных обкладок внутри первой и второй секций корпуса.In this case, it is possible to use the inventive design with increased power and torque in horizontal wells by increasing the maximum pressure drop (inter-turn, on the teeth of the elastomeric plates) in the maximum power mode, which is essentially 18 ... 23 MPa, as well as increasing fatigue endurance of elastomeric plates due to more durable and shorter lengths of the first and second sections of the body, maintaining the straightness of their walls, perceiving reactions from the angle and active moment, fastened to the engine when drilling a bent well, while maintaining a given interference between the teeth of the rotors and elastomeric plates inside the first and second sections of the body.

В заявляемой конструкции за счет того, что роторный переходник, установленный и закрепленный между первым и вторым роторами, выполнен в виде упругого торсионного вала, часть поверхности зубьев, по меньшей мере, одного из роторов, расположена внутри демпферной полости, а расстояние между торцами зубьев обращенных друг к другу эластомерных обкладок, образующих демпферную полость между первой и второй ступенями корпуса, равно, по меньшей мере, 1,05 расстояния между краями и(или) торцами зубьев первого и второго роторов, обеспечивается меньший уровень вибраций, повышенная плавность хода и усталостная выносливость (ресурс) - не менее 100 тыс. циклов, повышенная стойкость: абразивная и в среде нефтепродуктов, высокая упругость, эластичность и надежность уплотнения рабочей пары ротор-статор в режиме максимальной мощности.In the claimed design due to the fact that the rotor adapter mounted and secured between the first and second rotors is made in the form of an elastic torsion shaft, part of the surface of the teeth of at least one of the rotors is located inside the damper cavity, and the distance between the ends of the teeth facing to each other of the elastomeric plates forming a damper cavity between the first and second steps of the casing, equal to at least 1.05 the distance between the edges and (or) the ends of the teeth of the first and second rotors, less vibration level, increased smoothness and fatigue endurance (resource) - at least 100 thousand cycles, increased durability: abrasive and in the environment of petroleum products, high elasticity, elasticity and reliability of the working rotor-stator pair sealing in maximum power mode.

В заявляемой конструкции за счет того, что первая и вторая секции корпуса скреплены с межсекционным переводником при помощи первой конической резьбы с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов переводника в первую и вторую секции корпуса, а первый и второй роторы скреплены с роторным переходником при помощи второй конической резьбы с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов переходника в торцы выходной и входной частей первого и второго роторов, при этом момент затяжки первой конической резьбы, по меньшей мере, в три раза превышает момент затяжки второй конической резьбы, уменьшается коэффициент напряжения при изгибе корпуса, например, с 8 до 3, обеспечивается максимальная мощность, момент силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и допустимая осевая нагрузка в многошаговых многосекционных винтовых героторных гидравлических двигателях.In the claimed design, due to the fact that the first and second sections of the housing are fastened with an intersection sub using the first tapered thread with the stop located at the maximum radial distance of the ends of the sub in the first and second sections of the housing, and the first and second rotors are fastened with a rotary adapter using the second tapered threads with an emphasis placed on the maximum radial distance of the ends of the adapter into the ends of the output and input parts of the first and second rotors, while the torque of the first conical the flange at least three times the tightening torque of the second tapered thread, the stress coefficient decreases when bending the housing, for example, from 8 to 3, the maximum power is provided, the torque on the output shaft in maximum power mode and the permissible axial load in multi-step multi-section screw gerotor hydraulic motors.

В заявляемой конструкции за счет того, что роторы в каждой секции выполнены идентичными и(или) с одинаковыми входными и выходными резьбами и(или) с цилиндрическим пояском на выходе роторов, диаметр каждого из которых равен диаметру окружности выступов зубьев, и установлены в одном направлении относительно входа эластомерных обкладок в первой и второй секциях корпуса или относительно направления потока рабочей жидкости внутри двигателя или насоса, уменьшается стоимость за счет увеличения числа одинаковых деталей изготавливаемых секций, а также за счет лучшего использования существующего комплекса оборудования и оснастки.In the claimed design due to the fact that the rotors in each section are identical and (or) with the same input and output threads and (or) with a cylindrical belt at the exit of the rotors, the diameter of each of which is equal to the diameter of the circumference of the protrusions of the teeth, and are installed in one direction relative to the entrance of the elastomeric plates in the first and second sections of the housing or relative to the direction of flow of the working fluid inside the engine or pump, the cost is reduced by increasing the number of identical parts of the manufactured sections , and also due to the best use of the existing complex of equipment and accessories.

При использовании заявляемой конструкции героторного гидравлического двигателя повышаются энергетические характеристики, ресурс и надежность, по существу, повышается максимальная мощность, момент силы на выходном валу в режиме максимальной мощности и допустимая осевая нагрузка на долото, при этом ресурс рабочей пары ротор - статор повышается на 20...25%, обеспечивается меньший уровень вибраций, обеспечивается без поломок заданный темп набора кривизны при прохождении через радиусные участки ствола скважины при горизонтальном бурении.When using the inventive design of the gerotor hydraulic motor, the energy characteristics, resource and reliability increase, essentially the maximum power increases, the moment of force on the output shaft in maximum power mode and the permissible axial load on the bit, while the resource of the working rotor-stator pair increases by 20. ..25%, a lower level of vibration is ensured, the set rate of curvature gain is achieved without breakage when passing through the radius sections of the wellbore during horizontal drilling.

Ниже представлен лучший вариант осуществления конструкции двухсекционного многошагового героторного винтового гидравлического двигателя ДРУ-172 PC с числом заходов (отношением числа зубьев роторов и эластомерных обкладок) 9:10 и наружным диаметром 175 мм.Below is the best embodiment of the design of the two-stage multistage gerotor screw hydraulic motor DRU-172 PC with the number of approaches (the ratio of the number of teeth of rotors and elastomeric plates) 9:10 and an outer diameter of 175 mm.

На фиг.1 показан продольный разрез героторного гидравлического двигателя.Figure 1 shows a longitudinal section of a gerotor hydraulic motor.

На фиг.2 показан вариант выполнения роторного переходника в виде упругого торсионного вала.Figure 2 shows an embodiment of a rotary adapter in the form of an elastic torsion shaft.

На фиг.3 показан разрез А-А на фиг.2 поперек первой секции героторного гидравлического двигателя.Figure 3 shows a section aa in figure 2 across the first section of the gerotor hydraulic motor.

На фиг.4 показан разрез Б-Б на фиг.2 поперек второй секции героторного гидравлического двигателя.Figure 4 shows a section bB in figure 2 across the second section of the gerotor hydraulic motor.

Героторный гидравлический двигатель содержит полый корпус 1, размещенный внутри него, по меньшей мере, двухсекционный многошаговый многозаходный винтовой героторный механизм, каждая секция 2, 3 которого имеет, внутри корпуса 1, соответственно:The hydraulic rotor motor contains a hollow housing 1, located inside it, at least a two-section multi-step multi-pass helical gerotor mechanism, each section 2, 3 of which has, inside the housing 1, respectively:

эластомерные обкладки 4 и 5 с внутренними винтовыми зубьями 6 и 7, и установленные в них роторы 8 и 9 с наружными винтовыми зубьями 10 и 11, при этом корпус 1 выполнен с внутренней винтовой поверхностью, а также с постоянной толщиной эластомера 4, 5, показано на фиг.1, 3, 4.elastomeric plates 4 and 5 with internal helical teeth 6 and 7, and rotors 8 and 9 installed in them with external helical teeth 10 and 11, while housing 1 is made with an internal helical surface, as well as with a constant thickness of elastomer 4, 5, shown in figure 1, 3, 4.

Числа зубьев 10 и 11 каждого из роторов 8 и 9 на единицу меньше чисел зубьев 6 и 7, соответственно, в эластомерных обкладках 4 и 5, ходы 12 и 13 винтовых зубьев 6 и 7 эластомерных обкладок 4 и 5, а также ходы 14 и 15 винтовых зубьев 10 и 11 роторов 8 и 9 пропорциональны их числам зубьев 6 и 7, а также 10 и 11, показано на фиг.1, 3, 4.The numbers of teeth 10 and 11 of each of the rotors 8 and 9 are one less than the numbers of teeth 6 and 7, respectively, in the elastomeric plates 4 and 5, the moves 12 and 13 of the helical teeth 6 and 7 of the elastomeric plates 4 and 5, as well as the moves 14 and 15 helical teeth 10 and 11 of the rotors 8 and 9 are proportional to their number of teeth 6 and 7, as well as 10 and 11, shown in figures 1, 3, 4.

Центральные оси 16 и 17 каждого из роторов 8 и 9 смещены относительно центральных осей 18 и 19 эластомерных обкладок 4 и 5 на величину эксцентриситета 20 и 21, равную, в каждой секции 2, 3, половине радиальной высоты зубьев 6 и 7, а также 10 и 11, показано на фиг.1, 3, 4.The central axes 16 and 17 of each of the rotors 8 and 9 are offset relative to the central axes 18 and 19 of the elastomeric plates 4 and 5 by an eccentricity of 20 and 21, equal in each section 2, 3, half the radial height of the teeth 6 and 7, as well as 10 and 11, shown in figures 1, 3, 4.

При этом две секции 2, 3 корпуса 1 контактируют в зацеплении с соответствующим этим секциям корпуса парой роторов 8, 9 и образуют демпферную полость 22 внутри корпуса 1, а между первым ротором 8 и вторым ротором 9 установлен и закреплен роторный переходник 23, показано на фиг.1, 2.In this case, two sections 2, 3 of the housing 1 are in contact with the corresponding sections of the housing by a pair of rotors 8, 9 and form a damper cavity 22 inside the housing 1, and a rotor adapter 23 is installed and fixed between the first rotor 8 and the second rotor 9, shown in FIG. .12.

Полый корпус 1 выполнен составным, по меньшей мере, из первой и второй секций 2, 3, между которыми установлен и закреплен межсекционный переводник 24, при этом минимальное число ходов 12, 13 винтовой линии внутренних винтовых зубьев 6, 7 в эластомерной обкладке 4, 5 первой и(или) второй секций 2, 3 корпуса 1 на единицу больше разности чисел зубьев 6, 7 в эластомерной обкладке 4, 5 первой и(или) второй секций 2, 3 корпуса 1 и, соответственно, зубьев 10, 11 первого и(или) второго роторов 8, 9.The hollow body 1 is made integral of at least the first and second sections 2, 3, between which an intersection sub 24 is mounted and fixed, while the minimum number of moves 12, 13 of the helical line of the internal helical teeth 6, 7 in the elastomeric lining 4, 5 the first and (or) second sections 2, 3 of the housing 1 is one greater than the difference in the numbers of teeth 6, 7 in the elastomeric cover 4, 5 of the first and (or) second sections 2, 3 of the housing 1 and, respectively, of the teeth 10, 11 of the first and ( or) second rotors 8, 9.

Максимальное число ходов 12, 13 винтовой линии внутренних винтовых зубьев 6, 7 в эластомерной обкладке 4, 5 первой и(или) второй секций 2, 3 корпуса 1 на единицу меньше числа зубьев 10, 11 первого и(или) второго роторов 8, 9, а расстояние 25 между торцами 26 и 27 зубьев 6 и 7 в эластомерных обкладках 4 и 5 между первой и второй секциями 2, 3 корпуса 1 равно, по меньшей мере, ходу 14, 15 винтовой линии между краями 28 и 29 зубьев 10 и 11 первого и второго смежных роторов 8 и 9, показано на фиг.2, 3, 4.The maximum number of moves 12, 13 of the helical line of the internal helical teeth 6, 7 in the elastomeric lining 4, 5 of the first and (or) second sections 2, 3 of the housing 1 is one less than the number of teeth 10, 11 of the first and (or) second rotors 8, 9 and the distance 25 between the ends 26 and 27 of the teeth 6 and 7 in the elastomeric plates 4 and 5 between the first and second sections 2, 3 of the housing 1 is equal to at least the stroke 14, 15 of the helix between the edges 28 and 29 of the teeth 10 and 11 the first and second adjacent rotors 8 and 9, shown in figure 2, 3, 4.

Роторный переходник 23, установленный и закрепленный между смежной парой роторов 8 и 9, выполнен в виде упругого торсионного вала, показано на фиг.2.The rotor adapter 23, mounted and secured between an adjacent pair of rotors 8 and 9, is made in the form of an elastic torsion shaft, shown in Fig.2.

Часть 30 поверхности зубьев 10, по меньшей мере, одного из роторов 8, расположена внутри демпферной полости 22, а расстояние 25 между торцами 26, 27 зубьев 6 и 7 обращенных друг к другу эластомерных обкладок 4 и 5, образующих демпферную полость 22 между первой и второй секциями 2, 3 корпуса 1, равно, по меньшей мере, 1,05 расстояния между краями 28, 29 и(или) торцами зубьев 10, 11 смежных роторов 8 и 9, показано на фиг.2, 3, 4.Part 30 of the surface of the teeth 10 of at least one of the rotors 8 is located inside the damper cavity 22, and the distance 25 between the ends 26, 27 of the teeth 6 and 7 facing each other elastomeric plates 4 and 5, forming a damper cavity 22 between the first and the second sections 2, 3 of the housing 1 is equal to at least 1.05 the distance between the edges 28, 29 and (or) the ends of the teeth 10, 11 of the adjacent rotors 8 and 9, shown in figure 2, 3, 4.

Первая и вторая секции 2, 3 корпуса 1 скреплены с межсекционным переводником 24 при помощи первой конической резьбы 31 с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов 32 переводника 24 в первую и вторую секции 2, 3 корпуса 1, показано на фиг.2The first and second sections 2, 3 of the housing 1 are fastened to the intersection sub 24 using the first tapered thread 31 with an emphasis placed at the maximum radial distance of the ends 32 of the sub 24 in the first and second sections 2, 3 of the housing 1, shown in figure 2

Смежная пара роторов 8, 9 скреплена с роторным переходником 23 при помощи второй конической резьбы 33 с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов 34 переходника 23 в торцы 35 и 36 выходной и входной частей смежных роторов 8 и 9, при этом момент затяжки первой конической резьбы 31, по меньшей мере, в три раза превышает момент затяжки второй конической резьбы 33, показано на фиг.1, 2.An adjacent pair of rotors 8, 9 is fastened to the rotor adapter 23 using a second tapered thread 33 with a stop located at the maximum radial distance of the ends 34 of the adapter 23 to the ends 35 and 36 of the output and input parts of the adjacent rotors 8 and 9, while the tightening torque of the first tapered thread 31, at least three times greater than the tightening torque of the second tapered thread 33, shown in figures 1, 2.

Роторы 8, 9 в каждой секции 2, 3 выполнены идентичными и(или) с одинаковыми входными и выходными резьбами 33, 37 и(или) с цилиндрическим пояском (без сквозного выхода фрезы) на выходе 35 ротора 8, диаметр которого равен диаметру окружности выступов зубьев 10, (не показано) и установлены в одном направлении относительно входа эластомерных обкладок 4, 5 в первой и второй секциях 2, 3 корпуса 1 или относительно направления потока 38 рабочей жидкости внутри двигателя.The rotors 8, 9 in each section 2, 3 are made identical and (or) with the same input and output threads 33, 37 and (or) with a cylindrical belt (without a through exit of the cutter) at the output 35 of the rotor 8, the diameter of which is equal to the diameter of the circumference of the protrusions teeth 10, (not shown) and installed in one direction relative to the entrance of the elastomeric plates 4, 5 in the first and second sections 2, 3 of the housing 1 or relative to the direction of flow of the working fluid 38 inside the engine.

Кроме того, на фиг.3, 4 показано: поз.39, 40 - многозаходные винтовые камеры между зубьями 10 ротора 8 и зубьями 6 эластомерной обкладки 4 секции 2, а также, соответственно, между зубьями 11 ротора 9 и зубьями 7 эластомерной обкладки 5 секции 3; поз.41 - скважинный ловитель, поз. 42 - переводник для колонны бурильных труб; поз.43 - карданный вал; поз.44 - регулятор угла и реактивного момента; поз.45 - шпиндельная секция; поз.46 - переходник для долота.In addition, figure 3, 4 shows: pos. 39, 40 - multi-helical chambers between the teeth 10 of the rotor 8 and the teeth 6 of the elastomeric plate 4 section 2, and also, respectively, between the teeth 11 of the rotor 9 and the teeth 7 of the elastomeric plate 5 section 3; pos.41 - downhole catcher, pos. 42 - sub for the drill pipe string; Pos. 43 - propeller shaft; Pos.44 - angle and reactive torque regulator; pos.45 - spindle section; Pos. 46 - adapter for the bit.

Многошаговый героторный винтовой гидравлический двигатель работает следующим образом: поток бурового раствора 38 под давлением, например, до 60 МПа, в режиме максимальной мощности по колонне бурильных труб подается в многозаходные винтовые камеры 39 между зубьями 10 ротора 8 и зубьями 6 эластомерной обкладки 4 внутри секции 2, далее подается в демпферную полость 22, а затем в многозаходные винтовые камеры 40 между зубьями 11 ротора 9 и зубьями 7 эластомерной обкладки 5 внутри секции 3, и образует область высокого давления и момент от гидравлических сил, который приводит в планетарно-роторное вращение ротор 8 внутри эластомерной обкладки 4, роторный переходник 23, ротор 9 внутри эластомерной обкладки 5 внутри секции 3, которое преобразуется при помощи карданного вала 43 во вращение шпинделя внутри шпиндельной секции 45 и резьбового переходника 46 с долотом (не показанным).A multi-step gerotor screw hydraulic motor operates as follows: the mud flow 38 under pressure, for example, up to 60 MPa, in maximum power mode is supplied through the drill pipe string to the multi-start screw chambers 39 between the teeth 10 of the rotor 8 and the teeth 6 of the elastomeric lining 4 inside section 2 is then fed into the damper cavity 22, and then into the multi-helical screw chambers 40 between the teeth 11 of the rotor 9 and the teeth 7 of the elastomeric plate 5 inside the section 3, and forms a high-pressure region and moment from hydraulic sludge, which leads to planetary rotor rotation of the rotor 8 inside the elastomeric plate 4, the rotor adapter 23, the rotor 9 inside the elastomeric plate 5 inside the section 3, which is converted by means of the cardan shaft 43 into the rotation of the spindle inside the spindle section 45 and the threaded adapter 46 with a bit (not shown).

Направление вращения резьбового переходника 46 с долотом противоположно планетарной обкатке роторов 8 и 9 в зубьях 6 и 7 эластомерных обкладок 4 и 5 секций 2 и 3 корпуса 1, при этом винтовые зубья 6 эластомерной обкладки 4, закрепленной в секции 2, а также винтовые зубья 7 эластомерной обкладки 5, закрепленной в секции 3, подвергаются сложной деформации и изгибу при планетарно-роторном вращении ротора 8 внутри эластомерной обкладки 4, закрепленной в секции 2, а также ротора 9 внутри эластомерной обкладки 5, закрепленной в секции 3.The direction of rotation of the threaded adapter 46 with a bit opposite to the planetary run-in of the rotors 8 and 9 in the teeth 6 and 7 of the elastomeric plates 4 and 5 of sections 2 and 3 of the housing 1, while the screw teeth 6 of the elastomeric plate 4, fixed in section 2, and also the screw teeth 7 the elastomeric plate 5, fixed in section 3, undergo complex deformation and bending during planetary-rotor rotation of the rotor 8 inside the elastomeric plate 4, fixed in section 2, and the rotor 9 inside the elastomeric plate 5, fixed in section 3.

Многозаходные винтовые камеры 39 между зубьями 10 ротора 8 и зубьями 6 эластомерной обкладки 4 внутри секции 2, а также многозаходные винтовые камеры 40 между зубьями 11 ротора 9 и зубьями 7 эластомерной обкладки 5 внутри секции 3, имеют переменный объем и синхронно перемещаются по потоку 38 бурового раствора, который имеет плотность до 1500 кг/м3, содержит до 2% песка и до 5% нефтепродуктов.Multiple helical chambers 39 between the teeth 10 of the rotor 8 and teeth 6 of the elastomeric lining 4 inside the section 2, as well as multi-helical chambers 40 between the teeth 11 of the rotor 9 and the teeth 7 of the elastomeric lining 5 inside the section 3, have a variable volume and synchronously move along the flow 38 of the drilling a solution that has a density of up to 1500 kg / m 3 contains up to 2% sand and up to 5% petroleum products.

Эластомерные обкладки 4, 5 выполненные из резины ИРП-1226-5, работают в напряженных условиях: при наличии в рабочих парах: ротор 8 - обкладка 4 в секции 2, а также ротор 9 - обкладка 5 в секции 3, необходимого натяга, контактное давление составляет 4...6 МПа, скорость скольжения 0,5...4,0 м/с, частота нагружения до 30 Гц и гидростатическое давление до 60 МПа.Elastomeric plates 4, 5 made of IRP-1226-5 rubber, work under intense conditions: if there are working pairs: rotor 8 - lining 4 in section 2, and also rotor 9 - lining 5 in section 3, the necessary interference, contact pressure makes up 4 ... 6 MPa, sliding speed 0.5 ... 4.0 m / s, loading frequency up to 30 Hz and hydrostatic pressure up to 60 MPa.

За счет того, что полый корпус 1 выполнен составным, по меньшей мере, из первой и второй секций 2, 3, между которыми установлен и закреплен межсекционный переводник 24, при этом минимальное число ходов 12, 13 винтовой линии внутренних винтовых зубьев 6, 7 в эластомерной обкладке 4, 5 первой и(или) второй секций 2, 3 корпуса 1 на единицу больше разности чисел зубьев 6, 7 в эластомерной обкладке 4, 5 первой и(или) второй секций 2, 3 корпуса 1 и, соответственно, зубьев 10, 11 первого и(или) второго роторов 8, 9, а также за счет того, что максимальное число ходов 12, 13 винтовой линии внутренних винтовых зубьев 6, 7 в эластомерной обкладке 4, 5 первой и(или) второй секций 2, 3 корпуса 1 на единицу меньше числа зубьев 10, 11 первого и(или) второго роторов 8, 9, а расстояние 25 между торцами 26 и 27 зубьев 6 и 7 в эластомерных обкладках 4 и 5 между первой и второй секциями 2, 3 корпуса 1 равно, по меньшей мере, ходу 14, 15 винтовой линии между краями 28 и 29 зубьев 10 и 11 первого и второго смежных роторов 8 и 9, повышаются моментные характеристики, КПД, ресурс и надежность героторного гидравлического двигателя при минимизации объемных потерь давления в многошаговых винтовых камерах между зубьями роторов и эластомерных обкладок в секциях корпусов.Due to the fact that the hollow body 1 is made integral of at least the first and second sections 2, 3, between which an intersection sub 24 is installed and fixed, the minimum number of strokes 12, 13 of the helical line of the internal helical teeth 6, 7 the elastomeric lining 4, 5 of the first and (or) second sections 2, 3 of the housing 1 is one greater than the difference in the numbers of teeth 6, 7 in the elastomeric lining 4, 5 of the first and (or) second sections 2, 3 of the housing 1 and, respectively, of the teeth 10 11 of the first and (or) second rotors 8, 9, and also due to the fact that the maximum number of moves 12, 13 is screw the howl of the internal helical teeth 6, 7 in the elastomeric lining 4, 5 of the first and (or) second sections 2, 3 of the housing 1 is one less than the number of teeth 10, 11 of the first and (or) second rotors 8, 9, and the distance 25 between the ends 26 and 27 teeth 6 and 7 in the elastomeric plates 4 and 5 between the first and second sections 2, 3 of the housing 1 is equal to at least the stroke 14, 15 of the helix between the edges 28 and 29 of the teeth 10 and 11 of the first and second adjacent rotors 8 and 9, torque characteristics, efficiency, resource and reliability of the gerotor hydraulic motor are increased while minimizing volumetric losses d detecting a multistep chambers between the screw rotor and the teeth of the plates to the elastomeric body portion.

Источники информацииInformation sources

1. Журнал "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море". М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", №9, 2003, стр.10, рис.4.1. The journal "Construction of oil and gas wells on land and at sea." M.: VNIIOENG OJSC, No. 9, 2003, p. 10, Fig. 4.

2. US 3912426, F01C 5/04, Oct.14, 19752. US 3912426, F01C 5/04, Oct.14, 1975

3. RU 2232860 С2, Е21В 4/02, F01C 5/04, 20.07.20043. RU 2232860 C2, Е21В 4/02, F01C 5/04, 20.07.2004

4. RU 2075589 C1, E21B 4/02, F01C 5/04, 20.03.1997 - прототип.4. RU 2075589 C1, E21B 4/02, F01C 5/04, 03/20/1997 - prototype.

Claims (5)

1. Героторный гидравлический двигатель или насос, содержащий полый корпус, размещенный внутри него, по меньшей мере, двухсекционный многошаговый винтовой героторный механизм, каждая секция которого имеет внутри корпуса эластомерную обкладку с внутренними винтовыми зубьями и установленный в ней ротор с наружными винтовыми зубьями, число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев эластомерной обкладки, ходы винтовых зубьев эластомерной обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а ось ротора смещена относительно оси эластомерной обкладки на величину, равную половине радиальной высоты зубьев, при этом две секции корпуса контактируют в зацеплении с соответствующей этим секциям корпуса парой роторов и образуют демпферную полость внутри корпуса, а между парой роторов, например между первым и вторым роторами установлен и закреплен роторный переходник, отличающийся тем, что полый корпус выполнен составным, по меньшей мере, из первой и второй секций, между которыми установлен и закреплен межсекционный переводник, при этом минимальное число ходов винтовой линии внутренних винтовых зубьев в эластомерной обкладке первой и (или) второй секций корпуса на единицу больше разности чисел зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса и соответственно первого и(или) второго роторов, максимальное число ходов винтовой линии внутренних винтовых зубьев в эластомерной обкладке первой и(или) второй секций корпуса на единицу меньше числа зубьев первого и(или) второго роторов, а расстояние между торцами зубьев в эластомерных обкладках между первой и второй секциями корпуса равно, по меньшей мере, ходу винтовой линии между краями зубьев первого и второго роторов.1. A hydraulic rotor motor or pump containing a hollow housing, at least two two-section multi-step screw gerotor mechanism inside it, each section of which has an elastomeric lining with internal helical teeth inside the housing and a rotor with external helical teeth installed in it, the number of teeth the rotor is one less than the number of teeth of the elastomeric plate, the moves of the helical teeth of the elastomeric plate and rotor are proportional to their number of teeth, and the axis of the rotor is offset relative to the axis of the elastomer lining by an amount equal to half the radial height of the teeth, while the two sections of the housing are in contact with the pair of rotors in contact with the corresponding sections of the housing and form a damper cavity inside the housing, and a rotor adapter is installed and fixed between the pair of rotors, for example between the first and second rotors, characterized in that the hollow body is made integral of at least the first and second sections, between which an intersection sub is installed and fixed, while the minimum number of strokes of the helical line inside of helical teeth in the elastomeric lining of the first and (or) second sections of the housing is one greater than the difference in the numbers of teeth in the elastomeric lining of the first and (or) second sections of the housing and, accordingly, of the first and (or) second rotors, the maximum number of strokes of the helical line of the internal helical teeth in the elastomeric lining of the first and (or) second sections of the housing is one less than the number of teeth of the first and (or) second rotors, and the distance between the ends of the teeth in the elastomeric lining between the first and second sections of the housing is at least , The course of the helical line between the edges of the teeth of the first and second rotors. 2. Героторный гидравлический двигатель или насос по п.1, отличающийся тем, что роторный переходник, установленный и закрепленный между первым и вторым роторами, выполнен в виде упругого торсионного вала.2. A hydraulic rotor motor or pump according to claim 1, characterized in that the rotor adapter mounted and secured between the first and second rotors is made in the form of an elastic torsion shaft. 3. Героторный гидравлический двигатель или насос по п.1, отличающийся тем, что часть поверхности зубьев, по меньшей мере, одного из роторов, расположена внутри демпферной полости, а расстояние между торцами зубьев, обращенных друг к другу эластомерных обкладок, образующих демпферную полость между первой и второй секциями корпуса, равно, по меньшей мере, 1,05 расстояния между краями и(или) торцами зубьев первого и второго роторов.3. The hydraulic rotor motor or pump according to claim 1, characterized in that a part of the surface of the teeth of at least one of the rotors is located inside the damper cavity, and the distance between the ends of the teeth facing each other of the elastomeric plates forming the damper cavity between the first and second sections of the housing is equal to at least 1.05 the distance between the edges and (or) the ends of the teeth of the first and second rotors. 4. Героторный гидравлический двигатель или насос по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая секции корпуса скреплены с межсекционным переводником при помощи первой конической резьбы с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов переводника в первую и вторую секции корпуса, а первый и второй роторы скреплены с роторным переходником при помощи второй конической резьбы с упором расположенных на максимальном радиальном удалении торцов переходника в торцы выходной и входной частей первого и второго роторов, при этом момент затяжки первой конической резьбы, по меньшей мере, в три раза превышает момент затяжки второй конической резьбы.4. The hydraulic rotor motor or pump according to claim 1, characterized in that the first and second sections of the housing are fastened to the intersection sub using the first tapered thread with the stop located at the maximum radial distance of the ends of the sub in the first and second sections of the housing, and the first and second the rotors are fastened to the rotor adapter using a second tapered thread with an emphasis placed on the maximum radial distance of the ends of the adapter to the ends of the output and input parts of the first and second rotors, while Tightening cop first tapered threads, at least three times the torque of second tapered threads. 5. Героторный гидравлический двигатель или насос по п.1, отличающийся тем, что роторы в каждой секции выполнены идентичными и(или) с одинаковыми входными и выходными резьбами и(или) с цилиндрическим пояском на выходе роторов, диаметр каждого из которых равен диаметру окружности выступов зубьев, и установлены в одном направлении относительно входа эластомерных обкладок в первой и второй секциях корпуса или относительно направления потока рабочей жидкости внутри двигателя или насоса.5. A hydraulic rotor motor or pump according to claim 1, characterized in that the rotors in each section are identical and (or) with the same input and output threads and (or) with a cylindrical girdle at the exit of the rotors, the diameter of each of which is equal to the diameter of the circle protrusions of the teeth, and are installed in one direction relative to the entrance of the elastomeric plates in the first and second sections of the housing or relative to the direction of flow of the working fluid inside the engine or pump.
RU2005131169/03A 2005-10-07 2005-10-07 Gerotor fluid drive or pump RU2304688C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005131169/03A RU2304688C2 (en) 2005-10-07 2005-10-07 Gerotor fluid drive or pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005131169/03A RU2304688C2 (en) 2005-10-07 2005-10-07 Gerotor fluid drive or pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005131169A RU2005131169A (en) 2007-04-20
RU2304688C2 true RU2304688C2 (en) 2007-08-20

Family

ID=38036517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005131169/03A RU2304688C2 (en) 2005-10-07 2005-10-07 Gerotor fluid drive or pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2304688C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2655136C1 (en) * 2014-12-19 2018-05-23 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Lower threaded connections exception in the casing of the barrier engine
RU2674349C1 (en) * 2014-12-12 2018-12-07 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Bearing unit and unit of drilling tool transmission
RU2675613C1 (en) * 2018-01-31 2018-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Gerotor hydraulic motor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - Научно-технический журнал, М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2003, №9, с.10, рис.4. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2674349C1 (en) * 2014-12-12 2018-12-07 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Bearing unit and unit of drilling tool transmission
US10301876B2 (en) 2014-12-12 2019-05-28 Halliburton Energy Services, Inc. Drilling tool bearing and drivetrain assembly
RU2655136C1 (en) * 2014-12-19 2018-05-23 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Lower threaded connections exception in the casing of the barrier engine
US10760339B2 (en) 2014-12-19 2020-09-01 Halliburton Energy Services, Inc. Eliminating threaded lower mud motor housing connections
RU2675613C1 (en) * 2018-01-31 2018-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Gerotor hydraulic motor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005131169A (en) 2007-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11519381B2 (en) Load balanced power section of progressing cavity device
US10753159B1 (en) Flexible coupling
RU2318135C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2283442C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU2565316C1 (en) Oscillator for drill string
RU2645198C1 (en) Oscillator for drilling string
US10161187B2 (en) Rotor bearing for progressing cavity downhole drilling motor
US9441627B2 (en) Lightweight and flexible rotors for positive displacement devices
RU2304688C2 (en) Gerotor fluid drive or pump
RU2373364C2 (en) Stator of screw gerotor machine
RU172421U1 (en) Drill string rotator
US8535028B2 (en) Downhole positive displacement motor
RU2689014C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
RU195413U1 (en) GEAR PUMP
RU2710338C1 (en) Hydraulic downhole motor
RU2388894C1 (en) Screw gerotor machine
RU2357063C2 (en) Gerotor hydraulic engine
RU2444600C1 (en) Propeller shaft of hydraulic downhole motor
RU2669438C1 (en) Hydraulic downhole motor
RU2283416C1 (en) Screw gerotor hydromachine stator
RU55050U1 (en) DEVICE FOR PUMPING GAS-LIQUID MIXTURES DURING TECHNOLOGICAL OPERATIONS IN WELLS
RU2285822C1 (en) Screw gerotor hydraulic machine stator
RU2361997C1 (en) Helical stator of gerotor hydraulic machine
RU2688824C1 (en) Hydraulic downhole motor
RU2723595C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine

Legal Events

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

Effective date: 20151008

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170306

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

Effective date: 20201008