RU2321767C1 - Screw hydraulic gerotor motor - Google Patents

Screw hydraulic gerotor motor Download PDF

Info

Publication number
RU2321767C1
RU2321767C1 RU2006126459/06A RU2006126459A RU2321767C1 RU 2321767 C1 RU2321767 C1 RU 2321767C1 RU 2006126459/06 A RU2006126459/06 A RU 2006126459/06A RU 2006126459 A RU2006126459 A RU 2006126459A RU 2321767 C1 RU2321767 C1 RU 2321767C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
teeth
lining
plate
coordinate system
Prior art date
Application number
RU2006126459/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Андоскин (RU)
Владимир Николаевич Андоскин
Сергей Петрович Астафьев (RU)
Сергей Петрович Астафьев
Максим Анатольевич Пушкарев (RU)
Максим Анатольевич Пушкарев
Анатолий Владимирович Нестеров (RU)
Анатолий Владимирович Нестеров
Алексей Сергеевич Глинкин (RU)
Алексей Сергеевич Глинкин
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 RU2006126459/06A priority Critical patent/RU2321767C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2321767C1 publication Critical patent/RU2321767C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry.
SUBSTANCE: invention relates to gerotor mechanisms of screw hydraulic motors in which rotor with bit is rotated by fluid medium delivered by pump which are used in drilling oil and gas wells. Proposed screw hydraulic gerotor motor has stator in form of tubular housing with fitted on elastomer, for instance, rubber lining with internal helical teeth, and rotor arranged inside stator with external helical teeth whose number is less by one than number of teeth of lining, pitches of helical teeth of lining and rotor are proportional to number of their teeth, and central longitudinal axes of rotor and lining are displaced relative to each other through value of eccentricity. Invention contains expressions and relations improving energy characteristics, mainly, developed power and torque, by providing maximum cross section area occupied by working medium at equal contour diameter, value of eccentricity of engagement in mechanism, number of teeth of lining and rotor owing to optimization of values of radii of circumferences whose envelopes inscribe end face profiles of teeth in lining and rotor, thus providing reduction of hydromechanical losses owing to uniform tension in all phases of contact of lining and rotor teeth, improved sealing over contact lines in zones of poles of engagement and reduction of contact loads in zone of maximum sliding speed.
EFFECT: improved energy characteristics.
3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к героторным механизмам винтовых многозаходных гидравлических двигателей, вращение ротора с долотом в которых осуществляется насосной подачей текучей среды, для бурения нефтяных и газовых скважин.The invention relates to gerotor mechanisms of screw multi-start hydraulic motors, the rotation of the rotor with a bit in which is carried out by pumping a fluid, for drilling oil and gas wells.

Известен героторный механизм с внутренним внецентроидным зацеплением, у которого торцовый профиль зубьев, например, статора принят за исходный, очерченный эквидистантой укороченной эпициклоиды или гипоциклоиды, а сопряженный профиль зубьев ротора выполнен как огибающая кривая исходного профиля (SU 93032 А, 21.03.1962).A known gerotor mechanism with internal extracentroid engagement, in which the end profile of the teeth, for example, the stator is taken as the initial one, outlined by the equidistant of the shortened epicycloid or hypocycloid, and the conjugate profile of the rotor teeth is made as an envelope curve of the original profile (SU 93032 A, 03/21/1962).

Недостатком известного механизма является то, что для образования зубьев ротора и статора (сердечника пресс-формы) требуется различный зуборезный инструмент, например две червячные фрезы, а с изменением числа зубьев механизма при его проектировании и изготовлении количество потребных червячных фрез возрастает, что не обеспечивает экономических преимуществ.A disadvantage of the known mechanism is that for the formation of the teeth of the rotor and stator (core of the mold) requires a different gear cutting tool, for example two worm cutters, and with the change in the number of teeth of the mechanism during its design and manufacture, the number of worm cutters required increases, which does not provide economic advantages.

Известен многозаходный героторный механизм винтовой гидравлической машины, содержащий элементы в виде статора и закрепленной в нем обкладки с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из эластомера, например из резины, и ротора с наружными винтовыми зубьями, причем число зубьев в обкладке статора больше числа зубьев ротора на единицу, ось статора смещена относительно оси ротора на величину эксцентриситета, равную половине высоты зубьев, а торцовый профиль зубьев одного из элементов выполнен как огибающая исходного контура рейки, очерченной эквидистантой укороченной циклоиды со смещением, при этом торцовый профиль зубьев другого элемента выполнен в виде эквидистанты огибающей первого элемента при обкатывании без проскальзывания их центроид, а величина эквидистантности составляет половину величины диаметрального натяга в зацеплении (RU 2194880 С2, 20.12.2002).A multi-way gerotor mechanism of a screw hydraulic machine is known, containing elements in the form of a stator and plates fixed therein with internal helical teeth made of elastomer, for example rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of teeth in the stator lining being more than the number of rotor teeth per unit , the stator axis is offset relative to the axis of the rotor by an eccentricity equal to half the height of the teeth, and the end profile of the teeth of one of the elements is made as an envelope of the initial contour of the rail, the truncated cycloid equidistant with a displacement, while the end profile of the teeth of another element is made in the form of the envelope of the first element envelope when their centroids are rolled without slipping, and the equidistance value is half the magnitude of the diametrical interference in engagement (RU 2194880 C2, 12.20.2002).

Недостатком известной конструкции является то, что не учитываются некоторые условия эксплуатации, например температура и условия нагружения при бурении различных по твердости пород для "горячих" скважин с температурой выше 100°С, в которых требуются многозаходные героторные винтовые механизмы с зазором в зацеплении ротор-статор.A disadvantage of the known design is that it does not take into account some operating conditions, for example, temperature and loading conditions when drilling rocks of different hardness for "hot" wells with temperatures above 100 ° C, which require multi-start gerotor screw mechanisms with a gap in the engagement of the rotor-stator .

Использование в таких скважинах забойных двигателей с натягом в зацеплении героторного винтового механизма снижает надежность и ресурс, что объясняется повышенным износом, резким снижением энергетических характеристик, по существу развиваемой мощности и крутящего момента, а также заклиниванием механизма.The use of downhole motors with an interference fit in the engagement of the gerotor screw mechanism reduces reliability and service life, which is explained by increased wear, a sharp decrease in energy characteristics, essentially developed power and torque, as well as jamming of the mechanism.

Другим недостатком известной конструкции является отсутствие возможности изменения натяга и корригирования формы зубьев ротора и статора без изменения наружных диаметров ротора и/или статора, что не позволяет создать надежное уплотнение по контактным линиям в героторном винтовом механизме с "нулевым" натягом в зацеплении.Another disadvantage of the known design is the inability to change the interference fit and correct the shape of the teeth of the rotor and stator without changing the outer diameters of the rotor and / or stator, which does not allow a reliable seal along the contact lines in the gerotor screw mechanism with a “zero” interference fit.

Известен героторный механизм, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из упругоэластичного материала, например из резины, и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев.A known gerotor mechanism comprising a stator with internal helical teeth made of an elastic material, such as rubber, and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, the rotor axis being offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial the height of the teeth, the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their number of teeth.

Профиль зубьев статора в торцовом сечении выполнен как огибающая исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой с радиусом RC1 укороченной циклоиды, а профиль зубьев ротора в торцовом сечении выполнен как огибающая другого исходного контура циклоидальной рейки с радиусом эквидистанты RC2, выполненным больше, чем RC1 или связанным соотношением RC2=RC1+(0,1...0,5)E, где Е - радиус производящей окружности, равный величине эксцентриситета (RU 2166603 С1, 10.05.2001).The stator teeth profile in the end section is made as the envelope of the initial contour of the cycloidal rack, outlined by an equidistant with a radius R C1 of the shortened cycloid, and the profile of the teeth of the rotor in the end section is made as the envelope of the other initial circuit of the cycloid rack with the equidistant radius of R C2 , made more than R C1 or the related relation R C2 = R C1 + (0.1 ... 0.5) E, where E is the radius of the generating circle equal to the eccentricity (RU 2166603 C1, 05/10/2001).

Вариантом известного изобретения является выполнение героторного механизма таким образом, что профиль зубьев статора в торцовом сечении выполнен как огибающая исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой с радиусом RC1 укороченной циклоиды, а профиль зубьев ротора в торцовом сечении очерчен сопряженными дугами окружностей, причем выступ зуба ротора очерчен дугой радиуса RB, большего, чем радиус эквидистанты статора RC1, или связан с ним соотношением RC2=RC1+(0,1...0,5)E, а профиль впадины зуба ротора очерчен дугой радиуса RV, зависящего от числа зубьев ротора, его наружного диаметра и эксцентриситета (RU 2166603 С1, 10.05.2001).An embodiment of the known invention is the implementation of the gerotor mechanism in such a way that the profile of the stator teeth in the end section is made as the envelope of the initial contour of the cycloidal rack, outlined by an equidistant curve with a radius R C1 of a shortened cycloid, and the profile of the teeth of the rotor in the end section is outlined by conjugate arcs of circles, and the protrusion of the rotor tooth is outlined by an arc of radius R B greater than the radius of the stator equidistant R C1 , or is associated with it by the ratio R C2 = R C1 + (0.1 ... 0.5) E, and the profile of the cavity of the rotor tooth is outlined by an arc of radius R V , depending on the number of teeth of the rotor, its outer diameter and eccentricity (RU 2166603 C1, 05/10/2001).

Недостатком известного героторного механизма является то, что указанные варианты героторных механизмов требуют осуществления селективной сборки рабочих пар в связи с необходимостью подбора ротора и статора по радиальному натягу.A disadvantage of the known gerotor mechanism is that these gerotor mechanisms require selective assembly of working pairs due to the need to select the rotor and stator by radial interference.

Кроме того, при работе за счет возникновения бокового натяга, распределенного равномерно при выпукло-вогнутом контакте зуба ротора с впадиной зуба статора, появляется повышенный износ боковых сторон зубьев статора, выполненных из упругоэластичного материала, при этом за счет наличия радиального и бокового натягов в зацеплении возникают силы трения в зонах контакта зубьев, создающие моменты сопротивления, препятствующие вращению ротора вокруг своей оси и его планетарному движению, что ухудшает энергетические характеристики механизма.In addition, during operation due to the occurrence of lateral interference, evenly distributed during convex-concave contact of the rotor tooth with the cavity of the stator tooth, increased wear of the lateral sides of the stator teeth made of elastic material occurs, while due to the presence of radial and lateral interference in the engagement friction forces in the zones of contact of the teeth, creating moments of resistance, preventing the rotation of the rotor around its axis and its planetary motion, which affects the energy characteristics of the mechanism.

В связи с тем, что исходные контуры инструментальных реек ротора и статора разные, исключается возможность изготовления ротора и сердечника пресс-формы статора одним инструментом.Due to the fact that the initial contours of the tool rails of the rotor and stator are different, the possibility of manufacturing the rotor and core of the stator mold with one tool is excluded.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является героторный механизм винтовой гидромашины, содержащий статор и эксцентрично расположенный в нем ротор, зубья которых находятся в непрерывном контакте и имеют разницу их чисел, равную единице, торцовые профили статора и ротора образованы общим исходным профилем рейки (зацепления) со смещением, а профиль этого контура очерчен эквидистантой укороченной циклоиды, при этом наибольшее допустимое положительное и наибольшее отрицательное смещения контура рейки заданы с выполнением соотношений:Closest to the claimed invention is a gerotor mechanism of a screw hydraulic machine containing a stator and a rotor eccentrically located in it, the teeth of which are in continuous contact and have a difference of their numbers equal to unity, the end profiles of the stator and rotor are formed by a common initial profile of the rail (mesh) with an offset , and the profile of this contour is outlined by the equidistant of the shortened cycloid, while the largest permissible positive and largest negative bias of the rail contour are given by the relation niy:

Δhn≤0,73aZ20,5,Δh n ≤0.73aZ 2 0.5 ,

|Δhот|≤1,04aZ10,41,| Δh from | ≤1.04aZ 1 0.41 ,

а допустимое значение контурного диаметра ограничено пределами:and the permissible value of the contour diameter is limited by:

Dк min≤Dк≤Dк max,D to min ≤D to ≤D to max ,

гдеWhere

Dк max=Df1+2Δhn,D to max = D f1 + 2Δh n ,

Dк min=Df1-2Δhот,D to min = D f1 -2Δh from ,

где Δhn, Δhот - наибольшее допустимое положительное и наибольшее отрицательное смещения, соответственно, контура рейки,where Δh n , Δh from is the largest allowable positive and greatest negative bias, respectively, of the rail contour,

Dк max, Dк min - наибольшее и наименьшее значения контурного диаметра,D to max , D to min - the largest and smallest values of the contour diameter,

а - эксцентриситет зацепления механизма,a is the eccentricity of the meshing mechanism,

Z1, 2- числа зубьев статора и ротора, соответственно,Z 1, 2 - the number of teeth of the stator and rotor, respectively,

Df1 - номинальный диаметр впадин статора при отсутствии смещения исходного контура, который задают по формуле:D f1 is the nominal diameter of the stator troughs in the absence of bias of the initial circuit, which is set by the formula:

Df1=2(rZ2+a+rц),D f1 = 2 (rZ 2 + a + r c ),

где Z2 - число зубьев ротора,where Z 2 - the number of teeth of the rotor,

r - радиус катящейся окружности, образующей нормальную циклоиду исходного контура рейки,r is the radius of the rolling circle forming a normal cycloid of the original rail contour,

rс - расстояние от укороченной циклоиды до точек профиля исходного контура рейки (RU 2232317 С1, 10.07.2004).r c is the distance from the shortened cycloid to the profile points of the initial rail contour (RU 2232317 C1, 07/10/2004).

Недостатком известной конструкции является то, что при выбранном контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета "а", числах Z1, 2 зубьев статора и ротора, соответственно, не может быть изменена площадь проходного сечения (площадь, занятая рабочим телом) многозаходного героторного механизма и, следовательно, отсутствует возможность улучшить энергетические характеристики, например развиваемую мощность и крутящий момент в двигателе для вращения ротора от насосной подачи текучей среды или развиваемое давление и расход в насосе для подачи текучей среды за счет вращения ротора.A disadvantage of the known design is that with the selected contour diameter D k , the eccentricity value "a", the numbers Z 1, 2 of the teeth of the stator and rotor, respectively, the passage area (the area occupied by the working fluid) of the multi-start gerotor mechanism cannot be changed and therefore, there is no way to improve energy characteristics, for example, the developed power and torque in the engine for rotating the rotor from the pump fluid supply or the developed pressure and flow rate in the pump for feeding ekuchey medium due to rotation of the rotor.

Недостатки известной конструкции объясняются тем, что форма исходного контура зацепления (рейки) стандартизована и задается, по существу, в соответствие с ОСТ 39-164-84, при этом контурный диаметр Dк может быть изменен только путем замены числа зубьев Z1 статора или эксцентриситета "а" зацепления механизма, что накладывает ограничения на проектирование механизма и оптимизацию характеристик двигателя или насоса.The disadvantages of the known design are explained by the fact that the shape of the initial engagement contour (rail) is standardized and is set essentially in accordance with OST 39-164-84, while the contour diameter D k can only be changed by replacing the number of teeth Z 1 of the stator or eccentricity "a" gear engagement, which imposes restrictions on the design of the mechanism and the optimization of the characteristics of the engine or pump.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в улучшении энергетических характеристик героторного винтового гидравлического двигателя, по существу развиваемой мощности и крутящего момента, путем обеспечения максимальной площади поперечного сечения, занятой рабочим телом, при одинаковом контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета зацепления механизма, числах зубьев обкладки и ротора за счет оптимизации величин радиусов окружностей, огибающие которых очерчивают торцовые профили зубьев в обкладке и роторе, вследствие чего обеспечивается снижение гидромеханических потерь за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладки и ротора, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.The technical problem to which the invention is directed is to improve the energy characteristics of a gerotor screw hydraulic motor, essentially developed power and torque, by ensuring the maximum cross-sectional area occupied by the working fluid, with the same contour diameter D k , the magnitude of the gear eccentricity, the number of teeth of the lining and the rotor by optimizing the values of the radii of the circles, the envelopes of which outline the end profiles of the teeth in the lining and the rotor, as a result of which there is a reduction in hydromechanical losses due to uniform interference in all phases of contact between the teeth of the plate and the rotor, improved compaction along the contact lines in the area of the poles of engagement, and reduced contact loads in the zone of maximum sliding speeds.

Сущность технического решения заключается в том, что в героторном винтовом гидравлическом двигателе, содержащем статор, представляющий собой трубчатый корпус с закрепленной в нем обкладкой из эластомера, например из резины, с внутренними винтовыми зубьями, и расположенный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев обкладки, ходы винтовых зубьев обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси ротора и обкладки смещены между собой на величину эксцентриситета, согласно изобретению торцовый профиль зубьев в обкладке из эластомера очерчен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, а центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос, причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси обкладки на величину эксцентриситета аw между центральными продольными осями ротора и обкладки и определен выражением:The essence of the technical solution lies in the fact that in a gerotor screw hydraulic motor containing a stator, which is a tubular body with an elastomer cover fixed to it, for example, rubber, with internal helical teeth, and a rotor located inside the stator with external helical teeth, the number of which one less than the number of teeth of the lining, the moves of the helical teeth of the lining and the rotor are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the rotor and the lining are offset by an eccentric value According to the invention, the end profile of the teeth in the elastomer lining is outlined as an envelope of the radius r s when the coordinate system X os , Y os , which belongs to a circle of radius r s , and the center of a circle of radius r s is located on a circle with radius R oc , drawn from the center of the coordinate system X OS , Y OS , and the center of the coordinate system X OS , Y OS is offset from the central longitudinal axis of the plate by the amount of eccentricity a w between the central longitudinal axis of the rotor and the plate and is defined by the expression:

Roc=rif-rs-aw,R oc = r if -r s -a w ,

где rif - радиус впадин зубьев обкладки, угол поворота φc системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, и угол поворота ψс системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношением:where r if is the radius of the cavities of the teeth of the lining, the angle of rotation φ c of the coordinate system X os , Y os relative to the fixed coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis of the lining, and the angle of rotation ψ from the coordinate system X c , Y c , the center of which is located on the central longitudinal axis of the plate, relative to the fixed coordinate system X to , To to are connected by the ratio:

ψccZp/Zc,ψ c = φ c Z p / Z c ,

где Zp и Zc - числа зубьев ротора и, соответственно, обкладки, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениями:where Z p and Z c - the number of teeth of the rotor and, accordingly, the lining, and the coordinates X s , Y from the nominal profile of the lining are defined by the expressions:

Xc=(Xoccosφcocsinφc+aw)cosψc+(Xocsinφcoccosφc)sinψc,X c = (X oc cosφ c -Y oc sinφ c + a w ) cosψ c + (X oc sinφ c -Y oc cosφ c ) sinψ c ,

Ус=-(Хосcosφсосsinφсw)sinψс+(Хосsinφсосcosφc)cosψc,Y c = - (X os cosφ s -Y os sinφ s + a w ) sinψ c + (X os sinφ s + Y os cosφ c ) cosψ c ,

при этом торцовый профиль зубьев ротора выполнен в виде огибающей зубьев обкладки из эластомера или в виде огибающей исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой укороченной циклоиды, или в виде огибающей исходного контура рейки, образованного сопряжением дуг окружностей.in this case, the end profile of the teeth of the rotor is made in the form of an envelope of teeth of the plate made of elastomer or in the form of an envelope of the initial contour of a cycloidal rack, outlined by the equidistant of a shortened cycloid, or in the form of an envelope of the initial contour of a rack formed by pairing circular arcs.

Кроме того, радиус rs, огибающая которого образует торцовый профиль зубьев в обкладке, и эксцентриситет aw между центральными продольными осями ротора и обкладки связаны соотношением: rs=(0,618...2,618)aw, а твердость обкладки с внутренними винтовыми зубьями, выполненной из резины, составляет 70±3 ед. Шор А.In addition, the radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth in the lining, and the eccentricity a w between the central longitudinal axes of the rotor and the lining are related by the relation: r s = (0.618 ... 2.618) a w , and the hardness of the lining with internal helical teeth made of rubber is 70 ± 3 units. Shore A.

Такое выполнение героторного винтового гидравлического двигателя обеспечивает максимальную площадь поперечного сечения, занятую рабочим телом, при одинаковом контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета зацепления аw механизма, числах зубьев Zc (обкладки) и Zp (ротора) путем оптимизации величин радиусов rs, rm окружностей, огибающие которых очерчивают торцовые профили зубьев в обкладке и роторе, соответственно, вследствие чего обеспечивается снижение гидромеханических потерь за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладки и ротора, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.This embodiment of a gerotor screw hydraulic motor provides the maximum cross-sectional area occupied by the working fluid with the same contour diameter D k , the magnitude of the eccentricity of the engagement a w mechanism, the number of teeth Z c (lining) and Z p (rotor) by optimizing the radii r s , r m circles whose envelopes outline face profiles of the teeth in the second plate and the rotor, respectively, thereby enabling reduction hydromechanical losses due to uniform tightness in all phases of the teeth contact and a rotor electrode, improve the seal along the contact lines in the engagement pole area and reducing contact stresses in the maximum sliding speeds zone.

Выполнение героторного винтового гидравлического двигателя таким образом, что радиус rs, огибающая которого образует торцовый профиль зубьев в обкладке, и эксцентриситет аw между центральными продольными осями ротора и обкладки связаны соотношением: rs=(0,618...2,618)аw, дополнительно снижает вероятность возникновения резонансных поперечных колебаний двигателя в скважине при осевых нагрузках, изменяемых при воздействии двигателя на забой, за счет синхронизации работы многозаходных многошаговых винтовых (шлюзовых) камер между зубьями ротора и обкладки.The execution of a gerotor screw hydraulic motor in such a way that the radius r s whose envelope forms the end profile of the teeth in the plate and the eccentricity a w between the central longitudinal axes of the rotor and the plate are related by the relation: r s = (0.618 ... 2.618) a w , additionally reduces the likelihood of resonant transverse vibrations of the engine in the borehole under axial loads that change when the engine acts on the bottom due to the synchronization of multi-start multi-step screw (lock) chambers between the teeth of the mouth pa and plates.

Ниже представлен лучший вариант героторного винтового гидравлического двигателя для бурения горизонтальных нефтяных скважин.Below is the best version of a gerotor screw hydraulic motor for drilling horizontal oil wells.

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

На фиг.2 показан поперечный разрез А-А на фиг.1 статора и ротора героторного винтового гидравлического двигателя, отношение чисел зубьев ротор - обкладка равно 5/6.Figure 2 shows a cross-section aa in figure 1 of the stator and rotor of the rotor screw hydraulic motor, the ratio of the number of teeth of the rotor-lining is 5/6.

На фиг.3 показана схема образования торцового профиля зубьев в обкладке из эластомера.Figure 3 shows a diagram of the formation of the end profile of the teeth in the lining of the elastomer.

На фиг.4 показано образование торцового профиля зубьев в обкладке из эластомера, который очерчен как огибающая кривая множества радиусов rs при повороте систем координат, показанных на фиг.3, при следующих значениях:Figure 4 shows the formation of the end profile of the teeth in the lining of the elastomer, which is outlined as an envelope curve of the set of radii r s when turning the coordinate systems shown in figure 3, with the following values:

rs=7,6125 мм, aw=3,5 мм, rif=31,675 мм при номинальном диаметре впадин обкладки Dк=63,35 мм.r s = 7.6125 mm, a w = 3.5 mm, r if = 31.675 mm with a nominal diameter of the valleys of the lining D k = 63.35 mm.

На фиг.5 показан пример выполнения героторного винтового гидравлического двигателя при одинаковом контурном диаметре Dк:Figure 5 shows an example of a gerotor screw hydraulic motor with the same contour diameter D to :

обкладка rif=31,675 мм от окружности rs=7,6125 мм;lining r if = 31.675 mm from the circumference r s = 7.6125 mm;

торцовый профиль зубьев ротора, rа=28,175 мм, выполнен в виде огибающей зубьев обкладки из эластомера;the end profile of the teeth of the rotor, r a = 28.175 mm, is made in the form of an envelope of the teeth of the lining of the elastomer;

S=592 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом, погрешностей в зацеплении (натягов и зазоров) нет.S = 592 mm 2 - the cross-sectional area occupied by the working fluid; there are no errors in engagement (interference and clearances).

На фиг.6 показан пример выполнения героторного винтового гидравлического двигателя при одинаковом контурном диаметре Dк:Figure 6 shows an example of a gerotor screw hydraulic motor with the same contour diameter D to :

обкладка rif=31,675 мм от окружности rs=7,6125 мм;lining r if = 31.675 mm from the circumference r s = 7.6125 mm;

ротор rа=28,175 мм выполнен в виде огибающей исходного контура циклоидальной рейки (зацепления), очерченной эквидистантой укороченной циклоиды;the rotor r a = 28.175 mm is made in the form of an envelope of the initial contour of the cycloidal rack (gearing), outlined by the equidistant of a shortened cycloid;

S=588 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом;S = 588 mm 2 - the cross-sectional area occupied by the working fluid;

цифры 0,0539, а также 0,045 и 0,0042 обозначают натяг в мм в зацеплении.the numbers 0.0539, as well as 0.045 and 0.0042 indicate the interference in mm in engagement.

На фиг.7 показан пример выполнения героторного винтового гидравлического двигателя при одинаковом контурном диаметре Dк:Figure 7 shows an example of a gerotor screw hydraulic motor with the same contour diameter D to :

обкладка rif=31,675 мм от окружности rs=7,6125 мм;lining r if = 31.675 mm from the circumference r s = 7.6125 mm;

торцовый профиль зубьев ротора rа=28,175 мм выполнен в виде огибающей исходного контура рейки (зацепления), образованного сопряжением дуг окружностей;the end profile of the teeth of the rotor r a = 28.175 mm is made in the form of an envelope of the initial contour of the rack (mesh), formed by pairing arcs of circles;

S=582 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом;S = 582 mm 2 is the cross-sectional area occupied by the working fluid;

цифры 0,1599, а также 0,032 и 0,0031 обозначают натяг в мм в зацеплении.the numbers 0.1599, as well as 0.032 and 0.0031 indicate the interference in mm in engagement.

При выполнении обкладки и ротора, показанных как на фиг.6, но рассчитанных по ОСТ 39-164-84:When performing the lining and the rotor, shown as in Fig.6, but calculated according to OST 39-164-84:

Dk=2rif, rif=31,675 мм;D k = 2r if , r if = 31.675 mm;

Δh1n=0 (смещение исходного контура рейки для образования профиля зубьев обкладки);Δh 1n = 0 (displacement of the initial contour of the rail for the formation of the profile of the teeth of the lining);

Δh2n=0,6125 мм (смещение исходного контура рейки для образования профиля зубьев ротора);Δh 2n = 0.6125 mm (offset of the initial contour of the rail for the formation of the profile of the teeth of the rotor);

S=572 мм2 - площадь поперечного сечения, занятая рабочим телом, при одинаковых натягах в зацеплении, при номинальных диаметрах впадин обкладки Dk=63,35 мм и диаметре ротора Da=56,35 мм.S = 572 mm 2 - the cross-sectional area occupied by the working fluid, with the same interference in the engagement, with the nominal diameters of the valleys D k = 63.35 mm and the diameter of the rotor D a = 56.35 mm.

Героторный винтовой гидравлический двигатель содержит статор, представляющий собой трубчатый корпус 1, выполненный из стали 40Х ГОСТ 4543-71, с закрепленной в нем обкладкой 2 из эластомера, по существу из резины ИРП-1226-5 ТУ 2512.003.45055793-98, с внутренними винтовыми зубьями 3, и расположенный внутри статора ротор 4, выполненный из стали 30Х13 ГОСТ 5949-75, с наружными винтовыми зубьями 5, число которых на единицу меньше числа зубьев 3 обкладки 2, ходы винтовых зубьев 3 обкладки 2 и винтовых зубьев 5 ротора 4 пропорциональны их числам зубьев (не показаны), а центральная продольная ось 6 ротора 4 и центральная продольная ось 7 обкладки 2 смещены между собой на величину эксцентриситета 8, показано на фиг.1, 2.The rotor screw hydraulic motor contains a stator, which is a tubular housing 1 made of steel 40X GOST 4543-71, with a lining 2 made of elastomer fixed therein, essentially made of rubber IRP-1226-5 TU 2512.003.45055793-98, with internal screw teeth 3, and a rotor 4 located inside the stator, made of steel 30X13 GOST 5949-75, with external helical teeth 5, the number of which is one less than the number of teeth 3 of the lining 2, the moves of the helical teeth 3 of the lining 2 and the helical teeth 5 of the rotor 4 are proportional to their the number of teeth (not shown), and the central the main longitudinal axis 6 of the rotor 4 and the central longitudinal axis 7 of the plate 2 are offset from each other by the amount of eccentricity 8, shown in figures 1, 2.

Существенными признаками героторного винтового гидравлического двигателя является то, что торцовый профиль зубьев 3 в обкладке 2 из эластомера очерчен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, а центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос, причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси 7 обкладки 2 на величину эксцентриситета 8, аw между центральными продольными осями 6 ротора 4 и 7 обкладки 2 и определен выражением:The essential features of a gerotor screw hydraulic motor is that the end profile of the teeth 3 in the cover 2 of the elastomer is outlined as an envelope curve of radii r s when turning the coordinate system X OS , Y OS , which contains a circle of radius r s , and the center of the circle of radius r s is on a circle with a radius R oc drawn from the center of the coordinate system X OS , Y OS , and the center of the coordinate system X OS , Y OS is offset from the central longitudinal axis 7 of plate 2 by an eccentricity of 8, and w between the central longitudinal axes 6 of the rotor 4 and 7 of the plate 2 and is defined by the expression:

Roc=rif-rs-aw,R oc = r if -r s -a w ,

где rif - радиус впадин зубьев 3 обкладки 2, угол поворота φc системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, и угол поворота ψc системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношением:where r if is the radius of the dents 3 of the plate 2, the rotation angle φ c of the coordinate system X OS , Y OS relative to the fixed coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis 7 of the plate 2, and the rotation angle ψ c of the coordinate system X with , With , the center of which is located on the Central longitudinal axis 7 of the plate 2, relative to the fixed coordinate system X to , To to are connected by the ratio:

ψcсZp/Zc,ψ c = φ with Z p / Z c ,

где Zp и Zc - числа зубьев ротора 4 и, соответственно, обкладки 2, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениями:where Z p and Z c are the numbers of teeth of the rotor 4 and, respectively, of the plate 2, and the coordinates X c , Y from the nominal profile of the plate are determined by the expressions:

Хс=(Хосcosφсосsinφc+aw)cosψc+(Хосsinφcосcosφc)sinψс,X c = (X os cosφ s -Y os sinφ c + a w ) cosψ c + (X os sinφ c -U os cosφ c ) sinψ s ,

Ус=-(Хосcosφсосsinφcw)sinψc+(Хосsinφcосcosφc)cosψc, показано на фиг.2, 3, 4. With Y = - (X axes cosφ c- axes sinφ c + a w) sinψ c + (oc x sinφ c + Y axes cosφ c) cosψ c, 2, 3, 4.

При этом торцовый профиль зубьев 5 ротора 4 выполнен в виде огибающей зубьев 3 обкладки 2 из эластомера или в виде огибающей исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой укороченной циклоиды, или в виде огибающей исходного контура рейки, образованного сопряжением дуг окружностей, показано на фиг.5, 6, 7, соответственно.In this case, the end profile of the teeth 5 of the rotor 4 is made in the form of an envelope of teeth 3 of the plate 2 made of elastomer or in the form of an envelope of the initial contour of a cycloidal rail, outlined by an equidistant of a shortened cycloid, or in the form of an envelope of the initial contour of a rail formed by the conjugation of circular arcs, shown in figure 5 , 6, 7, respectively.

Существенными признаками героторного винтового гидравлического двигателя является также то, что радиус rs, огибающая которого образует торцовый профиль зубьев 3 в обкладке 2, и эксцентриситет 8, аw между центральной продольной осью 6 ротора 4 и центральной продольной осью 7 обкладки 2 связаны соотношением: rs=(0,618...2,618)аw, при этом твердость обкладки 2 с внутренними винтовыми зубьями, выполненной из резины, составляет 75±3 ед. Шор А, показано на фиг.2.The essential features of a gerotor screw hydraulic motor is also that the radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth 3 in the lining 2, and the eccentricity 8, and w between the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 and the central longitudinal axis 7 of the lining 2 are related by the ratio: r s = (0.618 ... 2.618) and w , while the hardness of the lining 2 with internal helical teeth made of rubber is 75 ± 3 units. Shore A, shown in figure 2.

На фиг.3 показан пример профилирования точки "С" обкладки 2 трубчатого корпуса 1 от образующей окружности радиуса rs.Figure 3 shows an example of profiling point "C" of the lining 2 of the tubular body 1 from the generatrix of a circle of radius r s .

При проектировании задают:When designing ask:

rif - номинальный радиус окружности вершин детали с наружными зубьями (окружности впадин для детали с внутренними зубьями);r if is the nominal radius of the circumference of the vertices of the part with external teeth (the circumference of the depressions for the part with internal teeth);

aw - межцентровое расстояние в паре;a w is the center-to-center distance in a pair;

Zc - число зубьев обкладки статора;Z c is the number of teeth of the stator lining;

δ - натяг в паре ротор - обкладка статора.δ - interference in the rotor pair - stator lining.

Исходя из требуемых энергетических характеристик, назначают радиус образующей окружности rs=(0,618...2,618)aw и находят профиль обкладки 2 статора по формулам:Based on the required energy characteristics, assign the radius of the circumference r s = (0.618 ... 2.618) a w and find the profile of the lining 2 of the stator by the formulas:

Roc=rif-rs-aw,R oc = r if -r s -a w ,

Figure 00000002
Figure 00000002

Xoc=Roc+rscosαc,X oc = R oc + r s cosα c ,

Yoc=rssinαc,Y oc = r s sinα c ,

ψccZp/Zc,ψ c = φ c Z p / Z c ,

Xc=(Хосcosφcосsinφc+aw)cosψc+(Хосsinφcосcosφc)sinψc,X c = (X os cosφ c - os sinφ c + a w ) cosψ c + (x os sinφ c + y os cosφ c ) sinψ c ,

Ус=-(Хосcosφсосsinφcw)sinψc+(Хосsinφcосcosφc)cosψc, With Y = - (X axes cosφ c- axes sinφ c + a w) sinψ c + (oc x sinφ c + Y axes cosφ c) cosψ c,

гдеWhere

Roc - радиус центра образующей окружности обкладки 2 статора rs,R oc - the radius of the center of the generatrix of the circumference of the plate 2 of the stator r s ,

Rop - радиус центра образующей окружности ротора rm,R op is the radius of the center of the generatrix of the circumference of the rotor r m ,

Xс и Yс - координаты номинального профиля обкладки 2 статора,X with and Y with - coordinates of the nominal profile of the plate 2 of the stator,

φс и ψс - текущие углы поворота обкладки и его образующей окружности rs,φ s and ψ s are the current rotation angles of the plate and its generating circle r s ,

αс - угол между осью Хос и нормалью к профилю обкладки статора в момент профилирования, with α - angle between the axis X axes and the normal to the profile of the stator electrode at the time of profiling,

rs - радиус образующей окружности обкладки 2 статора.r s is the radius of the circumference of the lining 2 of the stator.

Натяг в зацеплении получают, увеличив величины rif и rm в формулах для определения профиля ротора 4 на величину δ.An interference fit is obtained by increasing the values of r if and r m in the formulas for determining the profile of the rotor 4 by a value of δ.

Героторный винтовой гидравлический двигатель работает следующим образом. Буровой раствор - глинистая жидкость с абразивными частицами, имеющая плотность до 1500 кг/м3, с содержанием до 1% песка, до 5% нефтепродуктов, подается в верхнюю часть героторного винтового двигателя по колонне бурильных труб (не показаны).Gerotor screw hydraulic motor operates as follows. Drilling fluid - a clay fluid with abrasive particles, having a density of up to 1500 kg / m 3 , with a content of up to 1% sand, up to 5% of petroleum products, is fed into the upper part of the gerotor screw engine through a drill pipe string (not shown).

Под действием перепада давления бурового раствора ротор 4 совершает планетарное движение внутри статора, обкатываясь винтовыми зубьями 5 по винтовым зубьям 3 обкладки из эластомера 2, закрепленной в трубчатом корпусе 1, показано на фиг.1, 2.Under the influence of the differential pressure of the drilling fluid, the rotor 4 performs a planetary motion inside the stator, rolling around with helical teeth 5 along the helical teeth 3 of the plate of elastomer 2, mounted in a tubular body 1, shown in Fig.1, 2.

При этом центральная продольная ось 6 ротора 4 совершает вращение вокруг центральной продольной оси 7 обкладки 2 из эластомера, закрепленной в трубчатом корпусе 1, по окружности радиуса aw, а сам ротор 4 поворачивается вокруг своей центральной продольной оси 6 в направлении, противоположном направлению планетарного движения, показано на фиг.2.In this case, the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 rotates around the central longitudinal axis 7 of the elastomer plate 2 fixed in the tubular body 1 along a circle of radius a w , and the rotor 4 itself rotates around its central longitudinal axis 6 in the opposite direction to the planetary motion shown in figure 2.

Кинематическое движение ротора 4 относительно обкладки 2 трубчатого корпуса 1 определяется качением без скольжения зубьев 5 ротора 4 по винтовым зубьям 3 обкладки 2 трубчатого корпуса 1, показано на фиг.2, 5, 6, 7, а торцовый профиль зубьев 5 ротора 4 выполнен при одинаковом контурном диаметре Dк, как показано:The kinematic movement of the rotor 4 relative to the lining 2 of the tubular body 1 is determined by rolling without sliding the teeth 5 of the rotor 4 along the helical teeth 3 of the lining 2 of the tubular body 1, shown in Figs. 2, 5, 6, 7, and the end profile of the teeth 5 of the rotor 4 is made at the same contour diameter D to , as shown:

- на фиг.5, обкладка rif=31,675 мм от окружности rs=7,6125 мм, а торцовый профиль зубьев ротора, ra=28,175 мм, выполнен в виде огибающей зубьев обкладки из эластомера,- figure 5, the lining r if = 31.675 mm from the circumference r s = 7.6125 mm, and the end profile of the teeth of the rotor, r a = 28.175 mm, is made in the form of an envelope of the teeth of the lining of elastomer,

- или на фиг.6, обкладка rif=31,675 мм от окружности rs=7,6125 мм, а торцовый профиль зубьев 5 ротора rа=28,175 мм выполнен в виде огибающей исходного контура циклоидальной рейки (зацепления), очерченной эквидистантой укороченной циклоиды,- or in Fig.6, the lining r if = 31.675 mm from the circumference r s = 7.6125 mm, and the end profile of the teeth of the 5 rotor r a = 28.175 mm is made in the form of an envelope of the initial contour of the cycloidal rack (gearing), outlined by the equidistant of the shortened cycloid ,

- или на фиг.7, обкладка rif=31,675 мм от окружности rs=7,6125 мм, а торцовый профиль зубьев 5 ротора rа=28,175 мм выполнен в виде огибающей исходного контура рейки (зацепления), образованного сопряжением дуг окружностей.- or in Fig. 7, the lining r if = 31.675 mm from the circumference r s = 7.6125 mm, and the end profile of the teeth 5 of the rotor r a = 28.175 mm is made in the form of an envelope of the initial contour of the rail (meshing) formed by the conjugation of circular arcs.

При этом торцовый профиль зубьев 3 очерчен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, а центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос , причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси 7 обкладки 2 на величину эксцентриситета 8, aw между центральными продольными осями 6 ротора 4 и, соответственно, 7 обкладки 2 и определен выражением:In this case, the end profile of the teeth 3 is outlined as an envelope of radius r s when the coordinate system X os is rotated, Y os , which contains a circle of radius r s , and the center of a circle of radius r s is located on a circle with radius R oc drawn from the center of the coordinate system X OS , Y OS , and the center of the coordinate system X OS , Y OS is offset from the central longitudinal axis 7 of the lining 2 by the amount of eccentricity 8, a w between the central longitudinal axes 6 of the rotor 4 and, accordingly, 7 of the lining 2 and is defined by the expression:

Roc=rif-rs-aw,R oc = r if -r s -a w ,

где rif - радиус впадин зубьев обкладки 2, угол поворота φс системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, и угол поворота ψc системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси 7 обкладки 2, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношением:where r if is the radius of the gaps of the teeth of the shell 2, the angle of rotation φ from the coordinate system X OS , Y OS relative to the stationary coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis 7 of the shell 2, and the rotation angle ψ c of the coordinate system X with , With , the center of which is located on the Central longitudinal axis 7 of the plate 2, relative to the fixed coordinate system X to , To to are connected by the ratio:

ψccZp/Zc,ψ c = φ c Z p / Z c ,

где Zp и Zc - числа зубьев 5 ротора 4 и, соответственно, 3 обкладки 2, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениями:where Z p and Z c are the number of teeth 5 of the rotor 4 and, accordingly, 3 of the plate 2, and the coordinates X c , Y from the nominal profile of the plate are defined by the expressions:

Xc=(Хосcosφcосsinφc+aw)cosψc+(Хосsinφcосcosφc)sinψc,X c = (X os cosφ c - os sinφ c + a w ) cosψ c + (x os sinφ c + y os cosφ c ) sinψ c ,

Yс=-(Хосcosφсосsinφcw)sinψc+(Хосsinφcосcosφc)cosψc. With Y = - (X axes cosφ c- axes sinφ c + a w) sinψ c + (oc x sinφ c + Y axes cosφ c) cosψ c.

При этом радиус rs, огибающая которого образует торцовый профиль зубьев 3 в обкладке 2, и эксцентриситет 8, aw между центральной продольной осью 6 ротора 4 и центральной продольной осью 7 обкладки 2 связаны соотношением: rs=(0,618...2,618)аw.In this case, the radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth 3 in the lining 2, and the eccentricity 8, a w between the central longitudinal axis 6 of the rotor 4 and the central longitudinal axis 7 of the lining 2 are related by the relation: r s = (0.618 ... 2.618) and w .

Героторный винтовой гидравлический двигатель для вращения ротора от насосной подачи текучей среды улучшает энергетические характеристики, по существу развиваемую мощность и крутящий момент, путем обеспечения максимальной площади поперечного сечения, занятой рабочим телом, при одинаковом контурном диаметре Dк, величине эксцентриситета зацепления механизма, числах зубьев обкладки и ротора за счет оптимизации величин радиусов окружностей, огибающие которых очерчивают торцовые профили зубьев в обкладке и роторе, вследствие чего обеспечивается снижение гидромеханических потерь за счет равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладки и ротора, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления и снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения.A gerotor screw hydraulic motor for rotating the rotor from the pump fluid supply improves energy characteristics, essentially developed power and torque, by ensuring the maximum cross-sectional area occupied by the working fluid, with the same contour diameter D to , the magnitude of the eccentricity of the gear engagement, the number of teeth of the lining and rotor by optimizing the values of the radii of circles, the envelopes of which outline the end profiles of the teeth in the lining and the rotor, as a result of which A reduction in hydromechanical losses due to uniform interference in all phases of contact between the teeth of the lining and the rotor, improvement of compaction along the contact lines in the area of the poles of engagement and reduction of contact loads in the zone of maximum sliding speeds is noted.

Claims (3)

1. Героторный винтовой гидравлический двигатель, содержащий статор, представляющий собой трубчатый корпус с закрепленной в нем обкладкой из эластомера, например из резины, с внутренними винтовыми зубьями, и расположенный внутри статора ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев обкладки, ходы винтовых зубьев обкладки и ротора пропорциональны их числам зубьев, а центральные продольные оси ротора и обкладки смещены между собой на величину эксцентриситета, отличающийся тем, что торцовый профиль зубьев обкладки из эластомера выполнен как огибающая кривая радиусов rs при повороте системы координат Хос, Уос, которой принадлежит окружность радиуса rs, а центр окружности радиуса rs расположен на окружности с радиусом Roc, проведенным из центра системы координат Хос, Уос, причем центр системы координат Хос, Уос смещен от центральной продольной оси обкладки на величину эксцентриситета аw между центральными продольными осями ротора и обкладки и определен выражением1. A rotor screw hydraulic motor containing a stator, which is a tubular body with a sheath of elastomer, for example rubber, fixed to it, with internal helical teeth, and a rotor with external helical teeth located inside the stator, the number of which is one less than the number of teeth of the sheath, the moves of the helical teeth of the plate and the rotor are proportional to their number of teeth, and the central longitudinal axis of the rotor and the plate are offset by an eccentricity, characterized in that the end profile of the tooth into the plates of elastomer is made as an envelope curve of radii r s when turning the coordinate system X OS , Y OS , which belongs to a circle of radius r s , and the center of a circle of radius r s is located on a circle with a radius R oc drawn from the center of the coordinate system X OS , Y os , and the center of the coordinate system X os , Y os is offset from the central longitudinal axis of the plate by the amount of eccentricity a w between the central longitudinal axes of the rotor and plate and is defined by the expression Roc=rif-rs-aw,R oc = r if -r s -a w , где rif - радиус впадин зубьев обкладки,where r if is the radius of the depressions of the teeth of the lining, угол поворота φс системы координат Хос, Уос относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, и угол поворота ψc системы координат Хс, Ус, центр которой расположен на центральной продольной оси обкладки, относительно неподвижной системы координат Хк, Ук, связаны соотношениемthe rotation angle φ c of the coordinate system X OS , V OS relative to the fixed coordinate system X k , Y k , the center of which is located on the central longitudinal axis of the plate, and the rotation angle ψ c of the coordinate system X c , Y c , the center of which is located on the central longitudinal axis the plates relative to the fixed coordinate system X k , Y k are related by the relation ψcсZp/Zc,ψ c = φ with Z p / Z c , где Zp и Zc - числа зубьев ротора и соответственно обкладки, а координаты Хс, Ус номинального профиля обкладки определены выражениямиwhere Z p and Z c - the number of teeth of the rotor and, respectively, the lining, and the coordinates X s , Y from the nominal profile of the lining are determined by the expressions Xc=(Xoccosφcocsinφc+aw)cosψc+(Xocsinφcoccosφc)sinψc,X c = (X oc cosφ c -Y oc sinφ c + a w ) cosψ c + (X oc sinφ c -Y oc cosφ c ) sinψ c , Ус=-(Хосcosφсосsinφсw)sinψс+(Хосsinφсосcosφc)cosψc,Y c = - (X os cosφ s -Y os sinφ s + a w ) sinψ c + (X os sinφ s + Y os cosφ c ) cosψ c , при этом торцовый профиль зубьев ротора выполнен в виде огибающей зубьев обкладки из эластомера или в виде огибающей исходного контура циклоидальной рейки, очерченной эквидистантой укороченной циклоиды или в виде огибающей исходного контура рейки, образованного сопряжением дуг окружностей.in this case, the end profile of the teeth of the rotor is made in the form of an envelope of teeth of the plate made of elastomer or in the form of an envelope of the initial contour of a cycloidal rail, outlined by an equidistant shortened cycloid or in the form of an envelope of the initial contour of a rail formed by conjugation of circular arcs. 2. Героторный винтовой гидравлический двигатель по п.1, отличающийся тем, что радиус rs, огибающая которого образует торцовый профиль зубьев обкладки, и эксцентриситет аw между центральными продольными осями ротора и обкладки связаны соотношением2. The rotor screw hydraulic motor according to claim 1, characterized in that the radius r s , the envelope of which forms the end profile of the teeth of the plate, and the eccentricity a w between the central longitudinal axes of the rotor and the plate are connected by the ratio rs=(0,618 - 2,618)аw.r s = (0.618 - 2.618) and w . 3. Героторный винтовой гидравлический двигатель по п.1, отличающийся тем, что твердость обкладки с внутренними винтовыми зубьями, выполненной из резины, составляет 70±3 ед. Шор А.3. The rotor screw hydraulic motor according to claim 1, characterized in that the hardness of the lining with internal helical teeth made of rubber is 70 ± 3 units. Shore A.
RU2006126459/06A 2006-07-20 2006-07-20 Screw hydraulic gerotor motor RU2321767C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126459/06A RU2321767C1 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Screw hydraulic gerotor motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126459/06A RU2321767C1 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Screw hydraulic gerotor motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2321767C1 true RU2321767C1 (en) 2008-04-10

Family

ID=39366791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006126459/06A RU2321767C1 (en) 2006-07-20 2006-07-20 Screw hydraulic gerotor motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321767C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710338C1 (en) * 2019-07-01 2019-12-25 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Hydraulic downhole motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2710338C1 (en) * 2019-07-01 2019-12-25 Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" Hydraulic downhole motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2602856C2 (en) Volume type engine with radially limited rotor engagement
US8888474B2 (en) Downhole motors and pumps with asymmetric lobes
US3414189A (en) Screw rotor machines and profiles
US9051780B2 (en) Progressive cavity hydraulic machine
RU2228444C1 (en) Screw hydraulic machine gerotor mechanism
RU2283442C1 (en) Stator of screw gerotor hydraulic machine
US20160040480A1 (en) Variable Diameter Stator and Rotor for Progressing Cavity Motor
CN1316162C (en) Medium-high pressure gear pump having asymmetric double-circular-arc gear shape
RU2309237C1 (en) Gerotor mechanism for hydraulic screw-rotor machine
US1863335A (en) Rotary pump
US6213744B1 (en) Phased rotary displacement device
EP2852763B1 (en) Reduced noise screw machines
RU2321767C1 (en) Screw hydraulic gerotor motor
RU2321768C1 (en) Screw hydraulic gerotor motor
CA2719121C (en) Progressive cavity hydraulic machine
WO1994023206A1 (en) Hydraulic machine
EP3499038B1 (en) Stator and rotor profile for improved power section performance and reliability
RU2202694C1 (en) Screw hydraulic machine helical gear rotation mechanism
RU2166603C1 (en) Gerotor mechanism of screw face hydraulic machine
RU2194880C2 (en) Multistart gyrator mechanism of screw hydraulic machine
RU2375583C1 (en) Helical stator of hydraulic machine
RU2800620C1 (en) Screw gerotor pump stator
RU2144618C1 (en) Screw downhole motor
RU2805348C1 (en) Gerotor hydraulic motor
KR102611385B1 (en) Volumetric gear machine with spiral teeth

Legal Events

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

Effective date: 20200721