RU2402692C1 - One-screw hydraulic machine - Google Patents
One-screw hydraulic machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402692C1 RU2402692C1 RU2009108822/06A RU2009108822A RU2402692C1 RU 2402692 C1 RU2402692 C1 RU 2402692C1 RU 2009108822/06 A RU2009108822/06 A RU 2009108822/06A RU 2009108822 A RU2009108822 A RU 2009108822A RU 2402692 C1 RU2402692 C1 RU 2402692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubular shell
- teeth
- stator
- windows
- screw
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области горного дела, к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к одновинтовым гидромашинам в виде винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, винтовых насосов для добычи нефти и перекачивания жидкостей и также винтовых гидромоторов общего назначения.The invention relates to the field of mining, to the oil and gas industry, in particular to single-screw hydraulic machines in the form of downhole screw motors for drilling oil and gas wells, screw pumps for oil production and pumping liquids and also general purpose screw motors.
Известна одновинтовая гидромашина в виде винтового забойного двигателя (см. книгу «Винтовые забойные двигатели», стр.16-28. М.: Недра, 1999 г., авторы Д.Ф.Балденко, Ф.Д.Балденко, А.Н.Гноевых), содержащего 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. Ось ротора двигателя смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, профили наружных зубьев ротора и внутренних зубьев статора в торцевом сечении выполнены взаимно огибаемыми, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев.A single-screw hydraulic machine in the form of a downhole screw motor is known (see the book “Downhole screw motors”, pp. 16-28. M: Nedra, 1999, authors D.F. Baldenko, F.D. Baldenko, A.N. Pus), containing 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 teeth of the stator. The rotor axis of the motor is offset relative to the stator axis by an eccentricity equal to half the radial height of the teeth, the profiles of the outer teeth of the rotor and the internal teeth of the stator in the end section are mutually enveloped, and the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their number of teeth.
Недостатком данного двигателя является неравномерная толщина эластомерной обкладки статора с увеличением толщины эластомера в выступах зубьев статора по отношению к впадинам статора. Это приводит при работе двигателя к неравномерному тепловому расширению эластомерного зуба статора по отношению к впадине статора и повышенному разогреву глубинных слоев эластомера в выступах статора за счет низкого коэффициента теплопроводности эластомера. В нагретых внутренних слоях зубьев продолжается процесс вулканизации эластомера, изменяющий его физические свойства, упругость переходит в хрупкость. В конце концов, различие в свойствах вызывает появление трещин и последующее разрушение эластомера, что значительно уменьшает ресурс работы двигателя.The disadvantage of this engine is the uneven thickness of the elastomeric stator plates with an increase in the elastomer thickness in the protrusions of the stator teeth relative to the stator cavities. This leads to an uneven thermal expansion of the stator elastomeric tooth with respect to the stator cavity and increased heating of the deep layers of the elastomer in the stator protrusions during engine operation due to the low coefficient of thermal conductivity of the elastomer. In the heated inner layers of the teeth, the process of vulcanization of the elastomer continues, changing its physical properties, the elasticity becomes brittle. In the end, the difference in properties causes cracks and subsequent destruction of the elastomer, which significantly reduces the life of the engine.
В современных конструкциях статоров внутренняя сторона стального корпуса статора облицовывается неравномерным по толщине слоем эластомера. Эта неравномерность толщины эластомера затрудняет отвод тепла, приводит к неравномерному расширению эластомера в статоре с нарушением геометрии зацепления. Рабочая нагрузка на зубья статора приводит к изгибу эластомерных зубьев и нарушению профиля зубьев при работе двигателя, заклиниванию зубьев ротора относительно эластомерных зубьев статора при повышении рабочего момента, при этом значительно уменьшается КПД двигателя.In modern designs of stators, the inner side of the stator steel casing is faced with an uneven thickness layer of elastomer. This uneven thickness of the elastomer makes it difficult to remove heat, leads to uneven expansion of the elastomer in the stator with a violation of the geometry of engagement. The working load on the stator teeth leads to bending of the elastomeric teeth and violation of the tooth profile during engine operation, jamming of the rotor teeth relative to the elastomeric stator teeth with an increase in the working moment, while the motor efficiency is significantly reduced.
Известна также конструкция одновинтовой гидромашины в виде винтового забойного двигателя, содержащего так называемый «металлический» статор с постоянной толщиной эластомерной обкладки (см. книгу «Винтовые забойные двигатели», стр.200. М.: Недра, 1999 г., авторы Д.Ф.Балденко, Ф.Д.Балденко, А.Н.Гноевых). В этом двигателе внутренняя поверхность корпуса статора спрофилирована механической обработкой, а приклеенная эластомерная обкладка равномерна по толщине. Однако широкого распространения эти винтовые забойные двигатели не получили в связи с высокой технологической стоимостью изготовления внутренних металлических зубьев статора.Also known is the design of a single-screw hydraulic machine in the form of a downhole motor containing the so-called "metal" stator with a constant thickness of the elastomeric casing (see the book "Downhole motors", page 200. M .: Nedra, 1999, authors D.F. .Baldenko, F.D. Baldenko, A.N. Gnoyev). In this engine, the inner surface of the stator housing is profiled by machining, and the bonded elastomeric lining is uniform in thickness. However, these downhole screw motors were not widely used due to the high technological cost of manufacturing the internal metal teeth of the stator.
Известна одновинтовая гидромашина (патент №2283442, приоритет от 11.02.2005 г., авторы В.Н.Андоскин, А.К.Кобелев, Ю.Е.Кириевский), статор которой содержит полый корпус, установленную в нем статорную гильзу, образующую с корпусом изолированную от внешней среды кольцевую полость. В гильзе закреплена обкладка с винтовыми зубьями, выполненная из упругоэластичного материала. Корпус выполнен составным из статорной секции и, по меньшей мере, из двух трубчатых секций, соединенных с гильзой, выполненной в виде трубчатой оболочки с наружными и внутренними винтовыми зубьями, скрепленной каждым краем, например торцом, с двумя краями, например с торцами статорной и трубчатой секции корпуса при помощи кольцевого сварного шва. Кольцевая полость между наружными винтовыми зубьями трубчатой оболочки и статорной секцией полого корпуса, заполнена твердым, например, металлом и(или) упругоэластичным материалом, и(или) жидкостью, и(или) газом.A single-screw hydraulic machine is known (patent No. 2283442, priority date 11.02.2005, authors V.N. Andoskin, A.K. Kobelev, Yu.E. Kirievsky), the stator of which contains a hollow body, a stator sleeve installed in it, forming with housing a ring cavity isolated from the external environment. A liner with helical teeth, made of an elastic material, is fixed in the sleeve. The housing is made up of a composite stator section and at least two tubular sections connected to a sleeve made in the form of a tubular shell with external and internal helical teeth, fastened by each edge, for example, an end face, with two edges, for example, with ends of a stator and tubular sections of the body using an annular weld. The annular cavity between the external helical teeth of the tubular shell and the stator section of the hollow body is filled with solid, for example, metal and (or) elastic material, and (or) liquid, and (or) gas.
Недостатком данной одновинтовой гидромашины является крепление к корпусу при помощи кольцевого сварочного шва только краев статорной гильзы, выполненной в виде трубчатой оболочки с наружными и внутренними винтовыми зубьями и выполнение корпуса составным с использованием кольцевых сварочных швов. Заполнение, например, металлом или упругоэластичным материалом кольцевой полости между наружными винтовыми зубьями трубчатой оболочки и статорной секцией полого корпуса недостаточно закрепляет статорную гильзу в корпусе и служит в основном опорой статорной гильзе для уменьшения амплитуды ее периодического изгиба при работе машины с целью увеличения ресурса усталостной прочности рабочей гильзы. При высоких рабочих моментах, создаваемых при работе данной одновинтовой гидромашины, в условиях циклических нагрузок и вибрации при работе долота, периодических упругих изгибов корпуса статора при прохождении искривленных участков скважины, в большинстве случаев при малом ресурсе работы, происходит разрушение кольцевых сварочных швов по краям статорной гильзы и отказ в работе одновинтовой гидромашины.The disadvantage of this single-rotor hydraulic machine is that only the edges of the stator sleeve, made in the form of a tubular shell with external and internal helical teeth, are fastened to the housing with an annular welding seam and the housing is composite using ring welding seams. Filling, for example, with metal or elastic material of the annular cavity between the external helical teeth of the tubular shell and the stator section of the hollow body, does not sufficiently secure the stator sleeve in the body and serves mainly as a support for the stator sleeve to reduce the amplitude of its periodic bending during operation of the machine in order to increase the service life fatigue strength sleeves. At high operating moments created during operation of this single-rotor hydraulic machine, under cyclic loads and vibration during operation of the bit, periodic elastic bends of the stator housing when passing curved sections of the borehole, in most cases with a short service life, annular welding seams along the edges of the stator sleeve are destroyed. and failure to operate a single-screw hydraulic machine.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является известная (патент №2318135, опубликован 27.02.2008 г., приоритет 04.05.2006 г., авторы В.Н.Андоскин, С.П.Астафьев, М.А.Пушкарев и др.) одновинтовая гидромашина, статор которой содержит полый корпус, трубчатую оболочку с внутренними и наружными винтовыми зубьями, которая расположена внутри полого корпуса, обкладку из эластомера, которая расположена внутри трубчатой оболочки и скреплена с ее внутренними винтовыми зубьями, а также винтовые демпферы из эластомера, которые расположены в винтовых каналах между наружными винтовыми зубьями трубчатой оболочки, при этом трубчатая оболочка с внутренними и наружными винтовыми зубьями, а также с обкладкой и винтовыми демпферами из эластомера, установлена внутри полого корпуса с образованием кольцевой камеры между ее наружными винтовыми зубьями, наружной поверхностью винтовых демпферов и внутренней поверхностью полого корпуса, а в кольцевой полости размещена демпферная обкладка из эластомера, скрепленная с внутренней поверхностью полого корпуса, винтовыми демпферами и наружными винтовыми зубьями трубчатой оболочки.The closest in technical essence to the proposed invention is known (patent No. 2318135, published 02.27.2008, priority 04.05.2006, authors V.N. Andoskin, S.P. Astafyev, M.A. Pushkarev, etc. ) a single-screw hydraulic machine, the stator of which contains a hollow body, a tubular shell with internal and external helical teeth, which is located inside the hollow body, an elastomer cover, which is located inside the tubular shell and fastened with its internal helical teeth, as well as screw dampers made of elastomer, which split wife in the screw channels between the outer helical teeth of the tubular shell, while the tubular shell with internal and external helical teeth, as well as with the lining and screw dampers of elastomer, is installed inside the hollow body with the formation of an annular chamber between its outer helical teeth, the outer surface of the screw dampers and the inner surface of the hollow body, and in the annular cavity there is a damper lining made of elastomer bonded to the inner surface of the hollow body by screw dampers and the outer helical teeth of the tubular shell.
Недостатком данной одновинтовой гидромашины является технологическая сложность крепления винтовых демпферов из эластомера к поверхности винтовых каналов между наружными винтовыми зубьями трубчатой оболочки. При этом трубчатая оболочка закрепляется относительно полого корпуса лишь поверхностью наружных винтовых зубьев, скрепленных с демпферной обкладкой, которая в свою очередь скреплена с внутренней поверхностью полого корпуса. При работе данной одновинтовой гидромашины в результате длительных циклических нагрузок чаще всего происходит разрушение крепления между демпферной обкладкой из эластомера и наружными винтовыми зубьями, при этом освобожденная от крепления трубчатая оболочка продольно перемещается относительно винтовых демпферов, скрепленных с демпферной обкладкой из эластомера, которая в свою очередь скреплена с внутренней поверхностью полого корпуса, что вызывает отказ в работе одновинтовой гидромашины.The disadvantage of this single-screw hydraulic machine is the technological complexity of attaching screw dampers from elastomer to the surface of the screw channels between the outer helical teeth of the tubular shell. In this case, the tubular shell is fixed relative to the hollow body only by the surface of the external helical teeth fastened to the damper lining, which in turn is bonded to the inner surface of the hollow body. During the operation of this single-rotor hydraulic machine as a result of long cyclic loads, the fastening most often occurs between the damper lining of the elastomer and the external helical teeth, while the tubular shell freed from the fastening moves longitudinally relative to the screw dampers fastened to the damper lining of the elastomer, which in turn is fastened with the inner surface of the hollow body, which causes a failure in the operation of a single-screw hydraulic machine.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения ресурса и надежности одновинтовой гидромашины при эксплуатации, упрощение технологии изготовления, увеличение рабочего момента и КПД одновинтовой гидромашины.The present invention solves the problem of increasing the resource and reliability of a single-rotor hydraulic machine during operation, simplifying the manufacturing technology, increasing the working moment and efficiency of a single-rotor hydraulic machine.
Этот технический результат достигается тем, что одновинтовая гидромашина, содержит статор с внутренними винтовыми зубьями и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, профили наружных зубьев ротора и внутренних зубьев статора в торцевом сечении выполнены взаимно огибаемыми, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев, при этом статор содержит полый корпус с концевыми резьбовыми переходами, установленную в нем трубчатую оболочку с внутренними и наружными винтовыми зубьями и закрепленной в ней обкладкой, повторяющей форму ее внутренней поверхности и выполненной из эластомера, в одновинтовой гидромашине трубчатая оболочка установлена в корпусе с образованием винтовых камер между внутренней поверхностью полого корпуса и поверхностями впадин наружных винтовых зубьев трубчатой оболочки, причем число камер равно числу зубьев статора, трубчатая оболочка имеет окна, соединяющие винтовые камеры с внутренней поверхностью трубчатой оболочки, пространство окон трубчатой оболочки и пространство камер заполнены эластомером, при этом эластомер прикреплен к поверхностям окон трубчатой оболочки, внутренней поверхности полого корпуса и поверхностям впадин наружных винтовых зубьев трубчатой оболочки.This technical result is achieved in that the single-screw hydraulic machine contains a stator with internal helical teeth and a rotor with external helical teeth, the number of which is one less than the number of stator teeth, and the rotor axis is offset from the stator axis by an eccentricity equal to half the radial height of the teeth, profiles the outer teeth of the rotor and the internal teeth of the stator in the end section are mutually enveloped, and the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their number of teeth, while the stator soda there is a hollow body with end threaded transitions, a tubular shell installed in it with internal and external helical teeth and a lining fixed in it, repeating the shape of its inner surface and made of elastomer, in a single-screw hydraulic machine, the tubular shell is installed in the housing with the formation of screw chambers between the inner surface the hollow body and the surfaces of the hollows of the outer helical teeth of the tubular shell, the number of chambers being equal to the number of stator teeth, the tubular shell has windows connecting Suitable screw chamber with an inner surface of the tubular shell, the tubular shell space windows and space chambers are filled with an elastomer, wherein the elastomer is attached to the surfaces of the windows of the tubular shell, the inner surface of the hollow body and outer surfaces of the depressions of helical teeth of the tubular shell.
Технический результат сохраняется, когда сечения окон трубчатой оболочки имеют круглую форму.The technical result is preserved when the sections of the windows of the tubular shell are round in shape.
Технический результат также сохраняется, когда окна трубчатой оболочки имеют продолговатую форму.The technical result is also preserved when the windows of the tubular shell are elongated.
Технический результат сохраняется также, когда окна трубчатой оболочки выполнены винтовыми и когда при этом направления винтовых окон трубчатой оболочки и направления винтовых внутренних зубьев трубчатой оболочки пересекаются или совпадают.The technical result is also preserved when the windows of the tubular shell are made helical and when the directions of the helical windows of the tubular shell and the directions of the helical internal teeth of the tubular shell intersect or coincide.
Технический результат сохраняется, когда при этом кромки, образованные пересечением поверхностей окон трубчатой оболочки с наружной и внутренней поверхностями трубчатой оболочки, скруглены.The technical result is preserved when the edges formed by the intersection of the surfaces of the windows of the tubular shell with the outer and inner surfaces of the tubular shell are rounded.
Отличительными признаками предлагаемой одновинтовой гидромашины от указанной выше, наиболее близкой к ней, являются следующие.Distinctive features of the proposed single-screw hydraulic machines from the above, closest to it, are the following.
Во-первых, одновинтовая гидромашина содержит статор с внутренними винтовыми зубьями и ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа зубьев статора, причем ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине радиальной высоты зубьев, профили наружных зубьев ротора и внутренних зубьев статора в торцевом сечении выполнены взаимно огибаемыми, а ходы винтовых зубьев ротора и статора пропорциональны их числам зубьев, при этом статор содержит полый корпус с концевыми резьбовыми переходами, установленную в нем трубчатую оболочку с внутренними и наружными винтовыми зубьями и закрепленной в ней обкладкой, повторяющей форму ее внутренней поверхности и выполненной из эластомера, в одновинтовой гидромашине трубчатая оболочка установлена в корпусе с образованием винтовых камер между внутренней поверхностью полого корпуса и поверхностями впадин наружных винтовых зубьев трубчатой оболочки, причем число камер равно числу зубьев статора, трубчатая оболочка имеет окна, соединяющие винтовые камеры с внутренней поверхностью трубчатой оболочки, пространство окон трубчатой оболочки и пространство камер заполнены эластомером, при этом эластомер прикреплен к поверхностям окон трубчатой оболочки, внутренней поверхности полого корпуса и поверхностям впадин наружных винтовых зубьев трубчатой оболочки.Firstly, a single-rotor hydraulic machine contains a stator with internal helical teeth 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 height of the teeth, the profiles of the outer teeth of the rotor and the internal stator teeth in the end section are mutually enveloped, and the moves of the helical teeth of the rotor and stator are proportional to their number of teeth, while the stator contains a hollow body with end threaded and transitions, a tubular shell installed in it with internal and external helical teeth and a lining fixed therein, repeating the shape of its inner surface and made of elastomer, in a single-screw hydraulic machine, the tubular shell is installed in the housing with the formation of screw chambers between the inner surface of the hollow body and the surfaces of the depressions external helical teeth of the tubular shell, the number of chambers being equal to the number of stator teeth, the tubular shell has windows connecting the helical chambers to the inner surface ited tubular sheath, the tubular sheath windows space and space chambers are filled with an elastomer, wherein the elastomer is attached to the surfaces of the windows of the tubular shell, the inner surface of the hollow body and outer surfaces of the depressions of helical teeth of the tubular shell.
Такое выполнение одновинтовой гидромашины позволяет более надежно закрепить трубчатую оболочку с внутренними и наружными винтовыми зубьями внутри полого корпуса, при дополнительном креплении эластомера к поверхностям окон трубчатой оболочки и креплении эластомера к внутренней поверхности полого корпуса и поверхностям впадин наружных винтовых зубьев трубчатой оболочки.This embodiment of a single-screw hydraulic machine makes it possible to more securely fix the tubular shell with internal and external helical teeth inside the hollow body, with additional fixing of the elastomer to the surfaces of the windows of the tubular shell and fastening of the elastomer to the inner surface of the hollow body and the surfaces of the hollows of the outer helical teeth of the tubular shell.
Этим повышается ресурс и надежность одновинтовой гидромашины при эксплуатации.This increases the resource and reliability of a single-screw hydraulic machine during operation.
Упрощается технология изготовления, с использованием одной рабочей пресс-формы для заполнения эластомером пространства камер и окон трубчатой оболочки и формировании при этом внутренней поверхности обкладки, при креплении эластомера к поверхностям окон трубчатой оболочки, внутренней поверхности полого корпуса, поверхностям впадин наружных винтовых зубьев трубчатой оболочки и внутренней поверхности трубчатой оболочки.The manufacturing technology is simplified, using one working mold for filling the space of the chambers and windows of the tubular shell with an elastomer and forming the inner surface of the lining, when fixing the elastomer to the surfaces of the windows of the tubular shell, the inner surface of the hollow body, the surfaces of the hollows of the outer helical teeth of the tubular shell and the inner surface of the tubular shell.
Также увеличивается ресурс, рабочий момент и КПД одновинтовой гидромашины при использовании трубчатой оболочки с окнами с закрепленной в трубчатой оболочке обкладкой, повторяющей форму ее внутренней поверхности и выполненной из эластомера.The resource, operating time and efficiency of a single-screw hydraulic machine also increases when using a tubular shell with windows with a lining fixed in the tubular shell, repeating the shape of its inner surface and made of elastomer.
Во-вторых, когда сечения окон трубчатой оболочки имеют круглую форму, увеличивается надежность закрепления трубчатой оболочки с внутренними и наружными винтовыми зубьями в полом корпусе статора.Secondly, when the sections of the windows of the tubular shell are round, the reliability of fixing the tubular shell with internal and external helical teeth in the hollow stator housing increases.
В-третьих, когда окна трубчатой оболочки имеют продолговатую форму, также увеличивается надежность закрепления трубчатой оболочки с внутренними и наружными винтовыми зубьями в полом корпусе статора.Thirdly, when the windows of the tubular shell are elongated, the reliability of fixing the tubular shell with internal and external helical teeth in the hollow stator housing also increases.
В-четвертых, когда окна трубчатой оболочки выполнены винтовыми, при этом направления винтовых окон трубчатой оболочки и направления винтовых внутренних зубьев трубчатой оболочки пересекаются или совпадают, увеличивается надежность закрепления трубчатой оболочки с внутренними и наружными винтовыми зубьями в полом корпусе статора.Fourthly, when the windows of the tubular shell are helical, while the directions of the helical windows of the tubular shell and the directions of the helical internal teeth of the tubular shell intersect or coincide, the reliability of fixing the tubular shell with internal and external helical teeth in the hollow stator housing increases.
В-пятых, когда при этом кромки образованные пересечением поверхностей окон трубчатой оболочки с наружной и внутренней поверхностями трубчатой оболочки, скруглены, также увеличивается надежность закрепления трубчатой оболочки с внутренними и наружными винтовыми зубьями в полом корпусе статора.Fifth, when the edges formed by the intersection of the surfaces of the windows of the tubular shell with the outer and inner surfaces of the tubular shell are rounded, the reliability of fixing the tubular shell with internal and external helical teeth in the hollow stator housing also increases.
Одновинтовая гидромашина иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-7.A single-screw hydraulic machine is illustrated by the drawings shown in figures 1-7.
На фиг.1 показан общий вид одновинтовой гидромашины.Figure 1 shows a General view of a single-screw hydraulic machine.
На фиг.2 показано сечение А-А общего вида одновинтовой гидромашины.Figure 2 shows a section aa of a General view of a single-screw hydraulic machine.
На фиг.3 показана аксонометрия статора и ротора одновинтовой гидромашины.Figure 3 shows a perspective view of the stator and rotor of a single-screw hydraulic machine.
На фиг.4 показаны сечения окон трубчатой оболочки, имеющие круглую форму.Figure 4 shows the cross-section of the windows of the tubular shell having a circular shape.
На фиг.5 показаны окна трубчатой оболочки, имеющие продолговатую форму.Figure 5 shows the windows of the tubular shell having an elongated shape.
На фиг.6 показано, когда направления винтовых окон трубчатой оболочки и направления винтовых внутренних зубьев трубчатой оболочки совпадают.6 shows when the directions of the helical windows of the tubular shell and the directions of the helical internal teeth of the tubular shell coincide.
На фиг.7 показано, когда направления винтовых окон трубчатой оболочки и направления винтовых внутренних зубьев трубчатой оболочки пересекаются.7 shows when the directions of the helical windows of the tubular shell and the directions of the helical internal teeth of the tubular shell intersect.
Одновинтовая гидромашина содержит статор 1 с внутренними винтовыми зубьями 2 и ротор 3 с наружными винтовыми зубьями 4, число которых на единицу меньше числа зубьев 2 статора 1, причем ось O1-O1 ротора 3 смещена относительно оси О2-О2 статора 1 на величину эксцентриситета Е, равную половине радиальной высоты h зубьев 2,4, профили наружных зубьев 4 ротора 3 и внутренних зубьев 2 статора 1 в торцевом сечении выполнены взаимно огибаемыми, а ходы Тр и Тст винтовых зубьев 4 и 2 ротора 3 и статора 1 пропорциональны их числам зубьев 4 и 2, при этом статор 1 содержит полый корпус 5 с концевыми резьбовыми переходами 6 и 7, установленную в нем трубчатую оболочку 8 с внутренними и наружными винтовыми зубьями 9 и 10 и закрепленной в ней обкладкой, повторяющей форму ее внутренней поверхности и выполненной из эластомера 11, в одновинтовой гидромашине трубчатая оболочка 8 установлена в корпусе 5 с образованием винтовых камер 12 между внутренней поверхностью полого корпуса 5 и поверхностями впадин 13 наружных винтовых зубьев 10 трубчатой оболочки 8, причем число камер 12 равно числу зубьев 2 статора 1, трубчатая оболочка 8 имеет окна 14, соединяющие винтовые камеры 12 с внутренней поверхностью трубчатой оболочки 8, пространство окон 14 трубчатой оболочки 8 и пространство камер 12 заполнены эластомером 11, при этом эластомер 11 прикреплен к поверхностям окон 14 трубчатой оболочки 8, внутренней поверхности полого корпуса 5 и поверхностям впадин 13 наружных винтовых зубьев 10 трубчатой оболочки 8.The single-screw hydraulic machine contains a
Сечения окон 14 трубчатой оболочки 8 имеют круглую форму (фиг.4).The cross section of the
Окна 14 трубчатой оболочки 8 имеют продолговатую форму (фиг.5).The
Окна 14 трубчатой оболочки 8 выполнены винтовыми (фиг.6, 7).The
Направления винтовых окон 14 трубчатой оболочки 8 и направления винтовых внутренних зубьев 9 трубчатой оболочки 8 совпадают (фиг.6).The directions of the
Направления винтовых окон 14 трубчатой оболочки 8 и направления винтовых внутренних зубьев 9 трубчатой оболочки 8 пересекаются (фиг.7).The directions of the
Кромки 15, образованные пересечением поверхностей окон 14 трубчатой оболочки 8 с наружной и внутренней поверхностями трубчатой оболочки 8, скруглены.The
Одновинтовая гидромашина в режиме забойного двигателя работает следующим образом.A single-screw hydraulic machine in the downhole motor mode operates as follows.
Рабочая жидкость, подаваемая под давлением с дневной поверхности по колонне бурильных труб (не показана), поступает в верхнюю часть одновинтовой гидромашины, и в результате винтового направления зубьев 2 и 4 статора 1 и ротора 3 под действием неуравновешенных гидравлических сил ротор 3 приводится во вращение, при этом его ось O1-O1 вращается вокруг оси О2-О2 статора 1 против часовой стрелки по окружности радиуса Е, а сам ротор 3 поворачивается относительно своей оси O1-O1 по часовой стрелке. Изгибающие нагрузки от стенок скважины, а также нагрузки сжатия и растяжения от колонны бурильных труб и забоя воспринимает полый корпус 5 статора 1. Окружная сила, пропорциональная развиваемому крутящему моменту ротора, воспринимается внутренними винтовыми зубьями 9 трубчатой оболочки 8 через обкладку из эластомера 11, скрепленной с внутренними винтовыми зубьями 9 трубчатой оболочки 8. Окружная сила замыкается на полый корпус 5 статора 1, закрепленный на колонне бурильных труб (не показаны) через эластомер 11, заполняющий пространство окон 14 трубчатой оболочки 8 и пространство винтовых камер 12 между внутренней поверхностью полого корпуса 5 и поверхностями впадин 13 наружных винтовых зубьев 10 трубчатой оболочки 8, при прикреплении эластомера 11 к поверхностям окон 14 трубчатой оболочки 8, внутренней поверхности полого корпуса 5 и поверхностей впадин 13 наружных винтовых зубьев 10 трубчатой оболочки 8. В местах расположения окон 14 трубчатой оболочки 8 эластомер 11 имеет улучшенную податливость, при увеличенной в них глубине эластомера 11, который заполняет здесь пространство от внутренней поверхности статора 1, сформированной эластомером 11, до внутренней поверхности полого корпуса 5 статора 1. Рабочая жидкость, приводящая во вращение ротор 3, содержит абразивный шлам в виде иногда крупных до нескольких миллиметров в сечении частиц, например осколков породы, крупных частиц песка и т.д.The working fluid supplied under pressure from the surface through the drill pipe string (not shown) enters the upper part of the single-screw hydraulic machine, and as a result of the helical direction of the
Эти крупные абразивные частицы при вращении ротора 3 обычно попадают в двигающийся силовой контакт зацепления зубьев 4 ротора 3 с внутренними винтовыми зубьями 2 статора 1, облицованными эластомером 11, разрушая эластомер 11. Когда одновинтовая гидромашина выполнена в соответствии с вышеописанной, большинство крупных абразивных частиц шлама вдавливаются в эластомер 11 в местах расположения окон 14 трубчатой оболочки 8 статора 1, при повышенной в них податливости эластомера 11, связанной с увеличенной глубиной эластомера 11. Затем при дальнейшем вращении ротора 3 и движении силового контакта поверхности ротора 3 и поверхности эластомера 11, облицовывающего внутреннюю поверхность трубчатой оболочки 8, абразивные частицы освобождаются без разрушения эластомера 11. Таким образом, значительно увеличивается ресурс и надежность данной одновинтовой гидромашины при эксплуатации.These large abrasive particles during the rotation of the
При наличии окон 14 трубчатой оболочки 8 значительно упрощается технология надежного закрепления трубчатой оболочки 8 относительно полого корпуса 5, с использованием одной рабочей пресс-формы для заполнения эластомером 11 пространства винтовых камер 12 и окон 14 трубчатой оболочки 8 и формировании при этом внутренней поверхности обкладки эластомером 11, при креплении эластомера 11 к поверхностям окон 14 трубчатой оболочки 8, внутренней поверхности полого корпуса 5, поверхностям впадин 13 наружных винтовых зубьев 10 трубчатой оболочки 8 и внутренней поверхности трубчатой оболочки 8.With the
Прикрепление эластомера 11 к поверхностям окон 14 трубчатой оболочки 8, внутренней поверхности полого корпуса 5 и поверхностям впадин 13 наружных винтовых зубьев 10 трубчатой оболочки 8 надежно закрепляет трубчатую оболочку 8 в полом корпусе 5 статора 1.Attaching the elastomer 11 to the surfaces of the
Также увеличивается ресурс, рабочий момент и КПД одновинтовой гидромашины при использовании трубчатой оболочки 8 с окнами 14 с закрепленной в трубчатой оболочке 8 обкладкой, повторяющей форму ее внутренней поверхности и выполненной из эластомера 11.The resource, operating time and efficiency of a single-screw hydraulic machine also increases when using a
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009108822/06A RU2402692C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | One-screw hydraulic machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009108822/06A RU2402692C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | One-screw hydraulic machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009108822A RU2009108822A (en) | 2010-09-20 |
| RU2402692C1 true RU2402692C1 (en) | 2010-10-27 |
Family
ID=42938756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009108822/06A RU2402692C1 (en) | 2009-03-10 | 2009-03-10 | One-screw hydraulic machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2402692C1 (en) |
-
2009
- 2009-03-10 RU RU2009108822/06A patent/RU2402692C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009108822A (en) | 2010-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2607833C2 (en) | Downhole motors and pumps with asymmetric helical teeth | |
| RU2318135C1 (en) | Stator of screw gerotor hydraulic machine | |
| RU2602856C2 (en) | Volume type engine with radially limited rotor engagement | |
| RU2283442C1 (en) | Stator of screw gerotor hydraulic machine | |
| EP3066287B1 (en) | Hydraulic tools, drilling systems including hydraulic tools, and methods of using hydraulic tools | |
| RU2362880C1 (en) | Stator of helical gerotor type hydraulic machine | |
| RU2373364C2 (en) | Stator of screw gerotor machine | |
| GB2525500B (en) | Asymmetric lobes for motors and pumps | |
| RU2388894C1 (en) | Screw gerotor machine | |
| RU2689014C1 (en) | Stator of screw gerotor hydraulic machine | |
| RU83803U1 (en) | SCREW GEROTOR HYDRAULIC MACHINE | |
| RU2402692C1 (en) | One-screw hydraulic machine | |
| RU83804U1 (en) | SINGLE SCREW HYDRAULIC MACHINE | |
| RU2402693C1 (en) | One-screw hydraulic machine | |
| RU2388893C1 (en) | Screw gerotor hydraulic machine | |
| RU84439U1 (en) | SCREW GEROTOR MACHINE | |
| RU104629U1 (en) | SCREW BOTTOM STATOR | |
| RU73015U1 (en) | SCREW HYDRAULIC MACHINE | |
| RU2710338C1 (en) | Hydraulic downhole motor | |
| RU79314U1 (en) | SCREW BOTTOM STATOR | |
| RU2652725C1 (en) | Stator of screw gyratory hydraulic machine | |
| RU2357063C2 (en) | Gerotor hydraulic engine | |
| RU83806U1 (en) | SINGLE SCREW HYDRAULIC MACHINE | |
| RU2361997C1 (en) | Helical stator of gerotor hydraulic machine | |
| RU2669438C1 (en) | Hydraulic downhole motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110311 |