SU857556A1 - Винтовой забойный двигатель - Google Patents

Description

(54) ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

I

Изобретение относите к гидромашиностроению , в частности к объемным гидромашинам винтового типа и может быть использовано в качестве винтового забойного двигател  при бурении нефт ных игазовых скважин.

Известен винтовой забойный двигатель дл  привода бурильного инструмента, содержаш .ий обрезиненный статор и роторную группу, выполненную в виде ротора, выходного вала и узла их соединени , в проходном канале которой установлен редуцируюш ,ий давление подпружиненный клапан 1.

Недостаток известного винтового забойного двигател  состоит в том, что он не обеспечивает жесткости механической характеристики в области малых оборотов, т. е. регулировани  расхода жидкости через двигатель. Таким образом, перепад давлени  срабатываетс  по суш,еству на щелевых зазорах, наход щихс  между щлюзами , образованными винтовыми зубь ми обрезиненного статора и ротора, а расход жидкости через двигатель устанавливаетс , исход  из условий достижени  требуемых максимального момента и частоты вращени  выходного вала с учетом повышени  объемных потерь при возрастании нагрузки на валу. В св зи с этим при уменьшении нагрузки скорость вращени  ротора возрастает, что  вл етс  причиной неоптимальной работы долота как неотъемлемой части бурильного инструмента на забое скважины и быстрого износа трущихс  поверхностей двигател , т. е. уменьшени  ресурса работы двигател .

Цель изобретени  - улучшение энерге10 тических характеристик двигател  в облас ти малых оборотов путем автоматического регулировани  расхода жидкости через двигатель .

Это достигаетс  тем, что клапан выполнен нормально открытым.

15

Кроме того, дл  повышени  долговечности клапана, последний может быть выполнен многоступенчатым.

Claims (2)

1. На фиг. 1 схематично представлен разрез винтового забойного двигател  без вы20 ходного вала с нормально открытым клапаном; на фиг. 2 - двигатель с многоступенчатым выполнением нормально открытого клапана. Винтовой забойный двигатель содержит обрезиненный статор 1, внутри которого расположен стальной ротор 2, передающий через карданный вал 3 вращающий момент шпинделю 4. В осевом отверстии 5 ротора 2 установлен нормально открытый клапан 6 в виде подпружиненного цилиндрической пружиной 7 затвора 8 клапана 6. Нормально открытый клапан 6 может быть выполнен и многоступенчатым дл  повыщени  долговечности работы клапана. В этом случае он выполн етс  (фиг. 2) в виде размещенного в осевом отверстии 5 ротора 2 корпуса 9, имеющего внутренние цилиндрические выступы 10, расположенные на определенном рассто нии друг от друга и установленного в нем затвора 11 клапана в виде стержн  с наружными цилиндрическими выступами 12, шаг которых совпадает с шагом внутренних цилиндрических выступов 10 корпуса 9. Стержень 11 в описанном выше варианте исполнени  перемещаетс  в направл ющих 13 и 14 корпуса 9 под действием равнодействующей силы,  вл ющейс  разностью между усилием от перепада давлени , срабатываемого на многоступенчатом клапане (дросселе), и пружины 15 - в тарельчатом исполнении. Дл  закреплени  корпуса 9 Дроссел  в осевом отверстии 5 ротора 2 служат шайба 16 и гайка 17. Шпиндель 4 установлен в подшипниках , расположенных в корпусе (не показаны) и соедин етс  со статором посредством муфты 18. Предлагаемый двигатель работает следующим образом. После включени  поверхностного насоса рабоча  жидкость (буровой промывочный раствор) по трубам подводитс  к входу гидродвигател  и здесь раздел етс  на два потока, один из которых проходит по шлюзам , образованным винтовыми поверхност ми зубьев обрезиненного статора 1 и ротора 2 двигател , а другой - через нормально открытый клапан. При повышении нагрузки сопротивление вращению вала двигател  возрастает, что вызывает увеличение расхода, а следовательно , и перепада давлени  на клапане, выполн ющем функцию дроссел . Рост перепада давлени  приводит к увеличению усили  на пружину 7 (фиг. 1) или 15 (фиг. 2), котора  определенным образом сжимаетс , а ее длина уменьшаетс  на заранее рассчитанную величину. Затвор 8 (фиг. 1) или 11 (фиг. 2) клапана 6 при этом вт гиваетс  Б отверстие 5 ротора 2 (фиг. 1) дл  одноступенчатого выполнени  клапана или В отверстие корпуса 9 (фиг. 2) дл  многоступенчатого выполнени  клапана, уменьша  в обоих случа х проходное сечение, образуемой между затвором 8 или 11 клапана 6 отверстием 5 ротора 2 или отверстием корпуса 9 кольцевой щели. При максимально допустимом перепаде давлени  затвор 8 клапана 6 садитс  на упоры либо непосредственно в отверстии 5 ротора 2 (фиг. 1), либо в отверстие (не обозначено) корпуса 9 (фиг. 2), а упом нутые отверсти  практически полностью пёрекрываютс . Выбрав определенным образом характеристику пружины 7 или 15, можно добитьс  того, что в гидродвигатель с увеличением нагрузки будет поступать дополнительно такое количество жидкости, которое необходимо дл  поддержани  посто нной, достаточно малой частоты вращени  вала, не завис щей от нагрузки. При этом объемный КПД гидродвигател  на расчетном режиме может быть таким же, как в винтовом двигателе, не имеющем описанного клапана. Так, например, теоретические расчеты двигател  с наружным диаметром 170 мм показали, что может быть получена устойчива  частота вращени  п 90 об/мин при объемном КПД h 0,65 и перепаде давлени  40 кг/см . Такое уменьшение скорости вращени  позволит увеличить проходку на долото, а также обеспечить увеличение ресурса работы двигател . Формула изобретени  1.Винтовой забойный двигатель, содержащий обрезиненный статор и роторную группу, выполненную в виде ротора, выходного вала и узла их соединени , в проходном канале которой установлен редуцирующий давление подпружиненный клапан, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  его энергетических характеристик в области малых оборотов путем автоматического регулировани  расхода жидкости через двигатель , клапан выполнен нормально открытым .
2. 2.Двигатель по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  долговечности клапана , последний выполнен многоступенчатым . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 4011917, кл. 175-107, 1977.