Забойный винтовой двигатель

 

Забойный винтовой двигатель, содержащий двигательную секцию, включающую рабочие органы с винтовыми рабочими поверхностями - статор и ротор, в сквозном осевом канале которого посредством упругого элемента установлен затвор со степенью перекрытия проходного сечения, обратно пропорциональной расходу жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности двигателя за счет поддержания постоянного крутящего момента при износе винтовых поверхностей рабочих органов, упругий элемент выполнен из двух частей одинаковой жесткости, а затвор установлен с возможностью взаимодействия с частями упругого элемента с взаимно противоположным направлением их сил упругости. 2 ил.

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 4/02

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ

Двигатель, изображенный на Фиг.1, содержит стержень 13 конусообразной

Формы. В варианте, изображенном на

Фиг,2, стержень 13 имеет цилиндрический выступ 19, а втулка 10 имеет омываемую промывочной жидкостью поверхность с переменным сечением, пло» щадь которого увеличивается в обе

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 3771624/22-03 (22) 19.07,84 (46) 30.03.90. Бюл, 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) Д.Ф.Балденко, Л.А.Кондратенко, l0.Ф.Потапов и В.И.Семенец (53) 622,243.92 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Й 1430491, кл. Е 21 В 4/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР

И 1090047 кл. Е 21 В 4/02, 1983. (54) (57) ЗАБОЙ%!Й ВИНТОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий двигательную секцию, включающую рабочие органы с винтовыми рабочими поверхностями - статор и роИзобретение относится к забойным объемным гидродвигателям и может быть использовано для бурения нефтяных и газовых скважин.

Целью изобретения является повышение надежности двигателя за счет поддержания постоянного крутящего момента при износе винтовых поверхностей рабочих органов.

На фиг. 1 изображен двигатель с насадком на поране, продольный разрез; на Фиг. 2 - двигатель с выступом на стержне.

Забойный винтовой двигатель содержит шпиндель 1, двигательную секцию и узел соединения 2. Двигательная секция включает рабочие органы - обрезиненный статор 3 и ротор 4, в сквозном канале которого закреплен корпус

5, имеющий на внутренней цилиндрической поверхности кольцевой выступ 6..,SU„„1553643 А 1 тор, в сквозном осевом канале которого посредством упругого элемента установлен з-твор со степенью перекрытия проходного сечения, обратно пропорциональной расходу жидкости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности двигателя эа счет поддержания постоянного крутящего момента при износе винтовых поверхностей рабочих органов, упругий элемент выполнен из двух-частей одинаковой жесткости, а затвор установлен с возможностью взаимодействия с частями упругого элемента с взаимно противоположным направлением их сил упругости.

В корпусе 5 на частях упругого элемента 7,8 одинаковой жесткости установлен затвор в виде поршня 9, в цилиндрической расточке которого размещена втулка 10 насадка. С помощью крестовин 11 и 12 в корпусе 5 закреплен 73 стержень 13. Кольцеобразные выступы Q3 поршня 9 и корпуса 5 образуют камеры фР

14 и 15, соединенные щелевым каналом ф,1

16. Для защиты от загрязнений камер фй поршня могут быть установлены упругие фф элементы 17 и 18.

1553643 стороны по оси от своего минимального сечения.

Двигатель работает следующим образом.

После включения насоса промывочная жидкость подводится в камеру А, где разделяется на два потока. Один идет через винтовые поверхности ротора 4 и статора 3, а другой - через насадок, состоящий из втулки 30 и стержня 13. При этом на кромках насадка, находящегося под действием частей упругого элемента 7 и 8 с взаимно противоположным направлением сил упругости в кра" íåì верхнем положении, срабатывается перепад давления 3 р, одновременно вызывающий вращение ротора 4 двигателя. Части

7 и 8 выбираются равной жесткости, чтобы результирующая сила была постоянной и направленной навстречу движению потока. Гидравлическое усилие от перепада давления направлено по течению жидкости и может быть рассчи- 5 тано известным способом по формуле

Р = др f, где fä — площадь поршня.

8 процессе работы гидравлическое усилие уравновешивается результирующей силой упругого элемента.

Пройдя рабочую пару, указанные . потоки перед входом в шпиндель объединяются. Далее промывочная жид кость подводится к долсту (не пока,зано), По мере износа винтовых рабо, чих поверхностей ротора 4 и статора 3 через них при одном и том же перепаде давления из-за протечек проходит большее количество жидкости. В

40 связи с этим расход через насадок должен уменьшиться, что приведет к уменьшению гидравлической силы Г .

Поскольку результирующая сила упругого элемента постоянна, то она приводит к перемещению (вверх) поршня.

При этом площадь дросселирующей щели насадка уменьшается до тех пор, пока гидравлическая сила Рг не уравновесится результирующей силой упругого элемента. Поскольку площадь поршня практически не меняется, а указанная результируюцая сила постоянна, то перепад давления на рабочей паре по мере износа при одном и том же расходе оказывается практически постоянным, а значит и развиваемый двигателем рабочий крутящий момент также мало изменяется. Так как при износе рабочей пары к ее винтовым поверхностям подводится большее количество жидкости, то тем самым компенсируется падение частоты вращения выходного вала, обусловленное износом ротора и статора.

Возникающие в процессе бурения кратковременные всплески момента сопротивления приводят к подобным колебаниям перепада давления и могут вызвать соответствующие смещения поршня 9. Чтобы этого не произошло, каме. ры поршня соединяются щелевым каналом

16, демпфирующим указанные колебания, Поэтому положение в роторе 4 поршня

9 зависит от установившегося значения момента сопротивления, соответствую,щего определенной осевой нагрузке на долоте., 1553643

Составитель А.Сергачев

Техред Л.сердюкова

Корректор О.Ципле

Редактор Н.Горват

Заказ 44 1 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113935, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 191