Винтовая героторная гидравлическая машина

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к области гидромашиностроения, к винтовым героторным гидромашинам. Винтовая героторная гидромашина содержит обойму, выполненную с внутренней поверхностью из эластичного материала (например, труба с привулканизированной к внутренней поверхности резиновой обкладкой), и винт, размещенный внутри обоймы, выполненной из более твердого материала, чем внутренняя поверхность обоймы (например, металл). Гидромашина снабжена эластичной диафрагмой (например, резинотканевой), расположенной между винтом и внутренней поверхностью обоймы и выполненной с возможностью заполнения антифрикционной средой, например маслом. Причем положение диафрагмы не зависит от вращения винта. При вращении винта винтовой героторной гидромашины пластовая жидкость проходит в полости между внутренней поверхностью обоймы и диафрагмы, при этом диафрагма не вращается, а совершает колебательные движения. Значительно увеличивается долговечность рабочих органов, снижаются материальные затраты на изготовление, обслуживание и ремонт. 1 ил.

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, в частности к области гидромашиностроения, к винтовым героторным гидромашинам.

Известна "Погружная насосная установка" (а.с. 2059112, МКИ F 04 В 47/02, БИ 12 от 1996г.), содержащая установленную в скважине колонну насосных труб, закрепленный в полости колонны винтовой насос, подключенный к двигателю через редуктор, уплотняющие манжеты и опорный подшипник приводного вала, снабженная кольцевым фильтром, установленным ниже уплотняющих манжет, редуктор снабжен герметичным кожухом, причем многорядный подшипник установлен между манжетами и фильтром, а под последним в колонне образована камера, гидравлически связанная с полостью кожуха.

Известен "Забойный двигатель" (а.с. 404928, МКИ Е 21 В 3/12, БИ 44 от 1973г. ), включающий сообщенный с внутренней полостью бурильных труб корпус, в котором размещены секции рабочих органов, содержащие винтовые героторные механизмы, имеющие валы и статоры с винтовыми нарезками, образующие рабочие камеры, который с целью уменьшения скорости вращения породоразрушающего инструмента при одновременном улучшении очистки забоя снабжен размещенными между героторными механизмами камерами, сообщенными с полостью бурильных труб и рабочими камерами героторных механизмов, а винтовые нарезки героторных механизмов в каждой секции имеют разное направление.

Известен "Погружной гидроприводной насосный агрегат, например, для добычи нефти" (а.с. 521399, МКИ F 04 С 5/00, БИ 26 от 1976г.) с насосом и гидродвигателем героторного типа, имеющими гидравлически объединенный выход, где с целью уравновешивания осевого усилия от веса агрегата в роторе насоса выполнен осевой канал для прохода перекачиваемой среды, в котором установлен дроссель для создания перепада давления, соответствующего уравновешиваемому весу.

Наиболее близким по техническому решению является "Винтовой насос" (а.с. 1580053, МКИ F 04 В 47/00, БИ 27 от 1990г.), содержащий обойму, винт и гибкий вал, где с целью поддержания заданных производительности и напора предотвращением перемещения ротора в процессе работы и снижения нагрузок на вал, ротор снабжен осевой опорой, расположенной между нижним торцом ротора и корпусом, нижний конец гибкого вала снабжен шлицами, а на верхнем торце ротора установлен цилиндр с раструбом и ответными шлицевыми пазами.

Недостатком всех перечисленных винтовых героторных гидромашин является их недостаточная долговечность из-за износа рабочих органов. Особенно сильно сокращается срок службы при содержании в жидкости абразивов.

Технической задачей изобретения является увеличение долговечности рабочих органов и повышение надежности работы винтовой героторной гидромашины, снижение материальных затрат на ее изготовление, обслуживание и ремонт.

Поставленная цель достигается предлагаемым устройством, содержащим обойму, выполненную с внутренней поверхностью из эластичного материала, и винт, размещенный внутри обоймы, выполненного из более твердого, чем внутренняя поверхность обоймы, материала.

Новым является то, что винтовая героторная гидромашина снабжена эластичной диафрагмой, расположенной между винтом и внутренней поверхностью обоймы и выполненной с возможностью заполнения антифрикционной средой, например маслом.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков с отличительными признаками в заявленном устройстве, то есть о соответствии заявленного решения категории "существенные отличия".

На чертеже схематично изображена описываемая винтовая героторная гидромашина в осевом разрезе.

Винтовая героторная гидромашина (см. чертеж), в дальнейшем устройство, содержит обойму 1, выполненную с внутренней поверхностью 2 из эластичного материала (например, труба с привулканизированной к внутренней поверхности резиновой обкладкой), и винт 3, размещенный внутри обоймы 1, выполненной из более твердого материала (например, металл), чем внутренняя поверхность 2 обоймы 1. Устройство снабжено эластичной (например, резинотканевой) диафрагмой 4, расположенной между винтом 3 и внутренней поверхностью 2 обоймы 1 и выполненной с возможностью заполнения внутренней полости антифрикционной средой 5 (например, маслом). Диафрагма 4 герметично посажена на приводной вал 6, причем она не зависит от вращения винта 3. Приводной вал 6 жестко присоединен к винту 3 (например, через ребра 7). В качестве привода может быть использован, например, электродвигатель (на чертеже не показан).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При вращении винта 3 устройства пластовая жидкость проходит через полости между обоймой 1 и диафрагмой 4. При этом диафрагма 4 практически не вращается из-за ее постоянного контакта с внутренней поверхностью 2 обоймы 1, причем происходит контакт эластичного материала с эластичным материалом, и чтобы диафрагма 4 начала вращаться, нужно преодолеть трение между этими материалами, что не будет происходить, так как винт 3 не сможет передать вращение диафрагме 4 из-за намного меньшего трения между эластичным материалом диафрагмы 4 и материалом винта 3 в антифрикционной среде 5, и независимости положения диафрагмы 4 от вращения винта 3. Диафрагма 4 будет совершать колебательные движения при огибании винта 3 впадин во внутренней поверхности 2 обоймы 1.

Предлагаемое устройство за счет ввода эластичной диафрагмы позволяет значительно увеличить долговечность рабочих органов. Расположение диафрагмы в предлагаемом устройстве позволяет изолировать винт от агрессивной среды и исключить гидроабразивный износ, вызываемый высокой скоростью потока жидкости, содержащей механические примеси, в шлюзах и щелевых зазорах рабочих органов. В таких условиях износостойкость эластичного материала выше износостойкости материала винта. Винт вращается в антифрикционной среде, поэтому исключается фрикционный износ от трения винта по сопряженной контактной поверхности диафрагмы. Исходя из вышеперечисленного, винт практически не будет изнашиваться, поэтому для изготовления винта можно использовать более дешевые сорта стали. Ввод диафрагмы исключает трение между внутренней поверхностью обоймы и винтом, а так как диафрагма не вращается, то практически отсутствует фрикционный износ внутренней поверхности обоймы. При изготовлении винтовой героторной гидромашины появляется возможность регулировать зазор (натяг) между рабочими органами, подбирая толщину диафрагмы. Все это в совокупности приводит к снижению материальных затрат на изготовление, обслуживание и ремонт предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Винтовая героторная гидромашина, содержащая обойму, выполненную с внутренней поверхностью из эластичного материала, и винт, размещенный внутри обоймы из более твердого материала, чем внутренняя поверхность обоймы, отличающаяся тем, что она снабжена эластичной диафрагмой, расположенной между винтом и внутренней поверхностью обоймы и выполненной с возможностью заполнения антифрикционной средой, например, маслом.

РИСУНКИ

Рисунок 1