Забойная героторная винтовая гидромашина

Изобретение относится к забойным механизмам и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве двигателей, а в нефтедобыче в качестве насосов. Технической задачей является повышение срока службы забойной героторной винтовой гидромашины за счет уравновешивания инерционных сил и моментов. Забойная героторная винтовая гидромашина состоит из рабочих органов, выполненных в виде монолитного статора с непрерывной внутренней винтовой поверхностью с четным количеством зубьев и расположенного внутри него винтового монолитного ротора с количеством зубьев на единицу меньше, чем у статора, шарнира, шпинделя, в котором расположен выходной вал, радиальных и осевого подшипников. Монолитный ротор состоит из трех последовательно расположенных элементов с идентичной винтовой поверхностью, причем крайние элементы ротора имеют одинаковую длину, а центральный элемент ротора имеет длину, равную сумме длин двух крайних элементов, при этом оси смежных элементов ротора, центрального и крайнего, и вершины зубьев ротора в смежных торцевых сечениях расположены в противофазе, кроме того, крайние элементы ротора разнесены от его центрального элемента на расстояния, кратные ходу винтовых поверхностей рабочих органов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к забойным механизмам и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве двигателей, а в нефтедобыче в качестве насосов.

Известен забойный винтовой двигатель, содержащий статор и расположенный внутри него ротор, имеющие специально спрофилированные винтовые рабочие поверхности, шарнирное соединение и шпиндель /1/.

Характерной особенностью гидромашин этого класса является высокий уровень вибрации, возникающей в процессе эксплуатации. Вибрация, источник которой заложен в самой природе рабочего процесса, распространяется на статор и связанные с ним корпусные детали, включая подшипники.

Ближайшим техническим решением, принятым за прототип, является забойная героторная винтовая машина, состоящая из рабочих органов, выполненных в виде статора с непрерывной внутренней винтовой поверхностью с четным количеством зубьев и расположенного внутри него винтового ротора с количеством зубьев на единицу меньше, чем у статора, и выходного вала, находящегося в корпусе с подшипниками /2/.

Недостатком этой гидромашины является высокий уровень вибрации, поскольку моменты инерционных сил, действующую на машину, не уравновешены.

Задачей изобретения является повышение срока службы забойной героторной винтовой гидромашины за счет уравновешивания инерционных сил и моментов.

Поставленная задача решается за счет того, что в забойной героторной винтовой машине, состоящей из рабочих органов, выполненных в виде монолитного статора с непрерывной внутренней винтовой поверхностью с четным количеством зубьев и расположенного внутри него винтового монолитного ротора с количеством зубьев на единицу меньше, чем у статора, шарнира, шпинделя, в котором расположен выходной вал и радиальные и осевой подшипники, монолитный ротор состоит из трех последовательно расположенных элементов с идентичной винтовой поверхностью, причем крайние элементы ротора имеют одинаковую длину, а центральный элемент ротора имеет длину, равную сумме длин двух крайних элементов, при этом оси смежных элементов ротора (центрального и крайнего) и вершины зубьев ротора в смежных торцевых сечениях расположены в противофазе, кроме того крайние элементы ротора могут быть разнесены от его центрального элемента на расстояния, кратные ходу винтовых поверхностей рабочих органов.

Благодаря указанному расположению элементов рабочих органов обеспечивается уравновешивание всех силовых фактов: радиальных, гидравлических, инерционных сил, а также перекашивающих моментов.

Заявляемое устройство поясняется чертежами.

На фиг.1 забойная героторная винтовая гидромашина изображена в продольном разрезе, на фиг.2 - второй вариант исполнения ротора, на фиг.3 - поперечные сечения трех частей рабочих органов, на фиг.4 - схема уравновешивания инерционных сил.

Заявляемое устройство состоит из секции рабочих органов, включающей статор 1 и ротор 2, шарнира 3, шпинделя, в котором расположены вал 4, радиальные подшипники 5 и осевой 6.

Ротор гидромашины может выполняться с непрерывной винтовой поверхностью или по технологическим соображениям изготовления состоять из разнесенных по длине частей на расстояния l0, кратные ходу винтовых поверхностей рабочих органов, l0=k t0 (фиг.2). В данном случае t0 - ход винтовых поверхностей, k - любое целое число.

В обоих конструктивных вариантах крайние элементы ротора имеют одинаковую длину, а центральный элемент равен сумме длин крайних элементов.

Заявляемая забойная героторная винтовая гидромашина работает следующим образом.

Промывочная жидкость из полости бурильных труб (не показаны) поступает в рабочие камеры героторного механизма, приведя во вращение ротор 2, а вместе с ним шарнир 3. Пройдя внутренние полости всех имеющихся частей героторного механизма, поток жидкости направляется к породоразрушающему инструменту и далее на забой скважины.

Поток промывочной жидкости, поступающей в рабочие органы, создает вращающий момент на роторе и реактивный на статоре. Результатом действия давления жидкости на ротор является перекашивающий момент, осевая гидравлическая сила и т.д. Гидравлические силы, являясь внутренними силами относительно статора, вызывают перекос и прижатие ротора к статору. Их действие не распространяется на корпус статора или двигателя.

Силами, вызывающими вибрацию корпуса, в основном являются массовые - инерционные силы Fj, прижимающие ротор к обкладке статора в зоне полюса зацепления. Их возникновение связано с кинематикой и принципом действия героторных механизмов.

Как видно из фиг.4, предлагаемая конструктивная компоновка обеспечивает уравновешивание инерционных сил и их моментов.

Приведенная схема уравновешивания может быть использована также во всех цилиндрических героторных механизмах, используемых в насосах, компрессорах и редукторах.

Преимуществами заявляемого устройства по сравнению с аналогичными являются уменьшение уровня вибрации гидромашины и, как следствие, увеличение ее долговечности.

Источники информации

1. Гусман М.Т. и др. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. М.: Недра, 1981, с.18, рис.5.

2. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели. М.: Недра, 1999 г., с.35, рис. 2.2. /прототип/.

1. Забойная героторная винтовая гидромашина, состоящая из рабочих органов, выполненных в виде монолитного статора с непрерывной внутренней винтовой поверхностью с четным количеством зубьев и расположенного внутри него винтового монолитного ротора с количеством зубьев на единицу меньше, чем у статора шарнира, шпинделя, в котором расположен выходной вал, радиальные и осевой подшипники, отличающаяся тем, что монолитный ротор состоит из трех последовательно расположенных элементов с идентичной винтовой поверхностью, причем крайние элементы ротора имеют одинаковую длину, а центральный элемент ротора имеет длину, равную сумме длин двух крайних элементов, при этом оси смежных элементов ротора, центрального и крайнего, и вершины зубьев ротора в смежных торцевых сечениях расположены в противофазе.

2. Гидромашина по п.1, отличающаяся тем, что крайние элементы ротора разнесены от его центрального элемента на расстояния, кратные ходу винтовых поверхностей рабочих органов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к винтовым героторным гидравлическим машинам, размещаемым в скважинах, и может быть использовано в двигателях для вращения роторов от насосной подачи текучей среды или в насосах для подачи текучей среды за счет вращения роторов.

Изобретение относится к забойным двигателям героторного типа и может быть использовано для бурения нефтяных, газовых и разведочных скважин. .

Изобретение относится к угольной промышленности, в частности, к нарезным машинам для гидрошахт. .

Изобретение относится к буровой технике, в частности к героторным механизмам винтовых гидравлических машин, и может быть использовано в двигателях или в насосах. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к забойным двигателям. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к винтовым забойным двигателям для бурения наклонно направленных скважин на участках изменения угла наклона ствола.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к героторным винтовым гидравлическим двигателям для бурения нефтяных и газовых скважин или к винтовым насосам для добычи нефти из скважин.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к переливным и обратным клапанам для винтовых забойных двигателей. .

Изобретение относится к героторным механизмам винтовых многозаходных гидравлических двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, к винтовым насосам для добычи нефти из скважин, а также к винтовым гидромоторам и гидронасосам общего назначения.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к винтовым забойным двигателям. .

Изобретение относится к винтовым героторным гидравлическим машинам, размещаемым в скважинах, и может быть использовано в двигателях для вращения роторов от насосной подачи текучей среды или в насосах для подачи текучей среды

Изобретение относится к буровой технике, а именно к шпинделям забойных двигателей, предназначенных для бурения нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к винтовым забойным двигателям и может быть использовано в нефтегазодобывающей, горной и др

Изобретение относится к героторным механизмам винтовых гидравлических двигателей, вращение ротора с долотом в которых осуществляется насосной подачей текучей среды, для бурения нефтяных и газовых скважин

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

Изобретение относится к техническим средствам, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности к исполнению главного узла конструкций многоступенчатых турбобуров - осевой турбины

Изобретение относится к области буровой, а именно к винтовым забойным двигателям для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин на участках искривления и стабилизации направления ствола скважины

Изобретение относится к области буровой техники, в частности к забойным двигателям, а именно к турбобурам

Изобретение относится к героторным механизмам винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, к винтовым насосам для добычи нефти из скважин, а также винтовым гидромоторам и гидронасосам общего назначения

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в составе бурильной колонны и забойных двигателей

Изобретение относится к забойным механизмам и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве двигателей, а в нефтедобыче в качестве насосов

Наверх