Объемный гидравлический забойный двигатель

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.08.80 (21) 2974392/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5I) М. Кл.з

Е 21 В 4/02

Государственный комнтет

СССР

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень №25

Дата опубликования описания 17.07.82 (53) УДК 622.243. .92.05 (088.8) но делам нзобретеннй н открытий (72) Автор изобретения

Е. И. Рыжов (71) Заявитель (54) ОБЪЕМНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ

ДВИГАТЕЛ Ь

Изобретение может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин, горном деле.

Известен объемный гидравлический забойный двигатель, включающий корпус, многоцилиндровый привод и распределительный узел (1) .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является объемный гидравлический забойный двигатель, включающий корпус, многоцилиндровый привод, распределительный узел, толкатели на штоках поршней с винтовыми поверхностями правого и левого направления для взаимодействия с двумя фигурными выступами цилиндра, приводной вал (2).

Недостатком данного двигателя является деформация (разрушение) рабочего профиля толкателей и фигурных выступов приводного вала. При запуске и работе двигателя без нагрузки вследствие автономности работы цилиндров привода какой-либо толкатель заклинивает на плоскости (параллельной образующей приводного вала) фигурного выступа. При сходе с плоскости деформируется необратимо рабочий профиль толкателя и фигурных выступов вала.

АНИЕ<>941

Если, например, частота хода (время двойного хода) какого-либо толкателя с учетом потерь холостого хода механической части двигателя (приводного вала, опоры (шпинделя) и т. и.) меньше частоты свободного хода остальных толкателей (с учетом только собственных потерь), то заклинивание двигателя происходит с частотой

К = flax â fù,ä, где К вЂ” частота заклинивания (по аналогии с частотой биения), 1max и 1п1;и — частоты хода толкателей.

Кроме того, недостатком является аварийный износ рабочих поверхностей фигурных выступов вала и толкателей вследствие пластической деформации из-за больших удельных давлений.

ts Цель изобретения — повышение надежности запуска и долговечности двигателя.

Цель изобретения достигается тем, что двигатель снабжен дополнительными цилиндрами с фигурными выступами, причем цилиндры с фигурными выступами установлены на приводном валу посредством храповых муфт, свободного хода, начало сцепления которых в каждом цилиндре смещено относительно других цилиндров на угол

2К/и, где n — количество толкателей, а об941526 щее количество цилиндров равно числу толкателей.

Кроме того, храповая муфта свободного хода каждого цилиндра имеет рабочие пары различной длины.

При этом каждый толкатель имеет подпружиненный шарик, а цилиндры выполнены с продольными канавками для фиксации шариков.

На фиг. 1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1 (муфты свободного хода не показаны); на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б — Б на фиг. 3; на фиг. 5 — схема расположения рабочих пар храповик †з муфт свободного хода верхней, средней и нижней гильз. 15

Гидравлический объемный двигатель состоит из корпуса 1 с продольными пазами 2, упорных подшипников 3 и 4, многоцилиндрового привода 5 с распределительным узлом, включающего штоки 6 — 8 поршней с толкателями 9, снабженными винтовыми поверхностями правого !О и левого ll напряжения, цилиндров 12, которые снабжены фигурными выступами 13 и 14 с винтовыми поверхностями 15 и 16 ответной формы и последовательно расположены на привод- гз

НоМ валу 17 на храповых муфтах свободного хода !8. На поверхности цилиндров 12 выполнены продольные канавки 19, а плоскости 20 фигурных выступов 13 и 14 выполнены параллельными образующей цилиндра.

В направляющих 21 толкателеи 9 выполнены зо каналы 22, в которые помещены шарики 23 с пружиной 24. Г1о контуру толкателей 9 выполнена дорожка качения (канавка) 25, снабженная шариковым рядом 26.

Двигатель работает следун>щим образом.

Энергоноситель приводит в действие штоки 6 — 8 с толкателями 9, которые, совершая возвратно-поступательные перемещения, входят в периодический контакт с винтовыми поверхностями зацепления 15 и 16 фигурных выступов 13 и 14 цилиндров 12 и вра- 4в шают последние по часовой стрелке.

Вращающий момент от цилиндров 12 передается на вал 17 двигателя при помощи храповых муфт свободного хода 18. Начало сцепления муфт свободного хода 18 каж- 4> дого цилиндра 12 с валом 17 сдвинуто относительно друг друга по фазе на угол

2 /3 (при трех толкателях) для предотвращения остановок вала двигателя, например, если начало сцепления для каждой силовой пары толкатель — цилиндр совпадает по фазе то вал двигателя остановится при одновременном переключении толкателей 9 на обратный ход (см. фиг. 5).

Для сдвига начала сцепления рабочие пары храповик — зуб муфты свободного ход:

l8 выполняются различной длины 1 (!п,— максимальная длина рабочей пары, см. фиг. 5).

Для предотвращения упора толкателя 9 в вершину фигурного выступа 14 при запуске двигателя цилиндры 12 при сборке устанавливаются в положение, когда подпружиненный шарик 23 в направляющей толкателя 9 фиксируется в какой-либо из канавок 19 цилиндра.

Для снижения коэффициента трения и увеличения вращающегося момента по контуру толкателей 9 выполнена дорожка качения 25, снабженная шариками 26. Осевые усилия от штоков 6 — 8 привода 5 воспринимаются упорными подшипниками 3 и 4.

Изобретение исключает разрушение рабочих поверхностей фигурных выступов цилиндра и толкателей при запуске и работе двигателя без нагрузки. Кроме того, замена пары трения скольжения на пару трения качения при одних и тех же габаритах двигателя увеличивает вращающий момент в

l,5 — 2 раза.

Формула изобретения

l. Объемный гидравлический забойный двигатель, включающий корпус, многоцилиндровый привод, распределительный узел, толкатели на штоках поршней с винтовыми поверхностями правого и левого направления для взаимодействия с двумя фигурными выступами цилиндра, приводной вал, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности запуска и долговечности, двигатель снабжен дополнительными цилиндрами с фигурными выступами, причем цилиндры с фигурными выступами установлены на приводном валу посредством храповых мудзт свободного хода, начало сцепления которых в каждом цилиндре смещено относительно других цилиндров на угол 2 /и, где и количество толкателей, а общее количество цилиндров равно шагу толкателей.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что храповая муфта свободного хода каждого цилиндра имеет рабочие пары различной длины.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что каждый толкатель имеет подпружиненный шарик, а цилиндры выполнены с продольными канавками для фиксации шариков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 69420, кл. Е 21 В 4/02, 1941.

2. Авторское свидетельство СССР

Л" 463770, кл. Е 21 В 4/02, 1972 (прототип).

941526

I - 4(Лиар,4УЯф

Составитель В. Коротков

Редактор,Л. Тюрина Техред А. Бойкас Корректор Л. Бокшан

Заказ 4784/! 5 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4