РОЛИКОЛОПАСТНОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F01C1/08 F04C2/08 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в качестве забойного двигателя при проходке скважины.

В качестве забойных двигателей используются героторные винтовые гидромашины. Они имеют большие осевые габариты, сложны в изготовлении, имеют ограничения в применении и низкий КПД. Уплотнительные резиновые элементы имеют теплостойкость только в пределах 100^oC.

Роликолопастные гидромашины имеют многократно больший рабочий объем, работоспособны при высоких температурах.

Наиболее близкой конструкцией к предлагаемому забойному двигателю является гидромашина, содержащая корпус, коллектор с двухсекционными рабочими камерами с продольными гнездами, входным, промежуточным и выходными каналами, ротор с лопастями, замыкатели, узел синхронизации взаимного вращения ротора и замыкателей в виде шестеренных зубьев, установленных с возможностью взаимодействия выполненных на поверхности ротора и замыкателей и расположенных в рабочих камерах, а также уплотнения (RU 2035625 C1, 20.05.95, F 04 C 2/08).

Ее недостатки в качестве забойного двигателя: малый рабочий литраж, неуравновешенность ротора, сложность конструкции.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является многократное увеличение рабочего литража при ограниченном диаметре двигателя, многократное уменьшение его длины, обеспечение работоспособности ротора и замыкателей и увеличение КПД.

Данная задача в роликолопастном забойном двигателе, содержащем корпус, коллектор с двухсекционными рабочими камерами с продольными гнездами, входным, промежуточным и выходными каналами, ротор с лопастями, замыкатели, узел синхронизации взаимного вращения ротора и замыкателей в виде шестеренных зубьев, установленных с возможностью взаимодействия, выполненных на поверхности ротора и замыкателей и расположенных в рабочих камерах, а также уплотнения, достигается тем, что двухсекционные рабочие камеры с перегородкой присоединены параллельно к каналам коллектора с винтообразным перекрытием зон высокого и низкого давления, причем расположенные в рабочих камерах лопасти ротора имеют уплотнительные, передвижные в радиальном направлении ролики и расположены на роторе симметрично.

Кроме того, шейки замыкателей и роторов могут быть размещены в разъемах частей перегородок рабочих камер.

На фиг. 1 изображена гидросхема забойного двигателя; на фиг. 2 - монтажная схема многосекционного двигателя; на фиг. 3 - поперечный разрез; на фиг. 4 - продольный разрез одной секции двигателя.

К магистралям 1 и 2 - каналам коллектора присоединены рабочие секции 3 и 4. Эти секции поочередно являются то рабочими, то транзитными. Секции и перегородка 5 размещены в трубчатом корпусе 6 с буртом 7 и плотно прижаты друг к другу при помощи гайки 8.

В коллекторе 9 в его приливах 11 выполнены продольные гнезда для размещения в них замыкателей 12 и окна 13 для сообщения двухсекционных рабочих камер 14 с магистралями 1 и 2, а также входные, промежуточные и выходные каналы.

Двухсекционные рабочие камеры 14 с перегородкой 5 присоединены параллельно к каналам коллектора 9 с винтообразным перекрытием 10 зон высокого и низкого давления. Замыкатель 12 профрезеровки 16 и шейки 17. Узел синхронизации взаимного вращения ротора 18 и замыкателей 12 выполнен в виде шестеренных зубьев 15 и 21, установленных с возможностью взаимодействия, выполненных соответственно на поверхности замыкателей 12 и ротора 18 и расположенных в рабочих камерах 14. Расположенные в рабочих камерах 14 лопасти 19 имеют уплотнительные, передвижные в радиальном направлении ролики 20 и расположены на роторе симметрично.

В перегородке 5, выполненной из двух симметричных разъемных частей, установлены подшипники 22 замыкателей 12 и 23 ротора, отверстия 24 и каналы 25 и 26 для прохода рабочей жидкости из одной рабочей полости в другую. Шейки 17 замыкателя и ротора вращаются в маслонаполненных подшипниках 22, 23, установленных посередине разъемов перегородок 5. Для торцевого уплотнения лопастей ротора имеется штифт 27.

Забойный двигатель работает следующим образом.

При подаче жидкости в магистраль 1 - канал коллектора давления жидкости передается на лопасти 19. Давление в виде тангенциальной силы передается на ротор 18, создавая крутящий момент на валу.

При этом лопасть 19 во второй полости проходит через профрезеровку 16 замыкателя, а поток жидкости, вытесняемой первой лопастью, проходит через отверстие 23, каналы 25, 26, через второе отверстие 24 и транзитом через вторую полость и профрезеровку 16 замыкателя в сливную магистраль 2.

В последующем первая лопасть ротора ставится в профрезеровку замыкателя, поток жидкости из окна 13 коллектора проходит транзитом первую полость и поступает в рабочую полость второй секции. Создается давление на лопасти второй полости. Радиальное уплотнение лопасти обеспечивается радиальным перемещением роликов 20. Линии контакта замыкателя и ротора уплотнены зубчатым зацеплением зубьев 15 замыкателя и зубьев 21 ротора.

Торцевое уплотнение лопастей достигается осевым перемещением частей лопастей относительно уплотнительного штифта 27.

Роликолопастной забойный двигатель короче высокомоментного модульного турбинно-винтового двигателя в 7-8 раз, имеет лучший КПД и применим при высоких температурах.

Роликолопастной забойный двигатель предназначен для применения при проходке скважин. Рабочий объем двигателя многократно увеличен. Двухсекционные рабочие камеры двигателя присоединены параллельно к каналам коллектора с винтообразным перекрытием зон высокого и низкого давления. Расположенные в рабочих камерах лопасти ротора имеют уплотнительные ролики и уплотнительные штифты. Шейки ротора и замыкателей установлены в подшипниках, размещенных в разъемных частях межсекционных перегородок. Многократно увеличивается рабочий литраж при ограниченном диаметре двигателя, многократно уменьшается его длина, обеспечивается работоспособность ротора и замыкателей и увеличивается КПД. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Роликолопастной забойный двигатель, содержащий корпус, коллектор с двухсекционными рабочими камерами с продольными гнездами, входным, промежуточным и выходными каналами, ротор с лопастями, замыкатели, узел синхронизации взаимного вращения ротора и замыкателей в виде шестеренных зубьев, установленных с возможностью взаимодействия, выполненных на поверхности ротора и замыкателей и расположенных в рабочих камерах, а также уплотнения, отличающийся тем, что двухсекционные рабочие камеры с перегородкой присоединены параллельно к каналам коллектора с винтообразным перекрытием зон высокого и низкого давления, причем расположенные в рабочих камерах лопасти ротора имеют уплотнительные, передвижные и радиальном направлении ролики и расположены на роторе симметрично. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шейки замыкателей и роторов размещены в разъемах частей перегородок рабочих камер.