Гидравлический забойный двигатель Советский патент 1987 года по МПК E21B4/00 

1, масляный компенсатор 2, статорные втулки 6 и соединенные между собой ступени, состоящие из секций статора 3 и ротора 13. Каждая поворотная лопасть двигателя выполнена в виде пластины, расположенной тангенциально относительно оси шарнира (Ш), и установлена в пазу статора 3. Средство поворота лопасти выполнено в виде каналов в Ш, Продольный канал 11 расположен эксцентрично наружной поверхности оси Ш, а оси поперечных пересекаются с осью вращения лопасти. Канал 11 сообщается с компенсатором 2 и с зазором между осью Ш и пазом статора 3. Напорные полости (НП) и сливные полости (СП) каждой ступени соединены с аналогичными

t , , .

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к гидравлическим забойным двигателям.

Цель изобретения - повьш ение на- деш-юсти и облегчение эксплуатации двигателя.

На фиг. 1 изображен гидравлический забойный двигатель, продольный разрез- на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. А - разрез В-В на фиг.1; на фиг. 5 - узел. I на фиг. 2,

Двигатель устроен следующим образом. В корпусе 1, имеющем вверху резьбу (не показана) для присоединения к бурильной колонне, закреплены масляный компенсатор 2, секции 3 статора, диски 4 и 5 и втулки 6.

Статорная секция представляет собой круглый полый цилиндр с четырьмя наружными выступами, расположенными равномерно по окружности цилиндра. В двух диаметрально противоположных выступах выполнены отверстия, в которые вставлены стержни поворотных лопастей 7 (фиг. 2 и 5). К отверстиям примыкают пазы 8 на внутренней поверхности секции. По о0е стороны от лопастей в статорных секциях расположены отверстия 9 и 10 (фиг.2 и 5)

полостями других ступеней посредством статорных втулок с прямолинейными и винтовыми радиальными выступами При подаче бурового раствора в бурильную колонну в случае параллельного соединения НП и СП давление масла в компенсаторе 2 превышает давление раствора и п ередается через канал 11 на пластину. Она поворачивается и приводится в рабочее положение. Раствор из НП попадает в рабочие камеры, а затем - в СП. При наличии тормозного момента мезкду камерами возникает перепад давления, вызывающий . крутящий момент на роторе 13. При последовательном соединении СП предьщущей ступени соединена с НП последующей ступени. 1 з.п. ф-лы,5 ил

Поворотная лопасть (фиг. 5) сое- тоит из круглого трубчатого стержня, являющегося осью шарнира, и жестко соединенной с ним пластины, расположенной по касательной к наружной цилиндрической поверхности стержня. Центральное отверстие 11 выполнено эксцентрично относительно наружной поверхности стержня и соединено с ней поперечными отверстиями 12. Оси поперечных отверстий не пересекают dcb вращения стержня лопасти.

В круглых цилиндрических расточках статорных секций помещены секции ротора 13, имеющие поперечное сечение овальной формы (фиг. 2 и 4). Цилиндрические поверхности роторных секций обрезинены. Каждые две соседние секции ротора взаимно повернуты вокруг оси вращения на 90 и жестко соединены между собой, образуя одну роторную ступень. В полость втулки 6 выходят шлицевые Концы валов двух со- г седних роторных ступеней, соединенные между собой шлицевой муфтой 14.

Центральные отверстия роторных ступеней для подачи масла через муфты 14 соединены между собой по всей длине двигателя, образуя общий сма0

зочный канал.

31313997

Центральное отверстие верхней ступени сообщается с выходной полостью масляного компенсатора,

В центральной части дисков 4 выполнены радиальные опоры роторной ступени, а нижний диск 4 выполняет .также роль подпятника. Поперечные отверстия 15 соединяют зазоры радиальных опор с центральньпу каналом ропенсаторе появляется давление масл несколько превышающее давление бур вого раствора. Это давление переда ся в защитный и смазочный каналы,

В результате того, что отверстие 11 расположено эксцентрично относительно цилиндрической поверхности стержня лопасти, а оси отверстий 12 не пересекают ось вращения пластины

тора. В дисках 4 и 5 имеются уплотне- Ш при подаче давления в отверстие 11

ния 16, .

На наружной цилиндрической поверхности дисков 4 и 5 и втулок 6 выполнены выступы, аналогичные выступам статорных секций, В результате в собранном двигателе между дисками и втулками и внутренней поверхностью корпуса образуются .дугообразные отверстия. Вместе с аналогичными отверстиями статорных секций они образуют сплошные полости по всей длине двигателя. Отверстия 17, сообщающиеся с отверстиями 9 статорных секций, образз т напорную полость двигателя.

на пластине возникает крутящий момент. Он поворачивает пластину (на фиг, 2 и 5 по часовой стрелке) до ,тех Д1ор, пока ее кромка не упрется 5 в обрезиненную поверхность роторной секции. Тем самым при пуске двигателя пластина приводится в рабочее положение, при котором происходит разобщение напорной полости и полости слива двигателя.

Буровой раствор, заполнивший напорную полость, через отверстия 9 попадает в рабочие камеры 19 (фиг.2)

20

а отверстия 18, сообщшощиеся с отверс-25 буровой раствор, находящийся в катиями 10, составляют полость слива Через отверстия 9 напорная полость сообщается с рабочими камерами 19, а полость слива через отверстия . 1 О сообщается с рабочими камерами 20

(фиг. 2).

|

В верхнем диске 4 выполнены только отверстия 17, которые сообщаются с кольцевым отверстием между корпусом 1 и компенсатором 2, Отверстия 18 нижней статорной секции 3 имеют выход в центральный канал выходного вала 21 (указанный канал не соединен с центральным каналом нижней роторной ступени и предназначен для пропуска бурового раствора в шпиндель, на чертеже не показан).

Выходной вал двигателя заканчивается муфтой 22, предназначенной для соединения его с валом шпинделя (фиг. 1),

в двух выступах дисков 4 и 5 и втулок 6 выполнены отверстия 23, которые вместе с отверстиями 11 стержней поворотных лопастей образуют общий канал (защитный), сообщающийся через отверстия 23 верхнего диска 4 с выходной полостью масляного компенсатора.

Двигатель работаетследующим образом.

При подаче в бурильную колонну бурового раствора под давлением в ком30

мерах 20, через отверстия 10 сообщается с полостью слива. При наличии тормозного момента, нагружающего выходной вал двигателя, между камерами 19 и 20 возникает перепад давления. Действуя на участках овальной цилиндри ческой поверхности роторной секции, симметричных относительно оси вращения ротора (фиг.2) 35 перепад давления вызывает появление на роторной секции крутящего момента.

Вьше описана работа двигателя при параллельном соединении напорных и 40 сливных полостей всех ступеней.

Возможно и последовательное соединение полостей ступеней, когда полость слива предьщущей ступени динена с напорной полостью последующей ступени. Для этого радиальные выступы втулок 6, расположенных между ступенями, должны располагаться не по образующим цилиндра, а по винтовым линиям. При этом отверстия 18 предыдущей ступени оказываются соединенными с отверстиями 17 последующей ступени. Двигатель с последовательным соединением полостей развисе зает в п раз меньший крутящий моме-нт и в п раз большую скорость вращения выходного вала, чем двигатель с параллельным соединением-, где п - . число ступеней.

50

пенсаторе появляется давление масла, несколько превышающее давление бурового раствора. Это давление передается в защитный и смазочный каналы,

В результате того, что отверстие 11 расположено эксцентрично относительно цилиндрической поверхности стержня лопасти, а оси отверстий 12 не пересекают ось вращения пластины.

на пластине возникает крутящий момент. Он поворачивает пластину (на фиг, 2 и 5 по часовой стрелке) до ,тех Д1ор, пока ее кромка не упрется в обрезиненную поверхность роторной секции. Тем самым при пуске двигателя пластина приводится в рабочее положение, при котором происходит разобщение напорной полости и полости слива двигателя.

Буровой раствор, заполнивший напорную полость, через отверстия 9 попадает в рабочие камеры 19 (фиг.2),

буровой раствор, находящийся в ка

мерах 20, через отверстия 10 сообщается с полостью слива. При наличии тормозного момента, нагружающего выходной вал двигателя, между камерами 19 и 20 возникает перепад давления. Действуя на участках овальной цилиндри ческой поверхности роторной секции, симметричных относительно оси вращения ротора (фиг.2), перепад давления вызывает появление на роторной секции крутящего момента.

Вьше описана работа двигателя при параллельном соединении напорных и сливных полостей всех ступеней.

Возможно и последовательное соединение полостей ступеней, когда полость слива предьщущей ступени соединена с напорной полостью последующей ступени. Для этого радиальные выступы втулок 6, расположенных между ступенями, должны располагаться не по образующим цилиндра, а по винтовым линиям. При этом отверстия 18 предыдущей ступени оказываются соединенными с отверстиями 17 последующей ступени. Двигатель с последовательным соединением полостей развизает в п раз меньший крутящий моме-нт в п раз большую скорость вращения выходного вала, чем двигатель с параллельным соединением-, где п - . число ступеней.

5 13 Формула изобретения

1. Гидравлический забойный двигатель, содержащий корпус, масляный компенсатор, статорные втулки, гидравлически и механически соединенные между собой ступени, состоящие из секций ротора и статора j з станов- ленных с зазором между осью шарнира и статорной секцией поворотных лопастей со средством поворота,, о т - личаюп1ийся тем, что, с целью повышения надезшости работы двигателя заг счет компенсации износа трущихся пар лопастей при работе, каждая поворотная лопасть выполнена в ввде пластины, жестко соединенной с осью шарнира и расположенной тангенциально относительно нее, причем лопасть установлена в пазу статора с возможностью постоянного опирания на

ротор.

средство поворота лопасти

1

39976

выполнено в виде каналов в шарнире. - продольного, расположенного эксцентрично относительно наружной поверх- ности оси шарнира, и поперечных, оси

5 которых не пересекаются с осью вращения лопасти, при этом продольный канал в оси шарнира сообщается с масляным компенсатором и с зазором шарнира через поперечные каналы.

0 2. Двигатель по п. 1, о т л и - ч а ю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения возможности работы двигаг теля в двух .различных режимах, напорные и сливные полости каждой ступени

5 соединены с аналогичными полостями других ступеней- посредством сменных статорных втулок, выполненных с прямолинейными радиальными выступами для параллель.ного соединения ступе20 ней и с винтовыми радиальными выступами для их последовательного соединения,

- А

17

фиё.З .

В - В

11

Изобретение относится к горной промьшленности и позволяет повысить надежность работы двигателя за счет компенсации износа трущихся пар лопастей при работе двигателя в двух различных режимах. Он содержит корпус г; (Л оо со со ;о 22

Редактор Е.Копча

Составитель А.Хромин ;

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

2187/32

Тираж 533Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4