Винтовой забойный двигатель Советский патент 1990 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к буровой технике И; касается конструкции винтовых забойных двигателей.

Целью изобретения является повышение ресурса работы винтового забойного двигателя путем расширения диапазона автокол - Пенсации износа героторного механизма. На фиг. 1 представлен винтовой забойный двигатель с эластичной оболочкой статора, армированной каркасом из стержней, Продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Винтовой забойный двигатель содержит ijopnyc 1, расположенный внутри него мно- |озаходный героторный механиз м, содержа- ф,ий статор 2 и ротор 3, вал шпиндель- йой секции 4, установленный в радиальных опорах 5 скольжения и посредством соединительного элемента 6 (карданного или 1орсионного вала), соединенного с ротором 3. На внутренней поверхности статора и наруж- 1}1ой поверхности ротора выполнена многоза- одная винтовая нарезка с разницей в ко- .(1ичестве выступов статора и ротора, рав- 1ой единице. Для восприятия осевых усилий в корпусе установлен осевой подшипник не показан). Эластичная оболочка статора, выполненная из упругого материала, в част- Йости резиновая, соединена с центрирую- 1дими дисками 7 и 8, установленными ,п.о Торцам эластичной оболочки и взаимодействующими своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса. В верхнем диске, обращенном к полости сокого давления а, имеются равномерно расположенные в окружном направлении сквоз- Иые отверстия 9, сообщающие полость высокого давления ас кольцевой полостью между корпусом и статором, которые во избежание зашламования кольцевой полости целесообразно выполнять илелевыми.

Для повышения осевой жесткости статор снабжен армирующим каркасом, выполненным в виде равномерно расположенных в окружном направлении в его эластичных стенках армирующих стержней 10, жестко связанных с крайними центрирующими, дисками.

Так как длина статора значительно превышает его диаметр, то возможно центрирование эластичной оболочки статора с помощью нескольких дисков. Диски равномерно устанавливаются по длине статора и с помощью проставочных колец фиксируются на корпусе (не показано). Таким образом оболочка статора обретает осевую жесткость, но сохраняет податливость стенки в радиальном направлении.

Двигатель работает следующим образом.

Промывочная жидкость, поступая под большим давлением (40 атм) в полость а, по колонне бурильных труб, к которой крепится двигатель, попадает в полости рабочих камер героторного механизма, образованные ротором 3 и статором 2 вследствие разницы в количестве выступов в них. Возникающий на роторе крутящий момент вызывает его планетарное движение относительно статора, которое посредством соединительного элемента 6 преобразуется во вращательное движение вала шпинделя 4. Из рабочих полостей промывочная жидкость через отверстия в валу шпинделя (не показан) и его внутреннюю полость попадает к породоразрущающему инструменту (не показана) и далее на забой скважины.

Одновременно с.подачей к героторному механизму промывочная жидкость через отверстия верхнего фланца попадает в кольце5 вую полость между корпусом и статором. Так как между статором и ротором промывочная жидкость течет с больщей скоростью, а в полости между корпусом и статором такого истечения нет, возникает пе0 репад давлений, который постоянно действует в радиальном направлении на боковую поверхность эластичного статора, всегда поджимая его к ротору при его планетарном движении. Вследствие вращения ротора результирующий вектор радиального усилия

5 поджатия также вращается.

Таким образом, в рабочем состоянии независимо от степени износа сопряжения ротор-статор обеспечивается гарантированное взаимодействие их поверхностей на участке сопряжения, т. е. автокомпенсация изно- 30 са сопряжения.

Верхний диск 7., обращенный к полости высокого давления, целесообразно иметь сменным. В начале работы, когда износ ротора еще не критичен, т. е. не лимити- рует производительность процесса бурения и вопрос его компенсации еще не стоит, этот диск может быть сплошным, без отверстий.

Таким образом в этот период не созда- 40 ется дополнительный подпор, поджимающий оболочку статора к ротору, что н этом этапе лишь интенсифицирует износ. Когда же износ ротора достигает предельного значения, сплошной диск при очередном подъеме заменяется на ана45

логичный диск с отверстиями.

Формула изобретения

Винтовой забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенные внутри го с образованием полостей низкого и высокого давления многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор с эластичной оболочкой и установленный внутри статора ротор, а такf-f- же приводной вал шпиндельной секции, соединенный с ротором нежесткой связью, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы двигателя путем расширения диапазона автокомпенсации износа

героторного механизма, он снабжен центрирующими дисками с закрепленными на них стержнями, причем эластичная оболочка статора распапожена с зазором относительно корпуса, с образованием кольцевой полости, и армирована стержнями, а

центрирующие диски установлены по торцам оболочки и закреплены в корпусе двигателя, при этом в верхнем центрирующем диске со стороны полости высокого давления, выполнены отверстия для подачи промывочной жидкости в кольцевую полость.

Изобретение относится к буровой технике. Цель - повышение ресурса работы двигателя путем расширения диапазона автокомпенсации износа героторного механизма. Для этого двигатель имеет центрирующие диски 7 и 8 с закрепленными на них стержнями 10. Эластичная оболочка статора 2 двигателя расположена с зазором относительно корпуса 1 с образованием кольцевой полости и армирована стержнями 10. Диски 7 и 8 установлены по торцам оболочки статора 2 и закреплены в корпусе 1 двигателя. В диске 7 со стороны полости высокого давления выполнены отверстия промывочной жидкости в кольцевую полость. В рабочем состоянии практически независимо от степени износа сопряжения "ротор-статор" обеспечивается гарантированное взаимодействие их поверхностей на участке сопряжения, т.е. автокомпенсация износа сопряжения. Верхний, обращенный к полости высокого давления диск 7 целесообразно иметь сменным. 2 ил.

// -А

Фиг.2