Многоступенчатая турбина турбобура

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ИЕ ИЗОБРЕТ,Д,жг РСКОМУ СВИДЕТЕЛ В енными на металлических с и внутрен нее внут юл. В 33н, Р,А.Комм.Шумилов астеи ст ения е и сниж то, с целью пов онной надежност я темксплуат ния металлоемкосты, проточные частироторов выполнены иэ полимерного материала и снабжены полимерной Ступицей, при этом площадь торцовой поверхности обода статора составляетне менее 0,16 площади кольца, ограниченного наружным и внутренним диаметрами проточной части статора, арадиальный зазор между ротором Иступицей статора больше радиальногозазора между статором и металлической ступицей ротора. 88,8)и др. Расчет, коплуатация турбобу976, с. 189-190-192. тОГО СТУПЕсодержащроточнывлены ными час. Там же, с. 19 ие диаметры которых не ме нних диаметров проточных оров, о т ли ч а ю щ а177433 2. Турбина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что входные и выходные кромки проточных частей роторов Изобретение относится к буровойтехнике и может быть. использовано вконструкциях турбобуров для бурениянефтяных и газовых скважин.Цель изобретения - повьппение эксплуатационной надежности турбинытурбобура при снижении металлоемкости.На фиг.1 изображена многоступенчатая турбина турбобура, продольное сеОчение; на фиг.2 - ступени турбиныпри плоском расположении входных ивыходных кромок проточных гаек ротора; на фиг.З - ступень турбины прикойическом расположении входных ивыходных кромок проточных частей ротора,Полимерная проточная часть 1 ротора вместе с полимерной ступицей 2укреплена на металлической ступице 3,устанавливаемой на валу 4 турбобура.Металлический статор, проточнаячасть 5 и обод 6 которого установлены на ступице 7, закреплен в корпусе8. Корневой диаметр П (внутреннийдиаметр проточной части) ротора определяет торцовые поверхности его полимерной ступицы, которые в случаеосевого контакта ротора и статоравзаимодействуют с торцовыми поверхностями ободов 6 соседних статоров.Внутренний диаметр П проточнойчасти статора при этом выбран так,что площадь торцовой поверхности обода статора составляет величину, апределяемую исходя из максимально допустимого напряжения на поверхностисоприкасающейся с ним полимернойступицы ротора и с учетом минимального влияния на гидромеханичоские пара- фОметры проточной части статора. Радиальный зазор между ротором и ступицей статора выполнен по величинебольшим радиального зазора между статором и металлической ступицей рота- ф 5ра, Входные 9 и выходные 10 кромки . расположены между плоскостями торцовых поверхностей полимерных ступицроторов. проточных частей ротора расположены либо в плоскостях торцовых поверхностей полимерной ступицы ротора, либо между ними (фиг,2), Входные и выходные кромки проточной части ротора расположены на поверхностях условных конусов с вершинами, находящимися на оси турбины или близко к ней (фиг.З).Многоступенчатая турбина работает аналогично известным металлическим или пластмассовым турбинам, однако при этом она обеспечивает возможность повьппения надежности при сохранении высокого КПД и снижении металлоемкости и трудоемкости ее изготовления.В процессе работы при выработке осевого люфта опоры до величин, превьппающих осевой люфт турбины, соприкосновение статора и ротора происходит не по проточным частям, как это имеет место в известных конструкциях турбобуров, а по торцовым поверхностям обода 6 статора и ступицы 2 проточной части 1 ротора.Увеличение Пс (обеспечивающее увеличение площади контакта) ограничено требованиями сохранения энергетической характеристики турбины, уменьшение П (уменьшение контактной поверхности) приводит к росту контактных напряжений и опасности поломки полимерной проточной части ро.тора. Наибольшая опасность такой поломки возникает при монтаже и демон,таже турбинных секций, когда усилия, действующие на систему, составляют величины порядка 15 - 25 т. Для материала проточной части ротора 1 например, полиамида) разрушающие напряжения при сжатии составляют 600 - 630 /м .Учитывая, что количества ступеней, одновременно вступающих в контакт, может составить (наихудший вариант) около 10 . от общего количества ступеней в секции, величина П , обес"печивающая условие сохранности проточной части ротора, должна быть такой, чтобы площадь торцовой поверхности обода статора составила не менее 0,16 площади кольца, ограниченного наружным и внутренним диаметром проточной части статора. При указанном соотношении гидравлические характеристики ступени (и ее КПД) сохраняются еще на высоком уровне. Дальнейшее увеличение этого соотношения ведет к росту гидравлических потерь и снижению КПД.Указанное соприкосновение статора и ротора не ло лопаткам, а по торцовым поверхностям обода статора и полимерной ступицы ротора, которое может происходить как во время работы турбобура, так и в процессе монтажа и демонтажа турбинных секций, обеспечивается конструкцией проточных частей, а именно расположением входных и выходных кромок проточных частей. При возникновении контакта по торцо- Ъ вым поверхностям проточные частистатора и ротора не контактируют одна с другой, так как входные 9 ивыходные 1 О кромки проточных частей 5 ротора расположены между плоскостями торцовых поверхностей полимернойступицы ротора (фиг,2) . Аналогичнымобразом исключается контакт междупроточными частями статора и ротора 10 при расположении входных и выходныхкромок проточных частей ротора по варианту, изображенному на фиг.3. В процессе работы турбобура в ре зультате износа радиальных опорискривление вала статора и роторапроисходит не по полимерным проточнымчастям ротора, как это имеет место визвестных конструкциях турбобуров, 20 а по металлическим кольцевым поверхностям внутреннего обода 5 статора иступицы 3 ротора, так как радиальныйзазор О выполнен большим радиального зазора 3251177433 Составитель А.СергачевРедактор С.Саенко Техред О.Ващишина Корректор В.Сини 4/5 б. аВ втттФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1/29ВНИИПИпо113 Тираж 540Государственноелам изобретен35, Москва, Жо комиийио 5, Ра Подписноетета СССРкрытий