Винтовой забойный двигатель

ермский филиал Всесоюзного намеки научно-исследователтехники рдена Трудово кого институт 71) Заявитель(54) ВИНТОВОЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТ Изобретение относится к области техники бурения, а именно к забойным двигателям, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин.Известен героторный винтовой механизм, содержащий рабочие органы, выполненные в виде конических ротора и статора с эластичной обкладкой, по мере износа последнего ротор перемещается относительно статора и тем1 самым обеспечивается постоянный контакт пары ротор " статор 11.Недостатком устройства является невозможность регулировки степепи обжатия эластичной обкладки статора1 для создания необходимого натяга в паре ротор-статор.Известен забойный героторный механизм, содержащий конические рабочие органы, карданное соединение и шпиндель, причем ротор выполнен с внутренней расточкой, внутри которой размещен поршень, связанный с карданным валом 21. Ротор имеет каналы, сообадецкий, М, Т. Гусман, нев, С. С. Никомаро А. В, Целков щаощие полость над поршнем с зонойвысокого давления, а надпоршневуюполость - с зоной низкого давления,При износе рабочей пары в надпоршне, вую зону сбрасывается шаровой клапан,в результате чего давление в ней падает и поршень перемещается в верхнее крайнее положение, чем достигается разовая компенсация износа рабочейпары.Недостатком этого устройства является невозможность автоматическогорегулирования величины натяга в рабо"чих органах по мере их износа и в зависимости от величины приложенного квалу двигателя момента, что снижаетдолговечность двигателя. При этом наличие каналов в роторе снижает надеж.ность машины в результате забиванияканалов при работе двигателя,Кроме того движение ротора харак)теризуется нестабильной ориентациейположения его оси относительно осистатора. Под действием осевой гидравлической силы и перекашвающего момента происходит перекос ротора внутриобклацки статора и дополнительный изгиб карданного соединения, что приводит к росту механических потерь натрение в рабочей паре, к ее ускоренному износу и, как следствие, к снижению долговечности двигателя.Пель изобретения - повышение долговечности двигателя путем автоматического регулирования нагруэочной способности.Это достигается тем, что узел регулирования выполнен в вице установленной над рабочими органами опоры,вал которой имеет воэможность осевогоперемещения, подпружинен и соединен сротором, причем вал опоры соединен сротором посредством подвижной в поперечном направлении тяги. 20На чертеже изображен винтовой за.бойный двигатель, разрезДвигатель содержит винтовой конический ротор , размещенный внутриконической эластичной например ре- дзиновой, обкладки статора 2, имеющейвнутренние винтовые зубья с числомзаходов на единицу бол шим, чем уротора. Посредством двухшарнирногокарданного вала 3 ротор соединен с ва- З 0лом 4 шпинделя, установленным в корпусе 5 на опорах 6, которые закрепленына валу при помощи полумуфты 7.Над рабочими органами двигателяустановлен дополнительный опорныйузел 8, содержащий корпус 9, вал 10 и35подшипник 11. Вал О соединен с верхним концом ротора, например, посредством подвижной в поперечном направлении тяги 12. Одним иэ вариантов ис 40полнения тяги 12 является гибкая металлическая штанга,Переводник 13, закрепляющий подшипник 1 в корпусе 9, присоединяетсяверхней резьбой к колонне бурильныхтруб, по которым подается рабочая жид 4кость, а к валу шпинделя 4 присоединяется долото (бурильные трубы и долото на чертеже не показаны).Внутренние обоймы подшипника 11закреплены на втулке 14, установленной на валу при помощи, например, шлиценого или шпоночного соединения. Между упорным торцом 15 втулки 14 и гайкой 16, установленной на резьбе нала1 О и законтренной контргайкой 17, размещена пружина 18 сжатия,Карданный вал 3 связан с полумуфтой 7 шпинделя посредством телескопи 8878024ческого пазового соединения 19, например, шлицевого или призматического,Двигатель работает следующим образом.Подаваемая с поверхности по колонне бурильных труб промывочная жидкость поступает через отверстие валаверхнего опорного узла в рабочие органы двигателя и застанляет ротор 1обкатываться по зубьям статора 2, совершая планетарное движение, котороепреобразуется н соосное вращение вала4 шпинделя при помощи карданного вала3, передающего крутящий момент от ротора к валу шпинделя, Гидравлическаянагрузка и осевая составляющая усилиян зацеплении, возникающие на роторе,передаются на подшипник 11 дополнительного опорного узла при помощитяги 12,Конусный ротор 1 первоначальнопод действием пружины 18 находится вверхнем положении, при этом диаметральный натяг в рабочей паре минимален или равен нулю. При подаче жидкости в двигатель и нагружении егокрутящим моментом, под действием гидравлической нагрузки на ротор и осевой составляющей усилия н зацеплениипроисходит сжатие пружины 18, и вал10 вместе с тягой 12 и ротором 1 перемещается вниз, при этом натяг вконусной рабочей паре увеличивается,эа счет чего возрастают максимальныйкрутящий момент и мощность, раэвинаемые двигателем. При изменении крутящего момента на долоте изменяютсягидравлическая нагрузка на ротор иосевая составляющая усилия в зацеплении, в результате меняется нагрузка на пружину, ее деформация и величина натяга в рабочей паре, т. е. происходит автоматическое регулированиенагрузочной способности двигателяНаличие дополнительного опорногоузла с подвижным н осевом направлении и подпружиненным валом позволяетавтоматически регулировать нагрузочную способность двигателя с конической рабочей парой, т. е. преодолевать пиковые нагрузки на долоте путемувеличения мощности и крутящего момента двигателя при увеличении натяга, и осуществлять работу двигателяпри минимальном натяге н рабочей паре в режиме холостого вращения и прималых нагрузках на долото.Разгрузка карданного нала от действия осевых сил и восприятия перееля путем автоматического регулироания нагрузочной способности, узелегулнрования выполнен в виде устаовленной над рабочимк органами опоы, вал которой имеет возможностьсевого перемещения, подпружинен иоединен с ротором.2. Двигатель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что вал опоры 16 соединен с ротором посредством под, вижной в поперечном направлении тяги. формула изобретения 5 887802 кашивающего момента на роторе тягой, т соединяющей вал опорного узла с верх- в ним концом ротора, уменьшает переко- Р сы ротора и стабилизирует его движе- н ние. Снижаются механические потери 5 р на трение в рабочей паре и повышает- о ся долговечность двигателя, с1, Винтовой забойный двигатель, включающий конические рабочие органы" статор и ротор, передающий вращающий момент на шпиндель через шпицевое и карданное соединение, и узел регулирования нагрузочкой способности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения долговечности двигаИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1 1. Авторское свидетельство СССР У 400689, кл, Е 21 В 3/12, 1970. 2, Авторское свидетельство СССР У 412367, кл. Е 21 В 3/12, 1970 (прототип).