Винтовой забойный двигатель с удлиненным ротором
Полезная модель относится к области буровой техники, в частности, к винтовым забойным двигателям для бурения нефтяных и газовых скважин. Задачей полезной модели является повышение надежности двигателя за счет разгрузки верхней части ротора от циклических напряжений, вызванных угловыми перемещениями гибкого вала. Новым является то, что в предлагаемом винтовом забойном двигателе гибкий вал содержит выступ, размещенный во внутренней полости ротора. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность винтового забойного двигателя при использовании удлиненных роторов.
Полезная модель относится к области буровой техники, в частности, к винтовым забойным двигателям для бурения нефтяных и газовых скважин.
Известен винтовой забойный двигатель (см. книгу Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. «Винтовые забойные двигатели»: Справочное пособ. - М.: ОАО «Издательство «Недра», 1999 г., стр.46, рис.2.6), содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, цельный многозаходный ротор с наружными винтовыми зубьями, опорный узел, включающий корпус, вал и подшипники, и гибкий вал для соединения нижней части ротора с валом опорного узла.
Здесь гибкий вал одним концом соединен с нижней частью ротора, а другим - с валом опорного узла. Крепление гибкого вала к нижней части ротора приводит к увеличению расстояния от ротора до вала опорного узла и увеличению габаритов двигателя.
В авторском свидетельстве СССР №784397, которое является наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели и выбрано в качестве прототипа, такого недостатка нет.
Известный двигатель, согласно авторского свидетельства СССР №784397, включает статор с внутренними винтовыми зубьями, ротор с
внешними винтовыми зубьями, гибкий вал и опорный узел. Гибкий вал установлен во внутренней полости ротора и жестко закреплен одним концом в верхней его части, а другим концом соединен с валом опорного узла. Благодаря размещению гибкого вала во внутренней полости ротора, вал опорного узла максимально приближен к ротору, что способствует уменьшению габаритов двигателя по сравнению с аналогом до 20% от длины двигателя.
Недостаток такой конструкции заключается в следующем. При работе двигателя с удлиненным ротором, на ротор действует давление промывочной жидкости. Это давление преобразуется в осевое усилие ротора, которое воздействует через ротор на гибкий вал. Наряду с этим, вследствие планетарного вращения ротора вокруг оси статора, гибкий вал совершает угловые перемещения, которые вызывают дополнительные циклические напряжения гибкого вала. Осевое усилие от ротора и циклические напряжения от угловых перемещений гибкого вала одновременно передаются верхней части ротора, что способствует ее поломке и выходу ротора из строя.
Задачей настоящей полезной модели является устранение недостатков, описанных в прототипе, следствием чего является повышение надежности двигателя за счет разгрузки верхней части ротора от циклических напряжений, вызванных угловыми перемещениями гибкого вала.
Поставленная задача решается тем, что в известном винтовом забойном двигателе с удлиненным ротором, включающем статор с
внутренними винтовыми зубьями, ротор с внешними винтовыми зубьями, опорный узел и гибкий вал, соединяющий ротор с валом опорного узла и размещенный во внутренней полости ротора, согласно полезной модели, гибкий вал содержит выступ, размещенный во внутренней полости ротора.
В прототипе при работе двигателя на верхнюю часть ротора действуют циклические изгибные усилия, воспринимаемые от гибкого вала, так как последний при планетарном вращении вокруг оси статора совершает угловые перемещения и осевое усилие ротора, так как на ротор действует давление жидкости. В связи с этим верхняя часть ротора теряет прочность, что приводит к поломке ротора.
В предлагаемой полезной модели благодаря тому, что гибкий вал содержит выступ, размещенный в полости ротора, изгибающие усилия при работе двигателя воспринимаются выступом и передаются на внутреннюю стенку полости ротора, разгружая, таким образом, верхние части гибкого вала и ротора от циклических изгибных нагрузок. Вследствие этого, надежность ротора и, соответственно, двигателя повышается.
На фиг.1 показан общий вид в частичном продольном разрезе.
На фиг.2 показана часть винтового забойного двигателя в увеличенном масштабе в месте расположения выступа гибкого вала.
Винтовой забойный двигатель содержит статор 1 с внутренними винтовыми зубьями 2, ротор 3 с наружными винтовыми зубьями, гибкий вал 4, размещенный во внутренней полости 5 ротора 3. Гибкий вал 4 содержит выступ 6, размещенный во внутренней полости 5 ротора 3.
Гибкий вал 4 соединен одним концом с верхней частью ротора 3, например, во втулке 7, а другим концом соединен с валом 8 опорного узла 9 двигателя. Статор 1 соединен с опорным узлом 9 при помощи, например, переводника 10. К верхней части статора 1 крепятся бурильные трубы (на фиг. не показаны), например, при помощи переводника 11, а к нижней части вала 8 крепится породоразрушающий элемент, например, долото (на фиг. не показано).
Винтовой забойный двигатель работает следующим образом. При подаче жидкости с поверхности по колонне бурильных труб ротор 3 вращается внутри статора 1, обкатываясь своими наружными винтовыми зубьями по внутренним винтовым зубьям 2 статора 1, и совершает планетарное движение, при этом ось О р ротора 3 вращается вокруг оси Ос статора 1. Вращение ротора 3 передается на вал 8 опорного узла 9 через гибкий вал 4, который одним концом закреплен в верхней части ротора 3, например, во втулке 7, а другим - с валом 8 опорного узла 9.
Во время планетарного вращения ротора 3 вокруг оси Ос статора 1, гибкий вал 4, от выступа 6 до места крепления с валом 8 опорного узла 9, совершает угловое движение по оси Ов. Возможность угловых перемещений гибкого вала 4 во внутренней полости 5 ротора 3 обеспечивается гибкостью и упругостью гибкого вала 4.
Особенностью работы предлагаемой полезной модели является то, что гибкий вал 4 содержит выступ 6, размещенный во внутренней полости 5 ротора 3. Выступ 6 ограничивает угловые перемещения верхней части
гибкого вала 4, разгружает верхнюю часть гибкого вала 4 и верхнюю часть ротора 3, например, втулку 11 от угловых перемещений гибкого вала 4, обеспечивая разгрузку верхней части ротора 3, например, втулки 11 от изгибающих нагрузок, способствуя увеличению надежности ротора 3 и, соответственно, двигателя.
Таким образом предлагаемая полезная модель позволяет повысить надежность винтового забойного двигателя при использовании удлиненных роторов.
Винтовой забойный двигатель с удлиненным ротором, включающий статор с внутренними винтовыми зубьями, ротор с внешними винтовыми зубьями, опорный узел и гибкий вал, соединяющий ротор с валом опорного узла и размещенный во внутренней полости ротора, отличающийся тем, что гибкий вал содержит выступ, размещенный во внутренней полости ротора.
