Полезная модель рф 70292

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к героторным механизмам винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано также в винтовых насосах для добычи нефти и перекачивания жидкости.

Героторная машина, включаюет героторный механизм, содержащий статор (1) с внутренними винтовыми зубьями, ротор (2), который разделен по окончанию винтовой линии на ряд модулей (3, 4), соосно объединеннных посредством переводника (5). Ось модуля (4) смещена на угол по окончанию шага Т2 винтовой линий относительно неподвижного статора (1), а относительно оси модуля (3) развернута на угол 1. Вместе соединения модулей (3) и (40) могут быть установлены регулировочные шайбы (7), например разрезные. Обеспечивается продление срока службы героторной машины, сохранение ее энергетических характеристик с изношенными рабочими органами, за счет конструктивных изменений героторного механизма. 4 илл.

Полезная модель относится к героторным механизмам винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использована также в винтовых насосах для добычи нефти и перекачивания жидкости.

Известен героторный механизм винтового забойного двигателя [RU 2165531 С1, 7 F01C 1/16, 7 F01C 5/04 E21В 4/02, опубл. 20.04.2001], представленный в торцевом сечении, перпендикулярном оси героторного механизма, с толщиной Ct зуба статора по среднему диаметру зубьев и окружной шаг St этих зубьев связаны соотношением Ct/St=0,45-0,65, а толщина CN зуба статора по среднему диаметру Dcp зубьев в нормальном сечении N-N, перпендикулярном направлению винтовой линии М-М зуба статора, и радиальная высота h зуба CN/h1,75.

Известен героторный механизм винтовой забойной гидромашины [RU 2166603 С1, Е21В 4/02, опубл. 10.05.2001], снабженный статором и ротором, имеющими винтовые зубья, причем профиль зубьев ротора в торцевом сечении очерчен сопряженными дугами окружностей, а профиль полость выступа зуба ротора очерчен дугой радиуса R B, профиль впадины зуба ротора очерчен дугой радиуса:

где Dp - наружный диаметр ротора по выступам зубьев; z2 - число зубьев ротора; Е - эксцентриситет, а радиус RB дуги выступа зуба ротора выполнен больше радиуса эквидистанты RCl рейки статора.

Известен героторный механизм [RU №2162926 С1, Е21В 4/02, опубл. 10.02.2001], снабженный парой ротор-статор имеющих внутреннее гипоциклоидальное зацепление, причем знаки кривизны замкнутых сопряженных профилей ротора и статора одинаковы и не изменяются по всему контуру, при этом при числе зубьев ротора, равным двум, и коэффициенте внецентроидности С0=r/е, близком к единице (С 01,5),

смещение исходного контура рейки выполняют положительным С=x/е=0,8-1,4, а коэффициент формы зуба С 0=rц/е выбирают в диапазоне С е=3-6, где е - эксцентриситет зацепления, м; r - радиус катящейся окружности, м; rц - радиус эквидистанты, м; x - смещение исходного контура рейки, м.

Известна героторная машина [SU №1384702 А1, Е21В 4/02, F04С 2/107, опубл. 10.02.2001], содержащая объединенные в модули героторные механизмы, причем роторы героторных механизмов связаны посредством направляющих узлов для смещения оси каждого последующего ротора в модуле относительно оси предыдущего на угол =360°/N, где N - число героторных механизмов в модуле, равное 2 и более, и последовательного разворота модулей относительно друг друга на угол =360°/М, где М - число модулей, равное 2 и более.

Причиной, препятствующей достижению заявляемого технического результата, в известных технических решениях, является низкая износостойкость рабочих органов героторного механизма, приводящая к снижению энергетических характеристик и долговечности героторной машины.

При бурении скважины винтовым забойным двигателем (ВЗД), часто возникают проблемы, связанные с нестабильностью его работы - чередованием режимов, от оптимального до тормозного, а также остановок двигателя, что обусловлено неоднородностью (твердостью) разбуриваемых горных пород. В процессе работы ВЗД в экстремальном - тормозном режиме возникают дополнительные гидравлические потери, которые складываются из потерь в рабочих органах (РО) винтовой пары. Гидравлические потери приводят к снижению энергетических характеристик героторной машины. Основные потери в РО складываются вследствие утечек бурового раствора из камер в направлении области низкого давления через образующийся на контактной линии односторонний зазор между ротором и статором [1]. Существенное влияние на работоспособность двигателя при этом оказывает

натяг в паре ротор - статор. Распределение контактной линии на уплотнительную (где РО испытывают контактные напряжения) и проточную части (через которую происходят утечки), обусловлено деформацией эластичной обкладки статора, перераспределением натяга в паре и смещением ротора в радиальном направлении под действием силовых факторов.

Увеличение потерь также связано с повышенным износом РО. По мере износа РО, особенно при использовании раствора с большим содержанием песка, натяг уменьшается, что приводит к разгерметизации РО и, как следствие, к снижению нагрузочной способности двигателя. Как показывает практика бурения скважин винтовыми забойными двигателями, средний ресурс его работы составляет от 40 до 130 часов. Конструктивные изменения профилей рабочих органов, не позволяют увеличить срок службы ВЗД. Выход из строя упругоэластичной обкладки статора, невозможности ее ремонта (реставрации) приводит к невозможности ее дальнейшей эксплуатации и, как правило, утилизации героторной машины.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение энергетических характеристик героторной машины, продление срока ее службы с изношенной упругоэластичной обкладкой статора, путем увеличения диаметрального натяга в паре ротор-статор.

При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в сохранении энергетических характеристик героторной машины с изношенной упругоэластичной обкладкой статора, продление его срока службы за счет конструктивных изменений героторного механизма.

Указанный технический результат достигается тем, что по первому варианту - в героторной машине, включающей героторный механизм, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа внутренних винтовых зубьев статора, причем внутренние винтовые зубья статора выполнены из упругоэластичного материала, особенностью является то, что

ротор героторного механизма разделен по окончанию винтовой линии зубьев на ряд модулей. Модули соосно объединены посредством переводника. При этом ось нижеследующего модуля смещена по окончанию шага Т 2 винтовой линии зубьев ротора относительно неподвижного статора, а относительно оси вышележащего модуля развернута.

Указанный технический результат достигается тем, что по второму варианту - в героторной машине, включающей героторный механизм, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа внутренних винтовых зубьев статора, причем внутренние винтовые зубья статора выполнены из упругоэластичного материала, особенностью является то, что ротор героторного механизма разделен по окончанию винтовой линии зубьев на ряд модулей. Модули соосно объединены посредством переводника. При этом ось нижеследующего модуля смещена по окончанию шага Т2 винтовой линии зубьев ротора относительно неподвижного статора, а относительно оси вышележащего модуля развернута, а в месте соединения модулей установлены регулировочные шайбы, которые могут быть и разрезными.

На фиг.1, 2, 3, 4 представлена героторная машина.

На фиг.1 представлена героторная машина, включающая героторный механизм, который содержит статор 1 с внутренними винтовыми зубьями, и ротор 2 с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа внутренних винтовых зубьев статора 1, причем внутренние винтовые зубья статора 1 выполнены из упругоэластичного материала, например резины, привулканизованной к внутренней поверхности статора 1. По мере увеличения износа РО, а именно, упругоэластичного материала зубьев статора 1 и невозможности дальнейшей его эксплуатации, ротор 2 героторного механизма разделяют по окончанию шага винтовой линии Т2 зубьев ротора на ряд модулей, на фиг., в частности, представлено разделение на два модуля 3 и 4. Разделенные модули 3 и 4 соосно объединяют посредством переводника 5 (резьбового соединения), например муфтой 6.

На фиг.2 представлены торцевой разрез А-А и Б-Б соосно объединенных модулей 3 и 4 двигателя перпендикулярно оси O1O 2 и . Ось модуля 4 смещают на угол относительно неподвижного статора 1 и разворачивают на угол 1 относительно оси O 1O2 модуля 3.

На фиг.3 представлена муфта 6 для объединения модулей 3 и 4 посредством резьбового соединения 5.

На фиг.4 представлены регулировочные шайбы 7 (для третьего варианта героторной машины), устанавливаемые в месте резьбового соединения 5 модулей 3 и 4.

Продление срока службы героторного механизма с изношенной упругоэластичной обкладкой статора с сохранением его энергетических характеристик, возможно путем увеличения диаметрального натяга в паре ротор - статор, влияющего на обеспечение герметичности РО за счет разделения ротора и соосного объединения их в модули посредством резьбового соединения, например муфтой по окончанию шагов Т 2 винтовых линий, при этом оси модулей O 1O2 и развернуты относительно друг друга на угол 1. Для изменения диаметрального натяга в РО в месте резьбового соединения модулей могут быть установлены регулировочные шайбы, например разрезные. По мере увеличения износа упругоэластичного материала зубьев статора разрезные шайбы убирают, тем самым, увеличивая угол 1 разворота осей O 1O2 и , влияющего на увеличение диаметрального натяга (контактных напряжений) в РО героторного механизма. По мере увеличения износа упругоэластичного материала зубьев статора 1 разрезные шайбы 7 убирают, тем самым увеличивают угол 1 разворота оси модуля относительно оси O1O 2, влияющего на увеличение диаметрального натяга (контактных напряжений) в РО героторного механизма. Диаметр D 1 разрезной шайбы 7 соответствует диаметру D I по впадинам модулей 3 и 4, а толщина определяется опытным путем.

Источники информации:

1. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели: Справочное пособие - М.: ОАО Издательство «Недра», 1999. - С.296.

1. Героторная машина, включающая героторный механизм, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа внутренних винтовых зубьев статора, причем внутренние винтовые зубья статора выполнены из упругоэластичного материала, отличающийся тем, что ротор героторного механизма разделен по окончанию винтовой линии зубьев на ряд модулей, которые соосно объединены посредством переводника, при этом ось нижеследующего модуля смещена по окончанию шага винтовой линии зубьев ротора относительно неподвижного статора, а относительно оси вышележащего модуля развернута.

2. Героторная машина, включающая героторный механизм, содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, ротор с наружными винтовыми зубьями, число которых на единицу меньше числа внутренних винтовых зубьев статора, причем внутренние винтовые зубья статора выполнены из упругоэластичного материала, отличающаяся тем, что ротор героторного механизма разделен по окончанию винтовой линии зубьев на ряд модулей, которые соосно объединены посредством переводника, при этом ось нижеследующего модуля смещена по окончанию шага винтовой линии зубьев ротора относительно неподвижного статора, а относительно оси вышележащего модуля развернута, в месте соединения модулей установлены регулировочные шайбы.

3. Героторная машина по п.2, отличающаяся тем, что регулировочные шайбы выполнены разрезными.



 

Похожие патенты:
Наверх