Гидравлический забойный двигатель

 

Использование: бурение скважин на нефть и газ забойными двигателями. Сущность изобретения: забойный двигатель содержит героторный механизм из статора, закрепленного в корпусе, и ротора, эксцентрично расположенного в статоре. Ротор соединен торсионом с выходным валом. Выходной вал расположен в корпусе концентрично. Момент инерции средней части по длине торсиона больше момента инерции крайних частей. Длина средней части торсиона находится в пределах 0,3-0,7 общей длины торсиона. В средней части торсиона выполнено разъемное соединение. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

»5U., 1756525 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 4/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР - ЯЩ Я ф р

ЛЦЩфю Р ЯЩру

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ1 иБгкот;., :, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4827130/03 (22) 21.05.90 (46) 23.08,92. Бюл, ¹ 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) В.C.Áóäÿ+ ñêèé, С.Ю.Брудный-Челядинов. И.Л.Константинов, М,В.Kðåêèí и

В.B.CBèðèíà .(56) Авторское свидетельство СССР

¹926208,,кл; ;Е 21 В 4/02, 1976, (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛ Ь

Изобретение относится к буровой технике; а именно к гидравлическим забойным двигателям.

Известей забойный двигатель,. включающий героторный винтовой и многоступенчатый турбинный механизмы, статоры которых соединены патрубком, а роторы, обладающие возможностью относительного планетарного движения, кинематически, Недостатком двигателя является низкий моторесурс как кинематическрго элемента, соединяющего роторы, так и двигателя s целом, Известен также винтовой забойный двигатель, содержащий героторный. механизм со статором, закрепленным в корпусе двигателя и эксцентрично расположенным внутри статора ротором, торсион, кинематически соединяющий ротор винтового механизма с выходным валом, концентрично расположенным в корпусе.

Недостатком этого двигателя является сравнительно низкий моторесурс, обусловленный тем, что торсион при заданном уси2 (57) Использованйе; бурение скважин на нефть и газ забойными двигателями. Сущность изобретения: забойный двигатель содержит героторный механизм из статора, закрепленного в корпусе, и ротора, эксцентрично расположенного в статоре. Ротор соединен торсионом с выходным валом.

Выходной вал расположен в корпусе концентрично. Момент инерции средней части по длине торсиона больШе момента инерции крайних частей. Длина средней части торсибна находится в -пределах 0,3-0,7 общей длины торсиона, В средней части торсиона вьгполнено разъемное соедийение. 1 з,п, ф-лы, 2 ил.

Ф лии сжатия имеет жесткую зависимость между его устойчивостью-и гибкостью, что у предопределяет сравнительно большие внутренние поперечйые сйлы, действующие в двигателе, прогиб торсиона от действия центробежных сил, вознйкающих при его вращении с прецессией.

Кроме того, недостатком этого двигате ля является неразьемность в условиях буровой системы ротор —.торсион — вал, так как в местах их стыковки действувт изламыва- О, ющие пары сил, требующие именно таких соединений, например, на горячей посадке, Целью изобретения является повышение надежности и стойкости двигателя за счет увеличения соотношения между устойчивостью и гибкостью торсиона, и улучшение монтажеспособности и эксплуатационных качеств двигателя, -Цель достигается тем, что в гидравлическом двигателе, включающем героторный винтовой механизм со статором, закрепленным в корпусе двигателя и эксцентрично расположенным внутри статора ротором, 1756525 торсион, кинематически соединяющий ротор винтового механизма с выходным валом, . " койцентрично расположенным в корпусе, средняя по длине часть торсиона выполнена с моментом инерции большим момента

/ инерции . крайних частей торсиона, при этом длина средней части торсиона находится в пределах от 0,3 до 0,7 от общей длины торсйона, при этом в средней части торсиона выполйено разъемное соединение, например конусно- шлицевое, На фиг .1 показан забойный двигатель, продольный разрез; на фиг.2 — торсион с разъемным конусно-шлицевым соединением в средней части.

Героторный механизм включает статор

1 и ротор 2, расположенный с эксцентриситетом е относительно основной оСи вращения 0 — О. Статор 1 героторного механизма соединен с корпусом 3 турбинного двигателя посредством соединительного переводника, Для передачи вращающего момента и осевой фиксации относительно вала 5 ротор

2 героторного механизма соединен с концентричным валом 5 нижележащего турбинного двигателя посредством гибкого элемента, а именно торсиона 6, Как вариант, торсиоф может соединять между собой эксцентрично .расположенйый ротор 2 с концейтрично расположенным валом шпинделя забойного двигателя или два ротора гcpoTopHbix- механизмов, имеющих в общем случае эксцентричное взаимоналожение.

Торсион 6 выполнен с большим моментом инерции сеченйя в его средней части.

На фиг.1, как вариант, показан торсион 6, имеющий диаметральное расширение в своей средней части, Эта часть торсиона может быть выполнена полой. Указанное увеличение момента инерции сечеййя может быть осуществлено также другими известными средствами, йаприМер, путем применения в средней части торси6на ребер жесткости, Диаметральное расширение может быть выполнено путем закрепления в средней части торсиона втулок, предпоч тительно из легкого сплава.

Длина средней части торсиона может колебаться в пределах 0,3 — 0,7 от общей длины торсиона, Нижний предел позволяет за счет незначительного уменьшения гибкости торсиона (до 3%) увеличить критическую сжимающую силу в 1,5 — 2 раза, защититьнаиболее опасную, с точки зрения потери устойчивости, его часть, Верхний предел ограничен сохранением гибкости торсиона, в основном, в пределах 70 от гибкости вала постоянного сечения (при одинаковых с прототипом общей длине гибкого вала и се5 ковторсиона можетсохранить гибкостьторсиона с увеличенным в средней части

15 конусно-шлицевое соединение, состоящее из верхней 7 и нижней 8 полумуфт и соеди20

25 Такая конструкция торсиона позволяет выполнять наиболее нагруженные крайние

30 затрат и материалов, При работе двигателя ротор 2 геротор35 ральной -оси 0-0 двигателя с эксцентриситетом "е". При этом на концах.ка, которые убывают к его середине, где

40 равны нулю, По этой причине наибольшие

55 Выполнение разъемного соединения в средней части торсиона целесообразно и

50 чении крайних участков), Вместе с тем, согласно расчетам, путем соответствующего пропорционального уменьшения моментов инерции сечения среднего и крайних участмоментом инерции сечения на уровне гибкости торсиона постоянного сечения. При этом критическая сила первого торсиона останется выше, чем второго.

На фиг.2 показан вариант выполнения торсиона, в средней части которого выполнено разъемное моментопередающее соединительное устройство, в данном случае ненное с крайними участками 9 торсиона на горячей посадке.. Это соединение может быть расположено в соединительном переводнике, что пОзволяет после его отворота от корпуса 3 и при подъеме статора 1 производить дополнительные операции по расстыковке (стыковке) частей разъемного соединения в условиях буровой участки 9 торсиона из высококачественных материалов, реставрацию торсиона, обеспечивая соответствующую экономию трудоного механизма наряду c âðàùeíèåì вокруг собственной оси выполняет высокочастотное планетарное движение вокруг центторсиона возникают максимальные изгибающие моменты сил противоположного знадеформации изгиба (искривления) торсиона имеют место на его концах и убывают к его середине, Поэтому компенсация эксцентриситета "е" торсионом достигается, в основном, за счет деформации крайних участков и достигаемого благодаря ей наклона среднего участка торсиона. Именно по этой причийе увеличение момента инерции сечения средней части торсиона сопровождается сравнительно небольшой потерей его гибкости и вместе с тем, как показывают вычисления, значительным повышением устойчивости торсиона. возможно по той причине; что при этом на это соединение действует минимальный изламывающий момент силы, т,к. изгибающий момент в середине торсиона равен нулю.

1756525

Увеличение момента инерции сечейия внутристатора ротором,торсион. кинематисредней части торсиона позволяет избе- чески соединяющий ротор:винтового мехажать самопроизвольное лавинообразное низма с выходным "валом; концентрично его изгибание, вызываемое центробежны - расположенным в корпусе, о т л и ч а юми силами, действующими,на торсион при 5 шийся тем, что, с целью повышения

его высокочастотном прецессионном дви- . надежности и стойкости двигателя за счет жении вокруг оси двигателя и увеличиваю- увеличения соотношения между устойчивощимися по мере прогиба торсиона, . стью и гибкостью торсиона, средняя по длиУвеличение момента инерции сечения. "не часть торсиона выполнена с моментом средней части торсиона по сравнению сего 10 инерции, большим момента инерции крайкрайними участками позволяет повысить " нихчастей торсиона, при"этомдлина средмежремонтный срок работы забойного дви- ней части торсиона находится в пределах от гателя.. - - .: .. 0,3 до 0,7 от общей длины торсиойа.

2. Двигатель rio п 1, о т л и ч а ю щ и йФ о р м у л а и з о б р е т е н и я, 15 с я тем, что, с целью улучшения монтажеспо- 1. Гидравлический забойный двигатель, собности и эксплуатационных качеств дви содержащий героторный винтовой меха-- гателя, в средней части торсиона вйполнено низм со статором; закрепленным в корпусе; разъемное соединение, например; конуснодвигателя, и эксцентрично расположеййым: шлицевое, Фиг. 2...o Фиа1

Составитель А. Хромин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор О. Юрковецкая

Редактор О. Хрипта

Заказ 3071 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101