Забойный двигатель

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к подземному буровому оборудованию. Забойный двигатель состоит из корпуса, в полости которого размещен ротор с винтовыми канавками. Корпус содержит камеры для нагнетания рабочего агента. В винтовых канавках закреплены уплотнительные элементы, подпружиненные в сторону профиля стенок боковых камер. Арматура уплотнений представляет собой ряд жестких пластин, в продольном направлении связанных с упругими элементами. С тыльной стороны пластинки опираются о проточки, образуя шарнирное соединение. В продольных канавках корпуса установлены уплотнения, обращенные своими губками по ходу вращения ротора. Рабочий агент, проходя вдоль по оси двигателя по камерам, вращает ротор. Прямой поток жидкости не позволяет оседать песку вокруг уплотнительных элементов, что обеспечивает повышение надежности работы двигателя и увеличивает срок его эксплуатации. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к подземному оборудованию, используемому в качестве привода для вращения долота при бурении скважин.

Известен забойный двигатель, включающий полый ротор с каналами и статор, имеющие радиально установленные лопасти, ротор и статор выполнены с осевыми выступами, на которых лопасти установлены шарнирно (А.С. N 569692, МКИ E 21 В 3/12. Забойный двигатель. Опубл. 25.08,77. Бюл. N 31).

Недостатком такого устройства является сложность конструкции и пропуск рабочего агента с камеры нагнетания в область низкого давления из-за отсутствия арматуры, упрочняющей уплотнительный элемент, а также большие гидравлические потери при прохождении рабочего агента через лабиринт камер.

Известен гидравлический забойный двигатель, включающий полый цилиндрический корпус, концентрично которому, образуя камеры, размещен ротор, в винтовой канавке которого установлено армированное пластинками винтовое складывающееся эластичное уплотнение, с тыльной стороны арматурой опирающееся на стенку канавки, в корпусе выполнены тангенциальные каналы, направленные по ходу движения ротора (Обзорная информация. Серия "Машины и нефтяное оборудование". Основные направления совершенствования техники бурения на нефть и газ за рубежом. М., 1980, с.36, рис. 15).

Недостатком такого устройства являются большие гидравлические потери при прохождении рабочего агента через лабиринт камер и потеря подвижности уплотнительного элемента из-за забивания его песком и грязью от поперечного потока жидкости.

Задача, стоящая при создании забойного двигателя - надежное обеспечение уплотнения рабочих камер, предотвращение оседания песка вокруг уплотнительного элемента и усиление его несущей способности.

Техническим результатом настоящего изобретения является принудительный прижим подвижных губок армированного уплотнительного элемента к стенкам камер и создание прямого потока рабочего агента вдоль оси двигателя.

Поставленная задача и технический результат достигается тем, что известный забойный двигатель, включающий полый корпус с боковыми камерами, ротор, расположенный внутри корпуса, в винтовой канавке которого установлено армированное пластинками складывающееся эластичное уплотнение, с тыльной стороны арматурой опирающееся на стенку канавки, поперечная арматура уплотнения представляет собой ряд жестких пластин, тыльная сторона которых имеет форму шара для образования шарнирного соединения с ответными проточками стенок винтовой канавки ротора, при этом упомянутое уплотнение дополнительно снабжено продольной арматурой, в продольных канавках корпуса установлены уплотнения, обращенные своими губками по ходу вращения ротора, причем губки уплотнения на роторе подпружинены в сторону профиля стенок боковых камер, а недвижимая часть этих уплотнений имеет ответный профиль к подвижной части.

Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Изобретение позволит достичь результат, удовлетворяющий давно существующую проблему на промыслах, попытку решить которую долгое время не удавалось специалистам.

На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

Изобретение пояснено чертежом, где на фиг. 1 показан поперечный разрез общего вида, на фиг. 2 - арматура уплотнения, на фиг. 3 - опорное гнездо уплотнений.

Забойный двигатель содержит полый корпус 1 с боковыми камерами 2 и 3, ротор 4, расположенный в корпусе 1, в винтовой канавке 5 которого установлено армированное пластинками складывающееся эластичное уплотнение 6. Уплотнение 6 содержит поперечную арматуру 7, представляющую собой ряд жестких пластин, имеющих форму шара 8 для образования шарнирного соединения с ответными проточками 9 стенок винтовой канавки 5 ротора. При этом упомянутое уплотнение дополнительно снабжено продольной арматурой 10 в виде, например, стальных проволок. В продольных канавках 11 корпуса 1 установлены уплотнения 12, обращенные своими губками по ходу вращения ротора. Губки уплотнения 6 на роторе прижаты к профилям стенок боковых камер 2 и 3 пружинами 13, а неподвижная часть 14 этих уплотнений имеет ответный профиль к подвижной части. В хвостовой части уплотнения 6 содержат отверстия 15 для их крепления к ротору 4 при помощи винтов 16.

Уплотнения 12 к корпусу 1 могут быть прикреплены как клеящими или крепежными элементами, так и держаться в нем за счет клинового сечения канавок 11. Пружины 13 могут быть как витые, так и язычковые, а если они плоские, то могут представлять и часть арматуры уплотнений 6.

Устройство работает следующим образом.

Рабочий агент, находящийся в камерах 2 и 3 между губками уплотнений 6 и 12 наглухо замкнут, благодаря чему жидкость, проходя вдоль оси двигателя, приводит во вращение ротор 4. Замкнутость камер 2 и 3 достигается и за счет ответной конфигурации подвижной и неподвижной части элементов уплотнения 6, которые в сложенном состоянии наглухо закрывают винтовые каналы 5. Необходимая герметичность камер 2 и 3 обеспечивается пружинами 13, которые держат губки уплотнений 6 в постоянно прижатом состоянии к стенкам камер корпуса 1. Рабочий агент, находящийся с тыльной стороны губок уплотнений 6 и 12, пассивный, вытесняемый. Прямой поток жидкости не позволяет оседать песку вокруг уплотнительных элементов, что позволяет улучшать работоспособность и долговечность двигателя.

Формула изобретения

Забойный двигатель, включающий полый корпус с боковыми камерами, ротор, расположенный внутри корпуса, в винтовой канавке которого установлено армированное пластинками складывающееся эластичное уплотнение, с тыльной стороны арматурой опирающееся на стенку канавки, отличающийся тем, что поперечная арматура уплотнения представляет собой ряд жестких пластин, тыльная сторона которых имеет форму шара для образования шарнирного соединения с ответными проточками стенок винтовой канавки ротора, при этом упомянутое уплотнение дополнительно снабжено продольной арматурой, в продольных канавках корпуса установлены уплотнения, обращенные своими губками по ходу вращения ротора, причем губки уплотнения на роторе подпружинены в сторону профиля стенок боковых камер, а неподвижная часть этих уплотнений имеет ответный профиль к подвижной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3