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.
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).
р
с
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 ротора 3 вращается вокруг оси О 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.
с
в
Во время планетарного вращения ротора 3 вокруг оси О статора 1, гибкий вал 4, от выступа 6 до места крепления с валом 8 опорного узла 9, совершает угловое движение по оси О. 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.