ГЕРОТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ ВИНТОВОЙ ГИДРОМАШИНЫ

Полезная модель относится к буровой технике, в частности к героторным механизмам винтовых гидромашин, например, винтовых забойных двигателей, предназначенных для бурения нефтяных и газовых скважин, а также винтовых насосов для перекачки газожидкостных смесей широкого спектра вязкости.
Известен героторный механизм винтового забойного двигателя (см. кн. Гусман М.Т., Балденко Д.Ф., Кочнев A.M., Никомаров С.С. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин.- М.; Недра, 1981 г., с.18, рис.5), содержащий статор с внутренними винтовыми зубьями, выполненными из упругоэластичного материала, например, из резины и цельный многозаходный ротор с наружными винтовыми зубьями. Недостатком указанного механизма является большая масса ротора, что приводит к появлению больших центробежных сил и интенсивных поперечных вибраций при работе двигателя и, как следствие, к снижению долговечности героторного механизма.
Известен героторный механизм винтового забойного двигателя для бурения скважин (Патент SU №1529809, МПК Е21В 4/02, опубл. 15.02.1994 г.), в котором устранены указанные недостатки. Героторный механизм содержит статор с внутренними винтовыми зубьями, и облегченный ротор, который состоит из отдельных секций, размещенных последовательно одна за другой и связанных между собой установленным внутри секций соединительным элементом. Секции ротора выполнены в виде профилированной трубчатой оболочки со стенкой постоянной толщины, причем рабочими поверхностями секций являются наружные винтовые зубья. Соединительный элемент имеет наружные винтовые зубья, совпадающие по шагу и направлению с зубьями секций ротора, эквидистантными им по профилю поперечного сечения. В результате этого зубья соединительного элемента плотно прилегают к внутренним винтовым поверхностям двух соседних секций. Для обеспечения герметичности и неразъемности соединения соединительный элемент и секции ротора неподвижно скреплены между собой известными в технике способами, например, пайкой, склеиванием, контактной сваркой или другими подобными методами.
Соединительный элемент (роторная муфта) может быть использован для присоединения к ротору карданного вала или гибкого вала, передающего момент силы и осевую нагрузку от ротора к валу опорного узла винтового забойного двигателя.
Недостатком данной конструкции героторного механизма является низкая надежность и недостаточная долговечность в связи с возникающими поломками в месте соединения профилированной трубчатой оболочки ротора с роторной муфтой.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение изгибной жесткости трубчатой оболочки ротора в месте стыка ротора с роторной муфтой, повышение надежности, долговечности героторного механизма винтовой гидромашины.
Технический результат достигается за счет того, что в героторном механизме винтовой гидромашины, содержащем статор с внутренними винтовыми зубьями и ротор, состоящий из одной или нескольких неразьемно соединенных трубчатых секций, с наружными винтовыми зубьями и внутренними винтовыми зубьями, ротор соединен с роторной муфтой для передачи крутящего момента при помощи неразьемного соединения, согласно полезной модели, длина В поверхности роторной муфты, контактируещей с внутренними винтовыми зубьями ротора и находящейся в зоне внутренних винтовых зубьев статора составляет не менее половины длины L поверхности роторной муфты, контактирующей с внутренними винтовыми зубьями ротора, а длина L поверхности роторной муфты, контактирующей с внутренними винтовыми зубьями ротора и диаметр D выступов внутренних винтовых зубьев ротора связаны соотношением L≥D.
Кроме того, внутри свободного конца ротора установлена заглушка.
В предлагаемой полезной модели для повышения прочности неразъемного соединения ротора с роторной муфтой, и повышения изгибной жесткости трубчатой секции ротора в месте стыка ротора с роторной муфтой длина L поверхности роторной муфты, контактирующей с внутренними винтовыми зубьями ротора, выполняется не менее величины диаметра D выступов внутренних винтовых зубьев ротора. При длине L менее величины диаметра D резко снижается прочность неразьемного соединения, роторная муфта отсоединяется от трубчатой секции и героторный механизм становится непригодным к дальнейшей эксплуатации.
В предлагаемой полезной модели длина В поверхности роторной муфты, контактирующей с внутренними винтовыми зубьями ротора и находящейся в зоне внутренних винтовых зубьев статора составляет не менее половины длины L поверхности роторной муфты, контактирующей с внутренними винтовыми зубьями ротора, что повышает долговечность и надежность. При длине В менее половины длины L снижается изгибная жесткость трубчатой секции ротора в месте стыка ротора с роторной муфтой и возникают поломки трубчатой секции, что снижает его долговечность.
Конструктивное выполнение предлагаемой полезной модели героторного механизма винтовой гидромашины позволяет повысить его надежность и долговечность, повысить изгибную жесткость трубчатой секции ротора в месте стыка ротора с роторной муфтой.
На фиг.1 показан героторный механизм винтовой гидромашины в продольном разрезе и приведено поперечное сечение А-А героторного механизма винтовой гидромашины (фиг.2).
Героторный механизм винтовой гидромашины (фиг.1), содержит статор 1 с внутренними винтовыми зубьями 2 и ротор 3, состоящий из одной или нескольких неразьемно соединенных, например сварным швом (на фигурах не показан) трубчатых секций, с наружными винтовыми зубьями 4 и внутренними винтовыми зубьями 5. Ротор 3 соединен с роторной муфтой 6 для передачи крутящего момента при помощи неразьемного соединения, например, сварного шва 7.
Длина L поверхности К роторной муфты 6, контактирующей с внутренними винтовыми зубьями 5 ротора 3 выполняется не менее величины диаметра D выступов внутренних винтовых зубьев 5 ротора 3. При этом длина В поверхности К роторной муфты 6, контактирующей с внутренними винтовыми зубьями 5 ротора 3, находящейся в зоне внутренних винтовых зубьев 2 статора 1 составляет не менее половины величины L.
Кроме того, для исключения забивания пространства внутри ротора 3 разбуриваемой породой, в результате чего увеличивается масса ротора, внутри свободного конца ротора 3 установлена заглушка 8.
Героторный механизм винтовой гидромашины работает следующим образом. В винтовом забойном двигателе промывочная жидкость (буровой раствор) при помощи насоса прокачивается через рабочие органы винтовой гидромашины (героторный механизм), при этом статор 1 остается неподвижным, а ротор 3 совершает планетарное движение, приводя во вращение вал шпинделя винтового забойного двигателя (на фигурах не показан) за счет соединения роторной муфты 6 с валом шпинделя. В винтовом насосе статор 1 также остается неподвижным, а ротору 3 через карданный вал (на фигурах не показан) и роторную муфту 6 сообщается вращательное движение, в результате чего осуществляется прокачивание жидкости через рабочие органы винтовой гидромашины.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет повысить изгибную жесткость трубчатой секции ротора в месте стыка ротора с роторной муфтой, повысить надежность и долговечность героторного механизма винтовой гидромашины.