Роторно-лопатевий пристрій з лопатями у вигляді роликів, насос для нагнітання текучого середовища, що містить цей пристрій, і комбінація двигуна і насоса, що містять вказаний пристрій

1 Роторно-лопатевий пристрій з лопатями у вигляді роликів, що приводиться в дію текучим середовищем, що містить корпус з осьовими кінцями, розташованими з протилежних сторін, і уявною основною віссю між ними, і ротор, що обертається навколо цієї основної осі в роторному просторі всередині корпусу, з кільцевим простором між ротором і внутрішньою стінкою корпусу, при цьому корпус оснащений виступаючими всередину кулачками відхилення роликів, які ділять кільцевий простір між ротором і внутрішньою стінкою корпусу на камери, при цьому ротор оснащений канавками, розташованими по окружності ротора, які проходять фактично паралельно основній осі, причому кожна канавка містить циліндричний ролик, що має можливість переміщення з висуненого положення, в якому ролик знаходиться в контакті з внутрішньою стінкою корпусу між кулачками відхилення роликів, у відведене положення, в якому ролик знаходиться в контакті з кулачком відхилення роликів, при цьому ролик ділить камери на частину високого тиску і на частину низького тиску, причому кожний кулачок відхилення роликів має висхідну ділянку, що проходить всередину від внутрішньої стінки корпусу і забезпечує проходження ролика з його висуненого положення у відведене положення, і низхідну ділянку, що про ходить в зовнішньому напрямку до внутрішньої стінки корпуса і забезпечує можливість проходження ролика для його переміщення з відведеного положення у висунене положення, при цьому є впускні вікна і випускні вікна для робочого текучого середовища або для текучого середовища, що нагнітається, сполучені з роторним простором, який відрізняється тим, що впускні і випускні вікна для текучого середовища виконані із забезпеченням можливості переміщення текучого середовища через камери безпосередньо у подовжньому напрямі 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що корпус на одному із осьових КІНЦІВ має першу опорну частину для ротора, в якій біля кожної низхідної ділянки кулачка відхилення роликів або поблизу неї виконані одне або декілька впускних вікон, і корпус на іншому його осьовому КІНЦІ має другу опорну частину для ротора, в якій біля кожної висхідної ділянки кулачка відхилення роликів або поблизу неї виконані одне або декілька випускних вікон 3 Пристрій за п 1 або 2, який відрізняється тим, що ротор має центральний канал, який відділений від роторного простору і проходить по довжині ротора для забезпечення проходження робочого текучого середовища між осьовими кінцями корпусу 4 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що ротор оснащено центральним каналом, сполученим з роторним простором за допомогою впускних вікон до заглиблень в роторі для подачі робочого текучого середовища до роторного простору 5 Пристрій за п 4, який відрізняється тим, що центральний канал перекритий 6 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що корпус на одному з його осьових КІНЦІВ має першу опорну частину для ротора, в якій біля кожної низхідної ділянки кулачка відхилення роликів або поблизу неї виконані одне або декілька впускних вікон, і корпус на його іншому осьовому КІНЦІ має другу опорну частину для ротора, при цьому корпус біля кожної висхідної ділянки кулачка відхилення роликів або поблизу неї оснащений одним або декількома впускними вікнами, що виходять до зовнішньої поверхні корпусу між його осьовими о ю (О (О 46165 кінцями для випуску робочого текучого середовипри цьому є впускні вікна для робочого текучого ща із роторного простору, і ротор, оснащений середовища або текучого середовища, що нагніцентральним каналом, який відділений від ротортається, сполучені з роторним простором, який ного простору і проходить по довжині ротора для відрізняється тим, що корпус на одному з його забезпечення проходження робочого текучого сеосьових КІНЦІВ має першу опорну частину для роредовища між осьовими кінцями корпусу тора, в якій біля кожної низхідної ділянки кулачка відхилення роликів або поблизу неї виконані одне 7 Пристрій за п 1, що призначений для приведенабо декілька впускних вікон, корпус на його іншому ня в дію бурової коронки, який відрізняється тим, осьовому КІНЦІ має другу опорну частину для ротощо корпус на одному з своїх осьових КІНЦІВ має ра, і біля кожної висхідної ділянки кулачка відхипершу опорну частину для ротора, ротор з боку лення роликів або поблизу, неї виконані одне або першої опорної частини оснащений центральним декілька випускних вікон, що виходять до зовнішвпускним каналом, сполученим з роторним проньої поверхні корпусу між його осьовими кінцями стором за допомогою впускних вікон до заглиблень в роторі для подачі робочого текучого сере12 Пристрій за одним з попередніх пунктів, який довища до роторного простору, корпус має другу відрізняється тим, що біля низхідної ділянки кожопорну частину для ротора, і корпус біля кожної ного кулачка відхилення роликів виконаний первисхідної ділянки кулачка відхилення роликів або ший прохід, який протягом переміщення ролика поблизу неї оснащений одним або декількома впувниз по цій НИЗХІДНІЙ ДІЛЯНЦІ з відведеного полоскними вікнами, сполученими з роторним простоження у висунене положення утворює відкрите ром і сполучним каналом із зовнішньої сторони сполучення між частиною камери, розташованою другої опорної частини, при цьому сполучний каперед роликом, і частиною камери, розташованою нал з'єднаний з внутрішнім випускним каналом в позаду ролика частині ротора, яка служить для кріплення бурової 13 Пристрій за одним з попередніх пунктів, який коронки відрізняється тим, що біля висхідної ділянки кож8 Пристрій за п 7, який відрізняється тим, що ного кулачка відхилення роликів виконаний другий впускний канал і випускний канал сполучені всепрохід, який протягом переміщення ролика вгору редині ротора по цій ВИСХІДНІЙ ДІЛЯНЦІ з висуненого положення у відведене положення утворює відкрите сполучен9 Пристрій за пп 3, 4, 6 або 8, який відрізняється ня між частиною камери, розташованою перед тим, що має регулятор для регулювання, з одного роликом, і частиною камери, розташованою позабоку, КІЛЬКОСТІ робочого текучого середовища, що ду ролика протікає через канал в роторі, і, з іншого боку, КІЛЬКОСТІ робочого текучого середовища, що проті14 Пристрій за п 12 або 13, який відрізняється кає через роторний простір тим, що перший прохід утворений отвором, сполученим з роторним простором і з впускним вікном і 10 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що обхоплюючим, щонайменше, частину ширини низвипускні вікна розташовані в заглибленнях ротора хідної ділянки кулачка відхилення роликів в допові сполучені з випускним каналом ротора нення до суміжної частини концентричної ділянки 11 Роторно-лопатевий пристрій з лопатями у викулачка відхилення роликів гляді роликів, що приводиться в дію текучим середовищем, що містить корпус з осьовими кінцями, 15 Пристрій за одним з пп 12-14, який відрізнярозташованими з протилежних сторін, з уявною ється тим, що другий прохід утворений отвором, основною віссю між ними, і ротор, що обертається сполученим з роторним простором і з випускним навколо цієї основної осі в роторному просторі вікном і обхоплюючим, щонайменше, частину шивсередині корпусу, з кільцевим простором між рорини висхідної ділянки кулачка відхилення роликів тором і внутрішньою стінкою корпусу, при цьому в доповнення до суміжної частини концентричної корпус оснащений виступаючими всередину куладілянки кулачка відхилення роликів чками відхилення роликів, які ділять кільцевий 16 Пристрій за п 14 або 15, який відрізняється простір між ротором і внутрішньою стінкою корпусу тим, що отвір, сполучений з впускними і/або випусна камери, при цьому ротор оснащений заглибкними вікнами, утворений шляхом укорочення виленнями, що розташовані по колу ротора і прохосхідної або низхідної ділянки, що відноситься до дять фактично паралельно основній осі, причому кулачка відхилення роликів, в доповнення до укокожне заглиблення містить циліндричний ролик, рочення суміжної частини концентричної ділянки що має можливість переміщення з висуненого покулачка відхилення роликів ложення, в якому ролик знаходиться в контакті з 17 Пристрій за одним або більше пп 14-16, який внутрішньою стінкою корпусу між кулачками відхивідрізняється тим, що впускні і/або випускні вікна лення роликів, у відведене положення, в якому виконані в опорних частинах для ротора і частково ролик знаходиться в контакті з кулачком відхиленабо повністю розташовані між краєм висхідня роликів, при цьому ролик ділить камери на часНОІ/НИЗХІДНОІ ділянки кулачка відхилення роликів і тину високого тиску і частину низького тиску, привнутрішньою стінкою корпусу чому кожний кулачок відхилення роликів має 18 Пристрій за п 14 або 15, який відрізняється висхідну ділянку, що проходить всередину від внутим, що перший прохід або другий прохід склатрішньої стінки корпусу і забезпечує проходження дається з двох окремих вікон ролика з його висуненого положення у відведене 19 Насос для нагнітання текучого середовища, положення, і низхідну ділянку, що проходить в зоякий містить роторно-лопатевий пристрій за одним внішньому напрямі до внутрішньої стінки корпусу і з пунктів 11-18 забезпечує проходження ролика для переміщення 20 Комбінація двигуна, що містить роторноз відведеного положення у висунене положення, лопатевий пристрій за п 11,і насоса, що містить 5 46165 роторно-лопатевий пристрій за п 11, яка відрізнядвигун має впускні вікна для подачі робочого текується тим, що насос з лопатями у вигляді роликів чого середовища біля осьового кінця його корпусу, найбільш віддаленого від насоса і випускних вікон пристосований приводитись в дію за допомогою в корпусі, а насос має впускні вікна біля осьового двигуна з лопатями у вигляді роликів, при цьому кінця його корпусу, найбільш віддаленого від двиосьовий кінець двигуна і осьовий кінець насоса гуна і випускних вікон в корпусі направлені один до одного і сполучені по лінії, Даний винахід відноситься до роторнолопатевого пристрою з лопатями у вигляді роликів, наприклад, до двигуна з лопатями у вигляді роликів, який має гідравлічний або пневматичний привід і призначений для вертикального, направленого і горизонтального буріння, і для очищення або ремонту свердловин, виробничого двигуна з лопатями у вигляді роликів, призначеного для приведення в рух забійного обертального насоса, і до насоса з лопатями у вигляді роликів, придатного для нагнітання нафти і/або води з підземного резервуара або для нагнітання води з резервуара, що знаходиться на поверхні Відомо, ЩО ДЛЯ приведення в рух бурових коронок використовують забійні двигуни з лопатями у вигляді роликів Ці двигуни приводять в рух за допомогою бурового розчину, який нагнітають вниз через колону бурильних труб для змазки і охолоджування бурової коронки, і для перенесення шматочків породи назад до поверхні землі через кільцеподібний простір між колоною бурильних труб і стінкою бурової свердловини Двигуни з лопатями у вигляді роликів, що мають внутрішній і ЗОВНІШНІЙ корпус, і з впускними або випускними вікнами у внутрішньому корпусі розкриті в міжнародній публікації WO 93/08374 Двигуни з лопатями у вигляді роликів з комбінованим внутрішнім і ЗОВНІШНІМ корпусом, і з впускними вікнами в роторі і випускними вікнами в корпусі розкриті в міжнародній публікації WO 94/16198 У вищезазначених двигунах ролики, які розташовані у висуненому положенні і заглибинах ротора, зазнають штовхаючої дії за допомогою бурового розчину в камерах між ротором і (внутрішнім) корпусом від впускних вікон до випускних вікон в напрямі за годинниковою стрілкою Ролики, які не підштовхуються буровим розчином у напрямі до вихідного вікна, не зазнають тиску бурового розчину, оскільки вони примусово переміщаються у відведене положення за допомогою кулачків, які проходять в подовжньому напрямі відхилення роликів вздовж внутрішньої поверхні стінки (внутрішнього) корпусу Переваги відомого двигуна з лопатями у вигляді роликів і з комбінованим внутрішнім і ЗОВНІШНІМ корпусом в порівнянні з двигуном з лопатями у вигляді роликів як з внутрішнім, так і із ЗОВНІШНІМ корпусом, полягають в спрощенні його конструкції і в більшому крутному моменті на одиницю довжини двигуна Недолік відомого двигуна з лопатями у вигляді роликів і з комбінованим внутрішнім і ЗОВНІШНІМ корпусом полягає в тому, що падіння тиску на двигуні повинне дорівнювати падінню тиску на буровій коронці, оскільки ці падіння тиску паралельні Крім того, знижена швидкість течи бурового розчину через бурову коронку У патенті США №4105377 розкритий роторнолопатевий пристрій з лопатями у вигляді роликів, що приводиться в дію текучим середовищем, який містить корпус з осьовими кінцями, розташованими з протилежних сторін, і уявною основною віссю між ними, і ротор, що обертається навколо цієї основної осі в роторному просторі всередині корпусу, з кільцевим простором між ротором і внутрішньою стінкою корпусу Корпус оснащений виступаючими всередину кулачками відхилення роликів, які ділять кільцевий простір між ротором і внутрішньою стінкою корпусу на камери Ротор забезпечений канавками, розташованими по колу ротора, які проходять, фактично, паралельно основній осі Кожна канавка містить циліндричний ролик, що має можливість переміщення з висуненого положення, в якому ролик знаходиться в контакті з внутрішньою стінкою корпусу між кулачками відхилення роликів, у відведене положення, в якому ролик знаходиться в контакті з кулачком відхилення роликів Ролик ділить камери на частину високого тиску і на частину низького тиску Кожний кулачок, відхилення роликів має висхідну дільницю, що проходить всередину від внутрішньої стінки корпусу і що забезпечує проходження ролика з його висуненого положення у відведене положення, і низхідну дільницю, що проходить у зовнішньому напрямі до внутрішньої стінки корпусу і що забезпечує можливість проходження ролика для його переміщення з відведеного положення у висунене положення Пристрій має впускні вікна і випускні вікна для робочого текучого середовища або для текучого середовища, що нагнітається, сполучені з роторним простором Метою даного винаходу є створення ефективних роторно-лопатевого пристрою з лопатями у вигляді роликів, насоса, що містить цей пристрій, і комбінації двигуна і насоса, що містить вказаний пристрій, які можуть бути використані для різних цілей і з різними текучими середовищами Ця мета досягається тим, що роторнолопатевий пристрій з лопатями у вигляді роликів, який приводиться в дію текучим середовищем, містить корпус з осьовими кінцями, розташованими з протилежних сторін, і уявною основною віссю між ними, і ротор, що обертається навколо цієї основної осі в роторному просторі всередині корпусу, з кільцевим простором між ротором і внутрішньою стінкою корпусу при цьому корпус оснащений виступаючими всередину кулачками відхилення роликів, які ділять кільцевий простір між ротором і внутрішньою стінкою корпусу на камери, при цьому ротор забезпечений канавками, 8 46165 для ротора, ротор з боку першої опорної частини розташованими по колу ротора, які проходять, може бути забезпечений центральним впускним фактично, паралельно основній осі, причому кожканалом, сполученим з роторним простором за на канавка містить циліндричний ролик, що має допомогою впускних вікон до поглиблень в роторі можливість переміщення з висуненого положення, для подачі робочого текучого середовища до ров якому ролик знаходиться в контакті з внутріторного простору, корпус може мати другу опорну шньою стінкою корпусу між кулачками відхилення частину для ротора, і корпус у кожної висхідної роликів, у відведене положення, в якому ролик ДІЛЯНЦІ кулачка відхилення роликів або поблизу знаходиться в контакті з кулачком відхилення ронеї може бути забезпечений одним або декількома ликів, при цьому ролик ділить камери на частину впускними вікнами, сполученими з роторним просвисокого тиску і на частину низького тиску, причотором і з'єднувальним каналом із зовнішньої стому кожний кулачок відхилення роликів має висхідрони другої опорної частини, при цьому з'єднувану ділянку, що проходить всередину від внутрільний канал може бути сполучений з внутрішнім шньої стінки корпусу і що забезпечує проходження випускним каналом в частині ротора, призначеній ролика з його висуненого положення у відведене для кріплення бурової коронки Впускний канал і положення, і низхідну ділянку, що проходить в зовипускний канал можуть бути сполучені всередині внішньому напрямі до внутрішньої стінки корпусу і ротора забезпечує можливість проходження ролика для його переміщення з відведеного положення у виПристрій може мати регулятор для регулюсунене положення, при цьому є впускі вікна і випування з одного боку КІЛЬКОСТІ робочого текучого скні вікна для робочого текучого середовища або середовища, що протікає через канал в роторі, і з для текучого середовища, що нагнітається, сполуіншого боку - КІЛЬКОСТІ робочого текучого середочені з роторним простором Згідно З винаходом вища, що протікає через роторний простір впускні і випускні вікна для текучого середовища Випускні вікна можуть бути розташовані в повиконані із забезпеченням можливості переміщенглибленнях ротора і сполучені з випускним кананя текучого середовища через камери безпосерелом ротора дньо в подовжньому напрямі Вказана мета досягається і тим, що роторнолопатевий пристрій з лопатями у вигляді роликів, Корпус на одному з осьових КІНЦІВ може мати який приводиться в дію текучим середовищем, першу опорну частину для ротора, в якій у кожної містить корпус з осьовими кінцями, розташованинизхідної ДІЛЯНЦІ кулачка відхилення роликів або ми з протилежних сторін, з уявною основною віссю поблизу неї виконані одне або декілька впускних між ними, і ротор, що обертається навколо цієї вікон, і корпус на іншому його осьовому КІНЦІ має основної осі в роторному просторі всередині кордругу опорну частину для ротора, в якій у кожної пусу, з кільцевим простором між ротором і внутрівисхідної ДІЛЯНЦІ кулачка відхилення роликів або шньою стінкою корпусу, при цьому корпус забезпоблизу неї виконані одне або декілька випускних печений виступаючими всередину кулачками вікон відхилення роликів, які ділять кільцевий простір Ротор може мати центральний канал, який між ротором і внутрішньою стінкою корпусу на кавідділений від роторного простору і проходить по мері, при цьому ротор забезпечений поглиблендовжині ротора для забезпечення проходу для нями, які розташовані по колу ротора і проходять, робочого текучого середовища між осьовими кінфактично, паралельно основній осі, причому кожцями корпусу не поглиблення містить циліндричний ролик, що Ротор може бути забезпечений центральним має можливість переміщення з висуненого полоканалом, сполученим з роторним простором за ження, в якому ролик знаходиться в контакті з внудопомогою впускних вікон до поглиблень в роторі трішньою стінкою корпусу між кулачками відхилендля подачі робочого текучого середовища до роня роликів, у відведене положення, в якому ролик торного простору Центральний канал може бути знаходиться в контакті з кулачком відхилення роперекритий ликів, при цьому ролик ділить камери на частину Корпус на одному з його осьових КІНЦІВ може високого тиску і частину, низького тиску, причому мати першу опорну частину для ротора, в якій у кожний кулачок відхилення роликів має висхідну кожної низхідної ДІЛЯНЦІ кулачка відхилення ролиділянку, що проходить всередину від внутрішньої ків або поблизу неї виконані одне або декілька стінки корпусу і забезпечує проходження ролика з впускних вікон, і корпус на його іншому осьовому його висуненого положення у відведене положенКІНЦІ може мати другу опорну частину для ротора, ня, і низхідну ділянку, що проходить в зовнішньому при цьому корпус у кожної висхідної ділянки кулачнапрямі до внутрішньої стінки корпусу і забезпечує ка відхилення роликів або поблизу неї може бути проходження ролика для переміщення з виведенозабезпечений одним або декількома впускними го положення у висунене положення, при цьому є вікнами, що виходять до зовнішньої поверхні корвпускні вікна для робочого текучого середовища пусу між його осьовими кінцями для випуску робоабо текучого середовища, що нагнітається, сполучого текучого середовища з роторного простору, і чені з роторним простором Згідно З винаходом ротор може бути забезпечений центральним канакорпус на одному з його осьових КІНЦІВ має першу лом, який відділений від роторного простору і проопорну частину для ротора, в якій у кожного низходить по довжині ротора для забезпечення прохідного кулачка відхилення роликів або поблизу ходу для робочого текучого середовища між нього виконані одне або декілька впускних вікон, осьовими кінцями корпусу корпус на його іншому осьовому КІНЦІ має другу У пристрої, призначеному для приведення в дію бурової коронки, корпус на одному з своїх осьових КІНЦІВ може мати першу опорну частину опорну частину для ротора, і у кожної висхідної ділянки кулачка відхилення роликів або поблизу 46165 10 згідно з винаходом, фіг 2 представляє схематичний поздовжній біОСЬОВИМИ КІНЦЯМИ чний вигляд двигуна згідно з фіг 1, У низхідної ДІЛЯНЦІ кожного кулачка відхилення фіг 3 і 4 представляють вигляд зверху в попероликів може бути виконаний перший прохід, який речному розрізі інших варіантів здійснення конспротягом переміщення ролика вниз по цій НИЗХІДтрукції двигуна з лопатями у вигляді роликів згідно НІЙ ДІЛЯНЦІ з відведеного положення у висунене з фіг 1, положення утворює відкрите з'єднання між частифіг 5 представляє вигляд зверху в поперечноною камери, розташованою перед роликом, і часму розрізі частини двигуна з лопатями у вигляді тиною камери, розташованою позаду ролика роликів, показаного на фіг 1, У висхідної ДІЛЬНИЦІ кожного кулачка відхифіг 6 представляє вигляд зверху в поперечнолення роликів може бути виконаний другий прохід, му розрізі двигуна з лопатями у вигляді роликів, який протягом переміщення ролика вгору по цій призначеного для використання як бурового двиВИСХІДНІЙ ДІЛЯНЦІ з висуненого положення у відвегуна із зовнішньою оболонкою, дене положення утворить відкрите з'єднання між фіг 7 представляє схематичний поздовжній бічастиною камери, розташованою перед роликом, і чний вигляд двигуна, показаного на фіг 6, частиною камери, розташованою позаду ролика фіг 8, 9, 10 і 11 представляють вигляд зверху в поперечному перерізі насосів з лопатями у вигляді Перший прохід може бути утворений отвором, роликів, виконаних згідно з даним винаходом, сполученим з роторним простором і з впускним вікном і охоплюючим, щонайменше, частину шифіг 12 і 14 представляють вигляд зверху в порини низхідної ділянки кулачка відхилення роликів перечному розрізі частин двигунів і насосів з лопав доповнення до суміжної частини концентричної тями у вигляді роликів, згідно з даним винаходом, ділянки кулачка відхилення роликів що ілюструють спеціальні варіанти здійснення конструкції, Другий прохід може бути утворений отвором, сполученим з роторним простором і з випускним фіг 13 представляє вигляд зверху в поперечвікном і охоплюючим, щонайменше, частину шиному розрізі двигуна з лопатями у вигляді роликів, рини висхідної ділянки кулачка відхилення роликів згідно з даним винаходом, то ілюструє гідравлічні в доповнення до суміжної частини концентричної явища які відбуваються протягом процесу оберділянки кулачка відхилення роликів тання Отвір, сполучений з впускними і/або випускниУ двигуні з лопатями у вигляді роликів і з комми вікнами, може бути утворений шляхом укоробінованим внутрішнім і ЗОВНІШНІМ корпусом, згідно чення висхідної або низхідної ділянок, що відноз винаходом, недолік, що полягає в паралельному ситься до кулачка відхилення роликів, в падінні тиску на двигуні і буровій коронці, виклюдоповнення до укорочення суміжної частини кончений за рахунок розташування впускного і випусцентричної ділянки кулачка відхилення роликів кного вікон у верхній і нижній опорній частині корпусу, замість їх розташування в роторі і в корпусі, Впускні і/або випускні вікна можуть бути викояк показано на фіг 1 і 2 Двигун з лопатями у винані в опорних частинах для ротора і частково або гляді роликів згідно з цими фігурами містить трубповністю розташовані між краєм висхідчастий корпус 1 і ротор 2, що обертається в опорНОІ/НИЗХІДНОІ ділянки кулачка відхилення роликів і них частинах 3 і 4, які знаходяться в кожному КІНЦІ внутрішньою стінкою корпусу корпусу 1 Корпус 1 своїм верхнім кінцем приєднаПерший прохід або другий прохід може скланий до колони бурильних труб, що не обертається датися з двох окремих вікон Корпус 1 оснащений двома виступаючими радіВказана мета досягається і насосом для альне всередину стінними засобами у формі куланагнітання текучого середовища, що містить вичків 5 відхилення роликів, що проходять в подовжщеописаний роторно-лопатевий пристрій ньому напрямі, які спільно з корпусом 1 утворюють Вищезгадана мета досягається і тим, що в статор двигуна з лопатями у вигляді роликів Кукомбінації двигуна, що містить вищеописаний ролачки 5 відхилення роликів спільно займають приторно-лопатевий пристрій, і насоса, що містить близно половину окружності корпусу 1 і мають вищеописаний роторно-лопатевий пристрій, згідно висхідну ділянку, що проходить від корпусу 1 у з винаходом, насос з лопатями у вигляді роликів напрямі до концентричної частини кулачка 5, і низпристосований приводитися в дію за допомогою хідну ділянку, що має зворотний напрям Ротор 2 двигуна з лопатями у вигляді роликів, при цьому біля свого нижнього кінця приєднаний до бурової осьовий кінець двигуна і осьовий кінець насоса коронки Ротор 2 по його окружності виконаний з направлені один до одного і сполучені за ЛІНІЄЮ, трьома парами діаметрально протилежних і віддвигун має впускні вікна для подачі робочого текудалених одна від одної канавок в формі закруглечого середовища у осьового кінця його корпусу, них з нижньої сторони заглиблень 6, в яких розтанайбільш віддаленого від насоса і випускним вікшовані подовжені, що проходять в подовжньому ном в корпусі, а насос має впускні вікна у осьового напрямі лопаті в формі циліндричних роликів 7 кінця його корпусу, найбільш віддаленого від двиРолики 7 мають можливість переміщення між відгуна і випускних вікон в корпусі веденим положенням, в якому вони повністю або Нижче даний винахід буде роз'яснений більш переважно знаходяться всередині заглиблень 6, і детально з посиланнями на фігури, на яких покависуненим в радіальному напрямі положенням, в зане наступне якому вони частково виступають із зовнішньої пофіг 1 представляє вигляд зверху в поперечноверхні 2а ротора 2 Кожний ролик переважно вигому перерізі двигуна з лопатями у вигляді роликів з товлений з металу, з стійкого до впливу кислот і комбінованим внутрішнім і ЗОВНІШНІМ корпусом, неї виконані одне або декілька випускних вікон, що виходять до зовнішньої поверхні корпусу між його 11 46165 12 тепла пластика, що пружно деформується, або рової коронки через камери 8а, 8Ь двигуна і через складається з металевої серцевини і оболонки з центральний канал 13 ротора 2 пластика Звичайно кільцевий простір, що утворюУ варіанті здійснення конструкції, показаному ється між ротором 2 і корпусом 1, розділено двома на фіг 3, випускні вікна 9 замінені випускними віккулачками 5 відхилення роликів на камери 8а, 8Ь нами 11 в корпусі 1 і у ВИСХІДНІЙ ДІЛЯНЦІ кулачків 5 Камери 8а, 8Ь сполучені з випускними вікнами 9 в відхилення роликів При цьому випускні вікна 11 нижній опорній частині 3 корпусу 1 для прохоз'єднують частини 8Ь камери з кільцевим простодження через них бурового розчину до бурової ром 12 і зовнішньої сторони корпусу 1 коронки, при цьому випускні вікна 9 розташовані У варіанті здійснення конструкції, показаному біля висхідної ділянки кулачків 5 відхилення ролина фіг 4, впускні вікна 10 замінені впускними вікнаків або поблизу цієї ділянки Верхня опорна частими 14 в роторі 2, при цьому впускні, вікна 14 з'єдна 4 корпусу 1 має впускні вікна 10 для прохонують центральний канал 13 ротора 2 з донними дження через них бурового розчину з бурової частинами заглиблень 6 труби зверху до кожної з камер 8а, 8Ь, при цьому У всіх вищезгаданих двигунах КІЛЬКІСТЬ кулачвпускні вікна 10 розташовані біля низхідної ділянки ків 5 відхилення роликів може становити більш кулачків 5 відхилення роликів або поблизу цієї двох, віддалених один від одного на однаковій ділянки відстані вздовж внутрішньої поверхні стінки корпусу 1, а КІЛЬКІСТЬ заглиблень 6 в роторі 2 з роликами Оскільки ТИСК бурового розчину, який поступає 7, що сполучаються з ними, може становити більв камери 8а, 8Ь через впускні отвори 10, вище ніж ше або менше шести Однак переважно, щоб КІЛЬтиск бурового розчину, який покидає камери 8а, 8Ь КІСТЬ роликів 7 була, щонайменше, на один більчерез випускні вікна 9, ролики 71, які розташовані в ша, ніж КІЛЬКІСТЬ кулачків 5, а переважно менш, ніж камерах 8а, 8Ь, засмоктуються в зовнішньому наВДВІЧІ більше Потрібно мати на увазі, що кути випрямі і притискаються до проміжку між далекими східної і низхідної ДІЛЬНИЦІ кулачків 5 відхилення по ходу сторонами 6Ь заглиблень 6 в роторі 2 і роликів можуть бути закруглені, а їх нахил по можкорпусом 1, за рахунок чого відбувається розділивості повинен бути площинним для забезпеченлення камер 8а, 8Ь на частини 8а високого тиску і ня плавного руху роликів 7 між їх відведеним і всучастини 8Ь низького тиску При цьому ролики 7 з неним положенням, і навпаки Площинність цих їх ближньої по ходу сторони 7а зазнають дії буронахилів обмежена вимогою, яка полягає в тому, вого розчину під високим тиском, що поступає чещо необхідно уникнути течи потоку по скороченорез впускні вікна 10, за рахунок чого до ротора 2 му колу між впускними і випускними вікнами як в прикладається крутний момент, направлений за камерах 8а, 8Ь, так і в зоні між концентричною часгодинниковою стрілкою Дві ІНШІ пари роликів притиною кулачків 5 відхилення роликів і ротором 2 тиснуті в їх відведене положення в заглибленнях 6 Тому внутрішні СТІННІ ділянки корпусу 1 і концентв роторі 2 за допомогою кулачків 5 Коли ротор 2 рична ділянка кулачків 5 відхилення роликів повиповернутий приблизно на ЗО градусів далі в нанні мати певну мінімальну ширину прямі за годинниковою стрілкою під тиском бурового розчину на перші ролики 7 1 в частинах 8а При переміщенні в їх висунене положення на камери, відведені ролики 7 2 будуть проходити повз внутрішній СТІННІЙ поверхні корпусу 1 ролики 7 кулачки 5 і за рахунок пружності будуть повертапритискаються до проміжку між внутрішньою стінтися в їх виступаюче положення, з їх ближньою по ною поверхнею і зовнішньою поверхнею 2а ротора ходу стороною 7а, що піддається впливу тиску 2 Щоб уникнути затиску роликів 7 між внутрібурового розчину, який входить через впускні вікна шньою стінною поверхнею корпусу 1 і дальшими 10 у верхній опорній частині 4, за рахунок чого по ходу передніми сторонами 6Ь заглиблень 6 в забезпечується безперервне приведення в рух роторі 2, переважно необхідно надати цим дальротора 2 і вплив на нього сили обертання, при шим по ходу сторонам 6Ь таку форму, щоб ролики цьому крутний момент фактично прямо пропорцій7 знаходилися з ними в контакті, біля зовнішньої ний різниці тиску бурового розчину між ближніми поверхні 2а ротора 2 Подібним же чином, щоб по ходу частинами 8а камери і дальшими по ходу уникнути затиску роликів, 7 між висхідною ділянчастинами 8Ь камери Буровий розчин в частинах кою, кулачків 5 і ближніми по ходу хвостовими 8Ь камери стиснутий між висуненими уперед дасторонами 6а заглиблень 6 ротора 2, переважно 1 льшими по ходу сторонами 7Ь роликів 7 і ВІДПОВІнеобхідно надати згаданим хвостовим, ближнім по ДНИМИ протилежними кулачками 5, при цьому він ходу сторонам 6а таку форму, щоб ролики 7 на витісняється через випускні вікна 9 в нижній опорВИСХІДНІЙ ДІЛЯНЦІ знаходилися в контакті з ближніній частині 3 назад до центрального каналу 13 в ми сторонами 6а біля зовнішньої поверхні 2а ророторі 2 і перемішується з іншою частиною буротора 2 Обидві конфігурації подані на фіг 5 Крім вого розчину, яка тече через цей центральний катого, діаметр роликів 7 повинен складати більше нал 13 безпосередньо до бурової коронки Безуподвійної відстані між внутрішньою поверхнею мовно, потрібно взяти до уваги, що ролики 7 на корпусу 1 і зовнішньою поверхнею ротора 2 практиці при повороті ротора 2 будуть мати тенденцію до кочення, пропускаючи при цьому якийУ варіантах здійснення конструкції, показаних небудь зернистий матеріал, захоплений між ролина фіг 6 і 7, випускні вікна 11 розташовані в корпусі ками 7 і корпусом 1 або кулачками 5 відхилення 1 і у ВИСХІДНІЙ ДІЛЯНЦІ кулачків 5 відхилення ролироликів, причому без пошкодження роликів ків Ці випускні вікна 11 з'єднують частини 8Ь каЦентральний канал 13 ротора 2 може бути оснамери з кільцевим простором між корпусом 1 і зовщений регулятором для регулювання відносних нішньою оболонкою 15, прикріпленою до корпусу кількостей бурового розчину, які проходять до бу1 За допомогою цього кільцевого простору буровий розчин повертається через впускні вікна 16 до 13 46165 простору всередині корпусу 1 і далі через центральний канал 13 в роторі 2 до бурової коронки Потрібно враховувати, що безперервний центральний канал 13 ротора 2 потрібен для бурових двигунів, якщо тільки КІЛЬКІСТЬ бурового розчину, необхідна для бурової коронки, більша КІЛЬКОСТІ, необхідної для приведення двигуна в рух Якщо це не так, центральний канал 13 може бути перекритий десь на половині довжини двигуна або можна обійтися без цього каналу Потрібно мати на увазі, що двигуни можуть бути використані не тільки для буріння або відбору керна, але і для очищення і ремонту бурових свердловин, при цьому необов'язково, щоб робоче текуче середовище являло собою виключно буровий розчин, воно може являти собою ІНШІ текучі середовища, наприклад, нафту або воду, або суміш газу/рідини, або газ, наприклад, повітря Описані вище двигуни з лопатями у вигляді роликів, призначені для бурових робіт, також можуть бути використані в якості виробничого двигуна для приведення в рух обертового насоса, щоб забезпечити подачу текучого середовища з підземного резервуара до поверхні землі 3 ближньої по ходу сторони корпус 1 виробничого двигуна кріплять до труби для подачі робочого текучого середовища, яка зв'язана з поверхнею землі З нижньої сторони корпус 1 і ротор 2 кріплять до корпусу і ротора обертового насоса Робоче текуче середовище і текучі середовища, які добуваються з підземного резервуара, перемішуються і спільно нагнітаються до поверхні землі через кільцевий отвір зовні від труби для подачі робочого текучого середовища або через технологічну трубу, паралельну трубі для подачі робочого текучого середовища або концентричну з нею У варіантах здійснення конструкції, в яких робоче текуче середовище залишає виробничий двигун з внутрішньої сторони корпусу двигуна, повинні бути виконані засоби для підведення цього робочого текучого середовища назад до кільцевого простору 12 ззовні двигуна У варіантах здійснення конструкції, в яких центральний канал 13 знаходиться в роторі 2, цей центральний канал 13 повинен бути перекритий, або можна обійтися без цього каналу Двигуни з лопатями у вигляді роликів, які описані вище, також можуть бути використані як насоси 3 цією метою ротор 2 повинен бути прикріплений до забійного електродвигуна і повинен приводитися ним в рух в напрямі, протилежному напряму руху і описаного двигуна У тому випадку, коли в роторі 2 є центральний канал 13, він повинен бути перекритий, або можна обійтися без цього каналу Варіант насоса з осьовим впусканням текучого середовища і з осьовим випусканням текучого середовища показаний на фіг 8 Конструкція цього насоса подібна конструкції двигуна, показаного на фіг 1, за винятком того, що центральний канал 13 ротора 2 відсутній Текуче середовище засмоктується з середовища корпусу 1 нижче насоса через випускні вікна 9 в нижній опорній частині 3, які потім стають впускними вікнами 9, і нагнітається роликами 7 через камери 8а, 8Ь і впускні вікна 10 у верхній опорній частині 4, які потім стають випускними вікнами 10', до технологічної труби над насосом і далі до поверхні землі 14 Напрям обертання насоса показаний криволінійною стрілкою Інший варіант насоса з лопатями у вигляді роликів показаний на фіг 9 Конструкція цього насоса подібна конструкції двигуна, показаній на фіг 3, за винятком відсутнього центрального каналу 13 ротора 2 В цьому насосі випускні вікна 11 до кільцевого простору 12 зовні корпусу 1 стають впускними вікнами 11', а впускні вікна 10 у верхній опорній частині 4 стають випускними вікнами 10' Ще один варіант насоса з лопатями у вигляді роликів показаний на фіг 10 Конструкція цього насоса подібна конструкції двигуна, показаній на фіг 4 У цьому насосі випускні вікна 9 нижньої опорної частини 3 корпусу 1 стають впускними вікнами 9', а впускні вікна 14 в роторі 2 стають випускними вікнами 14' Нижній кінець центрального каналу 13 ротора 2 в цьому варіанті конструкції повинен бути перекритий Насоси з лопатями у вигляді роликів також можуть бути приведені в дію виробничим двигуном з лопатями у вигляді роликів У цьому випадку переважно використовувати насос з осьовим впусканням текучого середовища і з випусканням текучого середовища в кільцевий простір 12 зовні від корпусу 1, як показано на фіг 11 У цьому варіанті конструкції текуче середовище засмоктується через впускні вікна 9' в нижній опорній частині 3 корпусу 1 і нагнітається роликами 7 через камери 8а, 8Ь і випускні вікна 17 в корпусі 1 і у ВИСХІДНІЙ ДІЛЬНИЦІ кулачка 5 до кільцевого простору 12 зовні корпусу 1 Всі описані вище насоси можуть бути застосовані таким чином, що напрям їх обертання міняється на зворотний відносно напряму годинникової стрілки, а швидкість їх обертання можна регулювати до бажаної величини шляхом зміни швидкості електродвигуна або виробничого двигуна з лопатями у вигляді роликів Подібно тому, як описано для двигунів, форма висхідної і низхідної дільниць кулачків 5, форма заглиблень 6 і розмір роликів 7, взаємопов'язаний з відстанню між внутрішньою поверхнею корпусу 1 і зовнішньою поверхнею ротора 2, можуть бути оптимізовані для забезпечення плавного переміщення роликів 7 Як і в двигунах, в описаних вище насосах КІЛЬКІСТЬ кулачків може становити більш двох, а КІЛЬКІСТЬ роликів може бути більше або менше шести У насосах і двигунах, які описані стосовно фігур 1, 3, 4, 8, 9, 10 і 11, впускні і/або випускні вікна 9, 9', 10, 10' виходять в камери 8а, 8Ь біля висхідНОІ/НИЗХІДНОІ ДІЛЬНИЦІ відхиляючих кулачків 5 або поблизу цієї ДІЛЬНИЦІ При цьому має місце недолік, що полягає в тому, що верхня або нижня сторона роликів 7 тимчасово блокує ці вікна протягом обертання ротора 2, внаслідок чого випуск/подача бурового розчину тимчасово припиняється Цей недолік може бути усунений за допомогою розташування цих вікон частково або повністю позаду краю висхідної/низхідної ДІЛЬНИЦІ кулачків 5 відхилення роликів Для збереження безперервного сполучення з камерами 8а, 8Ь висхідна/низхідна дільниця 0 і частина) повинна бути укорочена в подовжньому напрямі біля бічної сторони, що відноситься до неї Цей варіант здійснення конструк 15 46165 ції схематично показаний на фіг 12А для впускного/випускного вікна 10, 10' Кожне сполучення може бути розширене за допомогою створення додаткового простору позаду внутрішнього краю концентричної частини кулачка 5 відхилення роликів Це схематично показано на фіг 12В для впускного/випускного вікна 9, 9' Аналіз процесу обертання показує, що внаслідок гідравлічних явищ як в двигунах, так і в насосах з лопатями у вигляді роликів, виконаних згідно з даним винаходом, можуть виникнути проблеми вібрації і затримки ротора Коли ролики підіймаються по ВИСХІДНІЙ ДІЛЬНИЦІ або збігають по НИЗ ХІДНІЙ ДІЛЬНИЦІ, об'єм між цими роликами і попередніми або подальшими роликами змінюється Для запобігання дуже високому тиску між послідовними роликами простір між цими роликами повинен бути безперервно сполучений з іншими заповненими текучим середовищем просторами в двигуні або насосі, коли ролик переміщається по ВИСХІДНІЙ або НИЗХІДНІЙ ДІЛЬНИЦІ відхиляючого кулачка На фіг 13А представлений ролик 7, який спустився з низхідної ДІЛЬНИЦІ відхиляючого кулачка 5 і якраз досяг внутрішньої поверхні корпусу 1 В цей момент об'єм частини 8а камери між цим роликом і попереднім роликом 7 з внутрішньої сторони корпусу 1 більш не меншає, так що сполучення з впускним вікном 10 на НИЗХІДНІЙ ДІЛЬНИЦІ може бути обмежене пунктирною ЛІНІЄЮ А-А На фіг 13В представлений ролик 7 в КІНЦІ СВОГО підйому по ВИСХІДНІЙ ДІЛЬНИЦІ відхиляючого ку лачка 5 Подальше обертання ротора 2 приведе до нахилу цього ролика 7 до концентричної ДІЛЬНИЦІ ВІДХИЛЯЮЧОГО кулачка 5 Коли це відбувається, об'єм між цим роликом 7 і попереднім роликом на концентричній ДІЛЬНИЦІ ВІДХИЛЯЮЧОГО кулачка 5 меншає на V Оскільки сполучення між цим простором і випускним вікном 9 встановлено через невелику суміжну концентричну дільницю відхиляючого кулачка 5, цей об'єм може витікати до випускного вікна 9 Якщо це з'єднання обмежено висхідною дільницею відхиляючого кулачка 5, то ролик 7, який розміщується на концентричній ДІЛЬНИЦІ ВІДХИЛЯЮЧОГО кулачка 5, буде притискатися до дальшої по ходу сторони 6Ь заглиблення 6, після чого ротор 2 зупиняється внаслідок швидкого збільшення тиску між обома роликами При цьому укорочення висхідної/низхідної ДІЛЬНИЦІ відхиляючого кулачка 5 для забезпечення з'єднання з впускними/випускними вікнами 10, 10', 11, 11' не повинне займати всю ширину висхідної/низхідної ДІЛЬНИЦІ і повинно подовжуватися до найближчої концентричної ДІЛЬНИЦІ цього відхиляючого кулачка 5, як показано на фіг 14А для впускного/випускного вікна 10,10' У випадку впускних/випускних вікон 11, 11', 17 16 в корпусі 1 розв'язання проблем високого/низького тиску між роликами полягає в розширенні цих впускних/випускних вікон 11, 11', 17таким чином, щоб вони займали досить широку частину висхідНОІ/НИЗХІДНОІ ДІЛЬНИЦІ відхиляючого кулачка 5 в доповнення до невеликої частини його найближчої концентричної ДІЛЬНИЦІ Як варіант, кожне вікно може бути розділене на два вікна, які охоплюють обидві сторони такого широкого вікна Це рішення схематично показане для впускного/випускного вікон 11, 11' на фіг 14В Очевидно, що можливі ІНШІ рішення для усунення проблем, пов'язаних з дуже високим/низьким тиском в двигунах і насосах з лопатями у вигляді роликів У випадку впускних/випускних вікон біля висхідної/низхідної ДІЛЬНИЦІ відхиляючого кулачка 5 або поблизу цієї ДІЛЬНИЦІ рішення полягає, наприклад, у виконанні однієї або більше канавок у ВИСХІДНІЙ/НИЗХІДНІЙ ДІЛЬНИЦІ цих відхиляючих кулачків 5 У двигунах і насосах з лопатями у вигляді роликів, що мають впускні/випускні вікна 14, 14' в роторі 2, вищезгадані засоби не повинні виконуватися У таких двигунах і насосах проміжки між роликами 7 весь час зв'язані з іншими заповненими рідиною проміжками в насосі або двигуні за допомогою впускних/випускних вікон 14, 14' Двигуни і насоси згідно з даним винаходом можуть бути використані для різних цілей і з різними текучими середовищами Бурові двигуни придатні не тільки для буріння і взяття керна, але і для очищення або ремонту свердловини, при цьому в обсяг даного винаходу входять пристрої для буріння, взяття керна, очищення або ремонту, в яких використовують двигуни згідно з даним винаходом, а також входять способи приведення в дію пристроїв для буріння, взяття керна, очищення або ремонту, у випадку яких використовують двигуни згідно з даним винаходом Виробничі двигуни і насоси придатні не тільки для використання на нафтових родовищах, але також можуть бути застосовані для видобутку питної води, гарячої води в геотермальних проектах, або для подачі стічних вод при гірських роботах, наприклад, при поверхневому видобутку бурого вугілля Вони також можуть бути застосовані в установках для пожежегасіння і водяного охолоджування на прибережних платформах з використанням морської води Отже, в обсяг винаходу входять установки як для видобутку нафти, так і води, в яких використовують двигуни і/або насоси згідно з даним винаходом, а також входять способи подачі води з підземного резервуара до поверхні землі або нагнітання води з резервуара з водою, що знаходиться на поверхні, з використанням двигуна і/або насоса згідно з даним винаходом 17 46165 18 ФІГ 4 ФІГ ! \ \ В* \ \ г \ \ ФІГ 2 ФїГЗ ФІГ б g 21 22 46165 ФІГ І4А ФІГ. І ЗА ФІГ ІЗВ ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 ФІГ S4B