Вибійний двигун

Вибійний двигун, що містить циліндричний корпус із закріпленими в ньому профільованими статорами, розділеними на поперечні робочі камери перегородками, ротори з пазами, в яких поміщені рухомі в радіальних напрямках лопаті, вихідний вал, що з'єднаний з роторами, верхній і нижній перехідники, який відрізняється тим, що профільовані статори, на внутрішній циліндричній пове рхні яких рівномірно розташовані виступи з плавним профілем піднімальної площини, і тороподібні ротори з виконаними в них маточинами зі шліцами, що встановлені коаксіально, в контакті з вершинами виступів статорів утворюють компонування рівнозначних, з'єднаних між собою нарізними буксами, багатолопатевих турбін, що встановлене з кільцевим зазором усередині циліндричного корпусу, прикріплене до верхнього перехідника і виготовлене з центральним високонапірним нагнітальним каналом, каналами зниженого тиску статора і радіальних каналів ротора, що з'єднані з робочою порожниною лопатевими каналами, причому обертання турбін здійснюється сумарним силовим моментом кожної лопаті, а число лопатей турбіни на одиницю більше числа виступів статора Винахід належить до гірської промисловості, зокрема до вибійних двигунів для приводу породоруйнуючого інструменту при бурінні нафтових і газових свердловин Відомий турбобур (див а с СРСР №1680918 кл Е21В4/02 від 14 06 89, опубл 30 09 91р. бюл №36) який має корпус, що включає, вал і ступені турбін, що складаються з робочих органів - статорів і роторів, виконаних у вигляді лопатевих ВІНЦІВ з фіксаторами, які взаємодіють з канавкою, що виконана на внутрішній поверхні корпуса по гвинтовій лінії, напрямок якої збігається з напрямком середнього кута нахилу профілю лопатки вінця робочого органа, а фіксатор виконаний у вигляді пластини, що встановлена на ВІНЦІ ПІД кутом ідентичним куту і напрямку гвинтової канавки, при цьому кут нахилу розраховується об'єкта є об'ємний вибійний двигун (див патент Роси №2049902 Мкл 6 Е21В4/02 від 12 07 89, опубл 10 12 95р , бюл №34), що включає циліндричний корпус із закріпленими в ньому з профільованими статорами, які розділені на поперечні робочі камери перегородками з каналами для проходу рідини, ротор з наскрізними пазами, у яких розміщені рухомі в діаметральних напрямках підпружинені лопаті, при цьому статор у кожній камері виконаний у вигляді напіввтулки, що суцільна по довжині і поперечному перерізі, причому вхідний канал у робочу камеру виконаний у самій напіввтулці по всій и довжині, у вигляді частини її зрізу по діаметру, й утворює вихідний канал у вигляді вирізу в нижній кутовій частині вхідної крайки статора і сполучений з вертикальним каналом перегородки, послідовно з'єднуючі робочі камери, при цьому всі лопаті ротора розташовані в одній осьовій площині і виконані у вигляді двох половин, між якими встановлена регулювальна прокладка, напіввтулки сполучені з внутрішньою поверхнею корпусу і без зазору за допомогою гвинтів і обернені одна відносно іншої на 180° Недоліком даного турбобура є те, що, з огляду на велику КІЛЬКІСТЬ лопаток ротора, сумарний момент створюється тільки частиною напору рідини циркуляції, що нагнітається, при цьому, сила напору зменшується за рахунок опору кожної лопатки ротора багатоступінчастої турбіни турбобура, а, отже, продуктивність її незначна Найбільш близьким за технічною сутністю і результатом, що досягається, до запропонованого Недоліком даного вибійного двигуна є те, що обертання його вихідного валу забезпечується силовим моментом тільки однієї лопаті, а в момент 1 О (О 47607 розташування підпружинених лопатей уздовж лінії розрізу напіввтулки при обертанні турбіни виникає мертва зона, при цьому холостий хід лопаті складає 180°, і це свідчить про недостатню потужність двигуна Задачею даного винаходу є підвищення значень сумарного моменту вибійного двигуна і його ККД Для вирішення поставленої задачі у вибійному двигуні, що містить циліндричний корпус із закріпленими в ньому профільованими статорами, розділеними на поперечні робочі камери перегородками, ротори з пазами в яких поміщені рухомі в радіальних напрямках лопаті, вихідний вал, що з'єднаний з роторами, верхній і нижній перехідники, ВІДПОВІДНО до винаходу, профільовані статори, на внутрішній циліндричній поверхні яких рівномірно розташовані виступи з плавним профілем піднімальної площини і тороподібні ротори, з виконаними в них маточинами зі шліцами, що встановлені коаксіальне, в контакті з вершинами виступів статорів, утворюють компоновку рівнозначних, з'єднанихміж собою різьбовими буксами, багатолопатевих турбін, що встановлені з кільцевим зазором усередині циліндричного корпуса, прикріплені до верхнього перевідника і виготовлена з центральним високонапірним нагнітальним каналом, каналами зниженого тиску статора і радіальних каналів ротора, що з'єднані з робочою порожниною лопатевими каналами, причому, обертання турбін здійснюється сумарним силовим моментом кожної лопаті, а число лопатей турбіни на одиницю більше числа виступів статора На фіг 1 зображений вибійний двигун, загальний вид, На фіг 2 - перетин А - А на фіг 1, На фіг 3 - перетин Б - Б на фіг 1, Вибійний двигун складається з циліндричного корпуса 1, усередині якого встановлена з кільцевим зазором 2 компоновка рівнозначних багатолопатевих турбін 3, що з'єднані між собою різьбовими буксами 4, що додатково виконують роль перегородок Кільцевий зазор 2 обмежений верхнім перехідником 5 і нижнім перехідником 6 Багатолопатева турбіна 3 складається зі статора 7, на внутрішній циліндричній поверхні якого виконані рівномірно розташовані виступи 8 із плавним профілем піднімальної площини і тороподібного ротора 9 з рівномірно розташованими радіальними пазами 10, у яких розміщені рухомі лопаті 11 (див фіг 2) Діаметр тороподібного ротора 9 відповідає діаметру розточки вершини виступів 8 статора 7, при цьому, КІЛЬКІСТЬ лопатей 11 на одиницю більше числа виступів 8 (див фіг 2) На тороподібному роторі 9 виконана циліндрична маточина 12 зі шліцами 13, що забезпечують телескопічне з'єднання тороподібних роторів 9 і передачу загального крутильного моменту, вихідному валу 14, що приєднаний до різьбової заглушки 15 ротора нижньої турбіни ШЛІЦОВІ з'єднання роторів 9 дозволяє зміщати положення лопатей 11 однієї турбіни на розрахунковий кут по відношенню до іншої, що забезпечує плавність обертання, з урахуванням холостого ходу На статорі 7 нижньої багатолопатевої турбіни 3 установлений різьбовий піддон 16 Різьбовий піддон 16, різьбові букси 4 і верхній перехідник 5 споряджені антифрикційними радіальними підшипниками 17, а між піддоном 16 і кільцевим упором 18 вихідного вала 14, установлений упорний підшипник 19 Герметичність вихідного вала 14 забезпечується ущільнювальним вузлом 20 Компоновка багатолопатевих турбін 3 забезпечена високонапірними центральним нагнітальним каналом 2 1 , радіальними каналами ротора 22, що з'єднані з робочою порожниною 23 лопатевими каналами 24, і каналами зниженого тиску статора 25 У вихідному валу 14 виконані радіальні отвори 26 для циркуляції рідини Вибійний двигун працює таким чином Робоча рідина, що нагнітається по центральному нагнітальному каналу 21 попадає в робочу порожнину кожної турбіни 3 через радіальні канали ротора 22 Рухомі лопаті 11, під дією напору робочої рідини на її тильний торець, переміщаються по радіальному пазу 10 до контакту з внутрішньою циліндричною поверхнею статора 7 Через канал 24 лопаті робоча рідина попадає в зазор робочої порожнини 23 між ЗОВНІШНІМ циліндром ротора 9 і внутрішнім циліндром статора 7 Тиск робочої рідини на площу виступаючої ділянки кожної лопаті 11 створює сумарний обертальний момент, що забезпечує обертання турбіни 3 При цьому, холостий хід турбіни 3 дорівнює ширині вершини виступу 8 Сумарний момент обертання вибійного двигуна дорівнює сумі моментів обертання турбін З Таке технічне рішення дозволить підвищити основні характеристики вибійного двигуна (обертальний момент, потужність, коефіцієнт корисної дії та ін ) і ВІДПОВІДНО показники буріння (проходка, комерційна швидкість і ш ) при похило - спрямованому бурінні нафтових і газових свердловин 47607 В-Б ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71