Номер патента: 22524

Опубликовано: 29.01.2016

Автор: Мендебаев Токтамыс Нусипхулович

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Объемный забойный двигатель, содержащий корпус, внутри которого с возможностью вращения соосно расположен вал, образующий с корпусом кольцевую полость, где размещены и наклонно по ходу вращения к валу прикреплены лопасти формой полуцилиндра, отличающийся тем, что внутренняя поверхность лопастей выполнена шероховатой, имеющей поперечные к высоте лопастей выступы и впадины в виде дуги, выпукло ориентированные книзу, внешняя поверхность лопастей выполнена чистотой до зеркального блеска, при этом в нижней части вал снабжен центральным каналом и боковыми радиальными отверстиями, входящими в центральный канал из кольцевой полости ниже лопастей по направлению вращения вала.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

Изобретение относится к средствам бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям лопастного типа. Задача изобретения - повышение надежности работы объемного забойного двигателя. Технический результат - достижение усиленного крутящего момента на валу и снижение гидродинамического встречного сопротивления вращению лопастей в кольцевой полости. В объемном забойном двигателе, содержащем корпус, внутри которого с возможностью вращения соосно расположен вал, образующий с корпусом кольцевую полость, где размещены и наклонно по ходу вращения к валу прикреплены лопасти формой полуцилиндра, внутренняя поверхность лопастей выполнена шероховатой, имеющей поперечные к высоте лопастей выступы и впадины в виде дуги, выпукло ориентированные книзу, внешняя поверхность лопастей выполнена чистотой до зеркального блеска, при этом в нижней части вал снабжен центральным каналом и боковыми радиальными отверстиями, входящими в центральный канал из кольцевой полости ниже лопастей по направлению вращения вала. Изобретение относится к средствам бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям лопастного типа. Известен объемный забойный двигатель, включающий цилиндрический корпус, переводник, установленный в полости корпуса вал с лопастями, патент Российской Федерации 2049902, кл. E21B 4/02,1995. В данной конструкции лопасти, закрепленные на валу силой пружины, прижаты к внутренней поверхности корпуса, из-за чего возникает рост силы трения вращению вала и появляется нестабильность в работе объемного забойного двигателя. За прототип принят объемный забойный двигатель, содержащий корпус, внутри которого с возможностью вращения соосно расположен вал, образующий с корпусом кольцевую полость, где размещены и наклонно по ходу вращения к валу прикреплены лопасти формой полуцилиндра, патент Российской Федерации 2220270, кл. 7E21B 4/02, 2001. Недостатки прототипа - низкие значения крутящего момента на валу и присутствие гидродинамического встречного сопротивления вращению лопастей в кольцевой полости, что снижает надежность работы объемного забойного двигателя. Задача изобретения - повышение надежности работы объемного забойного двигателя. Технический результат - достижение усиленного крутящего момента на валу и снижение гидродинамического встречного сопротивления вращению лопастей в кольцевой полости. Технический результат достигается тем, что в объемном забойном двигателе, содержащем корпус,внутри которого с возможностью вращения соосно расположен вал, образующий с корпусом кольцевую полость, где размещены и наклонно по ходу вращения к валу прикреплены лопасти формой полуцилиндра, согласно изобретению внутренняя поверхность лопастей выполнена шероховатой, имеющей поперечные к высоте лопастей выступы и впадины в виде дуги, выпукло ориентированные книзу, внешняя поверхность лопастей выполнена чистотой до зеркального блеска, при этом в нижней части вал снабжен центральным каналом и боковыми радиальными отверстиями, входящими в центральный канал из кольцевой полости ниже лопастей по направлению вращения вала. Совокупности отличительных признаков изобретения - внутренняя поверхность лопастей выполнена шероховатой, имеющей поперечные к высоте лопастей выступы и впадины в виде дуги, выпукло ориентированные книзу, внешняя поверхность лопастей выполнена чистотой до зеркального блеска, при попадании в пространство между лопастями поток рабочей жидкостей меняет направление сообразно с наклоном лопастей, и одна боковая сторона потока соприкасается с шероховатой внутренней поверхностью, другая боковая сторона потока граничит с внешней поверхностью лопастей чистотой до зеркального блеска. В силу чего в кольцевой полости произойдет перераспределение давлений и скорости потока рабочей жидкости, наибольшее давление и наименьшая скорость наблюдаются у внутренней поверхности лопастей и наименьшее давление и наибольшая скорость - у внешней поверхности лопастей, чем обеспечивается создание усиленного крутящего момента лопастей, прикрепленных к валу. Кроме того, часть потока рабочей жидкости протекает по внутренней шероховатой поверхности лопастей и, растекаясь к периферии по выступам и впадинам в виде дуги, выпукло ориентированным книзу, создает дополнительное давление на лопасти в направлении вращения вала и тем самым способствует повышению значений крутящего момента последнего. К тому же, из-за высокой скорости потока рабочей жидкости у внешней поверхности лопастей чистотой до зеркального блеска создается пристенная зона разрежения, от внутренней шероховатой поверхности встречной лопасти поток рабочей жидкости отражается под меньшим углом и увлекается потоком высокой скорости без возможности проникновения в пристенную зону разрежения, чем достигается снижение гидродинамического встречного сопротивления вращению лопастей в кольцевой полости. Признак изобретения - в нижней части вал снабжен центральным каналом и боковыми радиальными отверстиями, входящими в центральный канал из кольцевой полости ниже лопастей по направлению вращения вала, вращающийся совместно с валом поток рабочей жидкости при входе в радиальные отверстия поворачивается, и гидродинамическое давление в месте поворота у передней по направлению вращения стенки радиального отверстия повышается, у задней стенки снижается, что также ведет к повышению значений крутящего момента вала. Существенные признаки изобретения имеют причинно-следственную связь, обеспечивают достижение технического результата и решение поставленной задачи изобретения. На фиг. 1 показан общий вид объемного забойного двигателя, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1. Объемный забойный двигатель содержит переводник 1 с промывочными каналами 2, соединенный с переводником 1 корпус 3, внутри которого с возможностью вращения относительно переводника 1 на верхнем 4 и нижнем 5 подшипниках расположен вал 6, образующий с корпусом 3 кольцевую полость 7. При этом верхний подшипник 4 установлен в нижней половинке переводника 1, нижний подшипник 5 - в корпусе 3. В кольцевой полости 7 размещены и наклонно по ходу вращения к валу 6 прикреплены лопасти 8 формой полуцилиндра. Внутренняя поверхность 9 лопастей 8 выполнена шероховатой, имеющей попе-1 022524 речные к высоте лопастей 8 выступы и впадины в виде дуги 10, выпукло ориентированные книзу. Внешняя поверхность 11 лопастей 8 выполнена чистотой до зеркального блеска. Вал 6 в нижней части снабжен центральным каналом 12 и боковыми радиальными отверстиями 13,входящими в центральный канал 12 из кольцевой полости 7 ниже лопастей 8 по направлению вращения вала 6. Объемный забойный двигатель работает следующим образом. Поток рабочей жидкости через промывочные каналы 2 переводника 1 поступает в кольцевую полость 7, образованную корпусом 3 и валом 6, и сообразно с наклоном лопастей 8 меняет направление,создавая наибольшую нагрузку от перепада давления и веса столба рабочей жидкости на внутреннюю шероховатую поверхность 9 лопастей 8, преобразуемую в крутящий момент вала 6, вращающегося на верхнем 4 и нижнем подшипниках 5 относительного переводника 1. Далее, часть потока рабочей жидкости протекает по внутренней шероховатой поверхности 9 и, растекаясь к периферии по выступам и впадинам в виде дуги 10, выпукло ориентированным книзу, создает дополнительное давление на лопасти 8, способствующее повышению значений крутящего момента на валу 6. При этом данная часть потока отражается от внутренней шероховатой поверхности 9 под меньшим углом и увлекается другой частью потока рабочей жидкости, движущейся с высокой скоростью у внешней поверхности 11 лопастей 8, и характеризуется снижением силы гидродинамического встречного сопротивления вращению лопастей 8 в кольцевой полости 7. В дальнейшем, поток рабочей жидкости из кольцевой полости 7 поворотом по направлению вращения вала 6 через боковые радиальные отверстия 13 поступает в центральный канал 12, происходит усиление крутящего момента на валу 6, передаваемого на породоразрушающий инструмент (не показан). Эксперименты, проведенные в лабораторных условиях по испытанию опытного образца объемного забойного двигателя, изготовленного в соответствии с формулой изобретения наружным диаметром корпуса 127 мм, показали, что при минимальных для этого диаметра расходах рабочей жидкости в пределах 120-160 л/мин достигнуты стабильные значения крутящего момента на валу, достаточные для бурения скважин по твердым и крепким горным породам. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Объемный забойный двигатель, содержащий корпус, внутри которого с возможностью вращения соосно расположен вал, образующий с корпусом кольцевую полость, где размещены и наклонно по ходу вращения к валу прикреплены лопасти формой полуцилиндра, отличающийся тем, что внутренняя поверхность лопастей выполнена шероховатой, имеющей поперечные к высоте лопастей выступы и впадины в виде дуги, выпукло ориентированные книзу, внешняя поверхность лопастей выполнена чистотой до зеркального блеска, при этом в нижней части вал снабжен центральным каналом и боковыми радиальными отверстиями, входящими в центральный канал из кольцевой полости ниже лопастей по направлению вращения вала.

МПК / Метки

МПК: E21B 4/02

Метки: объемный, забойный, двигатель

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/4-22524-obemnyjj-zabojjnyjj-dvigatel.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Объемный забойный двигатель</a>

Похожие патенты