Номер патента: 26647

Опубликовано: 25.12.2012

Автор: Мендебаев Токтамыс Нусипхулович

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Изобретение относится к забойным гидродвигателям предназначенным для бурения скважин.
Задача - расширение сферы применения забойного двигателя за счет повышения эффективности его работы при бурении твердых и крепких горных город.
Технический результат - усиление значений крутящего момента и частоты вращения забойного двигателя путем создания и суммарного преобразования разнохарактерного гидродинамического давления потока рабочей жидкости в силу вращения ротора.
В забойном двигателе вал жестко соединен с кожухом, ротор расположен образующим кольцевую полость с кожухом и камеру с валом, при этом ротор снабжен раздельно размещенными в камере по кругу лопатками переменной ширины сужающаяся по ходу вращения, где задняя утолщенная часть имеющая торцевую поверхность полуцилиндрической формы снаружи прикреплена к ротору, свнутри выполнена скользяще контактирующими по окружности с валом, передняя часть лопатки меньшей шириной переходящая в прямолинейный участок со сферическим выдвинутым окончанием перпендикулярно ориентирована в торцевую поверхность полуцилиндрической формы задней утолщенной части встречной лопатки, попарно образуя с ней дуговой зазор, причем камера и кольцевая полость гидравлически связаны посредством выпускных каналов полярно проведенные по телу ротора входом со стороны камеры наклонно касательно внешней стороны лопатки и переходящие в горизонтальное положение с выходом в кольцевую полость в направлении обратном вращению ротора, где кожух оснащен диаметрально противоположно прикрепленными к нему с внутренней стороны выступами, периодически перекрывающие выпускные каналы ротора.

Текст

Смотреть все

(51) 21 4/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ преобразования разнохарактерного гидродинамического давления потока рабочей жидкости в силу вращения ротора. В забойном двигателе вал жестко соединен с кожухом,ротор расположен образующим кольцевую полость с кожухом и камеру с валом, при этом ротор снабжен раздельно размещенными в камере по кругу лопатками переменной ширины,сужающимися по направлению вращения, где задняя широкая часть лопатки, имеющая торец формой полуцилиндра, снаружи прикреплена к ротору, передняя часть лопатки меньшей ширины выполнена в виде прямолинейного участка со сферическим окончанием, создающие дуговой зазор между лопатками, причем камера и кольцевая полость гидравлически связаны выпускными каналами полярно проведенные по телу ротора с наклонным входом со стороны камеры и горизонтальным выходом в кольцевую полость противоположно вращению ротора, где кожух оснащен диаметрально прикрепленными к нему с внутренней стороны выступами, периодически перекрывающими выпускные каналы ротора.(57) Изобретение относится к забойным гидродвигателям предназначенным для бурения скважин. Задача - расширение сферы применения забойного двигателя за счет повышения эффективности его работы при бурении твердых и крепких горных город. Технический результат - усиление значений крутящего момента и частоты вращения забойного двигателя путем создания и суммарного Изобретение относится к горной технике, а именно,к забойным гидродвигателям,предназначенным для бурения скважин. Известен объемный забойный двигатель,содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещен ротор со сквозными пазами, где расположены лопасти с возможностями радиального перемещения. Описание изобретения к патенту Российской Федерации 2049902, кл.6 Е 21 В 4/02,1995. Недостаток известного объемного забойного двигателя заключается в сложности взаимодействия составляющих его элементов,снижающие эффективность работы двигателя. Известен забойный двигатель, предназначенный для бурения скважин, имеющий наружный кожух и внутренний невращающийся трубчатый вал,расположенный между ними ротор с выпускными каналами и возможностью вращения относительно вала. Патент США 6920946 В 2, кл.7 Е 21 В 4/00,2002. Данный забойный двигатель по совокупности существенных признаков и конструктивному исполнению выбран прототипом предполагаемого изобретения. Недостаток прототипа - конструкция забойного двигателя не позволяет в полной мере использовать потенциальную энергию подаваемой рабочей жидкости для достижения высоких значений выходных силовых параметров забойного двигателя,крутящего момента и частоты вращения, что сужают сферу его применения при бурении твердых и крепких горных пород. Задача изобретения - расширение сферы применения забойного двигателя за счет повышения эффективности его работы при бурении твердых и крепких горных пород. Технический результат - усиление значений крутящего момента и частоты вращения забойного двигателя путем создания и суммарного преобразования разнохарактерного гидродинамического давления потока рабочей жидкости в силу вращения ротора. Это достигается тем, что в забойном двигателе,содержащим наружный кожух,внутренний невращающийся трубчатый вал, расположенный между ними ротор с выпускными каналами и возможностью вращения относительно вала,согласно изобретению, вал жестко соединен с кожухом,ротор расположен образующим кольцевую полость с кожухом и камеру с валом, при этом ротор снабжен раздельно размещенными в камере по кругу лопатками переменной ширины,сужающимися по направлению вращения, где задняя широкая часть лопатки, имеющая торец формой полуцилиндра, снаружи прикреплена к ротору, передняя часть лопатки меньшей ширины выполнена в виде прямолинейного участка со сферическим окончанием, создающие дуговой зазор между лопатками, причем камера и кольцевая полость гидравлически связаны выпускными каналами, полярно проведенные по телу ротора с наклонным входом со стороны камеры и горизонтальным выходом в кольцевую полость 2 противоположно вращению ротора, где кожух оснащен диаметрально прикрепленными к нему с внутренней стороны выступами, периодически перекрывающими выпускные каналы ротора. Отличительным признаком изобретения - вал жестко соединен с кожухом, и ротор расположен образующим кольцевую полость с кожухом, и камеру с валом обеспечивается невращения кожуха,и исключается трения ротора об стенки скважин, в результате чего создаваемый крутящий момент забойного двигателя без потери передается на забой. Совокупностью отличительных признаков относительно формы выполнения лопаток, порядка их размещения в камере и видов взаимодействия с ротором и валом, достигается обтекаемость лопатки с передней стороны, создание и направленное приложение суммарных разнохарактерных гидродинамических сил потока рабочей жидкости,скоростного напора, реактивной силы и обратного повышенного давления гидравлического удара к задней широкой части лопатки, имеющая торец формой полуцилиндра, снаружи прикрепленная к ротору, позволяют добиться высоких значений крутящего момента и частоты вращения ротора в процессе бурения скважин. При этом поворотом потока рабочей жидкости в дуговом зазоре созданном между лопатками,появляется сила инерции, за счет которой гидродинамическое давление приложенное к задней широкой части лопатки, имеющая торец формой полуцилиндра повышается, а у лопатки со сферическим окончанием понижается, что вкупе с разностью их ширины увеличивают значения крутящего момента иуменьшают сопротивления вращательному движению ротора относительно вала. Отличительными признаками изобретения камера и кольцевая полость гидравлически связаны выпускными каналами полярно проведенные по телу ротора с наклонным входом со стороны камеры и горизонтальных выходом в кольцевую полость противоположно вращению ротора, где кожух оснащен диаметрально прикрепленными к нему с внутренней стороны выступами, периодически перекрывающими выпускные каналы ротора,обеспечивается создание гидравлического удара,поочередно приложенного на наклонный вход выпускных каналов со стороны камеры и к задней широкой части лопатки, имеющая торец формой полуцилиндра, что суммарно с реактивной силой истечения жидкости из открытых выпускных каналов увеличивают значения крутящего момента ротора. При периодическом вскрытии выпускных каналов ротора, в них появляется пульсационный выброс рабочей жидкости с динамическим ускорением, что увеличивают значения реактивных сил, и соответственно крутящий момент. Отличительные существенные признаки изобретения имеют причинно-следственную связь,обеспечивают достижение технического результата и решения задачи - расширение сферы применения забойного двигателя за счет повышения эффективности его работы при бурении твердых и крепких горных пород. На фиг.1 изображен общий вид забойного двигателя, на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1. Забойный двигатель содержит наружный кожух 1, жестко соединенный с ним внутренний невращающийся трубчатый вал 2 с радиальными каналами 3. Между кожухом 1 и валом 2, с возможностью вращения относительно вала 2 посредством подшипникового узла 4 расположен ротор 5, образующий с кожухом 1 кольцевую полость 6 и камеру 7 с валом 2. В камере 7 по кругу раздельно размещены лопатки 8 переменной ширины сужающимися по направлению вращения, где задняя широкая часть лопатки имеющая торец формой полуцилиндра 9,снаружи прикреплена к ротору 5, передняя часть лопатки 8 меньшей ширины выполнена в виде прямолинейного участка 10 со сферическим окончанием, создающие дуговой зазор между лопатками. Камера 7 и кольцевая полость 6 гидравлически связаны выпускными каналами 11, полярно проведенные по телу ротора 5 с наклонным входом со стороны камеры и горизонтальным выходом в кольцевую полость 6 противоположно вращению ротора 5, где кожух 1 оснащен диаметрально прикрепленными к нему с внутренней стороны выступами 12, периодически перекрывающими выпускные каналы 11 ротора 5. В полости вала 2 конусом вверх установлен разделитель потока рабочей жидкости 13, а в нижнем окончании кожуха 1 продольно просверлены сквозные отверстия 14. Забойный двигатель работает следующим образом. Протекая по полости вала 2, поток рабочей жидкости через разделитель 13 и радиальные каналы 3 перетекает в камеру 7, и обтекая лопатки 8 с внутренней стороны и ее переднюю часть меньшей ширины выполненной в виде прямолинейного участка 10 со сферическим окончанием, направляется со скоростным напором к задней широкой части лопатки 8, имеющая торец формой полуцилиндра 9. Затем поток рабочей жидкости, совершая поворот в дуговом зазоре, созданном между лопатками 8 в направлении выпускных каналов 11,оказывает наибольшее давление к задней широкой части лопатки 8, имеющая торец формой полуцилиндра 9, создается крутящий момент под действием которого ротор 5 на подшипниковом узле 4 приводится во вращательное движение относительно невращающегося вала 2 и жестко соединенного с ним кожуха 1. Далее, поток рабочей жидкости с внешней стороны, обтекая переднюю часть лопатки 8 меньшей ширины,через наклонный вход выпускных каналов 11 со стороны камеры 7,горизонтально выходит в кольцевую полость 6,создавая реактивную силу, усиливающий крутящий момент ротора 5. При вращении ротора 5, выпускные каналы 11 периодически перекрываются диаметрально прикрепленными к кожуху 1 с внутренней стороны выступами 12, вызывающие гидравлический удар,сопровождающийся резким ростом давления отраженной рабочей жидкости,которая отталкиваясь от выступов 12, и, распространяясь по выпускному каналу 11 по направлению вращения ротора, поочередным приложением ударной нагрузки на наклонный вход со стороны камеры 7, и к задней широкой части лопатки 8, имеющая торец формой полуцилиндра 9, суммарно с реактивной силой рабочей жидкости в открытых выпускных каналах 11 повышают значения крутящего момента ротора 5. При периодическом вскрытии выступами 12 выпускных каналов 11,появившийся пульсирующий поток рабочей жидкости с динамическим ускорением на выходе и увеличением реактивной силы выходит в кольцевую полость 6, и далее через сквозные отверстия 14 в нижнем окончании кожуха 1 проходит на забой для охлаждения бурового долота (не показан) и выноса шлама. Экспериментальные проверки опытной модели забойного двигателя диаметром 74 мм изготовленного в соответствии с формулой изобретения показали, что при расходах рабочей жидкости 90 и 120 л/мин., были достигнуты следующие усредненные значения соответственно крутящего момента и частоты вращения ротора 110 кгм 600 об/мин и 135 кгм 840 об/мин, что значительно выше аналогичных показателей серийных забойных двигателей диаметром 75 мм. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Забойный двигатель, содержащий наружный кожух, внутренний невращающийся трубчатый вал,расположенный между ними ротор с выпускными каналами и возможностью вращения относительно вала, отличающийся тем, что вал жестко соединен с кожухом, ротор расположен образующим кольцевую полость с кожухом и камеру с валом, при этом ротор снабжен раздельно размещенными в камере по кругу лопатками переменной ширины сужающимися по направлению вращения, где задняя широкая часть лопатки имеющая торец формой полуцилиндра снаружи прикреплена к ротору, передняя часть лопатки меньшей ширины выполнена в виде прямолинейного участка со сферическим окончанием, создающие дуговой зазор между лопатками, причем камера и кольцевая полость гидравлически связаны выпускными каналами полярно проведенные по телу ротора с наклонным входом со стороны камеры и горизонтальным выходом в кольцевую полость противоположно вращению ротора, где кожух оснащен диаметрально прикрепленными к нему с внутренней стороны выступами, периодически перекрывающими выпускные каналы ротора.

МПК / Метки

МПК: E21B 4/00

Метки: двигатель, забойный

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-26647-zabojjnyjj-dvigatel.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Забойный двигатель</a>

Похожие патенты