Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
113
Добавлен:
25.05.2015
Размер:
106.68 Кб
Скачать

Винтовой двигатель – забойный агрегат с гидравлическим, приводимым в действие потоком бур. р-ра, закачиваемым в колонну с поверхности насосами.

Объемный двигатель действует от гидростатического напора в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей.

Вытеснитель – рабочий орган, непосредственно совершающий работу под действием на него давления жидкости.

Объемные двигатели характеризуются следующими признаками:

1.      наличием рабочих камер, которые периодически сообщают с входом или выходом машины, при этом жидкость наполняет каждую камеру или выталкивает из неё;

2.       изменение давления в рабочей камере от начального до конечного постепенно вследствие изменения объема камеры или скачкообразного, вследствие сообщения камеры с выходом;

3.      несущественной зависимостью усилий на рабочих органах двигателя от скорости движения жидкости в камерах.

Гидравлические двигатели (турбины) – функционируют при изменении момента количества движения жидкости в рабочих органах машины.

Такие двигатели характеризуются особенностями:

1.      Рабочие органы двигателя выполнены в виде лопаточного аппарата, состоящего из ротора и статора, обтекаемого жидкостью;

2.      В каналах двигателя циркулирует поток жидкости;

3.      Взаимодействие между лопаточным аппаратом и жидкостью носит гидродинамический характер.

Отличительная особенность этих двигателей:

1.      малая металлоемкость;

2.      простота конструкции;

3.      наличие развитых поверхностей трения и щелевых уплотнений.

Элементы рабочих органов:

1.      статор – корпус двигателя с полостями, примыкающими по концам к камерам высокого и низкого давления;

2.      ротор – вилт (ведущий), через который вращающий момент передается исполнительному механизму;

3.      замыкатели – винты (ведомый), которые уплотняют двигатель, препятствует перетеканию жидкости из камеры высокого давления в камеру низкого давления.

Особенности принципа действия:

1.      отсутствие быстро изнашивающих распределительных устройств (распределение жидкости по шлюзам рабочих органов осуществляется автоматически за счет соотношения числа зубьев и шагов винтовых поверхностей ротора и статора).

2.      кинематика рабочих органов, в движении которых сочетается качение со скольжением при относительно невысоких скоростях, что снижает износ рабочей пары.

3.      непрерывное изменение положения контактной линии (геометрического места точек качения ротора и статора) в пространстве, в результате чего механические примеси имеют возможность выноситься потоком из рабочих органов.

Шифр

ДР-190 (6/7)

Типы выпускаемых двигателей в габаритах 42-240 мм:

-"Д" - двигатели прямые;

-"ДР" - двигатели с регулируемым узлом искривления;

-"ДГР" - двигатели с укороченным шпинделем;

-"ДВ" - двигатели с повышенной частотой вращения.

190 – наружный диаметр

6/7 – заходность винтовой пары

ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. 1. Гидравлические: а) турбобуры; б) гидравлические двигатели объемного действия. 2. Электробуры. Турбобур - многоступенчатая турбина. Гидравлическая энергия потока жидкости приводит во вращение вал, соединенный с валом шпинделя и долотом. Турбобуры различаются по диаметру, числу секций, расположению и конструкции опор и устройству турбинных аппаратов. По устройству турбины: 1. низкометражные, высоконапорные, имеющие максимальную мощность, большую частоту вращения и значительный вращающий момент. 2. среднеметражные, имеют максимальный вращательный момент, среднюю частоту вращения при высоком расходе жидкости. 3. высокометражные, имеют максимальное отношение вращающего момента к частоте вращения. Многорядные осевые подшипники – 20…100 ч. Резинометаллические опоры – 50…150 ч. Турбобуры применяются диаметром от 127 до 240 мм, с числом ступеней от 52 до 369, длиной от 8,8 до 26 м, каждая секция 6…10 м. Шифр: А – турбина имеет изменяющуюся характеристику; Ш – шпиндельный турбобур. Частота вращения регулируется от 30 до 250 об/мин.

Для правильной работы винтового двигателя необходимо выполнение условий:

1.      число зубьев статора z1 было на единицу больше числа зубьев ротора z2.

2.      отношение шагов винтовых поверхностей статора Т и ротора t было пропорционально отношению числа зубьев T/t = z1/z2.

3.      длина рабочих органов L должна быть не менее шага винтовой поверхности статора: L>=T.

4.      профили зубьев статора и ротора должны быть взаимоогибаемы и находиться в непрерывном контакте между собой в любом любой фазе зацепления.

 Отличительный параметр винтовых двигателей:

Кинетическое отношение механизма i выражена дробью: в числитель – число зубьев ротора, знаменатель – число зубьев статора.

1:2, 2:3, 3:4 : i=z2/z1.

Влияние кинематического отношения.

Двигатели с i=1:2, развивают частоты вращения и минимальные вращающие моменты. Их применение оправдано, при создании высокооборотного движения. По мере увеличения заходности ротора возрастает вращающий момент и уменьшается частота вращения.

Многозаходные рабочие органы характеризуются большей протяженностью контактных линий, по сравнению с органами i=1:2, что снижает механический и общий КПД  многозаходного двигателя.

Многозаходные двигатели обладают большей нагрузочной способность и более жесткой характеристикой, эти параметры определяют стабильность объемного КПД. Многозаходные двигатели обладают относительно меньшей металлоемкостью и имеют значительно меньшую величину эксцентриситета.

 

Конструкция. Д2-172м.

Двигатель состоит из трех основных узлов: двигательной секции, секции шпинделя и клапана, которые соединяются между собой с помощью замковых резьб.

Секции двигательные включают: 1) статор; 2) ротор; 3) двух шарнирные соединения; 4) корпусные переводники.

Статор имеет десять внутренних винтовых зубьев левого направления, выполненных на обкладке из эластомера, при вулканизированной к расточке корпуса.

Ротор имеет девять винтовых зубьев левого направления, выполнен из каррозинностойкой стали или из конструкционной стали с хромированием зубьев. Ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета, равную половине высоты зуба.

Отклонение образующих зубьев статора и ротора от прямолинейности не должна превышать 0,3 мм. Обкладка статора надежно прикреплена к его корпусу, а рабочая поверхность резины не должна иметь дефектов.

Для повышения прочности крепления обкладки в остове статора предусмотрены специальные карманы (выборки), а внутрь гладкой цилиндрической поверхности обкладки по концам статора запрессованы металлические кольца.

Корпус изготовлен из качественной конструктивной стали с высокой ударной вязкостью, а резьбовые соединения статора выполнены коническими с упором по торцам. В результате обеспечивается предохранение от самопроизвольного развенчивания и герметичность резьб.

Верхний конец полого ротора закрыт, пробкой  и свободен, а к нижнему присоединено двухшарнирное соединение, преобразующие планетарное движение ротора в соосное вращение вала шпинделя.

Двухшарнирное соединение.

Вращающий момент передается через боковые поверхности эвольветных зубьев полумуфт и венца. Осевая нагрузка от ротора на вал шпинделя передается через центральный шар, расположенный в сферических расточках полумуфт.

Внутренняя полость шарнира заполнена консистентной смазкой и уплотнена массивными резиновыми кольцами, деформированными в осевом направлении затяжкой гаек для обеспечения радиального натяга по шейкам полумуфт .

Шпиндель.

Передает осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент, воспринимает гидравлическую нагрузку, действующую на ротор двигателя, и уплотняет выходной вал, способствует созданию необходимого перепада давления на долоте.

Подшипники шпинделя воспринимают радиальные нагрузки, возникающие от действия долота и шарнирного соединения.

Опоры качения.

Многорядная упорная шаровая опора.

Осевая нагрузка передает от корпуса на вал шпинделя через резиновые подушки компенсаторов и шары.

Подшипник работает в среде промывочной жидкости, содержащей абразивные частицы, многорядное исполнение позволяет воспринимать забойную нагрузку.

Опоры качения имеют тороидальные дорожки качения.

Распределение осевой нагрузки по ступеням осевых опор достигается точностью изготовления и предварительной приработкой.

При эксплуатации двигателей с долотами, оснащенными гидромониторными насадками, для шпинделей предусмотрены сальники торцового типа.

Переливной клапан.

Предназначен для сообщения внутренней полости бурильной колонны с затрубным пространством при СПО на скважине. Клапан уменьшает гидродинамическое воздействие на пласт при спуске и подъеме колонны, устраняет холостое вращение двигателя, при этих операциях и потери промывочной жидкости.

В качестве запорного элемента использована резиновая манжета, взаимодействующая с седлом, коническая рабочая поверхность которого имеет с/с отверстий, сообщающих внутреннюю полость с затрубным пространством.

При СПО свободная кольцевая часть манжеты под действием сил упругости удалена от конической поверхности седла, и при этом обеспечивается свободный переток жидкости через клапан. При подачи жидкости под воздействием напора манжета перекрывает отверстие седла и вся промывочная жидкость направляется через центральный канал седла в двигатель.

Существующие конструкции: Д1-195, Д2-127, Д-127, Д-85, Д1-54.

Характеристика винтового двигателя.

Главная характеристика – зависимость момента от определяющего параметра мощности и КПД от момента сопротивления.

Режим холостого хода.

Отсутствие момента сопротивления на выходном валу. В этом режиме происходит запуск двигателя (давление 1-2МПа). Частота вращения максимальная.

По мере нагружения вала момент возрастает за счет увеличения перепада давления. Оси пропорциональны. Увеличение нагрузки способствует понижению частот за счет роста утечек, через контакты поверхности. Рост момента и мощности вызывает рост КПД двигателя.

Режим при максимальном КПД оптимальный (паспортные данные соответствуют режиму). Режим максимальной мощности – эффективный. Режимы между ними не совпадают. Зона устойчивой работы – между режимами. Баланс энергии зависит от правильно выбранного натяга рабочих органов. При натяге 0,2…0,6 мм, КПД – 40…50%. Объемный – 30…90%, общий гидромеханический КПД – 50…55%. Увеличение нагрузки на долото приводит к росту давления жидкости через дв-лем и момента. При достижении придельной величины момента двигатель остановится. Давление тормозного режима определяет герметичностью пары ротор – статор. После нарушения герметичности жидкость свободно протекает через двигатель. Величина тормозного момента определяет перегрузочную способность двигателя. В рабочей области скорость вращения прямо пропорциональна расходу жидкости, а вращающий момент не зависит от этого параметра:

n1 = n2 Q1/Q2

Соседние файлы в папке Word