Турбобур

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Технический результат - достижение стабильно высоких значений крутящего момента и частоты вращения ротора путем максимального использования потенциальной энергии рабочей жидкости и уменьшения гидродинамических помех вращательному движению ротора. Результат достигается тем, что, в турбобуре,содержащим корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении,уступы на роторе выполнены имеющими зазор с корпусом,между уступами расположены выдвинутые относительно них в сторону корпуса полуцилиндрические участки,скользящие контактирующие с внутренней стенкой корпуса, при этом уступы и полуцилиндрические участки разделены выпуклыми поверхностями кнаружу.(72) Мендебаев Токтамыс Нусипхулович Смашов Нурлан Жаксибекович(57) Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям. Задача изобретения - повышение надежности работы турбобура. Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к забойным гидравлическим двигателям. Известен забойный двигатель, содержащий корпус, размещенный внутри него ротор, кольцевую полость между ними, подводящие каналы. Патент Российской Федерации 2155851, кл. Е 21 В 4/02,2000. Конструкция забойного двигателя не обеспечивает достижение высоких значений энергетических характеристик из-за потерь давлений рабочей жидкости в системе подачи. Прототипом изобретения выбран турбобур,содержащий корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении. Патент Российской Федерации 2135729 Е 21 В 4/02, 1999. Недостатки прототипа - неполное использование потенциальной энергии воздействия скоростного напора рабочей жидкости на ротор, присутствие гидродинамических помех вращению ротора в виде сжимающих давлений рабочей жидкости,приложенные к поверхности ротора в направлении центра, что совокупно снижают энергетические характеристики турбобура, отсюда надежность его работы. Задача изобретения - повышение надежности работы турбобура. Технический результат - достижение стабильно высоких значений крутящего момента и частоты вращения ротора путем максимального использования потенциальной энергии рабочей жидкости и уменьшения гидродинамических помех вращательному движению ротора. Результат достигается тем, что, в турбобуре,содержащим корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении,согласно изобретению, уступы на роторе выполнены имеющими зазор с корпусом, между уступами расположены выдвинутые относительно них в сторону корпуса полуцилиндрические участки,внешней стороной скользящее контактирующие с внутренней стенкой корпуса, при этом уступы и полуцилиндрические участки разделены выпуклыми поверхностями наружу. Совокупностью отличительных признаков изобретения обеспечивается одновременное приложения ударно скоростного напора рабочей жидкости на уступы и на полуцилиндрические участки,где сила давления значительно увеличивается, в полости между корпусом и ротором в силу наличие уступов появляется водоворотная зона, которая характеризуется повышенной пульсацией скоростей и давлений, и наибольший вектор деформированной эпюры осредненных скоростей смещается в сторону корпуса, направленный в полуцилиндрические участки ротора ближе к внешней стороне,удлинением плечо сил крутящего момента и достижением максимального использования энергии скоростного напора рабочей жидкости. Отличительным признаком - уступы и полуцилиндрические участки разделены выпуклыми 2 поверхностями наружу, при вращении ротора на этих поверхностях образуется безотрывная транзитная струя,позволяющая уменьшить величину окружной, поперечной силы прижатия ротора к центру, тем самым помех его вращению в полости корпуса. Существенные признаки изобретения имеют причинно-следственную связь,обеспечивают решение поставленной задачи и достижения технического результата. На фиг.1 изображен турбобур в поперечном сечении. Турбобур содержит корпус 1 с подводящими каналами 2, в полости корпуса 1 размещен ротор 3,жестко посаженный на вал 4. На роторе 3 выполнены уступы 5 и выдвинутые относительно них в сторону корпуса 1 полуцилиндрические участки 6, внешней стороной скользящее контактирующие с внутренней стенкой корпуса 1. При этом уступы 5 и полуцилиндрические участки 6 разделены выпуклыми поверхностями 7 кнаружу. Турбобур работает следующим образом. При подаче потоки рабочей жидкости через подводящие каналы 2, корпуса 1, поступают в полость последнего, и одновременным приложением ударно скоростного напора на уступы 5 и на полуцилиндрические участки 6, приводят во вращательное движение ротор 3 с валом 4. Корпус 1 не вращается. При этом, наибольшую ударную нагрузку рабочей жидкости воспринимают части полуцилиндрических участков 6, расположенные ближе к корпусу, этим создаются условия для повышения значения крутящего момента и частоты вращения. Внутренние гидродинамические помехи вращательному движению ротора 3 снижаются присутствием выпуклых поверхностей 7, кнаружу,что также способствует максимальному использованию потенциальной энергии рабочей жидкости. Эксперименты проведенные с целью исследование энергетических характеристик опытного образца предлагаемого изобретением турбобура наружным диаметром 195 мм. на буровом стенде оснащенный контрольно-измерительными приборами и возможностью визуального наблюдения при замедленной съемке за силовым взаимодействием рабочей жидкости и ротора показали, что конструкция работоспособна, при малой габаритной длине (1,6-2,2 м.) и расходе рабочей жидкости 280-340 л/мин., численные значения крутящего момента и частоты вращения выше,чем у серийных турбобуров соответствующего диаметра. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Турбобур, содержащий корпус, в полости которого размещен уступообразный ротор в поперечном сечении, отличающийся тем, что уступы на роторе выполнены имеющими зазор с корпусом,между уступами расположены выдвинутые относительно них в сторону корпуса полуцилиндрические участки, внешней стороной скользяще контактирующие с внутренней стенкой корпуса, при этом уступы и полуцилиндрические