Винтовой забойный двигатель Д5-172.

1 – верхний переводник

2 – статор

3 – ротор

4 – арнирное соединение

5 – переводник

6 – шпиндель

7 – вал шпинделя

Двигатель состоит из двух основных узлов: секции двигательной и секции шпиндельной 6, которые соединяются между собой переводником 5.

Секция двигательная предназначена для преобразования энергии движущего потока буровой жидкости во вращательное движение ротора и передачи этого движения на вал шпиндельной секции. Секция двигательная включает статор 2 и ротор 3, шарнирное соединение 4 (или торсионное соединение) и корпусной переводник 5. Рабочие органы, ротор и статор представляют собой зубчатую пару с внутренним косозубым зацеплением (винтовой героторный механизм) с разницей в числах зубьев, равной единице.

Статор 2 выполнен в виде стального корпуса с привулканизированной резиновой обкладкой имеющей внутренние винтовые зубья левого направления.

Ротор 3, на наружной поверхности которого нарезаны винтовые зубья левого направления (на один зуб меньше, чем у статора), выполняется из коррозионно-стойкой стали или из конструкционной стали с хромированием зубьев. Ось ротора смещена относительно оси статора на величину эксцентриситета e, равную половине высоты зуба.

Зубья ротора и статора, находясь в непрерывном контакте, образуют замыкающиеся на длине шага статора единичные рабочие камеры. Буровой раствор, поступающий в двигатель, проворачивает ротор внутри обкладки статора. Ротор обкатывается по зубьям статора под действием неуравновешенных гидравлических сил. При этом ротор совершает планетарное движение: геометрическая ось ротора вращается относительно оси статора против часовой стрелки (переносное движение), а сам ротор поворачивается по часовой стрелке (абсолютное вращение).

За счет разности в числах зубьев ротора и статора переносное вращение редуцируется в абсолютное с передаточным числом, равным числу зубьев ротора. Это обеспечивает снижение выходной скорости и высокий момент силы на валу двигателя. Чем больше бурового раствора проходит через секцию двигателя, тем выше результирующая частота вращения. Падение давления на секции пропорционально крутящему моменту, развиваемому двигателем для вращения долота. Максимальная величина момента ограничивается механической прочностью эластомерной футеровки статора (т.е. ограниченной уплотняющей способностью материала между ротором и статором). Для данного падения давления крутящий момент прямо пропорционален объему камеры. Чем длиннее секция двигателя и чем больше лепестков (зубьев), тем больше камер участвуют в работе двигателя и тем больше момент может развивать двигатель.

Параметр	Тип рабочей пары
Д5-172	ДВ-172
1. Отношение числа зубьев ротора и статора	9:10	6:7
2. Наружный Ø шпинделя и рабочей пары, мм
3. Длина двигателя, мм
4. Масса двигателя, кг
5. Присоединительные резьбы по ГОСТ 28487-90:
- к бурильным трубам	муфта З-147
- к долоту (муфта или ниппель по заказу)	З-117
6. Расход бурового раствора, л/сек	25 – 35	25 – 35
7. Параметры бурового раствора:
- плотность, кг/м³, не более
- содержание песка, %, не более
- содержание нефтепродуктов, %, не более
8. Момент силы на выходном валу, кгс*м:
- на режиме максимальной мощности	450 – 600	400 – 650
- на тормозном режиме	600 – 800	700 – 1000
9. Частота вращения выходного вала, об/мин:
- на режиме холостого хода	114 – 150	160 – 325
- на режиме максимальной мощности	78 – 108	150 – 250
10. Перепад давления, кгс/см²:
- на режиме холостого хода	15 – 20	25 – 35
- на режиме максимальной мощности	45 – 70	70 – 110
- на тормозном режиме	70 – 90
11. Оптимальная осевая нагрузка, кгс	12000 – 14000	12000 – 14000
12. Допустимая осевая нагрузка, кгс
13. Максимально допустимая растягивающая нагрузка при аварийном подъеме, кгс
14. Назначенный ресурс времени до текущего ремонта, час	75±25	75±25
15. Среднее время полезной работы до отработки двигателя, час	100 – 125	100 – 125

Параметр	Тип рабочей пары
ДВ-195	Д4-195	Д5-195
1. Отношение числа зубьев ротора и статора	6:7	7:8	9:10
2. Наружный Ø шпинделя и рабочей пары, мм
3. Длина двигателя, мм
4. Масса двигателя, кг
5. Присоединительные резьбы:
- к бурильным трубам	муфта З-171
- к долоту (муфта или ниппель по заказу)	З-117
6. Расход бурового раствора, л/сек	25 – 35
7. Параметры бурового раствора:
- плотность, кг/м³, не более
- содержание песка, %, не более
- содержание нефтепродуктов, %, не более
8. Момент силы на выходном валу на
режиме максимальной мощности, кгс*м:	550 – 700	600 – 800	700 – 900
9. Частота вращения выходного вала, об/мин:
- на режиме холостого хода	350 – 550	230 – 320	180 – 250
- на режиме максимальной мощности	250 – 400	180 – 240	150 – 190
10. Перепад давления в режиме
максимальной мощности, кгс/см²:	80 – 120	60 – 90	60 – 90
11. Оптимальная осевая нагрузка, кгс	14000 – 16000
12. Допустимая осевая нагрузка, кгс
13. Максимально допустимая растягивающая нагрузка при аварийном подъеме, кгс
14. Назначенный ресурс времени до текущего ремонта, час	75±25
15. Среднее время полезной работы до отработки двигателя, час	100 – 125

Параметр	Д1-240
1. Отношение числа зубьев ротора и статора	7:8
2. Наружный Ø шпинделя и рабочей пары, мм
3. Длина двигателя, мм
4. Масса двигателя, кг
5. Присоединительные резьбы по ГОСТ 28487-90:
- к бурильным трубам	муфта З-171
- к долоту (муфта или ниппель по заказу)	З-152
6. Расход бурового раствора, л/сек	32 – 50
7. Момент силы на выходном валу, кгс*м:
- на режиме максимальной мощности	1000 – 1400
- на тормозном режиме	1200 – 1800
8. Частота вращения выходного вала, об/мин:
- на режиме холостого хода	150 – 250
- на рабочем режиме	120 – 220
9. Перепад давления, кгс/см²:
- на режиме холостого хода	16 – 30
- на режиме максимальной мощности	65 – 85
- на тормозном режиме	85 – 120
10. Мощность на рабочем режиме, кВт	86,2 – 194,8
11. Допустимая осевая нагрузка, кгс	30 000
12. Назначенный ресурс времени до текущего ремонта, час	75±25
13. Среднее время полезной работы до отработки двигателя, час	100±125

Во время работы двигателя с буровой площадки можно в любой момен определять и контролировать частоту вращения и крутящий момент:

• Падение давления на секции двигателя прямо пропорционально крутящему моменту, развиваемому на долоте.

• Частота вращения вала зависит в основном от величины подачи бурового раствора и мало зависит от значения крутящего момента.

Планетарное движение ротора преобразуется в соосное вращение вала шпиндельной секции при помощи шарнирного или торсионного соединения, передающего момент силы и осевую нагрузку от ротора на выходной вал двигателя. Секция шпиндельная предназначена для восприятия осевых и радиальных нагрузок, действующих на двигатель, и включает в себя многорядную резинометаллическую осевую опору и радиальные опоры скольжения. Шпиндель является одним из главных узлов двигателя. Он передает осевую нагрузку на долото, воспринимает гидравлическую нагрузку, действующую на ротор двигателя, и уплотняет выходной вал, способствуя созданию необходимого перепада давления на долоте. Подшипники шпинделя должны также воспринимать радиальные нагрузки, возникающие от действия долота и шарнирного соединения. Двигатель может быть использован в качестве отклонителя. Для этого применяется отклоняющее устройство (косой переводник), который устанавливается между двигательной секцией и шпиндельной секцией.

1. Двигатель доставляется на буровую в собранном виде, в комплекте с переливным клапаном или без него, с ввернутыми предохранительными пробками.

2. Запрещается наварка или наплавка на любых деталях двигателя, например, для улучшения захвата изношенными сухарями механических ключей.

3. При сборке компоновки механическими ключами брать только за переводники, и за вал шпинделя при навороте долота.