двухвинтовой роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания. Роторно шнековый двигатель


Роторно-винтовой гидравлический двигатель

 

Роторно-винтовой гидравлический двигатель предназначен для использования при бурении скважин. Двигатель содержит полый корпус, размещенные внутри него статор с эластичной оболочкой, ротор и соединенный с ротором приводной вал. Эластичная оболочка размещена между статором и ротором. Она скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее. Между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образована проточные винтовые каналы для подачи рабочей жидкости, выполненные с шагом, совпадающим с шагом винтовой поверхности статора. Такое выполнение двигателя позволяет значительно повысить его ресурс работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного движения, в частности к устройствам для бурения газовых и нефтяных скважин.

Известен непосредственный привод резца (резцодержателя) для станка глубокого сверления, содержащий статор и ротор. Ротор в данном приводе выполнен составным и имеет эластичный корпус с наружной винтовой поверхностью и металлический конический каркас, на котором установлен с возможностью осевого перемещения эластичный корпус. Эластичный корпус и металлический каркас связаны между собой посредством шлицевого соединения и имеют механизм осевого перемещения эластичного корпуса на каркасе для изменения диаметра этого корпуса /1/. Наличие шлицевого соединения эластичного корпуса с металлическим каркасом и механизмом осевого перемещения эластичного корпуса на каркасе усложняет конструкцию привода, снижает его надежность, а кроме того требует подъема буровой колонны из скважины и отстыковки привода. Основным недостатком известного изобретения является износ винтовой рабочей пары рабочим телом - промывочной жидкостью, а вследствие этого - малый ресурс двигателя. Наибольший ресурс лучших российских и зарубежных двигателей не превышает 350 часов. Известен также винтовой забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенные в корпусе статор и ротор с многозаходными винтовыми зубьями, гибкую оболочку и выходной вал, соединенный с ротором /2/. Известный двигатель также требует подъема буровой колонны из скважины для подкачки масла через обратный клапан в гибкую оболочку, выполненную в виде гибкого кольцевого замкнутого коллектора до тех пор, пока момент на проворачивание вала двигателя не достигнет требуемой величины. Этим компенсируется износ вершин статора и таким образом поддерживаются рабочие характеристики двигателя. По мере износа винтовой рабочей пары двигателя требуется подъем буровой колонны из скважины, глубина которой обычно 5 - 8 км. Основным недостатком известного двигателя является износ винтовой рабочей пары вследствие взаимодействия металлического вала - ротора с эластичным резиновым статором, при этом происходит износ преимущественно эластичного статора. Из-за этого при достижении определенного износа происходят утечки промывочной жидкости из одной полости в другую. Это приводит к тому, что с ростом износа ухудшаются рабочие характеристики двигателя, уменьшается момент на валу, сокращается ресурс его работы. Это существенно ухудшает технико-экономические показатели бурения, а также часто приводит к заклиниванию долота в скважине и его безвозвратной потере. Наиболее близким к заявляемому является винтовой забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него с образованием полостей низкого и высокого давления многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор с эластичной оболочкой и установленный внутри статора ротор, а также приводной вал шпиндельной секции, соединенный с ротором /3/. Основным недостатком известного двигателя является износ героторного механизма вследствие взаимодействия металлического вала-ротора с эластичным статором, между которыми существует натяг до 1 мм по вершинам спиральных поверхностей зубьев. Натяг необходим для обеспечения герметичности между полостями низкого и высокого давления и предотвращения утечек жидкости из одной полости в другую. По мере износа происходит разгерметизация полостей и наблюдаются утечки из одной полости в другую, происходит выработка ресурса героторного механизма, что требует подъема буровой колонны и замены винтового двигателя. Износ героторного механизма (винтовой рабочей пары) повышается также вследствие того, что промывочная жидкость - это вода из открытого водоема, а в ней обычно содержится от 3 до 5% абразивных частиц. Таким образом, в известном двигателе также невозможно исключить контакт рабочего тела - промывочной жидкости с винтовой поверхностью ротора, что снижает ресурс двигателя - это является основным его недостатком. Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в увеличении ресурса и надежности двигателя за счет уменьшения износа винтовой рабочей пары путем направления потока текучей среды в проточные винтовые каналы, образованные статором и гибкой оболочкой, и применения масляной системы смазки рабочей поверхности ротора. Сущность технического решения заключается в том, что в роторно-винтовом гидравлическом двигателе, содержащем полый корпус, размещенные внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор, эластичную оболочку и установленный внутри статор ротор, а также приводной вал, соединенный с ротором, согласно изобретению, гибкая оболочка размещена между статором и ротором, скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, при этом между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образованы проточные винтовые каналы, профиль каждого из которых выполнен замкнутым в поперечном сечении, соосным винтовой поверхности статора, а шаг каждого из каналов совпадает с шагом винтовой поверхности статора. Ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих вышеуказанную полость с наружной поверхностью ротора. Размещение между статором и ротором гибкой оболочки, скрепленной со статором и закрепленной на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, с образованием между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки проточных винтовых каналов, выполнение профиля каждого из каналов замкнутым в поперечном сечении, соосным винтовой поверхности статора, а шага каждого из каналов - совпадающим с шагом винтовой поверхности статора позволяет направить поток рабочего тела - промывочной жидкости в проточные винтовые каналы, т.е. мимо рабочей поверхности ротора, сохраняя его планетарное движение относительно статора, которое посредством выходного вала преобразуется во вращательное движение бурильного инструмента. Абразивные частицы в промывочной жидкости, содержание которых обычно составляет 3 - 5%, без заметного воздействия вдавливаются в гибкую оболочку и эластичный статор и вымываются далее на выход двигателя, не оказывая существенного износа эластичных сопряженных поверхностей. Защита винтовой поверхности ротора от промывочной жидкости позволяет применить масляную систему смазки ротора. Для этого ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих вышеуказанную полость с наружной поверхностью ротора. Выполнение отверстий по краям ротора позволяет также обеспечить циркуляцию смазки, т.к. винтовые поверхности ротора выполняют одновременно функцию эжекторного насоса по прокачке части смазки вдоль винтовых линий. На фиг. 1 представлен продольный разрез роторно-винтового гидравлического двигателя, а именно: одна из секций многосекционного двигателя, имеющего одинаковые секции; на фиг. 2 показан разрез A - A на фиг. 1. Роторно-винтовой гидравлический двигатель содержит полый корпус 1, размещенные внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор 2, эластичную оболочку 3 и установленный внутри статора ротор 4, приводной вал 5, соединенный с ротором 4 по конусной поверхности 6. Эластичная оболочка 3 размещена между статором 2 и ротором 4, скреплена со статором 2 методом совместной вулканизации и переплетения армирующего наполнителя по винтовым пояскам 7 и закреплена на роторе 4 при помощи цилиндрических поясков 8 и 9 с возможностью вращения ротора 4 относительно эластичной оболочки 3 по поверхности 10 ротора 4. Ротор 4 скреплен с переводником 11 и один из поясков, например, 8 расположен на нем. При этом между внутренней поверхностью 12 статора 2 и наружной поверхностью 13 оболочки 3 образованы проточные винтовые каналы 14, профиль каждого из которых 15 выполнен замкнутым в поперечном сечении, т.е. герметичным вдоль канала, соосным винтовой поверхности статора 2, а шаг каждого из каналов 14 совпадает с шагом винтовой поверхности статора 2. Входная часть 16 между эластичной оболочкой 3 и статором 2 выполнена скошенной к потоку 17 рабочего тела - промывочной жидкости для обеспечения беспрепятственного прохода ее в проточные каналы 14 при запуске двигателя. Внутри ротора 4 установлена втулка 18 с уплотнениями 19, которая фиксируется вдоль ротора пояском 20 приводного вала 5. При этом втулка 18 образует внутри ротора 4 замкнутую полость 21, заполненную маслом 22, а по краям ротора выполнены ряды отверстий 23 и 24, сообщающих полость 21 с наружной поверхностью 10 ротора 4. Двигатель работает следующим образом. Промывочная жидкость 17 под давлением 140 - 60 атм по колонне буровых труб подается в проточные винтовые каналы 14, профиль которых выполнен замкнутым, т. е. все каналы 14 изолированы один от другого. Возможность подачи промывочной жидкости обеспечивается известным техническим решением - вследствие разницы в количестве выступов (зубьев) в них, т.е. число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев статора. Возникающий на роторе 4 крутящий момент вызывает его планетарное движение относительно статора 2, которое при помощи приводного вала 5 преобразуется во вращательное движение долота (не показано). В работе полости проточных винтовых каналов 14 промывочная жидкость поступает соосно винтовой поверхности 12 статора 2 с шагом каждого из каналов 14, совпадающим с шагом винтовой поверхности статора 2. Винтовая поверхность 10 ротора 4 смазывается маслом 22 из замкнутой полости 21, часть которого поступает через ряды отверстий 24, продавливается выступами ротора 4 в направлении к рядам отверстий 23 и возвращается в полость 21. Часть смазки 22 вращается вместе с ротором 4 относительно поверхности оболочки 3, имеющей антифрикционное покрытие по краям оболочки 3. Предлагаемое изобретение более чем в 20 раз увеличивает ресурс, повышает надежность двигателя, уменьшает вероятность потери долота в скважине. Источники информации: 1. Патент Германии DE 3019308 C2, E 21 B 4/02. 2. Патент России N 1717782 A1, E 21 B 4/02. 3. Патент России N 1594258 A1, WE 21 B 4/02.

Формула изобретения

1. Роторно-винтовой гидравлический двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор, эластичную оболочку и установленный внутри статора ротор, а также приводной вал, соединенный с ротором, отличающийся тем, что гибкая оболочка размещена между статором и ротором, скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, при этом между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образованы проточные винтовые каналы, профиль каждого из которых выполнен замкнутым в поперечном сечении, соосным с винтовой поверхностью статора, а шаг каждого из каналов совпадает с шагом винтовой поверхности статора. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих указанную полость с наружной поверхностью ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Роторно-винтовой гидравлический двигатель | Банк патентов

Роторно-винтовой гидравлический двигатель предназначен для использования при бурении скважин. Двигатель содержит полый корпус, размещенные внутри него статор с эластичной оболочкой, ротор и соединенный с ротором приводной вал. Эластичная оболочка размещена между статором и ротором. Она скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее. Между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образована проточные винтовые каналы для подачи рабочей жидкости, выполненные с шагом, совпадающим с шагом винтовой поверхности статора. Такое выполнение двигателя позволяет значительно повысить его ресурс работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного движения, в частности к устройствам для бурения газовых и нефтяных скважин. Известен непосредственный привод резца (резцодержателя) для станка глубокого сверления, содержащий статор и ротор. Ротор в данном приводе выполнен составным и имеет эластичный корпус с наружной винтовой поверхностью и металлический конический каркас, на котором установлен с возможностью осевого перемещения эластичный корпус. Эластичный корпус и металлический каркас связаны между собой посредством шлицевого соединения и имеют механизм осевого перемещения эластичного корпуса на каркасе для изменения диаметра этого корпуса /1/. Наличие шлицевого соединения эластичного корпуса с металлическим каркасом и механизмом осевого перемещения эластичного корпуса на каркасе усложняет конструкцию привода, снижает его надежность, а кроме того требует подъема буровой колонны из скважины и отстыковки привода. Основным недостатком известного изобретения является износ винтовой рабочей пары рабочим телом - промывочной жидкостью, а вследствие этого - малый ресурс двигателя. Наибольший ресурс лучших российских и зарубежных двигателей не превышает 350 часов. Известен также винтовой забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенные в корпусе статор и ротор с многозаходными винтовыми зубьями, гибкую оболочку и выходной вал, соединенный с ротором /2/. Известный двигатель также требует подъема буровой колонны из скважины для подкачки масла через обратный клапан в гибкую оболочку, выполненную в виде гибкого кольцевого замкнутого коллектора до тех пор, пока момент на проворачивание вала двигателя не достигнет требуемой величины. Этим компенсируется износ вершин статора и таким образом поддерживаются рабочие характеристики двигателя. По мере износа винтовой рабочей пары двигателя требуется подъем буровой колонны из скважины, глубина которой обычно 5 - 8 км. Основным недостатком известного двигателя является износ винтовой рабочей пары вследствие взаимодействия металлического вала - ротора с эластичным резиновым статором, при этом происходит износ преимущественно эластичного статора. Из-за этого при достижении определенного износа происходят утечки промывочной жидкости из одной полости в другую. Это приводит к тому, что с ростом износа ухудшаются рабочие характеристики двигателя, уменьшается момент на валу, сокращается ресурс его работы. Это существенно ухудшает технико-экономические показатели бурения, а также часто приводит к заклиниванию долота в скважине и его безвозвратной потере. Наиболее близким к заявляемому является винтовой забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него с образованием полостей низкого и высокого давления многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор с эластичной оболочкой и установленный внутри статора ротор, а также приводной вал шпиндельной секции, соединенный с ротором /3/. Основным недостатком известного двигателя является износ героторного механизма вследствие взаимодействия металлического вала-ротора с эластичным статором, между которыми существует натяг до 1 мм по вершинам спиральных поверхностей зубьев. Натяг необходим для обеспечения герметичности между полостями низкого и высокого давления и предотвращения утечек жидкости из одной полости в другую. По мере износа происходит разгерметизация полостей и наблюдаются утечки из одной полости в другую, происходит выработка ресурса героторного механизма, что требует подъема буровой колонны и замены винтового двигателя. Износ героторного механизма (винтовой рабочей пары) повышается также вследствие того, что промывочная жидкость - это вода из открытого водоема, а в ней обычно содержится от 3 до 5% абразивных частиц. Таким образом, в известном двигателе также невозможно исключить контакт рабочего тела - промывочной жидкости с винтовой поверхностью ротора, что снижает ресурс двигателя - это является основным его недостатком. Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в увеличении ресурса и надежности двигателя за счет уменьшения износа винтовой рабочей пары путем направления потока текучей среды в проточные винтовые каналы, образованные статором и гибкой оболочкой, и применения масляной системы смазки рабочей поверхности ротора. Сущность технического решения заключается в том, что в роторно-винтовом гидравлическом двигателе, содержащем полый корпус, размещенные внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор, эластичную оболочку и установленный внутри статор ротор, а также приводной вал, соединенный с ротором, согласно изобретению, гибкая оболочка размещена между статором и ротором, скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, при этом между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образованы проточные винтовые каналы, профиль каждого из которых выполнен замкнутым в поперечном сечении, соосным винтовой поверхности статора, а шаг каждого из каналов совпадает с шагом винтовой поверхности статора. Ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих вышеуказанную полость с наружной поверхностью ротора. Размещение между статором и ротором гибкой оболочки, скрепленной со статором и закрепленной на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, с образованием между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки проточных винтовых каналов, выполнение профиля каждого из каналов замкнутым в поперечном сечении, соосным винтовой поверхности статора, а шага каждого из каналов - совпадающим с шагом винтовой поверхности статора позволяет направить поток рабочего тела - промывочной жидкости в проточные винтовые каналы, т.е. мимо рабочей поверхности ротора, сохраняя его планетарное движение относительно статора, которое посредством выходного вала преобразуется во вращательное движение бурильного инструмента. Абразивные частицы в промывочной жидкости, содержание которых обычно составляет 3 - 5%, без заметного воздействия вдавливаются в гибкую оболочку и эластичный статор и вымываются далее на выход двигателя, не оказывая существенного износа эластичных сопряженных поверхностей. Защита винтовой поверхности ротора от промывочной жидкости позволяет применить масляную систему смазки ротора. Для этого ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих вышеуказанную полость с наружной поверхностью ротора. Выполнение отверстий по краям ротора позволяет также обеспечить циркуляцию смазки, т.к. винтовые поверхности ротора выполняют одновременно функцию эжекторного насоса по прокачке части смазки вдоль винтовых линий. На фиг. 1 представлен продольный разрез роторно-винтового гидравлического двигателя, а именно: одна из секций многосекционного двигателя, имеющего одинаковые секции; на фиг. 2 показан разрез A - A на фиг. 1. Роторно-винтовой гидравлический двигатель содержит полый корпус 1, размещенные внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор 2, эластичную оболочку 3 и установленный внутри статора ротор 4, приводной вал 5, соединенный с ротором 4 по конусной поверхности 6. Эластичная оболочка 3 размещена между статором 2 и ротором 4, скреплена со статором 2 методом совместной вулканизации и переплетения армирующего наполнителя по винтовым пояскам 7 и закреплена на роторе 4 при помощи цилиндрических поясков 8 и 9 с возможностью вращения ротора 4 относительно эластичной оболочки 3 по поверхности 10 ротора 4. Ротор 4 скреплен с переводником 11 и один из поясков, например, 8 расположен на нем. При этом между внутренней поверхностью 12 статора 2 и наружной поверхностью 13 оболочки 3 образованы проточные винтовые каналы 14, профиль каждого из которых 15 выполнен замкнутым в поперечном сечении, т.е. герметичным вдоль канала, соосным винтовой поверхности статора 2, а шаг каждого из каналов 14 совпадает с шагом винтовой поверхности статора 2. Входная часть 16 между эластичной оболочкой 3 и статором 2 выполнена скошенной к потоку 17 рабочего тела - промывочной жидкости для обеспечения беспрепятственного прохода ее в проточные каналы 14 при запуске двигателя. Внутри ротора 4 установлена втулка 18 с уплотнениями 19, которая фиксируется вдоль ротора пояском 20 приводного вала 5. При этом втулка 18 образует внутри ротора 4 замкнутую полость 21, заполненную маслом 22, а по краям ротора выполнены ряды отверстий 23 и 24, сообщающих полость 21 с наружной поверхностью 10 ротора 4. Двигатель работает следующим образом. Промывочная жидкость 17 под давлением 140 - 60 атм по колонне буровых труб подается в проточные винтовые каналы 14, профиль которых выполнен замкнутым, т. е. все каналы 14 изолированы один от другого. Возможность подачи промывочной жидкости обеспечивается известным техническим решением - вследствие разницы в количестве выступов (зубьев) в них, т.е. число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев статора. Возникающий на роторе 4 крутящий момент вызывает его планетарное движение относительно статора 2, которое при помощи приводного вала 5 преобразуется во вращательное движение долота (не показано). В работе полости проточных винтовых каналов 14 промывочная жидкость поступает соосно винтовой поверхности 12 статора 2 с шагом каждого из каналов 14, совпадающим с шагом винтовой поверхности статора 2. Винтовая поверхность 10 ротора 4 смазывается маслом 22 из замкнутой полости 21, часть которого поступает через ряды отверстий 24, продавливается выступами ротора 4 в направлении к рядам отверстий 23 и возвращается в полость 21. Часть смазки 22 вращается вместе с ротором 4 относительно поверхности оболочки 3, имеющей антифрикционное покрытие по краям оболочки 3. Предлагаемое изобретение более чем в 20 раз увеличивает ресурс, повышает надежность двигателя, уменьшает вероятность потери долота в скважине. Источники информации:1. Патент Германии DE 3019308 C2, E 21 B 4/02. 2. Патент России N 1717782 A1, E 21 B 4/02. 3. Патент России N 1594258 A1, WE 21 B 4/02.

Формула изобретения

1. Роторно-винтовой гидравлический двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор, эластичную оболочку и установленный внутри статора ротор, а также приводной вал, соединенный с ротором, отличающийся тем, что гибкая оболочка размещена между статором и ротором, скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, при этом между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образованы проточные винтовые каналы, профиль каждого из которых выполнен замкнутым в поперечном сечении, соосным с винтовой поверхностью статора, а шаг каждого из каналов совпадает с шагом винтовой поверхности статора. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих указанную полость с наружной поверхностью ротора.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.01.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 7-2003

Извещение опубликовано: 10.03.2003        

bankpatentov.ru

роторно-винтовой гидравлический двигатель - патент РФ 2119035

Роторно-винтовой гидравлический двигатель предназначен для использования при бурении скважин. Двигатель содержит полый корпус, размещенные внутри него статор с эластичной оболочкой, ротор и соединенный с ротором приводной вал. Эластичная оболочка размещена между статором и ротором. Она скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее. Между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образована проточные винтовые каналы для подачи рабочей жидкости, выполненные с шагом, совпадающим с шагом винтовой поверхности статора. Такое выполнение двигателя позволяет значительно повысить его ресурс работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного движения, в частности к устройствам для бурения газовых и нефтяных скважин. Известен непосредственный привод резца (резцодержателя) для станка глубокого сверления, содержащий статор и ротор. Ротор в данном приводе выполнен составным и имеет эластичный корпус с наружной винтовой поверхностью и металлический конический каркас, на котором установлен с возможностью осевого перемещения эластичный корпус. Эластичный корпус и металлический каркас связаны между собой посредством шлицевого соединения и имеют механизм осевого перемещения эластичного корпуса на каркасе для изменения диаметра этого корпуса /1/. Наличие шлицевого соединения эластичного корпуса с металлическим каркасом и механизмом осевого перемещения эластичного корпуса на каркасе усложняет конструкцию привода, снижает его надежность, а кроме того требует подъема буровой колонны из скважины и отстыковки привода. Основным недостатком известного изобретения является износ винтовой рабочей пары рабочим телом - промывочной жидкостью, а вследствие этого - малый ресурс двигателя. Наибольший ресурс лучших российских и зарубежных двигателей не превышает 350 часов. Известен также винтовой забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенные в корпусе статор и ротор с многозаходными винтовыми зубьями, гибкую оболочку и выходной вал, соединенный с ротором /2/. Известный двигатель также требует подъема буровой колонны из скважины для подкачки масла через обратный клапан в гибкую оболочку, выполненную в виде гибкого кольцевого замкнутого коллектора до тех пор, пока момент на проворачивание вала двигателя не достигнет требуемой величины. Этим компенсируется износ вершин статора и таким образом поддерживаются рабочие характеристики двигателя. По мере износа винтовой рабочей пары двигателя требуется подъем буровой колонны из скважины, глубина которой обычно 5 - 8 км. Основным недостатком известного двигателя является износ винтовой рабочей пары вследствие взаимодействия металлического вала - ротора с эластичным резиновым статором, при этом происходит износ преимущественно эластичного статора. Из-за этого при достижении определенного износа происходят утечки промывочной жидкости из одной полости в другую. Это приводит к тому, что с ростом износа ухудшаются рабочие характеристики двигателя, уменьшается момент на валу, сокращается ресурс его работы. Это существенно ухудшает технико-экономические показатели бурения, а также часто приводит к заклиниванию долота в скважине и его безвозвратной потере. Наиболее близким к заявляемому является винтовой забойный двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него с образованием полостей низкого и высокого давления многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор с эластичной оболочкой и установленный внутри статора ротор, а также приводной вал шпиндельной секции, соединенный с ротором /3/. Основным недостатком известного двигателя является износ героторного механизма вследствие взаимодействия металлического вала-ротора с эластичным статором, между которыми существует натяг до 1 мм по вершинам спиральных поверхностей зубьев. Натяг необходим для обеспечения герметичности между полостями низкого и высокого давления и предотвращения утечек жидкости из одной полости в другую. По мере износа происходит разгерметизация полостей и наблюдаются утечки из одной полости в другую, происходит выработка ресурса героторного механизма, что требует подъема буровой колонны и замены винтового двигателя. Износ героторного механизма (винтовой рабочей пары) повышается также вследствие того, что промывочная жидкость - это вода из открытого водоема, а в ней обычно содержится от 3 до 5% абразивных частиц. Таким образом, в известном двигателе также невозможно исключить контакт рабочего тела - промывочной жидкости с винтовой поверхностью ротора, что снижает ресурс двигателя - это является основным его недостатком. Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в увеличении ресурса и надежности двигателя за счет уменьшения износа винтовой рабочей пары путем направления потока текучей среды в проточные винтовые каналы, образованные статором и гибкой оболочкой, и применения масляной системы смазки рабочей поверхности ротора. Сущность технического решения заключается в том, что в роторно-винтовом гидравлическом двигателе, содержащем полый корпус, размещенные внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор, эластичную оболочку и установленный внутри статор ротор, а также приводной вал, соединенный с ротором, согласно изобретению, гибкая оболочка размещена между статором и ротором, скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, при этом между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образованы проточные винтовые каналы, профиль каждого из которых выполнен замкнутым в поперечном сечении, соосным винтовой поверхности статора, а шаг каждого из каналов совпадает с шагом винтовой поверхности статора. Ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих вышеуказанную полость с наружной поверхностью ротора. Размещение между статором и ротором гибкой оболочки, скрепленной со статором и закрепленной на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, с образованием между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки проточных винтовых каналов, выполнение профиля каждого из каналов замкнутым в поперечном сечении, соосным винтовой поверхности статора, а шага каждого из каналов - совпадающим с шагом винтовой поверхности статора позволяет направить поток рабочего тела - промывочной жидкости в проточные винтовые каналы, т.е. мимо рабочей поверхности ротора, сохраняя его планетарное движение относительно статора, которое посредством выходного вала преобразуется во вращательное движение бурильного инструмента. Абразивные частицы в промывочной жидкости, содержание которых обычно составляет 3 - 5%, без заметного воздействия вдавливаются в гибкую оболочку и эластичный статор и вымываются далее на выход двигателя, не оказывая существенного износа эластичных сопряженных поверхностей. Защита винтовой поверхности ротора от промывочной жидкости позволяет применить масляную систему смазки ротора. Для этого ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих вышеуказанную полость с наружной поверхностью ротора. Выполнение отверстий по краям ротора позволяет также обеспечить циркуляцию смазки, т.к. винтовые поверхности ротора выполняют одновременно функцию эжекторного насоса по прокачке части смазки вдоль винтовых линий. На фиг. 1 представлен продольный разрез роторно-винтового гидравлического двигателя, а именно: одна из секций многосекционного двигателя, имеющего одинаковые секции; на фиг. 2 показан разрез A - A на фиг. 1. Роторно-винтовой гидравлический двигатель содержит полый корпус 1, размещенные внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор 2, эластичную оболочку 3 и установленный внутри статора ротор 4, приводной вал 5, соединенный с ротором 4 по конусной поверхности 6. Эластичная оболочка 3 размещена между статором 2 и ротором 4, скреплена со статором 2 методом совместной вулканизации и переплетения армирующего наполнителя по винтовым пояскам 7 и закреплена на роторе 4 при помощи цилиндрических поясков 8 и 9 с возможностью вращения ротора 4 относительно эластичной оболочки 3 по поверхности 10 ротора 4. Ротор 4 скреплен с переводником 11 и один из поясков, например, 8 расположен на нем. При этом между внутренней поверхностью 12 статора 2 и наружной поверхностью 13 оболочки 3 образованы проточные винтовые каналы 14, профиль каждого из которых 15 выполнен замкнутым в поперечном сечении, т.е. герметичным вдоль канала, соосным винтовой поверхности статора 2, а шаг каждого из каналов 14 совпадает с шагом винтовой поверхности статора 2. Входная часть 16 между эластичной оболочкой 3 и статором 2 выполнена скошенной к потоку 17 рабочего тела - промывочной жидкости для обеспечения беспрепятственного прохода ее в проточные каналы 14 при запуске двигателя. Внутри ротора 4 установлена втулка 18 с уплотнениями 19, которая фиксируется вдоль ротора пояском 20 приводного вала 5. При этом втулка 18 образует внутри ротора 4 замкнутую полость 21, заполненную маслом 22, а по краям ротора выполнены ряды отверстий 23 и 24, сообщающих полость 21 с наружной поверхностью 10 ротора 4. Двигатель работает следующим образом. Промывочная жидкость 17 под давлением 140 - 60 атм по колонне буровых труб подается в проточные винтовые каналы 14, профиль которых выполнен замкнутым, т. е. все каналы 14 изолированы один от другого. Возможность подачи промывочной жидкости обеспечивается известным техническим решением - вследствие разницы в количестве выступов (зубьев) в них, т.е. число зубьев ротора на единицу меньше числа зубьев статора. Возникающий на роторе 4 крутящий момент вызывает его планетарное движение относительно статора 2, которое при помощи приводного вала 5 преобразуется во вращательное движение долота (не показано). В работе полости проточных винтовых каналов 14 промывочная жидкость поступает соосно винтовой поверхности 12 статора 2 с шагом каждого из каналов 14, совпадающим с шагом винтовой поверхности статора 2. Винтовая поверхность 10 ротора 4 смазывается маслом 22 из замкнутой полости 21, часть которого поступает через ряды отверстий 24, продавливается выступами ротора 4 в направлении к рядам отверстий 23 и возвращается в полость 21. Часть смазки 22 вращается вместе с ротором 4 относительно поверхности оболочки 3, имеющей антифрикционное покрытие по краям оболочки 3. Предлагаемое изобретение более чем в 20 раз увеличивает ресурс, повышает надежность двигателя, уменьшает вероятность потери долота в скважине. Источники информации: 1. Патент Германии DE 3019308 C2, E 21 B 4/02. 2. Патент России N 1717782 A1, E 21 B 4/02. 3. Патент России N 1594258 A1, WE 21 B 4/02.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Роторно-винтовой гидравлический двигатель, содержащий полый корпус, размещенный внутри него многозаходный героторный механизм, включающий соосно расположенный статор, эластичную оболочку и установленный внутри статора ротор, а также приводной вал, соединенный с ротором, отличающийся тем, что гибкая оболочка размещена между статором и ротором, скреплена со статором и закреплена на роторе с возможностью вращения ротора относительно нее, при этом между внутренней поверхностью статора и наружной поверхностью оболочки образованы проточные винтовые каналы, профиль каждого из которых выполнен замкнутым в поперечном сечении, соосным с винтовой поверхностью статора, а шаг каждого из каналов совпадает с шагом винтовой поверхности статора. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ротор выполнен с замкнутой полостью, заполненной смазывающей жидкостью, а по краям ротора выполнены ряды отверстий, сообщающих указанную полость с наружной поверхностью ротора.

www.freepatent.ru

двухвинтовой роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания - патент РФ 2172852

Изобретение относится к двигателям и может использоваться как привод к автомобилям и другим транспортным средствам. В цилиндрических расточках корпуса размещены два винтовых ротора. Каждый ротор содержит две части: первую винтовую с П-образным винтовым зубом и винтовой впадиной и вторую с полуокружным выступом - роторным поршнем и полуокружной впадиной, при этом в качестве камеры сгорания используется объем последнего замкнутого витка впадины первой части ротора, а в качестве камер расширения используется полуокружная впадина второй части каждого ротора. Двигатель содержит воздуховод горячего воздуха, в котором установлена форсунка впрыска топлива. Предложенная конструкция обеспечивает увеличение КПД и экологичности. 2 з.п. ф-лы, 7 ил. Изобретение относится к двигателям и может использоваться как привод к автомобилям и другим транспортным средствам. По уровню техники двухвинтовой роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания можно отнести к двухвинтовому роторному двигателю внутреннего сгорания и за аналог принять патент US N 3693601 A, кл. F 02 В 53/00, так же содержащий корпус с охлаждающей рубашкой, с патрубками подвода воздуха и отвода отработанных газов, два ротора, камеру сгорания, в зонах которой в корпусе размещены две форсунки впрыска топлива и две свечи зажигания, на валы двигателя насажены шесть пар винтовых роторов, из них три пары для трех последовательно работающих компрессоров и три пары для трех последовательно работающих блоков камер расширения. В промежутке корпуса между последним блоком компрессора и первым блоком камеры расширения размещена камера сгорания топлива. Каждый ротор компрессорного блока и блока камеры расширения имеет семь винтовых зубьев и винтовых впадин (пазов) между ними. Роторы блоков одного вала двигателя имеют правую нарезку зубьев, другого вала - левую. Роторы синхронно вращаются в разные стороны и винтовые зубья одного ротора блока входят в сопряжение с впадинами другого ротора этого блока. Топливо вспрыскивается форсункой в винтовые впадины последнего блока компрессора на выходе воздуха в камеру сгорания, являющейся общей для роторов расширения первого блока. Камера сгорания работает в режиме постоянного давления газа. Газы из камеры сгорания под давлением входят и заполняют впадины винтовых роторов первого блока, воздействуют на винтовой зуб и впадину в узле сопряжения, раздвигают их, как клином, и вращают роторы в разные стороны, вытесняют узлы сопряжения блока в сторону выхода из роторов блока расширения двигателя. При повторном сопряжении винтов роторов на входе газов, создаются замкнутые витки впадин между узлами сопряжений, давление газов в их объемах близко к давлению газов в камере сгорания. На выходе из блока сопряжение винтов раскрывается и из замкнутых впадин газы выхлапываются в объем промежутка в корпусе между первым и вторым блоками расширения двигателя, где давление газов меньше, сила реакции истечения газов при "выхлопе" воздействует на изгиб боковой стенки впадины, придает ротору дополнительное вращательное движение. Такая же работа газов продуктов сгорания топлива совершается и во втором и в третьем блоках "расширения" двигателя. Основными недостатками роторного двигателя внутреннего сгорания (патент US N 3693601 A) являются: - потеря тепла в окружающую среду за счет охлаждения корпуса двигателя; - часть механической энергии, выработанной в камерах расширения расходуется на работу сжатия воздуха в блоках компрессора. Задачей изобретения является увеличение КПД и экологичности двигателя. Технический результат достигается тем, что двухвинтовой роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с двумя цилиндрическими расточками, охлаждающую рубашку с патрубками подвода воздуха и отвода отработанных газов, свечами зажигания и форсунками впрыска топлива и размещены в нем два винтовых ротора со взаимным сопряжением, имеющие замкнутые объемы впадин между витками винтовых зубьев и стенками корпуса, образованных путем перекрытия спирали винтовой впадины ротора винтовой спиралью зуба другого ротора и при синхронном вращении роторов в разные стороны эти замкнутые объемы имеют поступательное движение и служат для подачи горючей смеси (или воздуха) в последний замкнутый виток впадины каждого ротора, которые используются в двигателе в качестве камер сгорания; винтовой зуб последнего витка спирали развернут в сторону оси ротора и выполнен полуокружным выступом, используемый в двигателе в качестве ротор-поршня, полуокружную замкнутую впадину - в камеру расширения газов продуктов сгорания топлива. Конструкцией двигателя предусматривается охлаждение роторов и корпуса для нагрева воздуха, участвующего в процессе сгорания топлива в двигателе, что уменьшает потерю тепла двигателем в окружающую среду и увеличивает его КПД. Впрыск топлива через форсунку в воздуховод горячего воздуха ускоряет процесс испарения топлива и пары его с воздухом образуют горючую смесь перед входом в замкнутые объемы впадин, что обеспечивает полное сгорание топлива в двигателе. Двухвинтовой роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания представлен фиг. 1 - 7. На фиг. 1 дан горизонтальный разрез общего вида двигателя с двумя винтовыми роторами в корпусе, установленных в подшипниках торцевых крышек, форсунками подачи топлива в камеры сгорания и разрезов Б-Б и В-В. На фиг. 2 показан поперечный разрез двигателя по Б-Б с размещением роторов в корпусе двигателя, камерами расширения, роторными поршнями, форсунками подачи топлива в камеры сгорания и свечами зажигания, выходным патрубком горячего воздуха и сборной камерой отработанных газов и указанием продольного вертикального разреза по А-А. На фиг. 3 дан вид по А-А продольного разреза корпуса и ротора с патрубками подвода воздуха для охлаждения корпуса и ротора двигателя, форсункой подачи топлива на воздуховоде горячего воздуха. На фиг. 4 дан поперечный разрез по В-В, на котором показано сопряжение винтового зуба одного ротора с винтовой впадиной другого ротора в корпусе двигателя, охлаждающая полость роторов и отверстия для выхода воздуха. На фиг. 5, 6, 7 показана последовательность расположений камеры сгорания и камеры расширения при вращении ротора и сопряжение его со вторым ротором двигателя. Двигатель имеет корпус 1 без горизонтального разъема с двумя цилиндрическими расточками и размещены в них два винтовых ротора 2 со взаимным сопряжением наружных элементов, см. фиг. 1, 2, 4. Корпус закрыт торцевыми крышками 3, в которых установлены подшипники 4 валов роторов 2. Каждый ротор 2 содержит две части: первую винтовую с П-образным винтовым зубом 5 и винтовой впадиной 6 и вторую - с полуокружным выступом - роторным поршнем 7 и полуокружной впадиной 8, при этом в качестве камеры сгорания 22 используется объем последнего замкнутого витка впадины первой части ротора, а в качестве камер расширения 9 используется полуокружная впадина второй части каждого ротора. Один из роторов 2 имеет правую винтовую нарезку, другой ротор 2 - левую. На каждом валу ротора 2 насажены шестерни 10, обеспечивающие взаимное сопряжение выступов 5 и 7 с впадинами 6 и 8. Один из валов ротора 2 имеет удлинение со шпонкой 11 для соединения с передаточным валом съема мощности двигателя. Корпус 1 имеет с нижней стороны опорные лапы 12 с отверстиями для крепления к опорной конструкции автомобиля. Корпус 1 и каждый ротор 2 имеют воздушное охлаждение сжатым воздухом, подаваемым в двигатель для сжигания топлива. Корпус 1 имеет охлаждающую рубашку 13, состоящую из ребристой поверхности 14, приваренной обечайки 15 с патрубком 16 подвода сжатого воздуха и воздуховода 17 горячего воздуха. Каждый ротор 2 имеет охлаждающую полость 18 с подводящим отверстием 19 в валу и выходными отверстиями 20 в торце ротора. Охлаждающий воздух к ротору 2 подводится по трубопроводу 21 от патрубка 16 к отверстию 19 в валу ротора 2. Камерой сгорания 22 каждого ротора является объем последнего замкнутого витка впадины 6, примыкающей к камере расширения 9. В корпусе 1, в зоне нахождения камер сгорания 22, установлены форсунки 23 и свечи зажигания 24, см. фиг. 1, 2. На воздуховоде горячего воздуха 17 установлена форсунка впрыска топлива 25, см.фиг. 3. Отработанные газы из камер расширения 9 поступают в сборную камеру 26 и из нее отводятся по трубопроводу 27 к турбоприводу компрессора. Охлажденный сжатый воздух от компрессора подводится к входному патрубку 16 охлаждающей рубашки 13 корпуса двигателя 1, а по трубопроводам 21 - на охлаждение роторов 2. В воздуховод горячего воздуха 17 через форсунку 25 производится подача топлива и происходит его испарение. Горючая смесь заполняется в винтовые полости впадин 6 и при вращении роторов 2 порциями, объемом каждого замкнутого витка впадины 6, подается в камеры сгорания 22, где производится дополнительный вспрыск топлива через форсунки 23, образуя тем самым богатую горючую смесь у свечи зажигания 24, и под воздействием электрической искры происходит воспламенение всей горючей смеси в камере сгорания 22, повышение давления газов продуктов топлива и расширение их в камере 9, воздействуя на ротор-поршень 7, вращая его, см. фиг. 5, 6, 7. При вращении роторов 2 камеры расширения соединяются со сборной камерой 26 и отработанные газы через нее вытесняются в трубопровод 27 подачи их к турбине компрессора.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двухвинтовой роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с охлаждающей рубашкой и с патрубками подвода воздуха и отвода отработанных газов, два ротора, камеры сгорания, в зонах которых в корпусе размещены свечи зажигания и форсунки впрыска топлива, камеры расширения, отличающийся тем, что каждый ротор содержит две части: первую винтовую с П-образным винтовым зубом и винтовой впадиной и вторую с полуокружным выступом - роторным поршнем и полуокружной впадиной, при этом в качестве камеры сгорания используется объем последнего замкнутого витка впадины первой части ротора, а в качестве камер расширения используется полуокружная впадина второй части каждого ротора. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что содержит воздуховод горячего воздуха. 3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что на воздуховоде горячего воздуха установлена форсунка впрыска топлива.

www.freepatent.ru

Ротор шнекового движителя

 

iii) 48967I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сояэ Советских

Сеиналисти"1еских

Республик

I т (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 03.05.73 (21) i9i3327 27-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.75. Бюллетень ¹ 40

Даты опубликования описания 22.04.76, 51),Ч. Кл. В 62d 57, 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и OTKpblTHH

i-5 3) ДК 629.113.035 (088.8) (72) Лвторы изобретения (71) Заявитель

Д. Б. Пейсахов, М. М. Танклевский и В. E. Степинский

Украинский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт местной промышленности,54) РатОР m HEKOBOVO ДИИЖИТБЛЧ

Х ох — о (1 )

ы тра

Изобретение относится к транспортным средствам с движителями иными, чем обычные колеса или гусеницы, и в частности к роторно-винтовым движителям транспортных машин, предназначенных для передвижения по слабонесущим грунтам.

Известны роторы шнековых движителей, выполненные в виде цилиндрического тела вращения, имеющего выступающий гребень, расположенный по спирали на его наружной поверхности.

Недостатком известных конструкций роторов с постоянным углом подъема винтовой спирали является неравномерное распределение тяговой нагрузки по длине ротора в связи со значительным сдвигом грунта в его задней части, что снижает эффективность тягового усилия.

Цель изобретения — повышение тяги на слабонесущих грунтах.

Это достигается тем, что угол подъема спирали гребня выполнен переменным, плавно убывающим к задней части ротора.

На чертеже изображен предложенный ротор.

Ротор шнекового движителя состоит из тела 1 вращения, на наружной поверхности которого размещен выступающий гребень 2, установленный по спирали с переменным шагом. Угол подъема спирали, равный в передней части ротора ао, монотонно убывает к его задней части, причем закон изменения угла падения спирали (а также его шага) может быть выбран по следующей зависимости:

5 где ах — угол подъема спирали с координа)o той Х; ао — угол подъема спирали в началс ротора с координатой Х=О;

d — диаметр наружной гладкой поверхности ротора;

15 Х вЂ” координата; е — величина относительного оптимального уменьшения угла (шага), которая зависит от физико-механических характеристик грунта.

Для слабоосушенной торфяной залежи е=

20 = 0,04 — 0,06.

При движении транспортного средства передняя часть шнекового ротора, имеющая гребень 2, навитый с большим шагом, как бы

25 обгоняет заднюю часть, где шаг спирали гребня 2 меньше. При этом буксование под передними витками возрастает, а под задними— уменьшается. Это приводит к тому, что распределение тяговых нагрузок по виткам вы30 равнивается, а тяга движителя возрастает.

Предмет изобретения

Составитель Д. Жуков

Тсхред T. Миронова

Корректор В. Брыксина

Редактор А. Купрякова

Заказ 832 1 Изд. № 2081 Тираж 740 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Ротор шнекового движителя, выполпе1шый в виде цилиндрического тела вращения, имеющего выступающий гребень, расположенный по спирали на его наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения тяги на слабонесущих грунтах, угол подъема спирали гребня выполнен переменным, плавно убывающим к задней части ро5 тора.

  

www.findpatent.ru

Уплотнительное устройство ротора винтового двигателя

 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в винтовых двигателях. Уплотнительное устройство ротора винтового двигателя содержит корпусную крышку, разгрузочный диск, установленный на ведущем роторе с образованием полости высокого давления. В корпусной крышке в местах ее сопряжения с разгрузочным диском и выходным концом ведущего ротора выполнены уплотнительные полости с осевыми проточками, не совпадающими в осевом направлении друг с другом. Полость высокого давления образована корпусной крышкой и разгрузочным диском и соединена трубой с промежуточной парной полостью, образованной ведущим и ведомым роторами. Обеспечивается высокая надежность функционирования уплотнительного устройства ведущего ротора винтового двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а конкретно к винтовым двигателям.

Известно уплотнительное устройство ведущего четырехзубового ротора винтового малозаполненного компрессора, состоящее из нажимного кольца, через которое усилие передается с помощью пружины на графитовое кольцо, которое упирается в держатель - втулку, закрепленную на корпусе роторов с помощью болтов, а графитовое кольцо косой гранью прижимается к выходному концу ведущего ротора и вместе с ним вращается (US 2654530 A, НКП 418-203, 1953 г.). Известно также уплотнительное устройство ведущего четырехзубового ротора винтового малозаполненного компрессора, которое размещается в корпусе всасывания и которое состоит из полостей высокого и низкого давлений масла, разделенных разгрузочным диском, а также клапанной пары, через которую допускается очень небольшая утечка масла - конкретно 2 капли в минуту для роторов с наружным диаметром 200 мм и длиной винтовой части роторов равной наружному диаметру винтовой части (SU 1439286 A1, МПК 7 F 04 C 18/16, 1988). Эти известные уплотнительные устройства работают с допущением утечки масла, а для транспортного средства утечка масла не всегда допустима, а еще в этих уплотнительных устройствах много деталей, что снижает надежность функционирования уплотнительных устройств. Научно-технической задачей настоящего изобретения является изготовление такого уплотнительного устройства ведущего ротора винтового двигателя, которое не допускало бы утечки масла или топлива, разгружало бы радиально - упорные подшипники и обеспечивало бы более высокую надежность функционирования уплотнительного устройства ведущего ротора винтового двигателя. Указанная научно-техническая задача решается в уплотнительном устройстве ротора винтового двигателя, содержащем корпусную крышку, разгрузочный диск, установленный на ведущем роторе с образованием полости высокого давления, при этом в корпусной крышке в местах ее сопряжения с разгрузочным диском и выходным концом ведущего ротора выполнены уплотнительные полости с осевыми проточками, не совпадающими в осевом направлении друг с другом, полость высокого давления образована корпусной крышкой и разгрузочным диском и соединена трубой с промежуточной парной полостью, образованной ведущим и ведомым роторами. На фиг.1 представлен разрез по одному из роторов, на фиг. 2 представлен поперечный разрез по разгрузочному диску, а на фиг. 3 представлен поперечный разрез по выходному концу ведущего ротора. К корпусу всасывания - выхлопа 1 присоединяется корпусная крышка 2, а в них обеих устанавливается ведущий ротор 3, с посаженным на него разгрузочным диском 4, при этом полость высокого давления газа, образованная корпусной крышкой 2, и разгрузочным диском 4, соединена трубой 5 с промежуточной парной полостью, образованной ведущим четырехзубым и ведомым шестизубыми роторами 1, при этом в корпусной крышке 2 в месте сопряжения ее с разгрузочным диском 4 выполнены уплотнительные полости с осевыми проточками 7, не совпадающими друг с другом в осевом направлении (фиг.2), причем в месте сопряжения выходного конца вала ведущего ротора 3 выполнены уплотнительные полости 8 (фиг.1), между которыми выполнены осевые проточки 9, не совпадающие в осевом направлении друг с другом (фиг.3). Уплотнительное устройство работает следующим образом. В корпусе всасывания - выхлопа 1 и корпусной крышке 2. вращаются в подшипниках ведущий четырехзубый ротор 3, с посаженным на вал ротора 3 разгрузочным диском 4, при этом на промежуточной парной полости, куда происходит расширение сгоревшего топлива, по трубе 5 подается это сгоревшее топливо в виде расширяющегося газа, который в полости высокого давления создает усилие на разгрузочный диск 4, а газ при малом расходе, что обеспечивается уплотнительными полостями 6 (фиг. 1), осевыми проточками 7 (фиг. 2), а также уплотнительными полостями 8 (фиг. 1), и осевыми проточками 9 (фиг. 3), причем эти проточки 7 и 9 выполнены не совпадающими в осевом направлении друг с другом, выходят в полость выхлопа в корпусе всасывания выхлопа 1 (фиг. 1) и в окружающее пространство. Это уплотнительное устройство проще в изготовлении, а также из-за малого количества деталей обладает более высокой надежностью, причем ресурс винтового двигателя возрастает.

Формула изобретения

Уплотнительное устройство ротора винтового двигателя, содержащее корпусную крышку, разгрузочный диск, установленный на ведущем роторе с образованием полости высокого давления, отличающееся тем, что в корпусной крышке в местах ее сопряжения с разгрузочным диском и выходным концом ведущего ротора выполнены уплотнительные полости с осевыми проточками, не совпадающими в осевом направлении друг с другом, полость высокого давления образована корпусной крышкой и разгрузочным диском и соединена трубой с промежуточной парной полостью, образованной ведущим и ведомым роторами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

роторно-компрессорный однотактный двигатель внутреннего сгорания - патент РФ 2492336

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-компрессорный однотактный двигатель внутреннего сгорания содержит компрессор, двухроторный двигатель, систему газораспределения, питания, охлаждения, смазки и управления. Впуск, сжатие воздуха и выпуск отработанных газов осуществляются одновременно с рабочим ходом. Двигатель имеет одну рабочую секцию с двумя параллельно расположенными и синхронно вращающимися многозаходными винтовыми роторами. Рабочие поверхности роторов готовы к преобразованию сил давления расширяющихся газов в механическую работу с равномерным крутящим моментом за счет установленного в корпусе двигателя и расположенного перед входом в рабочую полость многокамерного газораспределительного устройства с отдельным приводом и несколькими камерами сгорания. Камеры сгорания образуются между сферическими поверхностями во вращающейся газораспределительной перегородке и стенками корпуса двигателя. Камеры сгорания, охлаждаясь и наполняясь сжатым воздухом, поступающим из ресивера винтового компрессора, обеспечивают двигатель вместе с топливной и гидравлической форсунками рабочей смесью. Скорость вращения газораспределительной перегородки изменяется относительно скорости вращения роторов. Воспламенение топлива от системы зажигания начинается на границе перехода рабочей смеси из камеры сгорания в рабочую полость двигателя. Рабочая полость соединена с атмосферой через обратный клапан для обеспечения свободного вращения роторов при отсутствии подачи рабочей смеси в двигатель. Изобретение направлено на повышение КПД двигателя. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2492336

Роторно-компрессорный однотактный двигатель внутреннего сгорания предназначен для использования в качестве автономного привода в машинах и механизмах, используемых человеком в своей жизнедеятельности. Изобретение относится к области двигателестроения. Известен роторный двигатель внутреннего сгорания, номер заявки № 2009144833/06 от 02.12.2009 г., который в действующей редакции МПК относится к рубрике под индексом F02B 53/00. Одним из недостатков известного двигателя является то, что для обеспечения равномерности крутящего момента двигатель должен иметь несколько рабочих секций, повернутых вокруг оси относительно друг друга. Целью изобретения является создание двигателя внутреннего сгорания, у которого:

1. Одна рабочая секция обеспечивает равномерный крутящий момент на протяжении всего рабочего цикла двухроторного винтового двигателя внутреннего сгорания.

2. Увеличение крутящего момента на винтовых роторах достигается за счет повышения расхода топливной смеси.

3. Процесс преобразования тепловой энергии сгораемого топлива в механическую работу не зависит от температуры двигателя.

4. Энергия, затрачиваемая на охлаждение двигателя, возвращается обратно в виде полезной работы.

5. Максимальное число оборотов двигателя ограничивается лишь допустимой мощностью двигателя.

6. При аккумулировании энергии ресивером и снижении давления выхлопных газов до атмосферного значения обеспечивается коэффициент полезного действия (КПД) двигателя свыше 60%.

Поставленная цель достигнута за счет того, что:

1. Односекционный винтовой двухроторный двигатель внутреннего сгорания имеет возможность обеспечивать равномерный крутящий момент на роторах за счет использования многозаходных винтовых роторов, у которых винтовые поверхности перекрывают друг друга и всегда готовы к преобразованию сил давления расширяющихся газов в механическую работу.

2. Изменение крутящего момента на винтовых роторах обеспечивается регулированием количества подаваемой горючей смеси в рабочую полость двигателя при помощи, установленного на входе в рабочую полость, газораспределительного устройства, имеющего отдельный привод.

3. Процесс преобразования образующейся при сгорании топлива тепловой энергии в механическую работу не зависит от температуры нагрева двигателя, потому что температура охлажденного сжатого воздуха поступающего в камеру сгорания и температура горения топлива в воздухе практически не зависят от температуры самого двигателя.

4. Дополнительное охлаждение внутренних поверхностей двигателя осуществляется водяным туманом, который, превращаясь в пар в результате соприкосновения с горячими поверхностями, вращает винтовые роторы совершая полезную работу.

5. Винтовые роторы двигателя и компрессора статически и динамически уравновешены, а силы трения, возникающие при вращении роторов, не оказывают значительного влияния на увеличение числа оборотов двигателя, так как их роторы соприкасаются только с рабочим телом, находящимся в газообразном состоянии.

6. Учитывая то, что в двигателе безвозвратно теряется энергия идущая только на охлаждение масла в винтовом компрессоре и что давление выхлопных газов равно атмосферному, а неизрасходованная механическая энергия аккумулируется в ресивере, то можно сказать, что КПД двигателя должен быть не менее 60%.

Роторно-компрессорный однотактный двигатель внутреннего сгорания содержит компрессор, двухроторный двигатель, систему газораспределения, питания, охлаждения, смазки и управления. Впуск, сжатие воздуха и выпуск отработанных газов осуществляются одновременно с рабочим ходом.

Технический результат получен в виде роторно-компрессорного однотактного двигателя внутреннего сгорания имеющего одну рабочую секцию с винтовыми роторами, представляющими из себя два параллельно расположенных и синхронно вращающихся многозаходных винтовых ротора, у которых перекрывающие друг друга рабочие винтовые поверхности при любом угловом положении роторов всегда готовы к преобразованию сил давления расширяющихся газов в механическую работу вращательного действия с равномерным крутящим моментом на винтовых роторах за счет, установленного в корпусе двигателя и расположенного перед входом в рабочую полость, многокамерного газораспределительного устройства с отдельным приводом и несколькими камерами сгорания, образующимися между сферическими поверхностями, выполненными во вращающейся газораспределительной перегородке, и стенками корпуса двигателя, которые, охлаждаясь и наполняясь сжатым воздухом, поступающим из ресивера винтового компрессора, обеспечивают двигатель вместе с топливной и гидравлической форсунками необходимым количеством рабочей смеси путем изменения скорости вращения газораспределительной перегородки относительно скорости вращения винтовых роторов, при этом воспламенение топлива от системы зажигания начинается на границе перехода рабочей смеси из камеры сгорания в рабочую полость двигателя, соединенную с атмосферой через обратный клапан для обеспечения свободного вращения многозаходных винтовых роторов при отсутствии подачи рабочей смеси в двигатель.

Конструкция роторно-компрессорного однотактного двигателя внутреннего сгорания и его принцип работы поясняются чертежом. В корпусе 2 винтового двухроторного двигателя с помощью синхронизирующего блока вращаются синхронно два многозаходных винтовых ротора 1. На входе в рабочую полость в корпусе двигателя установлено имеющее отдельный привод многокамерное газораспределительное устройство с камерами сгорания 5, отделенными друг от друга вращающейся газораспределительной перегородкой 8. Одна половина камеры сгорания имеет сферическую поверхность, выполненную в газораспределительной вращающейся перегородке, а другая половина образуется за счет стенок корпуса, в котором вращается перегородка 8. При вращении, газораспределительной перегородки 8 через регулятор расхода сжатого воздуха 7 и отверстие в корпусе двигателя, камеры сгорания 5 поочередно продуваясь от сгоревших газов, охлаждаются и заполняются сжатым воздухом, поступающим из ресивера 9 винтового компрессора 4, используемого в двигателе в качестве внешнего источника сжатого воздуха.

Топливо впрыскивается в камеру сгорания 5 под давлением из форсунки 10 и воспламеняется от системы зажигания 3 на границе перехода топливно-воздушной смеси в рабочую полость двигателя. Рабочая полость двигателя соединена с атмосферой через обратный клапан для обеспечения свободного вращения многозаходных винтовых роторов при отсутствии подачи рабочей смеси в двигатель. Степень расширения рабочей полости двигателя задается конструктивно и зависит от длины винтовой линии и модуля винтов. Пуск роторно-компрессорного однотактного двигателя внутреннего сгорания осуществляется за счет запаса сжатого воздуха в ресивере 9 и привода, который осуществляет воспламенение топлива и подачу горящей рабочей смеси в двигатель. Дополнительное охлаждение двигателя обеспечивается за счет экологически чистых рабочих ходов путем периодических впрысков водяного тумана из отдельной форсунки в камеру сгорания вместо подачи туда топлива. Сила давления газов, образующихся от горящей смеси или нагретого пара, воздействуя на площадь винтовых поверхностей, приводит во вращательное движение винтовые роторы. Повышение крутящего момента достигается за счет увеличения подачи рабочей смеси в двигатель. Количество подаваемой рабочей смеси регулируется изменением частоты вращения газораспределительной перегородки относительно скорости вращения винтовых роторов и с помощью регулятора расхода воздуха 7. Отработанные газы или охлажденный пар выталкиваются из рабочей полости винтовыми поверхностями и центробежными силами. Управление работой отдельных узлов и механизмов двигателя осуществляется с помощью контроллера или компьютера на основании информации, полученной от следящих устройств и кругового датчика, установленного на винтовом роторе.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Роторно-компрессорный однотактный двигатель внутреннего сгорания, содержащий компрессор, двухроторный двигатель, систему газораспределения, питания, охлаждения, смазки и управления, в котором впуск, сжатие воздуха и выпуск отработанных газов осуществляются одновременно с рабочим ходом, отличающийся тем, что двигатель имеет одну рабочую секцию с двумя параллельно расположенными и синхронно вращающимися многозаходными винтовыми роторами, у которых перекрывающие друг друга рабочие винтовые поверхности при любом угловом положении роторов всегда готовы к преобразованию сил давления расширяющихся газов в механическую работу вращательного действия с равномерным крутящим моментом на винтовых роторах за счет установленного в корпусе двигателя и расположенного перед входом в рабочую полость многокамерного газораспределительного устройства с отдельным приводом и несколькими камерами сгорания, образующимися между сферическими поверхностями, выполненными во вращающейся газораспределительной перегородке, и стенками корпуса двигателя, которые, охлаждаясь и наполняясь сжатым воздухом, поступающим из ресивера винтового компрессора, обеспечивают двигатель вместе с топливной и гидравлической форсунками необходимым количеством рабочей смеси путем изменения скорости вращения газораспределительной перегородки относительно скорости вращения винтовых роторов, при этом воспламенение топлива от системы зажигания начинается на границе перехода рабочей смеси из камеры сгорания в рабочую полость двигателя, соединенную с атмосферой через обратный клапан для обеспечения свободного вращения многозаходных винтовых роторов при отсутствии подачи рабочей смеси в двигатель.

www.freepatent.ru