RU2183543C1 - Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor - Google Patents
Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2183543C1 RU2183543C1 RU2001105134/02A RU2001105134A RU2183543C1 RU 2183543 C1 RU2183543 C1 RU 2183543C1 RU 2001105134/02 A RU2001105134/02 A RU 2001105134/02A RU 2001105134 A RU2001105134 A RU 2001105134A RU 2183543 C1 RU2183543 C1 RU 2183543C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- profile
- wear
- teeth
- resistant coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике строительства скважин, а именно к роторам винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано в винтовых насосах для добычи нефти и перекачивания жидкости, а также в винтовых гидромашинах общего назначения (насосах и моторах). The invention relates to techniques for the construction of wells, namely, rotors for downhole motors for drilling oil and gas wells, and can be used in screw pumps for oil production and pumping liquids, as well as in general-purpose screw hydraulic machines (pumps and motors).
Известен способ изготовления ротора винтового забойного двигателя, при котором номинальный (расчетный) профиль винтовых зубьев в торцевом сечении получается путем формообразования посредством зубообработки червячной фрезой без нанесения износостойкого покрытия (см. Гусман М.Т. и др. "Винтовые забойные двигатели для бурения скважин", М., Недра, 1981, стр.125-126). A known method of manufacturing a rotor of a downhole screw motor, in which the nominal (calculated) profile of the helical teeth in the end section is obtained by shaping by gearing with a worm cutter without applying a wear-resistant coating (see Gusman M.T. et al. "Downhole motors for drilling wells" , M., Nedra, 1981, pp. 125-126).
Недостатком указанного способа является то, что зубья ротора имеют недостаточную долговечность вследствие низкой твердости и быстро изнашиваются, что снижает долговечность двигателя в целом. The disadvantage of this method is that the teeth of the rotor have insufficient durability due to low hardness and wear out quickly, which reduces the durability of the engine as a whole.
Известен способ изготовления ротора винтового забойного двигателя, при котором номинальный профиль винтовых зубьев ротора в торцевом сечении образуется путем формообразования посредством нарезания их червячной фрезой, а затем производится нанесение на винтовые зубья износостойкого покрытия, например, хромового (см. статью В.А. Шулепова и Ю.А. Коротаева "Методы чистовой зубообработки роторов винтовых гидродвигателей" в книге Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении, Пермь, 1998, стр.196). Это позволяет повысить твердость поверхности и износостойкость зубьев ротора, что, в свою очередь, повышает долговечность ротора, а также двигателя в целом. В настоящее время по такому способу изготавливаются роторы винтовых забойных двигателей, серийно выпускаемые заводами СНГ. A known method of manufacturing a rotor of a downhole screw motor, in which the nominal profile of the rotor helical teeth in the end section is formed by shaping by cutting them with a worm mill, and then a wear-resistant coating, for example, chromium, is applied to the helical teeth (see the article by V.A. Shulepov and Yu.A. Korotaeva "Methods of finishing gear processing of rotors of screw hydraulic motors" in the book Improving the processes of abrasive-diamond and hardening processing in mechanical engineering, Perm, 1998, p.196). This allows you to increase the surface hardness and wear resistance of the teeth of the rotor, which, in turn, increases the durability of the rotor, as well as the engine as a whole. Currently, this method is used to produce rotors of downhole screw motors, commercially available from CIS plants.
Недостатком указанного способа является то, что толщина износостойкого покрытия имеет непостоянную величину (минимальное значение во впадинах зубьев и максимальное - на выступах). Поэтому профиль винтовых зубьев ротора после нанесения износостойкого покрытия отличается (не совпадает) от номинального профиля. Из-за непостоянной толщины износостойкого покрытия по профилю винтовых зубьев ротора возникают погрешности в зацеплении, что приводит к износу ротора, потере натяга в зацеплении ротора со статором двигателя, утечкам промывочной жидкости и, в конечном счете, к снижению долговечности двигателя. The disadvantage of this method is that the thickness of the wear-resistant coating has an inconsistent value (the minimum value in the tooth cavities and the maximum on the protrusions). Therefore, the profile of the rotor helical teeth after applying the wear-resistant coating differs (does not coincide) from the nominal profile. Due to the variable thickness of the wear-resistant coating along the profile of the rotor helical teeth, errors occur in engagement, which leads to wear of the rotor, loss of interference in the engagement of the rotor with the motor stator, leaks of flushing fluid and, ultimately, to a decrease in engine durability.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известного способа, увеличение долговечности ротора винтового забойного двигателя за счет повышения точности профиля зубьев ротора. The objective of the present invention is to remedy these disadvantages of the known method, increase the durability of the rotor of a downhole screw motor by improving the accuracy of the profile of the teeth of the rotor.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления ротора винтового забойного двигателя, при котором осуществляют формообразование профиля винтовых зубьев и нанесение износостойкого покрытия, формообразование винтовых зубьев осуществляют с получением промежуточного профиля зубьев в торцевом сечении в соответствии с выражениями:
x0 = x-λsinν и y0 = y-λcosν,
где х, у - координаты номинального профиля ротора, ν - угол наклона касательной к номинальному профилю ротора, λ - отклонение профиля ротора от номинального по нормали к нему, которое увеличивают от впадины к выступу винтовых зубьев ротора, а нанесение износостойкого покрытия осуществляют с получением номинального профиля.The problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing a rotor of a downhole screw motor, in which the shaping of the profile of helical teeth and applying a wear-resistant coating, shaping of helical teeth is carried out with an intermediate profile of the teeth in the end section in accordance with the expressions:
x 0 = x-λsinν and y 0 = y-λcosν,
where x, y are the coordinates of the nominal rotor profile, ν is the angle of inclination of the tangent to the nominal profile of the rotor, λ is the deviation of the rotor profile from the nominal normal to it, which is increased from the cavity to the protrusion of the rotor helical teeth, and the wear-resistant coating is applied to obtain the nominal profile.
Кроме того, отклонение λ профиля ротора от номинального по нормали к нему рассчитывают по формуле:
где δ - полярный угол номинального профиля ротора;
z - число зубьев ротора;
λa - толщина износостойкого покрытия на вершинах зубьев;
λf - толщина износостойкого покрытия во впадинах зубьев;
λs - толщина износостойкого покрытия на боковых сторонах зубьев по середине их высоты.In addition, the deviation λ of the rotor profile from the nominal normal to it is calculated by the formula:
where δ is the polar angle of the nominal rotor profile;
z is the number of teeth of the rotor;
λ a is the thickness of the wear-resistant coating on the tops of the teeth;
λ f - the thickness of the wear-resistant coating in the cavities of the teeth;
λ s is the thickness of the wear-resistant coating on the sides of the teeth in the middle of their height.
Еще одним отличием является то, что толщину λf износостойкого покрытия во впадинах зубьев выбирают в пределах (0,2÷0,3)λa.
Следующим отличием является то, что толщина λs износостойкого покрытия на боковых сторонах зубьев по середине их высоты выбирают в пределах (0,05÷0,75)λa.
Выполнение формообразования профиля винтовых зубьев ротора по указанным выражениям с нахождением xо и уо с изменением номинального профиля на величину λ и корректировкой профиля с учетом коэффициента неравномерности к позволяет получить такой профиль в торцевом сечении перед нанесением износостойкого покрытия, что после нанесения износостойкого покрытия ротор получает номинальный профиль (соответствующий расчетному), что повышает точность профиля зубьев ротора и долговечность двигателя в целом.Another difference is that the thickness λ f of the wear-resistant coating in the tooth cavities is selected in the range (0.2 ÷ 0.3) λ a .
Another difference is that the thickness λ s of the wear-resistant coating on the sides of the teeth in the middle of their height is chosen in the range (0.05 ÷ 0.75) λ a .
Performing the profile shaping of the rotor helical teeth according to the indicated expressions with finding x о and у о with changing the nominal profile by λ and adjusting the profile taking into account the unevenness coefficient k allows one to obtain such a profile in the end section before applying the wear-resistant coating that after applying the wear-resistant coating, the rotor receives nominal profile (corresponding to the calculated), which increases the accuracy of the profile of the teeth of the rotor and the durability of the engine as a whole.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-3 схематическими изображениями ротора винтового забойного двигателя, изготавливаемого в соответствии с предложенным способом. The invention is illustrated in FIG. 1-3 schematic images of the rotor of a downhole screw motor manufactured in accordance with the proposed method.
На фиг.1 приведен общий вид ротора;
на фиг.2 - поперечное сечение ротора по линии А-А фиг.1;
на фиг.3 - в увеличенном масштабе торцовый номинальный профиль винтовых зубьев ротора и торцовый профиль зубьев до нанесения износостойкого покрытия; износостойкое покрытие изображено не в масштабе для лучшего понимания.Figure 1 shows a General view of the rotor;
figure 2 is a cross section of the rotor along the line aa of figure 1;
figure 3 - on an enlarged scale the face nominal profile of the helical teeth of the rotor and the end profile of the teeth before applying a wear-resistant coating; wear-resistant coating is not shown to scale for better understanding.
Изготавливаемый ротор винтового забойного двигателя содержит наружные винтовые зубья 1, имеющие выступы 2 и впадины 3 (фиг.1, 2). The manufactured rotor of a downhole screw motor comprises external
Способ изготовления ротора винтового забойного двигателя включает формообразование винтовых зубьев 1 с получением промежуточного профиля 4 и нанесение износостойкого покрытия 5 с получением номинального (окончательного) профиля 6. Формообразование винтовых зубьев 1 ротора с получением промежуточного профиля 4 осуществляют перед нанесением износостойкого покрытия 5 посредством нарезания промежуточного профиля 4 зубьев 1 червячной фрезой. При этом промежуточный профиль 4 отличается от номинального профиля 6 на величину λ, измеряемую по нормали к профилю 6. Формообразование профиля 4 винтовых зубьев 1 в торцевом сечении перед нанесением износостойкого покрытия 5 осуществляется в соответствии с выражениями (фиг.3):
x0 = x-λsinν
y0 = y-λcosν,
где х, у - координаты номинального профиля 6 ротора;
ν - угол наклона касательной к номинальному профилю 6 ротора по отношению к оси X;
λ - отклонение промежуточного профиля ротора 4 от номинального профиля 6 по нормали к нему.A method of manufacturing a rotor of a downhole screw motor includes shaping the
x 0 = x-λsinν
y 0 = y-λcosν,
where x, y are the coordinates of the nominal profile of the 6 rotor;
ν is the angle of inclination of the tangent to the
λ is the deviation of the intermediate profile of the
Отклонение λ увеличивается от впадины 3 к выступу 2 винтовых зубьев 1 ротора и рассчитывается по уравнению:
где δ - полярный угол номинального профиля 6 ротора; δ =arctg(у/х);
z - число зубьев ротора;
λa - толщина износостойкого покрытия 5 на выступах 2 зубьев 1;
λf - толщина износостойкого покрытия 5 во впадинах 3 зубьев 1;
λs - толщина износостойкого покрытия на боковых сторонах зубьев по середине их высоты.The deviation λ increases from the
where δ is the polar angle of the nominal profile of the 6 rotor; δ = arctan (y / x);
z is the number of teeth of the rotor;
λ a - the thickness of the wear-
λ f - the thickness of the wear-
λ s is the thickness of the wear-resistant coating on the sides of the teeth in the middle of their height.
Обычно для ротора винтового забойного двигателя толщину λa износостойкого покрытия на выступах 2 зубьев 1 назначают в пределах 0,2÷0,25 мм. Меньшая толщина, чем 0,2 мм, приводит к снижению запаса на износ, а большую величину, чем 0,25 мм, получить технологически сложно.Typically, for a rotor of a downhole motor, a thickness λ a of a wear-resistant coating on the protrusions of 2
На основе практических экспериментов по отработке технологии нанесения износостойкого покрытия на ротор винтового забойного двигателя толщину λf износостойкого покрытия 5 во впадинах 3 зубьев 1 выбирают в пределах (0,2÷0,3)λa.
Толщина λs износостойкого покрытия на боковых сторонах зубьев на основе экспериментов принимается в пределах (0,05÷0,75)λa.
Нижнее значение толщины λs износостойкого покрытия на боковых сторонах назначают у роторов с числом зубьев z=5 и более. Верхнее значение толщины λs = 0,25λa назначают при числах зубьев ротора z<5.Based on practical experiments on testing the technology of applying a wear-resistant coating to the rotor of a downhole motor, the thickness λ f of the wear-
The thickness λ s of the wear-resistant coating on the lateral sides of the teeth on the basis of experiments is accepted in the range (0.05 ÷ 0.75) λ a .
The lower value of the thickness λ s of the wear-resistant coating on the sides is prescribed for rotors with the number of teeth z = 5 or more. The upper value of the thickness λ s = 0.25λ a is prescribed for the number of teeth of the rotor z <5.
Пример. Изготавливался ротор наружным диаметром 125 мм, число зубьев 9, высота зубьев 9,8 мм, промежуточный профиль выполнялся методом зубофрезерования червячной фрезой и рассчитывался по вышеуказанным формулам. Промежуточный профиль ротора отличался от номинального по выступам зубьев на 0,2 мм, по впадинам зубьев на 0,05 мм, а по середине боковых сторон зубьев на 0,08 мм. На ротор с промежуточным профилем зубьев наносилось износостойкое хромовое покрытие. Получен ротор с номинальным профилем хромированного ротора, который заложен в расчетах. Example. A rotor with an outer diameter of 125 mm was manufactured, the number of teeth was 9, the height of the teeth was 9.8 mm, the intermediate profile was carried out by gear hobbing with a worm cutter and calculated according to the above formulas. The intermediate profile of the rotor differed from the nominal one by 0.2 mm in the tooth protrusions, by 0.05 mm in the tooth depressions, and 0.08 mm in the middle of the tooth flanks. A wear-resistant chrome coating was applied to the rotor with an intermediate tooth profile. A rotor with a nominal profile of a chromed rotor is obtained, which is incorporated in the calculations.
За счет выполнения откорректированного профиля на роторе до нанесения износостойкого покрытия обеспечивается номинальный профиль ротора с износостойким покрытием, повышается точность в зацеплении, уменьшаются утечки промывочной жидкости, что повышает долговечность двигателя. By performing a corrected profile on the rotor before applying the wear-resistant coating, the nominal profile of the rotor with a wear-resistant coating is ensured, the accuracy in engagement is increased, leakage of flushing fluid is reduced, which increases the durability of the engine.
Claims (3)
xo = x-λsinν,
yo = y-λcosν,
где х, у - координаты номинального профиля ротора;
ν - угол наклона касательной к номинальному профилю ротора;
λ - отклонение профиля ротора от номинального по нормали к нему, которое увеличивают от впадины к выступу винтовых зубьев ротора,
а нанесение износостойкого покрытия осуществляют с получением номинального профиля.1. A method of manufacturing a rotor of a downhole screw motor, in which the shaping of the profile of helical teeth and applying a wear-resistant coating, characterized in that the shaping of helical teeth is carried out with obtaining an intermediate profile of the teeth in the end section in accordance with the expressions
x o = x-λsinν,
y o = y-λcosν,
where x, y are the coordinates of the nominal profile of the rotor;
ν is the angle of inclination of the tangent to the nominal profile of the rotor;
λ is the deviation of the rotor profile from the nominal normal to it, which is increased from the cavity to the protrusion of the helical teeth of the rotor,
and the application of wear-resistant coatings is carried out with obtaining a nominal profile.
λ = (0,5(λa+λf))(1+coszδ)-λf+(λs-0,5(λa+λf))sin2zδ,
где δ - полярный угол номинального профиля ротора;
z - число зубьев ротора;
λa - толщина износостойкого покрытия на вершинах зубьев;
λf - толщина износостойкого покрытия во впадинах зубьев;
λs - толщина износостойкого покрытия на боковых сторонах зубьев посередине их высоты.2. The method according to p. 1, characterized in that the deviation λ of the rotor profile from the nominal normal to it is calculated by the formula
λ = (0.5 (λ a + λ f )) (1 + coszδ) -λ f + (λ s -0.5 (λ a + λ f )) sin 2 zδ,
where δ is the polar angle of the nominal rotor profile;
z is the number of teeth of the rotor;
λ a is the thickness of the wear-resistant coating on the tops of the teeth;
λ f - the thickness of the wear-resistant coating in the cavities of the teeth;
λ s is the thickness of the wear-resistant coating on the sides of the teeth in the middle of their height.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что толщину λs износостойкого покрытия на боковых сторонах зубьев посередине их высоты выбирают в пределах (0,05-0,75)λa.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the thickness λ f of the wear-resistant coating in the troughs of the teeth is chosen in the range (0.2-0.3) λ a .
4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the thickness λ s of the wear-resistant coating on the sides of the teeth in the middle of their height is chosen in the range (0.05-0.75) λ a .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001105134/02A RU2183543C1 (en) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001105134/02A RU2183543C1 (en) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2183543C1 true RU2183543C1 (en) | 2002-06-20 |
Family
ID=20246440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001105134/02A RU2183543C1 (en) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2183543C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004081347A1 (en) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu Firma Radius-Servis | Rotor for a helical hydraulic unit |
RU2459088C2 (en) * | 2007-12-31 | 2012-08-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Drive and stator element, and rotor of electric motor with movable cavity, and stator and rotor manufacturing methods |
-
2001
- 2001-02-21 RU RU2001105134/02A patent/RU2183543C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШУЛЕПОВ В.А. и др. Методы чистовой зубообработки роторов винтовых гидродвигателей. Совершенствование процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении. - Пермь, 1998, с.196. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004081347A1 (en) * | 2003-03-11 | 2004-09-23 | Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostyu Firma Radius-Servis | Rotor for a helical hydraulic unit |
RU2459088C2 (en) * | 2007-12-31 | 2012-08-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Drive and stator element, and rotor of electric motor with movable cavity, and stator and rotor manufacturing methods |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6912786B2 (en) | Herringbone gear teeth and method for manufacturing same | |
CN101868656B (en) | Toothing of gear | |
US8425212B2 (en) | Positive displacement flowmeter and helical gear | |
US9145964B2 (en) | Load rating optimized bevel gear toothing | |
RU2183543C1 (en) | Method of manufacturing rotor of screw-downhole motor | |
CN1764769A (en) | Gerotor mechanism for a screw hydraulic machine | |
WO2008030004A1 (en) | Tooth profile of internal gear | |
KR19980081230A (en) | Oil pump rotor | |
CN1544814A (en) | Asymmetrical double circular arc gear medium and high pressure gear pump | |
KR101382540B1 (en) | Method for designing gerotor oil pump rotors refered to sdichoid | |
JPS58170917A (en) | Method of determining root radius of crown type spline | |
WO2005060650A2 (en) | Gear tooth profile curvature | |
RU184504U1 (en) | GEAR WHEEL WITH HARMONIOUS TEETH PROFILE | |
RU2228443C1 (en) | Rotor of screw hydraulic machine | |
RU2166603C1 (en) | Gerotor mechanism of screw face hydraulic machine | |
RU2150566C1 (en) | Method for optimizing geometry of the profile of single-screw hydraulic machine working elements | |
RU2194880C2 (en) | Multistart gyrator mechanism of screw hydraulic machine | |
RU2169820C1 (en) | Rotor of screw face hydraulic machine | |
RU1778367C (en) | Working members of multistart single-screw hydraulic machine | |
CN1167881C (en) | Internal rotor with simplified planar tooth profile for rotary pump with internally engaged gears | |
US11898560B1 (en) | Working members of a rotary hydraulic or pneumatic machine | |
EP0173778A1 (en) | Improvements relating to pumps | |
RU2321768C1 (en) | Screw hydraulic gerotor motor | |
Kapelevich et al. | Direct gear design for optimal gear performance | |
RU93447U1 (en) | DIRECTIONAL DIRECTION WELL PROFILE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170222 |