EP0193618A1 - Montagevorrichtung und -verfahren für den orientierten Zusammenbau eines Schraubenmotors - Google Patents

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EP0193618A1
EP0193618A1 EP85905008A EP85905008A EP0193618A1 EP 0193618 A1 EP0193618 A1 EP 0193618A1 EP 85905008 A EP85905008 A EP 85905008A EP 85905008 A EP85905008 A EP 85905008A EP 0193618 A1 EP0193618 A1 EP 0193618A1
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EP
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profiled
elements
mounting
motor
assembly
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EP85905008A
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EP0193618A4 (de
EP0193618B1 (de
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Dmitry Fedorovich Baldenko
Nikolai Petrovich Bezlepkin
Jury Vyacheslavovich Vadetsky
Moisei Timofeevich Gusman
Jury Fedorovich Potapov
Valery Igorievich Semenets
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VSESOJUZNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY INSTITUT BUROVOI TEKHNIKI
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VSESOJUZNY NAUCHNO-ISSLEDOVATELSKY INSTITUT BUROVOI TEKHNIKI
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02Fluid rotary type drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F04C2/1071Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
    • F04C2/1073Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type where one member is stationary while the other member rotates and orbits
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    • Y10T29/53087Means to assemble or disassemble with signal, scale, illuminator, or optical viewer

Definitions

  • the invention relates to drilling equipment, in particular to a section borehole screw motor and to a method for the oriented assembly of its working elements using a mounting device.
  • borehole screw motors are becoming increasingly widespread. They are characterized by / simple operation and simple operation and small ßiotor dimensions (Gusman M.T., Baldenko D.F. u.a. "Zaboinye vintovye dvigateli dlya burenia skvazhin” / downhole screw motors for drilling holes /, Moscow, “Nedra”, 1981).
  • the length of the working elements - the stators and rotors - of downhole screw motors is limited with regard to the technological possibilities of their manufacture. In connection with this, the specific magnitudes of the torque and the pressure gradient occurring per unit of length of the working elements or per screw thread of their screw thread occurring during the work of the lotor are insufficiently large.
  • borehole sole screw motors ensures a high effectiveness and completely meets the requirements of the drilling technician, however drilling muds with a high solid phase content are used in most regions, which considerably reduces the operating life of the working organs and one Represents a factor that limits the general use of such motors.
  • the perfection of borehole bottom screw motors in domestic and foreign practice goes the way of increasing the length of the work organs (the number of screw turns of the screw thread) in order to reduce specific contact loads in the screw pair and consequently to increase the operating time of the work organs.
  • the work is carried out in two ways: in the perspective elaboration of the technology for the production of monolithic multi-step constructions of rotors and stators and in the elaboration of the methods of sectioning the working elements of the motors.
  • the sections are connected as follows: the stators are connected by means of a threaded bush, the rotors are connected by means of a joint.
  • the work of the motor is characterized by increased radial vibrations, since the displacement of the longitudinal axes of the adjacent rotors is doubled
  • the eccentricity of the rotor axis in relation to the stator axis in the one-section variant of the motor can be increased, which leads to the destruction of screw connections and the possibility of severe accidents in the borehole as well as to more intensive wear of the contact surfaces of the screw pair as a result of increased dynamic loads during the work of the lotor.
  • a mounting device is known to ensure an oriented assembly of the working elements of a downhole screw motor (see the US patent publication No. 3982858.
  • the device includes a mounting stator and a mounting rotor, each of which is of sufficient length to ensure the attachment of the working elements of the same name (stators or rotors) to its profiled upper surface.
  • the assembly stator or the. Montageriotor has a profiled surface that is adequate to the profiled surface of the work organs to be connected.
  • the method of assembling the motor is to first assemble the spindle section containing the support and sealing units. Then the working parts of the motor sections are assembled one after the other in compliance with a predetermined orientation of the profiled surfaces.
  • the order of the oriented assembly is as follows. Two stators, which have the same geometrical dimensions of the profiled surfaces, are attached to the assembly rotor until the end faces touch, cylindrical surfaces (on one stator a cylindrical outer surface and on the other stator a cylindrical inner surface). After establishing the contact of the end faces when the stators are placed on the cylindrical surfaces to be coupled, cracks are applied to each of the stators, which necessitate the mutual arrangement of the stators when the assembly rotor is inserted in them.
  • the rotors of said motors which ensure motor operation when they are inserted into the stators, are connected to one another within a uniform assembly stator, the inner surface of which completely corresponds to the profiled surface of the rotors to be connected speaks.
  • the assembly stator is removed by releasing the joint between the rotors to be connected.
  • the two rotors are welded together over the entire circumference of the outer surface. The following rotors are added in the same way.
  • a disadvantage of the methods for assembling the working elements of the engine described above are technical difficulties in carrying out the oriented assembly of the working elements.
  • the presence of a simplified assembly device complicated the engine design.
  • the actual process of oriented assembly became more complicated.
  • the welding of the working members is not a reliable type of connection for products that work under tense conditions of increased loads and vibrations, because when connecting the neighboring working members of the same name, axis deviation and skewing of their longitudinal axes are unavoidable, which results from a positional deviation from the parallelism of the end faces of the work organs to be divided. Welding stators covered with rubber can damage the rubber covering.
  • the welded connection does not make the construction of the motor disassemblable and, if one of the working elements of the sections to be connected is damaged, it becomes necessary to carry out a complicated repair of the motor or to replace it completely.
  • Assembly of the working elements by means of welding is that it is carried out without continuous visual inspection of the mutual arrangement of the screw threads of rotors and stators of the sections to be connected, which ultimately complicates the assembly process.
  • the present invention has for its object to provide a sectional bottom sole screw drive and a method for oriented assembly of its work organs using a mounting device in which the connection of the work organs of the bottom sole drive / simplification of its assembly is possible without welding.
  • a ß which is connected to a motor section in the section-bottom hole screw motor, comprises a support unit which successively arranged working members - a stator and a rotor - includes, cooperating with each other on their profiled helical surfaces, whose smoothness is determined by the screw thread of these surfaces, the pairs of the same name of the neighboring work organs being rigidly connected to each other at the same axis, according to the invention the rigid coaxial connection of each pair of the same name of the neighboring work organs is in the form of a one-piece threaded bushing.
  • the section borehole sole screw motor according to the invention has an increased operational reliability because the threaded bushing compensates for the axis deviation and misalignment of the axes of the connected working elements, which inevitably arise when the individually produced working elements are joined together.
  • the section borehole bottom screw motor in the assembly method according to the invention ensures a considerable increase in the target operating time of the working elements and prevents breaks in their connecting unit.
  • the mounting device for the oriented assembly of the working elements of the section bottom-hole screw motor which includes mounting elements with profiled surfaces, the smoothness of which is determined by the screw thread of these surfaces, which correspond to the profiled surface of the working element of the motor
  • the mounting elements are connected in pairs by means of a rigid coupling and each of them contains bushings with profiled surfaces, one of which is rigidly connected to the rigid coupling and the other is arranged displaceably with respect to its own longitudinal axis, the device being provided with a disk with a lock which is attached to the rigid coupling, wherein the end faces of the disc and the movable bushing have equidistant radial notches, the number of which is equal to that of the profiled surface of the mounting element.
  • the assembly device proposed according to the invention ensures the visual inspection of the quality of the assembly, since the bushes connected by the rigid coupling are inserted into the neighboring work organs of the same name and the mutual arrangement of the screw threads is observed at the relative position of the notches on the end face of the movable bushing and the washer.
  • the profiled surfaces of the bushings of the mounting element are combined with the profiled surface of the adjusting element, the length of which is not less than the distance between the outer end faces. and the side of which is the bushing / profiled surface is identical to the profiled surface of the working member of the engine, and also by moving the washer with respect to the longitudinal axis of the bushings aligns the radial notches of the washer with the radial notches of the movable bushing, whereupon the washer is attached to the rigid coupling by means of the lock.
  • the adjustment of the mounting device does not require any additional devices, and the adjustment element represents a common element of the screw pair, i.e. the rotor or the stator, which are intended for the assembly of the section bottom sole screw motor.
  • the object is also achieved in that, in the method for the oriented assembly of the working elements of the section bottom-hole screw motor, which includes the union of the profiled surfaces of the working elements of the motor and the bushes of the mounting elements of the mounting device, the working elements of the same name are also used according to the invention by means of the threaded bushes temporarily attaches to each other on the threads, unites the profiled surfaces of the bushings of the mounting elements of the set mounting device with the profiled surfaces of the work elements to be connected and the final fastening of the threads in the area of the angular displacements of the work elements to be connected within the permissible for the threads to be screwed Torques until the radial notches on the disc and the movable bushing of the mounting element match.
  • the procedure for assembling the section drill hole under sole screw motor / using the provisionally adjusted mounting device simplifies the technological process of assembly, since the use of the mounting device eliminates the need for additional technological operations and ensures the required accuracy of the oriented screw set winds of the neighboring organs of the same name.
  • the section bottom-sole screw motor (Fig. 1) in the embodiment shown in Fig. 1 includes motor sections 1 and 2 and a spindle section 3.
  • Each motor section 1, (2) contains working elements - a stator 4 (5) and a rotor 6 (7) arranged inside it.
  • the stator 4 (5) represents a metallic Ge housing 8 (9), on the inner surface of which an elastic covering 10 (11) is vulcanized.
  • the part of the elastic covering 10 (11) of the stator 4 (5) which contacts the rotor 6 (7) ' has a multi-start profiled screw surface 12 (13).
  • the rotor 6 (7) has a multi-start profiled screw surface 14 (15) which contacts the associated profiled surface 12 (13) of the elastic covering 10 (11) of the stator 4 (.5).
  • the number of gears of the profiled surface 14 (15) of the rotor 6 (7) differs by one from the number of gears of the profiled surface 12 (13) of the elastic covering 10 (11) of the stator 4 (5).
  • the rotor 6 (7) is accommodated within the stator 4 (5) such that its axis is distant from the axis of the stator 4 (5) by the size of the eccentricity "e".
  • the profiled surfaces 12 (13) of the elastic covering 10 (11) of the stator 4 (5) and the rotor 6 (7) form, by contacting one another, ramps C for the passage of a liquid or other working medium.
  • the stators 4 and 5 of the motor sections 1 and 2 are connected to one another via a one-piece threaded bushing 16.
  • a threaded bushing 17 is also fastened to the upper stator 4 by means of a thread, via which the motor is connected to a drill rod (not shown).
  • the lower stator 5 of the motor section 2 is connected to the housing 18 of the spindle section 3 by means of a thread.
  • the rotors 6 and 7 are also connected to one another by means of a one-piece threaded bushing 19.
  • the rotor 7 of the motor section 2 is connected to the output shaft 20 of the spindle section 3, which in turn is connected to a rock-destroying tool (not shown).
  • the mounting device 21 for the oriented assembly of the rotors 6 and 7 of a section-bottom sole screw motor includes two mounting elements 22 and 23 which are connected to one another by means of rigid couplings 24.
  • the mounting element 22 represents a bushing 25, on the inner surface of which, in this embodiment, an elastic covering 26 is vulcanized, which has a multi-start profiled screw surface 27.
  • the number of gears of the profiled surface 27 is the same as the number of gears of the profiled surface 14 (15) of the rotors 6 (7).
  • the profile of the surface 27 is designed so that when it is coupled to the profiled surface 14 (15) of the rotors 6 (7) there is no gap between them.
  • the mounting element 2 3 is designed in the form of a housing 28, in the interior of which a bearing 29 is accommodated, which is fastened by means of a pin 30.
  • the housing 28 is rigidly connected to the socket 25 by means of the rigid couplings 24.
  • a movable bushing 31 is arranged in the bearing 29. In this embodiment, the mobility of the bushing 31 is ensured by the possibility of its rotation about its own longitudinal axis.
  • the sockets 25 and 31 are mounted coaxially.
  • a stop ring 32 is attached to its outer surface.
  • the movable bushing 31 has an elastic covering 33 vulcanized onto its inner surface, which has a multi-start profiled screw surface 34.
  • the number of gears of the surface 34 and the formation of the profile are corresponding to those of the profiled surface 27 of the elastic covering 26 of the bushing 25.
  • the assembly device described here is equipped with a correction device 35, which includes a disk 36 (FIGS. 2, 3), which is fastened to the housing 28 with the aid of a screw 37.
  • Einkerbun are each on the end face of the disc 35 and the socket 31 gen 38 and 39 applied.
  • the distances between the notches 38 on the surface of the disk 36, which are determined by the size of the central angle ⁇ , are one and the same and between any two adjacent notches 38 are the same.
  • the notches 39 are also at the same distance from one another on the end face of the bushing 31.
  • the number of radial notches 38 and 39 on the disk 36 and the bushing 31 is the same as that of the profiled screw surface 14 (15) of the rotors 6 (7).
  • the rigid coupling 24, which rigidly connects the mounting elements 22 and 23, has threaded ends with nuts 40, with the aid of which the distance between the mounting elements 22 and 23 is regulated in the axial direction.
  • the mounting device 41 for the oriented assembly of the stators 4 and 5 of the section borehole sole screw motor (FIG. 4) is designed similarly.
  • This mounting device 41 consists of two mounting elements 42 and 43.
  • the mounting element 42 represents a bush 44 with a multi-start profiled screw surface 45.
  • the bush 44 is rigidly connected to a rigid coupling 46, on which the mounting element 43 is also mounted.
  • a bearing 47 is arranged between the rigid coupling 46 and the mounting element 43, thanks to which, in this embodiment of the mounting device 41, the possibility of rotation of the mounting element 43 with respect to the longitudinal axis of the bush 44 is ensured.
  • a stop ring 48 is attached to the latter.
  • the mounting element 43 itself is designed in the form of a movable bushing 49 with a multi-start profiled screw surface 50.
  • the bushings 44 and 49 are arranged coaxially.
  • the assembly device 41 in question is equipped with a correction device 51 (FIGS. 4, 5) which includes a disk 52 which is attached to a conical surface 53 of the rigid coupling 46.
  • a nut 54 is provided, which is adjustable along the rigid coupling 46 on a thread.
  • Radial notches 55 are made on the end face of the disk 52.
  • the distances between the notches 55, which are determined by the size of the central angle ⁇ , are one and the same and between any two adjacent notches 55 are the same. Are at the same distance from each other. also notches 56 on the end face of the movable bushing 49.
  • the number of radial notches 55 and 56 on the disk 52 and the bushing 49 is the same as that of the profiled screw surface 12 (13) of the elastic covering 10 (11) of the stator 4 (5).
  • the profiles of the surfaces 45 and 50 of the respective bushes 44 and 49 are designed such that when they are coupled to the profiled surface 12 (13) of the elastic covering 10 (11) of the stator 4 (5) there is no gap between them.
  • the adjustment of the mounting device 21, (41) for the oriented assembly of the rotors 6 and 7 (or the stators 4 and 5) of the sectioned-bottom screw motor is carried out so that when mounting the mounting elements 22 and 23 (42 and 43) the profiled surfaces 14 and 15 (12 and 13) of the rotors 6 and 7 (or the stators 4 and 5) to be connected - with the possibility of performing a continuous visual inspection - a uniform profiled surface of these mounting elements 22 and 23 (42 and 43) is maintained, ie the profiled surface 34 (50) of the mounting element 23 (43) is the continuation of the profiled surface 27 (45) of the mounting element 22 (42).
  • the method for adjusting the assembly device 21 for the oriented assembly of the rotors 6 and 7 is as follows (FIG. 6): the assembly device 21 is attached to the profiled surface 57 of an adjusting rotor 58.
  • the length L 1 of the multi-start profiled surface 57 of the rotor 58 is at least equal to the distance L 2 between the outer end faces 59 and 60 of the mounting elements 22 and 23.
  • the profiled surfaces 27 and 34 of the elastic coverings 26 and 33 of the mounting elements 22 and 23 are adequate for the profiled surface 57 of the adjusting rotor 58, the profiled surface 34 of the mounting device 58 is attached to the adjusting rotor 58 Covering 33 of the mounting element 23 in this position form a continuation of the profiled surface 27 of the elastic covering 26 of the mounting element 22.
  • the mounting elements 22 and 23 are rigidly connected to one another by means of the rigid couplings 24, while the disk 36 of the correction device 35 is in the free, unsecured state.
  • the disk 36 By rotating the disk 36 with respect to the longitudinal axis of the bushes 25, 31, the disk 36 is displaced in the angular direction in such a way that the radial notches 38 of the disk 36 with the radial notches 39 which are applied to the end face of the bush 3 1 collapse. Since the radial notches 38 and 39 are uniformly attached to the two individual parts, ie the central angle ⁇ between two adjacent radial notches is one and the same, the correspondence of the radial notches 38 and 39 can be achieved in any position of the disk 36. After the disc 36 has been adjusted with respect to the bushing 31 so that the notches 38 coincide with the notches 39, the position of the disc 36 with respect to the housing 28 is fixed without changing the position of the individual parts Screw 37.
  • the washer 36 is fixed in relation to the housing 28 and the mounting device 21 is located on the profiled surface 57 of the adjusting rotor 58 , the device 21 is set after completion of these operations.
  • the assembly device 41 for oriented assembly, the stators 4 and 5 (FIG. 7) is adjusted in a similar manner.
  • the recruitment process is as follows.
  • the mounting device 41 is brought to the pro filleted surface 61 of a setting stator 62.
  • the setting stator 62 is designed in the form of a housing 63 with an elastic coating 64 vulcanized onto its inner surface.
  • the length L 3 of the profiled surface 61 of the setting stator 62 is at least equal to the corresponding distance L 4 between the outer end faces 65 and 66 of the mounting elements 42 and 43.
  • the profiled surface 61 of the elastic covering 64 is the setting stat. 62 to the profiled surfaces 45 and 50 of the mounting elements 42 and 43. adequate. Therefore, after inserting the mounting device 41 in the setting stator 62, the profiled surface 50 of the mounting element 43 is a continuation of the profiled surface 45 of the mounting element 42
  • the bushing 44 of the mounting element 42 is rigidly fastened to the rigid coupling 46, and the position of the movable bushing 49 is determined by the setting stator 62, inside which the mounting device 41 is located.
  • the rotation of the disk 52 with respect to the longitudinal axis of the bushes 44, 49 is carried out in the angular direction such that the radial notches 55 of the disk 52 coincide with the radial notches 56 on the end face of the movable bush 49.
  • the disk 52 is moved in the axial direction towards the conical surface 53 of the rigid coupling 46 and the disk 52 is fastened thereon.
  • the mounting devices 21 and 41 set in this way are used further for the oriented assembly of the stators 4 and 5 and the rotors 6 and 7 of the section borehole sole screw motor.
  • the Sohraubole section borehole bottom motor is assembled by successively assembling the rotors 6 and 7 and the stators 4 and 5 of the motor sections 1 and 2.
  • the assembly of the rotors 6 and 7 is carried out as follows (Fig. 8).
  • the rotors 6 and 7 are connected to one another by means of the threaded bushing 19 and then temporarily fastened to the threads 67 and 6b.
  • the mounting device 21 with the correction device 35 is attached to the profiled surfaces 14 and 15 aer to be connected to rotors 6 and 7 in such a way that the profiled surface 27 of the elastic covering 26 of the mounting element 22 is located on the profiled surface 14 of the rotor 6 is located, while the profiled surface 34 of the elastic covering 33 of the movable bushing 31 of the mounting element 23 is located on the profiled surface 15 of the rotor 7. Then you make the final fastening of the threads 67 and 68. When the threads 67 and 68 are fastened, the rotor 6 is fastened immovably, together with it the mounting element 22 of the mounting device 21 is immovably fastened.
  • the rotor 7 arranged in the movable part of a mechanical assembly key (not shown in the drawing) is rotated together with the movable bushing 31 relative to the fixed housing 28 of the assembly element 23.
  • the radial notches 39 of the movable bushing 31 match the radial notches 38 of the washer 36 of the provisionally set correction device 35 in the area of the angular displacements of the individual parts to be connected (the rotors 6 and 7 and the threaded bushing 19) within the permissible torques for the threads 67 and 68 to be screwed.
  • a constant visual inspection of the size of the screwing torque and the position of the radial recesses 38 and 39 is exercised.
  • the rotors 6 and 7 assembled in this way have profiled surfaces 14 and 15 which are a continuation of the one by the other or with others Words represent a monolithic rotor with a uniform profiled surface.
  • stators 4 and 5 of the sectional borehole bottom screw motor takes place with the aid of the mounting device 41 with the correction device 51 (FIG. 9).
  • the stators 4 and 5 are connected to one another by means of the threaded bushing 16, and all the individual parts to be connected are fastened to one another on the threads 69 and 70.
  • the mounting device 41 with the correction device 51 is attached to the profiled surfaces 12 and 13 of the stators 4 and 5 in such a way that the profiled surface 45 of the bushing 44 of the mounting element 42 is located on the profiled surface 12 of the elastic covering 10 of the stator 4, while the profiled surface 50 of the movable bushing 49 of the mounting element 43 is located on the profiled surface 13 of the elastic covering 11 of the stator 5. Furthermore, the threads 69 and 70 are finally fastened. When fastening the threads 69 and 70, the stator 4 is immovably fastened, together with it the mounting element 42 of the mounting device 41 is immovably fastened, while the stator 5 together with the movable bushing 49 of the mounting element 43 in the movable part of a
  • the stators 4 and 5 assembled according to the described method have profiled surfaces 12 and 13 similar to the profiled surface of a uniform monolithic stator.
  • the required number of individual parts of the same name can be assembled into a uniform monolithic group, which has a uniform profiled surface. Then the rotors 6 and 7 assembled in this way are inserted into the stators 4 and 5 assembled in a similar manner, the threaded sleeve 17 is fastened to the upper stator 4 and the two motor sections 1 and 2 are connected to the spindle section 3 of the section borehole bottom. Screw motor connected (Fig.l).
  • the present invention can be applied as a bottom-hole hydraulic motor for drilling oil and gas wells.
  • the invention can also be used in other fields of technology, for example in ore mining for drilling artesian wells and geological exploration wells and for the general repair of boreholes.

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Abstract

Der Bohrlochsohlenmotor enthält eine Stützeinheit (3), die mit einer Motorsektion (1, 2) verbunden ist, welche nacheinander angeordnete Arbeitsorgane - einen Stator (4, 5) und einen Rotor (6, 7)-einschließt, die über ihre profilierten Schraubenflächen (12, 13, 14, 15) miteinander zusammenwirken. Die gleichnamigen Paare der benachbarten Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) sind mit Hilfe von einteiligen Gewindebuchsen (16, 19) starr untereinander verbunden. Die Montagevorrichtung schließt Montageelemente (22, 23) ein, von denen jedes in Form von mittels einer Steifkupplung (24) verbundenen zwei Buchsen (25) mit profilierten Oberflächen ausgeführt ist, welche Buchsen entlang einer gleichen Längsachse angeordnet sind. Eine der Buchsen (25) ist an der Steifkupplung (24) starr angebracht, während die andere in bezug auf die Längsachse verschiebbar ist. Das Verfahren zum Zusammenbau des Bohrlochsohlenmotors wird mit Verwendung der vorläufig eingestellten Montagevorrichtung durchgeführt und besteht in der Verbindung der gleichnamigen Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) mittels der Gewindebuchsen (16, 19) untereinander, welche Verbindung die Anordnung der profilierten Oberflächen (12, 13, 14, 15) der Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) ähnlich der profilierten Oberfläche eines einheitlichen monolithischen Rotors und Stators gewährleistet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Bohrausrüstungen, insbesondere auf einen Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotor und auf ein Verfahren zum orientierten Zusammenbau seiner Arbeitsorgane unter Verwendung einer Montagevorrichtung.
  • Stand der Technik
  • In der Praxis der Niederbringung von Bonrungen finden Bohrlochaohlen-Schraubenmotoren immer mehr Verbreiein tung. Für sie sind/einfacher Betrieb und eine einfache ßedienung sowie geringe ßiotorabmessungen kennzeichnend (Gusman M.T., Baldenko D.F. u.a. "Zaboinye vintovye dvigateli dlya burenia skvazhin" /Bohrlochsohlen-Schraubenmotoren zum Niederbringen von Bohrungen/, Moskau, "Nedra", 1981).
  • Die Länge der Arbeitsorgane - der Statoren und Rotoren - von Bohrlochsohlen-Schraubenmotoren ist im Hinblick auf die technologischen Möglichkeiten ihrer Herstellung begrenzt. Im Zusammenhang damit sind die bei der Arbeit des lotors auftretenden spezifischen Gröen des Drehmomentes und des Druckgefälles je Längeneinheit der Arbeitsorgane oder je einem Schraubengang ihres Schraubengewindes ninreichend groß.
  • Unter erleichterten Bohrbedingungen mit Klarwasserspülung der Sohle gewährleistet der Einsatz von Bohrlochsohlen-Schraubenmotoren eine hohe Effektivität und genügt vollkommen den Anforderungen,der Bohrtechniker, jedoch werden in den meisten Regionen Bohrspülungen mit hohem Gehalt an fester Phase verwendet, was die Betriebsdauer der Arbeitsorgane erheblich herabmindert und einen Faktor darstellt, welcher die allgemeine Verwendung derartiger Motoren einschränkt. Die Vervollkommnung von Bohrlochsohlen--Scnraubenmotoren in der in- und ausländischer Praxis geht den Weg einer Vergrößerung der Länge der Arbeitsorgane (der Anzahl der Schraubengange des Schraubengewindes), um spezifische Kontaktbelastungen im Schraubpaar zu vermindern und folglich die Betriebsdauer der Arbeitsorgane zu erhöhen. Die Arbeiten werden in zwei Ricntungen durchgeführt: in der perspektivischen Ausarbeitung der Technologie der Herstellung von monolithischen Mehrachritt-Konstruktionen von Rotoren und Statoren und in der Erarbeitung der Methoden eines Sektionierens der Arbeitsorgane der Motoren.
  • Zur Zeit ist eine Reihe von technischen Zösungen bezüglich der Sektionierung der Arbeitsorgane von Bohrlochsohlen-Schraubenmotoren bekannt.
  • Es ist ein Verfahren zum Zusammenbau eines bekannt Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors bekannt, der konstruktionsmaßig in Form von zwei und mehr Sektionen von Arbeitsorganen ausgeführt ist, von denen jede einen Rotor und einen Stator einschließt (siehe den UdSSR-Urheberschein Nr. 286502, Klasse F 04 C 5/00, 1969).
  • Die Verbkndung der Sektionen wird folgenderweise bewirkt: die Statoren werden mittels einer Gewindebuchse, die Rotoren aber mittels eines Gelenkes verbunden. Bei dieser technischen Lösung kann die Übereinstimmung der Schraubenflächen der zu verbindenden gleichnamigen Arbeitsorgane nur zufällig erfolgen. Beim willkürlichen Zusammenbau der Arbeitsorgane, bei welchem die radiale Verschiebung der benachbarten Rotoren in bezug auf die Achse der Statoren in entgegengesetzter Richtung möglich ist, kennzeichnet sich die Arbeit des Motors durch erhöhte radiale Vibrationen, da die Verschiebung der Längsachsen der benachbarten Rotoren bis auf die doppelte Exzentrizität der Rotorachse in bezug auf die Statorachse in der Einsektionsvariante des Motors vergrößert werden kann, was zur Zerstörung von Verschraubungen und zur Möglichkeit von schweren Havarien im Bohrloch sowie zu einem intensiveren Verschleiß der Berührungsflächen des Schraubpaares infolge erhöhter dynamischer Beanspruchungen während der Arbeit des lotors führt.
  • Zur Gewährleistung eines orientierten Zusammenbaus der Arbeitsorgane eines Bohrlochsohlen-Schraubenmotors ist eine Montagevorrichtung bekannt (siehe die US-Patentschrift Nr. 3982858.
  • Die Vorrichtung schließt einen Montagestator und einen Montagerotor ein, von denen jeder eine ausreichende Länge aufweist, um die Anbringung der gleichnamigen Arbeitsorgane (Statoren oder Rotoren) an seiner profilierten Oherfläche sicherzustellen.
  • Der Montagestatorbzw. der. Montageriotor hat eine profilierte Oberfläche, die der profilierten Oberfläche der zu.verbindenden Arbeitsorgane adäquat ist.
  • Das Verfahren zum Zusammenbau des Motors besteht darin, daß zuerst die Spindelsektion zusammengebaut wird, die Stütz- und Abdichteinheiten enthält. Danach werden aufeinanderfolgend die Arbeitsorgane der Motorsektionen unter Einhaltung einer vorgegebenen Orientierung der profillierten Oberflächen zusammengebaut. Die Aufeinanderfolge des orientierten Zusammenbaus ist wie folgt. Zwei Statoren, die gleiche geometrische Abmessungen der profilierten Oberflächen aufweisen, werden an dem Montagerotor bis zur Berührung der Stirnseiten angebracht, wobei an ihnen zylindrische Oberflächen (an dem einen Stator eine zylindrische Außenfläche und an dem anderen Stator eine zylindrische Innenfläche) ausgeführt sind. Nach der Herstellung des Kontaktes der Stirnseiten beim Aufsetzen der Statoren auf die zu koppelnden zylindrischen Oberflächen trägt man auf einen jeden der Statoren Anrisse auf, welche die gegenseitige Anordnung der Statoren bei in ihnen eingesetztem Montagerotor bedingen. Auf diese Weise wird die Fortsetzung der profilierten Oberfläche von dem einen Stator auf den anderen sichergestellt. Danach wird der Montagerotor entfernt, das Zusammenfallen der aufgetragenen Anrisse geprüft und die beiden Statoren durch Schweißung am gesamten Umfang der Außenfläche verbunden. In ebensolcher Weise werden alle nachfolgenden Statoren angefügt.
  • Die Rotoren der besagten Motoren, welche bei ihrem Einsetzen in die Statoren den Motorbetrieb gewährleisten, werden untereinander innerhalb eines einheitlichen Montagestators verbunden, dessen Innenfläche der profilierten Oberfläche der zu verbindenden Rotoren vollkommen entspricht. Nach der Montage werden die Rotoren in axialer Richtung befestigt, der Montagestator wird entfernt, indem er dabei die Stoßstelle zwischen den zu verbindenden Rotoren freigibt. Die beiden Rotoren werden am gesamten Umfang der Außenfläche zusammengeschweißt. In derselben Weise werden auch die nachfolgenden Rotoren angefügt.
  • Das genannte Verfahren zur orientierten Verbindung der Arbeitsorgane bietet die Möglichkeit, die erforderliche Anzahl von Paaren "Stator - Rotor" zusammenzubauen, wobei die profilierten Oberflächen der entsprechenden Arbeitsorgane ein einheitliches Schraubengewinde über die gesamte Zänge derselben darstellen. Nach dem Einsetzen der zusammengebauten Rotoren in die zusammengebauten Statoren wird die Motorsektion an die früher zusammengebaute Spindelsektion angeschlossen.
  • Nachteilig bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zum Zusammenbau der Arbeitsorgane des Motors sind technische Schwierigkeiten bei der Durchführung des orientierten Zusammenbaus der Arbeitsorgane. Das Vorhandensein einer vereinfachten Montagevorrichtung führte zur Verkomplizierung der Motorkonstruktion. Gleichzeitig wurde auch der eigentliche Prozeß des orientierten Zusammenbaus komplizierter. Außerdem ist die Schweißung der Arbeitsorgane keine zuverlässige Verbindungsart bei den Erzeugnissen, die unter angespannten Bedingungen von erhöhten Belastungen und Vibrationen arbeiten, weil beim Verbinden der benachbarten gleichnamigen Arbeitsorgane Achsabweichung und Schisfstellung ihrer Längsachsen unvermeidlioh sind, was die Folge einer Lageabweichung von der Parallelität der Stirnflächen der zu eektionierenden Arbeitsorgane ist. Die Schweißung von gummibelegten Statoren kann zur Beschädigung des Gummibelags führen.
  • Die Schweißverbindung macht die Konstruktion des Motors nicht auseinandernehmbar und führt bei Beschädigung eines der Arbeitsorgane der zu verbindenden Sektionen zur NotwendigKeit einer komplizierten Reparatur des Motors oder zur vollständigen Auswechselung desselben.
  • Ein weiterer Nachteil des genannten Verfahrens zum
  • Zusammenbau der Arbeitsorgane mit Hilfe der Schweißung ist, daß es ohne kontinuierliche Sichtkontrolle der gegenseitigen Anordnung der Schraubengewinde von Rotoren und Statoren der zu verbindenden Sektionen durchgeführt wird, was letzten Endes den Prozeß des Zusammenbaus erschwert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenantrieb und ein Verfahren zum orientierten Zusammenbau seiner Arbeitsorgane unter Verwendung einer Montagevorrichtung zu schaffen, bei welchen die Verbindung der Arbeitsorgane des Bohrlochunter sohlenantriebs / Vereinfachung seines Zusammenbaus ohne Schweißen möglich ist.
  • Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotor, der eine Stützeinheit enthält, die mit einer Motorsektion verbunden ist, welche nacheinander angeordnete Arbeitsorgane - einen Stator und einen Rotor - einschließt, die über ihre profilierten Schraubenflächen miteinander zusammenwirken, deren Gängigkeit durch die Schraubengewinde dieser Oberflächen bestimmt wird, wobei die gleichnamigen Paare der benachbarten Arbeitsorgane gleichachsig starr untereinander verbunden sind, erfindungsgemäß die starre gleichachsige Verbindung jedes gleichnamigen Paares der benachbarten Arbeitsorgane in Form einer einteiligen Gewindebuchse ausgeführt ist.
  • Der erfindungsgemäße Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotor, dessen Arbeitsorgane vermittels einer einteiligen Gewindebuchse zusammengebaut sind, weist eine erhöhte Betriebszuverlässigkeit auf, weil die Gewindebuchse die Achsabweichung und Schiefstellung der Achsen der verbundenen Arbeitsorgane kompensiert, welche beim Utoßverbinden der einzeln herstellbaren Arbeitsorgane unvermeidlich entstehen.
  • Der Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotor in der erfindungsgemäßen Montageweise gewährleistet eine beträchtliche Erhöhung der Sollbetriebszeit der Arbeitsorgane und schließt Brüche ihrer Verbindungseinheit aus.
  • Außerdem wird die Aufgabe auch dadurch gelöst, daß in der Montagevorrichtung zum orientierten Zusammenbau der Arbeitsorgane des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors, die Montageelemente mit profilierten Oberflächen einschließt, deren Gängigkeit durch die Schraubengewinde dieser Oberflächen bestimmt wird, die der profilierten Oberfläche des Arbeitsorgans des Motors entsprechen, erfindungsgemäß die Montageelemente mittels einer Steifkupplung paarweise verbunden sind und jedes von ihnen Buchsen mit profilierten Oberflächen enthält, von denen eine mit der Steifkupplung starr verbunden ist und die andere in bezug auf die eigene Längsachse verschiebbar angeordnet ist, wobei die Vorrichtung mit einer Scheibe mit Feststeller versehen ist, welche an der Steifkupplung angebracht ist, wobei die Stirnflächen der Scheibe und der beweglichen Buchse in gleichem Abstand voneinander Oefindliche radiale Einkerbungen aufweisen, deren Anzahl der der profilierten Oberfläche des Montageelementes gleich ist.
  • Der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors, dessen Arbeitsorgane vermittels einer einteiligen Gewindebuchse verbunden sind, ist nur mit Hilfe der Montagevorrichtung möglich, die es erlaubt, die gegenseitige Anordnung der Schraubengewinde der benachbarten gleichnamigen Arbeitsorgane der Statoren und Rotoren - zu überwachen.
  • Die erfindungsgemäßvorgeschlagene Montagevorrichtung gewährleistet die Sichtkontrolle der Qualität des Zusammenbaus, da die durch die Steifkupplung verbundenen Buchsen in die benachbarten gleichnamigen Arbeitsorgane eingesetzt werden und die gegenseitige Anordnung der Schraubengewinde an der relativen Lage der Einkerbungen an der Stirnfläche der beweglichen Buchse und der Scheibe beobachtet wird.
  • Im Verfahren der Einstellung der erfindungsgemäßen Montagevorrichtung vereinigt man die profilierten Oberflächen der Buchsen des Mont ageelementes mit der profilierten Oberfläche des Einstellelementes, dessen Länge nicht kleiner als der Abstand zwischen den äußeren Stirn-und dessen seiten der Buchsen ist, / profilierte Oberfläche der profilierten Oberfläche des Arbeitsorgans des Motors identisch ist, und bringt auch durch Verschiebung der Scheibe in bezug auf die Längsachse der Buchsen die radialen Einkerbungen der Scheibe mit den radialen Einkerbungen der beweglichen Buchse zur Übereinstimmung, worauf man die Scheibe an der Steifkupplung mittelsdes Feststellers befestigt.
  • Die Einstellung der Montagevorrichtung macht keine zusätzlichen Einrichtungen erforderlich, und das Einstellelement stellt ein übliches Element des.Schraubpaares, d.h. den Rotor oder den Stator, dar, welche zum Zusammenbau des Sektiona-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors bestimmt sind.
  • Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß im Verfahren zum orientierten Zusammenbau der Arbeitsorgane des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors, welches die Vereinigung der profilierten Oberflächen der Arbeitsorgane des Motors und der Buchsen der Montageelemente der Montagevorrichtung einschließt, erfindungsgemäß man die gleichnamigen Arbeitsorgane mittels der Gewindebuchsen mit vorläufiger Befestigung auf den Gewinden untereinander verbindet, die profilierten Oberflächen der Buchsen der Montageelemente der eingestellten Montagevorrichtung jeweils mit den profilierten Oberflächen der zu verbindenden Arbeitsorgane vereinigt und die endgültige Befestigung der Gewinde im Bereich der Winkelverschiebungen der zu verbindenden Arbeitsorgane innerhalb der für die zu verschraubenden Gewinde zulässigen Drehmomente bis zur Übereinstimmung der radialen Einkerbungen an der Scheibe und der beweglichen Buchse des Montageelementes vornimmt.
  • Das Verfahren zum Zusammenbau des Sektions-Bohrlocnunter sohlen-Schraubenmotors / Verwendung der vorläufig eingestellten Montagevorrichtung vereinfacht den tecnnologischen Prozeß des Zusammenbaus, da beim Einsatz der Montagevorrichtung die Notwendigkeit zusätzlicher technologischer Arbeitsgänge entfällt, und gewährleistet die erforderliche Genauigkeit der orientierten Schraubengewinde der benachbarten gleichnamigen Arbeitsorgane.
  • Besehreibung der Zeichnungen
  • Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung ihren Ausführungsbeispiele und aus beigefügten Zeichnungen, in denen es zeigen:
    • Fig. 1 einen Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotor (Längsschnitt);
    • - Fig. 2 eine Montagevorrichtung zum orientierten Zusammenbau der Rotoren des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors (Längsschnitt);
    • Fig. 3 die Korrektureinrichtung der Montagevorrichtung zum Zusammenbau von Rotoren (Ansicht in Pfeilrichtung A in Fig. 2);
    • Fig. 4 eine Montagevorrichtung zum orientierten Zusammenbau der Statoren des Sektions-Bohrloch-Schraubenmotors (Längsschnitt);
    • Fig. 5 die Korrektureinrichtung der Montagevorrichtung zum Zusammenbau von Statoren (Ansicht in Pfeilrichtung B von Fig. 4);
    • Fig. 6 ein Schema, welches das Verfahren zur Einstellung der Montagevorrichtung zum orientierten Zusammenbau von Rotoren veranschaulicht;
    • Fig. 7 ein Schema, welches das Verfahren zur Einstellung der Montagevorrichtung zum orientierten Zusammenbau von Statoren veranschaulicht;
    • Fig. 8 ein Schema, welches das Verfahren zum ar ientierten Zusammenbau der Rotoren des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors veranschaulicht;
    • Fig. 9 ein Schema, welches das Verfahren zum orientierten Zusammenbau der btatoren des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors veranschaulicht.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Der Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotor (Fig. 1) in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform schließt Motorsektionen 1 und 2 sowie eine Spindelsektion 3 ein. Jede Motorsektion 1, (2) enthält Arbeitsorgane - einen Stator 4 (5) und einen innerhalb desselben angeordneten Rotor 6 (7). Der Stator 4 (5) stellt ein metallisches Gehäuse 8 (9) dar, an dessen Innenfläche ein elastischer Belag 10 (11) anvulkanisiert ist. Derj.enige Teil des elastischen Belags 10 (11) des Stators 4 (5), welcher mit dem Rotor 6 (7)' kontaktiert, besitzt eine mehrgängige profilierte Schraubenfläche 12 (13).
  • Der Rotor 6 (7) besitzt eine mehrgängige profilierte Schraubenfläche 14 (15), die mit der zugeordneten profilierten Oberfläche 12 (13) des elastischen Belags 10(11) des Stators 4 (.5) kontaktiert. Die Gangzahl der profilierten Oberfläche 14 (15) des Rotors 6 (7) unterscheidet sich um Eins von der Gangzahl der profilierten Oberfläche 12 (13) des elastischen Belags 10 (11) des Stators 4 (5).
  • Der Rotor 6 (7) ist innerhalb des Stators 4 (5) derart untergebracht, daß seine Achse von der Achse des Sta- tors 4 (5) um die Größe der Exzentrizität "e" entfernt ist.
  • Die profilierten Oberflächen 12 (13) des elastischen Belags 10 (11) des Stators 4 (5) und des Rotors 6 (7) bilden, indem sie miteinander kontaktieren, Rammern C zum Durchtritt einer Flüssigkeit oder eines anderen Arbeitsmittels.
  • Die Statoren 4 und 5 der Motorsektionen 1 und 2 sind über eine einteilige Gewindebuchse 16 untereinander verbunden. An den oberen Stator 4 wird ebenfalls mit Hilfe eines Gewindes eine Gewindebuchse 17 befestigt, über welche der Motor mit einem (nicht abgebildeten ) Bohrgestänge verbunden ist. Der untere Stator 5 der Motorsektion 2 ist mit Hilfe eines Gewindes mit dem Gehäuse 18 der Spindelsektion 3 verbunden.
  • Die Rotoren 6 und 7 sind ebenfalls mittels einer einteiligen Gewindebuchse 19 untereinander verbunden.
  • Die Verwendung der einteiligen Gewindebuchsen 16 und 19 zur Verbindung jeweils der Statoren 4 und 5 und der Rotoren 6 und 7 ermöglicht eine gleichachsige Verbindung der Statoren 4 und 5 sowie der Rotoren 6 und 7.
  • Im unteren Teil ist der Rotor 7 der Motorsektion 2 mit der Ausgangswelle 20 der Spindelsektion 3 verbunden, welche ihrerseits mit einem (nicht abgebildeten) gesteinszerstörenden Werkzeug verbunden wird.
  • Die Montagevorrichtung 21 (Fig. 2) zum orientierten Zusammenbau der Rotoren 6 und 7 eines Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors schließt zwei Montageelemente 22 und 23 ein, die mittels Steifkupplungen 24 untereinander verbunden sind. Das Montageelement 22 stellt eine Buchse 25 dar, an de Innenfläche in dieser Ausführungsform ein elastischer Belag 26 anvulkalisiert ist, welcher eine mehrgängige profilierte Schraubenoberfläche 27 aufweist. Die Gangzahl der profilierten Oberfläche 27 ist der Gangzahl der profilierten Oberfläche 14 (15) der Rotoren 6 (7) gleich. Das Profil der Oberfläche 27 ist so ausgeführt, daß bei ihrer Kopplung mit der profilierten Oberfläche 14 (15) der Rotoren 6 (7) zwischen ihnen kein Spalt besteht.
  • Das Montageelement 23 ist in Form eines Gehäuses 28 ausgebildet, in dessen Innerem ein Lager 29 untergebracht ist, das mittels eines Stiftes 30 befestigt ist. Das Gehäuse 28 ist mit der Buchse 25 mittels der Steifkupplungen 24 starr verbunden. Im Lager 29 ist eine bewegliche Buchse 31 angeordnet. In dieser Ausführungsform wird die Beweglichkeit der Buchse 31 durch die Möglichkeit ihrer Drehung um die eigene Längsachse sichergestellt. Die Buchsen 25 und 31 sind gleichachsig montiert.
  • Zur Verhinderung einer axialen Verschiebung der Buchse 31 ist an ihrer Außenfläche ein Anschlagring 32 angebracht.
  • Ebenso wie die Buchse 25 besitzt die bewegliche Buchse 31 einen an ihre Innenfläche anvulkanisierten elastischen Belag 33, der eine mehrgängige profilierte Schraubenoberfläche 34 aufweist. Die Gangzahl der Oberfläche 34 und die Ausbildung des Profils sind entsprechend wie bei der profilierten Oberfläche 27 des elastischen Belags 26 der Buchse 25.
  • Die hier beschriebene Montagevorrichtung ist mit einer Korrektureinrichtung 35 ausgestattet, die eine Scheibe 36 (Fig. 2, 3) einschließt, welche am Gehäuse 28 mit Hilfe einer Schraube 37 befestigt ist. An der Stirnfläche der Scheibe 35 und der Buchse 31 sind jeweils Einkerbungen 38 und 39 aufgetragen. Die Abstände zwischen den Einkerbungen 38 an der Oberfläche der Scheibe 36, welche durch die Größe des Zentriwinkels α bestimmt werden, sind ein und dieselben und zwischen beliebigen zwei benachbarten Einkerbungen 38 gleich. In gleichem Abstand voneinander befinden sich auch die Einkerbungen 39 an der Stirnfläche der Buchse 31.
  • Die Anzahl der radialen Einkerbungen 38 und 39 an der Scheibe 36 und der Buchse 31 ist der Gängigkeit der profilierten Schraubenfläche 14 (15) der Rotoren 6 (7) gleich.
  • Die Steifkupplung 24, die die Montageelemente 22 und 23 starr verbindet, besitzt Gewindeenden mit Muttern 40, mit deren Hilfe der Abstand zwischen den Montagelementen 22 und 23 in axialer Richtung geregelt wird.
  • Ähnlich ist die Montagevorrichtung 41 zum orientierten Zusammenbau der Statoren 4 und 5 des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors (Fig. 4) ausgeführt.
  • Diese Montagevorrichtung 41 besteht aus zwei Montageelementen 42 und 43. Das Montageelement 42 stellt eine Buchse 44 mit mehrgängiger profilierter Schraubenfläche 45 dar. Die Buchse 44 ist mit einer Steifkupplung 46 starr verbunden, an welcher auch das Montageelement 43 montiert ist. Zwischen der Steifkupplung 46 und dem Montageelement 43 ist ein Lager 47 angeordnet, dank welchem in dieser Ausführungsform der Montagevorrichtung 41 die Drehungsmöglichkeit des Montageelementes 43 in bezug auf die Längsachse der Buchse 44 sichergestellt wird. Zur Verhinderung einer axialen Verschiebung des Montageelementes 43 längs der Steifkupplung 46 ist an dieser ein Anschlagring 48 angebracht. Das Montageelement 43 selbst ist in Form einer beweglichen Buchse 49 mit mehrgängiger profilierter Schraubenfläche 50 ausgebildet. Die Buchsen 44 und 49 sind gleichachsig angeordnet.
  • Ebenso wie die oben behandelte ist die in Rede stehende Montagevorrichtung 41 mit einer Korrektureinrichtung 51 (Fig. 4, 5) ausgestattet, die eine Scheibe 52 einschließt, welche an einer Kegelfläche 53 der Steifkupplung 46 angebracht ist. Zur starren Befestigung der Scheibe 52 ist eine Mutter 54 vorgesehen, die längs der Steifkupplung 46 auf einem Gewinde verstellbar ist.
  • An der Stirnfläche der Scheibe 52 sind radiale Einkerbungen 55 angebracht. Der Abstände zwischen den Einkerbungen 55, welche durch die Größe des Zentriwinkels β bestimmt werden, sind ein und dieselben und zwischen beliebigen zwei benachbarten Einkerbun 55 gleich. In gleichem Abstand voneinander befinden sich. auch Einkerbungen 56 an der Stirnfläche der beweglichen Buchse 49.
  • Die Anzahl der radialen Einkerbungen 55 und 56 an der Scheibe 52 und der Buchse 49 ist der Gängigkeit der profilierten Schraubenfläche 12 (13) des elastischen Belags 10 (11) des Stators 4 (5) gleich. Ihrerseits sind die Profile der Oberflächen 45 und 50 der jeweiligen Buchsen 44 und 49 so ausgeführt, daß bei der Kopplung derselben mit der profilierten Oberfläche 12 (13) des elastischen Belags 10 (11) des Stators 4 (5) kein Spalt zwischen ihnen besteht.
  • Die Einstellung der Montagevorrichtung 21, (41) zum orientierten Zusammenbau der Rotoren 6 und 7 (oder der Statoren 4 und 5) des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors wird dazu durchgeführt, daß bei der Anbringung der Montageelemente 22 und 23 (42 und 43) an den profilierten Oberflächen 14 und 15 (12 und 13) der zu verbindenden Rotoren 6 und 7 (oder der Statoren 4 und 5)-mit der Möglichkeit der Ausübung einer Kontinuierlichen Sichtkontrolle - eine einheitliche profilierte Oberfläche dieser Montageelemente 22 und 23 (42 und 43) aufrechterhalten wird, d.h., die profilierte Oberfläche 34 (50) des Montageelementes 23 (43) ist die Fortsetzung der profilierten Oberfläche 27 (45) des Montagelementes 22 (42).
  • Das Verfahren zum Einstellen der Montagevorrichtung 21 zum orientierten Zusammenbau der Rotoren 6 und 7 besteht im folgenden (Fig. 6): die Montagevorrichtung 21 wird an der profilierten Oberfläche 57 eines Einstellrotors 58 angebracht. Hierbei ist die Länge L1 der mehrgängigen profilierten Oberfläche 57 des Rotors 58 zumindest gleich dem Abstand L2 zwischen den äußeren Stirnseiten 59 und 60 der Montageelemente 22 und 23. Da die profilierten Oberflächen 27 und 34 der elastischen Beläge 26 und 33 der Montageelemente 22 und 23 zur profilierten Oberfläche 57 des Einstellrotors 58 adäquat sind, so wird nach der Anbringung der Montagevorrichtung 21 am Einstellrotor 58 die profilierte Oberfläche 34 des Belags 33 des Mantageelementes 23 in dieser Lage eine Fortsetzung der profilierten Oberfläche 27 des elastischen Belags 26 des Montagelementes 22 bilden. Zugleich sind die Montageelemente 22 und 23 mittels der Steifkupplungen 24 starr untereinander verbunden, während sich die Scheibe 36 der Korrektureinrichtung 35 in freiem unbefestigtem Zustand befindet. Durch Drehung der Scheibe 36 in bezug auf die Längsachse der Buchsen 25, 31 verschiebt man die Scheibe 36 in der Winkelrichtung derart, daß die radialen Einkerbungen 38 der Scheibe 36 mit den radialen Einkerbungen 39, welche an der Stirnfläche der Buchse 31 aufgetragen sind, zusammenfallen. Da die radialen Einkerbungen 38 und 39 an den beiden Einzelteilen gleichmäßig angebracht sind, d.h. der Zentriwinkel α zwischen zwei beliebigen benachbarten radialen Einkerbungen ein und derselbe ist, so kann die Übereinstimmung der radialen Einkerbungen 38 und 39 bei jeder beliebigen Lage der Scheibe 36 erzielt werden. Nachdem die Scheibe 36 in bezug auf die Buchse 31 so eingestellt worden ist, daß die Einkerbungen 38 mit den Einkerbungen 39 zusammenfallen, fixiert man, ohne die Lage der Einzelteile zu ändern, die Lage der Scheibe 36 in bezug auf das Gehäuse 28 mit Hilfe der Schraube 37. Da das Gehäuse 28 des Montageelementes 23 vermittels der Steifkupplung 24 mit der Buchse 25 des Montageelementes 22 starr verbunden ist, die Scheibe 36 in bezug auf das Gehäuse 28 festgestellt ist und die Montagevorrichtung 21 sich auf der profilierten Oberfläche 57 des Einstellrotors 58 befindet, ist die Vorrichtung 21 nach Vollendung dieser Arbeitsgänge eingestellt.
  • In ähnlicher Weise erfolgt das Einstellen der Montagevorrichtung 41 zum orientierten Zusammenbau, der Statoren 4 und 5 (Fig. 7). Das Einstellungsverfahren besteht im folgenden. Die Montagevorrichtung 41 bringt man an der profilierten Oberfläche 61 eines Einstellstators 62 an. In dieser Ausführungsform ist der Einstellstator 62 in Gestalt eines Gehäuses 63 mit an dessen Innenfläche anvulkanisiertem elastischem Belag 64 ausgebildet. dierbei ist die Länge L3 der profilierten Oberfläche 61 des Einstellstators 62 zumindest gleich dem entsprechenden Abstand L4 zwischen den äußeren Stirnseiten 65 und 66 der Montageelemente 42 und 43. Ebenso wie im vorhergehenden Fall ist die profilierte Oberfläche 61 des elastischen Belags 64 des Einstellstatom.62 zu den profilierten Oberflächen 45 und 50 der Montageelemente 42 und 43. adäquat. Deshalb ist nach dem Einsetzen der Montagevorrichtung 41 im Einstellstator 62 die profilierte Oberfläche 50 des Montageelementes 43 eine Fortsetzung der profilierten Oberfläche 45 des Montageelementes 42
  • Die Buchse 44 des Montageelementes 42 ist an der Steifkupplung 46 starr befestigt, und die Lage der beweglichen Buchse 49 ist durch den Einstellstator 62 bedingt, in dessen Innerem sich die Montagevorrichtung 41 befindet. Die Drehung der Scheibe 52 in bezug auf die Längsachse der Buchsen 44, 49 wird in der Winkelrichtung derart vorgenommen, daß die radialen Einkerbungen 55 der Scheibe 52 mit den radialen Einkerbungen 56 an der Stirnfläche der beweglichen Buchse 49 zusammenfallen. Hiernach bewegt man mit Hilfe der Mutter 54 die Scheibe 52 in axialer Richtung auf die Kegelfläche 53 der Steifkupplung 46 zu und befestigt die Scheibe 52 auf derselben. Da die Buchse 44 des Montageelementes 42 und die bcheibe 52 der Korrektureinricntung 51 des Montageelementes 43 nach der Anbringung an der profilierten Oberfläche 61 des Einstellstators 62 und der Übereinstimmung der Einkerbungen 55 und 56 der Scheibe 52 und der beweglichen Buchse 49 starr an der Steifkupplung 46 befestigt sind, ist die Einstellung der Montagevorrichtung beendet.
  • Die auf diese Weise eingestellten Montagevorrichtungen 21 und 41 werden im weiteren zum orientierten Zusammenbau der Statoren 4 und 5 sowie der Rotoren 6 und 7 des Sekt ions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors benutzt.
  • Der Sektions-Bohrlochsohlen-Sohraubemotor wird durcn aufeinanderfolgenden Zusammenbau der Rotoren 6 und 7 sowie der Statoren 4 und 5 der Motorsektionen 1 und 2 zusammengebaut. Der Zusammenbau der Rotoren 6 und 7 wird folgenderweise vorgenommen (Fig. 8). Die Rotoren 6 und 7 werden mittels der Gewindebuchse 19 miteinander verbunden und dann an den Gewinden 67 und 6b vorläufig befestigt. Dann bringt man an den profilierten Oberflächen 14 und 15 aer zu verbindenden Rotoren 6 und 7 die Montagevorrichtung 21 mit der Korrektureinrichtung 35 in solcher Weise an, daß die profilierte Oberfläche 27 des elastischen Belags 26 des Montageelementes 22 sich auf der profilierten Oberfläche 14 des Rotors 6 befindet, während die profilierte Oberfläche 34 des elastischen Belags 33 der beweglichen Buchse 31 des Montageelementes 23 sich auf der profilierten Oberfläche 15 des Rotors 7 befindet. Hiernach nimmt man die endgültige Befestigung der Gewinde 67 und 68 vor. Bei der Befestigung der Gewinde 67 und 68 befestigt man den Rotor 6 unbeweglich, zusammen mit ihm wird das Montageelement 22 der Montagevorrichtung 21 unbeweglich befestigt. Der im beweglichen Teil eines (in der Zeicnnung nicht gezeigten) mechanischen Montageschlüsseis angeordnet Rotor 7 wird zusammen mit der beweglichen Buchse 31 relativ zum feststehenden Gehäuse 28 des Montageelementes 23 gedreht. Bei der Verschraubung der Gewinde 67 und 68 erzielt man eine Übereinstimmung der raaialen Einkerbungen 39 der beweglichen Buchse 31 mit den radialen Einkerbungen 38 der Scheibe 36 der vorläufig eingestellten Korrektureinrichtung 35 im Bereich der Winkelverschiebungen der zu verbindenden Einzelteile (der Rotoren 6 und 7 und der Gewindebuchse 19) innerhalb der für die zu verschraubenden Gewinde 67 und 68 zulässigen Drehmomente. Im Prozeß des Zusammenbaus wird eine ständige Sichtkontrolle über die Größe des Verschraubdrehmomentes und die Lage der radialen Einterbungen 38 und 39 ausgeübt.
  • Die auf diese Weise zusammengebauten Rotoren 6 und 7 besitzen profilierte Oberflächen 14 und 15, die eine Fortsetzung der einen durch die andere sind oder, mit anderen Worten, einen monolithischen Rotor mit einer einheitlichen profilierten Oberfläche darstellen.
  • In ähnlicher Weise erfolgt der orientierte Zusammenbau der Statoren 4 und 5 des Sektions-Bohrlochsohlen--Schraubenmotors mit Hilfe der Montagevorrichtung 41 mit der Korrektureinriohtung 51 (Fig. 9). Zuerst werden die Statoren 4 und 5 mittels der Gewindebuchse 16 miteinander verbunden, und alle zu verbindenden Einzelteile werden untereinander auf den Gewinden 69 und 70 befestigt. Dann bringt man an den profilierten Oberflächen 12 und 13 der Statoren 4 und 5 die Montagevorrichtung 41 mit der Korrektureinrichtung 51 in solcher Weise an, daß die profilierte Oberfläche 45 der Buchse 44 des Montageelementes 42 sich auf der profilierten Oberfläche 12 des elastischen Belags 10 des Stators 4 befindet, während die profilierte Oberfläche 50 der beweglichen Buchse 49 des Montageelementes 43 sich auf der profilierten Oberfläche 13 des elastischen Belags 11 des Stators 5 befindet. Des weiteren nimmt man die endgültige Befestigung der Gewinde 69 und 70 vor. Bei der Befestigung der Gewinde 69 und 70 befestigt man den stator 4 unbeweglich, zusammen mit ihm wird das Montageelement 42 der Montagevorricntung 41 unbeweglich befestigt, während der Stator 5 zusammen mit der beweglichen Buchse 49 des Montageelementes 43 im beweglichen Teil eines
  • (nioht gezeigten) mechaniscnen Schlüssels relativ zur feststehenden Scheibe 52 gedreht wird, die an der Steifkupplung 46 starr befestigt ist. Hierbei erzielt man eine Übereinstimmung der radialen Einkerbungen 56 der beweglichen Buchse 49 mit den radialen Einkerbungen 55 der Scheibe 52 der Korrektureinrichtung 51 im Bereich der Winkelverschiebungen der zu verbindenden Teile (der Statoren 4 und 5 und der Gewindebuchse 16) innerhalb der für die zu verschraubenden Gewinde 69 und 70 zulässigen Drehmomente.
  • Ebenso wie im Falle des orientierten Zusammenbaus der Rotoren 6 und 7 besitzen die nach dem beschriebenen Verfahren zusammengebauten Statoren 4 und 5 profilierte Oberflächen 12 und 13 ähnlich der profilierten Oberfläche eines einheitlichen monolithischen Stators.
  • In ännlicner Weise kann die erforderliche Anzanl der gleichnamigen Einzelteile (Rotoren und Statoren) zu einer einheitlichen monolithischen Gruppe zusammengebaut werden, welche eine einheitliche profilierte Oberfläche aufweist. Dann werden die auf diese Weise zusammengebauten Rotoren 6 und 7 in die in ähnlicher Weise zusammengebauten Statoren 4 und 5 eingesetzt, an den oberen Stator 4 wird die Gewindebuohse 17 befestigt und die beiden Motorsektionen l und 2 werden mit der Spindelsektion 3 des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors verbunden (Fig.l).
  • Gewerbliche Verwertbarkeit
  • Am effektivsten kann die vorliegende Erfindung als hydraulischer Bohrlochsohlenmotor beim Niederbringen von Erdöl- und Erdgasbohrungen angewendet werden.
  • Die Erfindung kann auch auf anderen Gebieten der Technik Anwendung finden, beispielsweise im Erzbergbau beim Bohren von artesischen Brunnen und geologischen Erkundungsbohrungen sowie bei der Generalreparatur von Bohrlöchern.

Claims (4)

1. Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotor, der eine Stützeinheit (3) enthält, die mit einer Motorsektion (1,2) verbunden ist, welche hintereinander angeordnete Arbeitsorgane - einen Stator (4, 5) und einen Rotor (6, 7) -einschließt, die über ihre profilierten Schraubenfläcne (12, 13, 14, 15) miteinander zusammenwirken, deren Gängigkeit durch die Schraubengewinde dieser Oberflächen bestimmt wird, wobei die gleichnamigen Paare der benachbarten Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) gleichachsig starr untereinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die starre gleichachsige Verbindung jedes gleichnamigen Paares der benachbarten Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) in Form einer einteiligen Gewindebuchse (16, 19) ausgeführt ist.
2. Montagevorrichtung zum orientierten Zusammenbau der Arbeitsorgane des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors (21, 41), welche Montageelemente (22, 23, 42, 43) mit profilierten Oberflächen (27, 34, 45, 50) einschließt, deren Gängigkeit durch die Schraubengewinde dieser Oberflächen (27, 34, 45, 50) bestimmt wird, die der profilierten Oberfläche (12, 13, 14, 15) des Arbeitsorgans (4, 5, 6, 7) des Motars entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageelemente (22,23,42,43) mittels einer verbunden sind Steifkupplung (24, 46)/und jedes von ihnen eine Buchse (25, 31, 44, 49) mit profilierter Oberfläche (27, 34, 45, 50) enthält, wobei die gleichnamigen Buchsen (25, 31, 44, 49) gleichacnsig angeordnet sind, eine der Buchsen (25, 44) mit der Steifkupplung (24, 46) starr verbunden ist. und die andere (31, 49) in bezug auf die eigene Längsachse verschiebbar angeordnet ist, wobei die Vorrichtung mit einer Scheibe (36, 52) mit Feststeller (37, 54) versehen ist, welche an der Steifkupplung (24, 46) angebracht ist, wobei die Stirnflächen der Scheibe (36, 52) und der beweglichen Buchse (31, 49) in gleichem Abstand voneinander befindliche radiale Einkerbungen (38, 39, 55, 56) aufweisen, deren Anzahl der Gängigkeit der profilierten Oberfläche (27, 34, 45, 50) des Montageelementes (22, 23,42,43) gleich ist.
3. Verfahren zum Einstellen der Montagevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die profilierten Oberflächen (27, 34, 45, 50) der Buchsen (25, 31, 44, 49) des Montageelementes (22, 23, 42, 43) mit der profilierten Oberfläche (57, 61) des Einstellelementes (58, 62) vereinigt, dessen Länge nicht kleiner als der Abstand zwischen den äußeren Stirnseiten (59, 60, 65, 66) der Buchsen (25, 31, 44, 49) und dessen profilierte Oberfläche (57, 61) aber der profilierten Oberfläche des Arbeitsorgans (4, 5, 6, 7) des Motors identisch ist, und durch Verschiebung der Scheibe (36, 52) in bezug auf die Längsachse der Buchsen (25 31, 44, 49) die radialen Einkerbungen (38, 55) der Scheibe (36,52) mit den radialen Einkerbungen (39,. 56) der beweglichen Buchse (31, 49) zur Übereinstimmung bringt, worauf man die Scheibe (36, 52) an der Steifkupplung (24, 46) mittels des Feststellers (37, 54) befestigt.
4. Verfahren zum orientierten Zusammenbau der Arbeitsorgane des Sektions-Bohrlochsohlen-Schraubenmotors nach Anspruch 1 mit Verwendung der Montagevorrichtung nach Anspruch 2, welches Verfahren die Vereinigung der profilierten Oberfläche (14, 15, 12, 13) der Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) des Motors und der Buchsen (25, 31, 44, 49) der Montageelemente (22, 23, 42, 43) der Montagevorrichtung (21,41) einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß man die gleichnamigen Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) mittels der Gewindebuchsen (16, 19) mit vorläufiger Befestigung auf den Gewinden (67, 68, 69, 70) untereinander verbindet, die profilierten Oberflächen (27, 34, 45, 50) der Buchsen (25, 31, 44, 49) der Montageelemente (22, 23, 42, 43) der eingestellten Montagevorricntung jeweils mit den profilierten Oberflächen (12, 13, 14, 15) der zu verbindenden Arbeitsorgane (4, 5) vereinigt und die endgültige Befestigung der Gewinde im Bereich der Winkelverschiebungen der zu verbindenden Arbeitsorgane (4, 5, 6, 7) innerhalb der für die zu verschraubenden Gewinde zulässigen Drehmomente bis zur Übereinstimmung der radialen Einkerbungen (38, 39, 55, 56) an der Scneibe (36, 52) und der beweglichen Buchse (31, 49) des Montageelementes (23, 43) vornimmt.
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