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螺桿馬達結(jié)構(gòu)特點和工作原理

來源:原創(chuàng) 2021-01-25 瀏覽量:12264

螺桿馬達可能對于那些非專業(yè)人士來說,很少聽到過,但它卻是在石油鉆井行業(yè)起著至關(guān)重要作用的關(guān)鍵零部件。西迪技術(shù)股份有限公司對于螺桿馬達的生產(chǎn),有著豐富的經(jīng)驗和先進成熟的技術(shù)。今天,西迪小編就帶大家一起去了解下什么是螺桿馬達,它的結(jié)構(gòu)特點和工作原理是什么。

螺桿馬達是一種容積式馬達,高壓鉆井液經(jīng)帶有螺旋表面的轉(zhuǎn)子和定子形成的若干密封腔中,使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動鉆頭破碎巖石。螺桿馬達具有低速大扭矩的硬特性,過載能力強,易操作、結(jié)構(gòu)較簡單,在小尺寸時能得到大的扭矩和功率,有橫向振動。

螺桿馬達主要由旁通閥、馬達、萬向軸和傳動軸等4個部件組成。

1.旁通閥總成。

旁通閥總成由閥芯、閥套、彈簧、閥口等零件組成。閥芯有兩個位置:開啟位置和關(guān)閉位置。旁通閥的開啟與關(guān)閉由鉆井液的流量控制。鑒于石油鉆井的惡劣環(huán)境,一般這些關(guān)鍵零件宜采用耐磨耐腐蝕的硬質(zhì)合金材料制作。

正常鉆進時,鉆井液的壓力迫使閥芯向下運動,造成彈簧壓縮并關(guān)閉閥體上的通道。此時泥漿流經(jīng)馬達,把壓力能轉(zhuǎn)換為機械能。

在起下鉆作業(yè)過程中,泥漿泵停泵或流量較小,鉆井液壓力消失,被壓縮的彈簧上舉閥芯,旁通閥開啟,將鉆柱內(nèi)孔與環(huán)空連通。起鉆時,鉆柱內(nèi)的泥漿經(jīng)閥口流人環(huán)空,不會溢于井臺上。下鉆時,環(huán)空內(nèi)的泥漿經(jīng)閥口進入鉆柱,減少鉆柱內(nèi)外的壓力差。

2.馬達總成。

螺桿馬達的馬達由定子和轉(zhuǎn)子兩個零件組成。定子是在鋼管內(nèi)壁上壓注并黏結(jié)牢固的橡膠襯套。橡膠內(nèi)孔是橫斷面為多頭圓形的螺旋孔。轉(zhuǎn)子是一根經(jīng)過機械加工并經(jīng)高硬度表面處理的螺桿,其上端是自由端,下端與萬向軸相連。

轉(zhuǎn)子和定子具有特殊的嚙合關(guān)系。這些嚙合點沿軸向形成螺旋密封線,形成一個一個的密封空腔。當(dāng)具有一定能量的壓力液進入這些密封腔,并從馬達的一端流到另一端時,推動轉(zhuǎn)子在定子中轉(zhuǎn)動,將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能。

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與馬達的輸入流量成正比,控制輸入流量,就可以控制螺桿馬達的輸出轉(zhuǎn)速。3.萬向軸總成。

萬向軸總成由殼體和萬向軸組成,萬向軸的上端連接馬達的轉(zhuǎn)子、下端連接傳動軸的導(dǎo)流水帽,其作用是將做行星運動的轉(zhuǎn)子和做定軸轉(zhuǎn)動的傳動軸連接起來,把馬達的輸出扭矩通過傳動軸傳遞到鉆頭上。萬向軸有瓣式萬向軸和撓軸等結(jié)構(gòu)形式,撓軸是一根有一定柔度、上下兩端為鏈接螺紋的

萬向軸總成由殼體和萬向軸組成,萬向軸的上端連接馬達的轉(zhuǎn)子、下端連接傳動軸的導(dǎo)流水帽,其作用是將做行星運動的轉(zhuǎn)子和做定軸轉(zhuǎn)動的傳動軸連接起來,把馬達的輸出扭矩通過傳動軸傳遞到鉆頭上。萬向軸有瓣式萬向軸和撓軸等結(jié)構(gòu)形式,撓軸是一根有一定柔度、上下兩端為連接螺紋的光軸。直螺桿馬達的萬向軸殼體無結(jié)構(gòu)彎角,而彎螺桿馬達的萬向軸殼體有結(jié)構(gòu)彎角。

4.傳動軸總成。

傳動軸總成由殼體、傳動軸、軸承組及輔助零件總裝組成。傳動軸的功能是將馬達的扭矩傳給鉆頭,同時要承受鉆進時地層作用于鉆頭的軸向力和徑向力,因此,其主要結(jié)構(gòu)是一組軸承,螺桿馬達工作時,少量鉆井液從軸承間隙處通過,使軸承得到潤滑和冷卻。軸承的組合形式按水眼壓降可分為三類:水眼壓降為3.5MPa,上、下軸承是推力球軸承,徑向軸承有硬質(zhì)合金軸承(TC軸承)或橡膠軸承。

②水眼壓降為7MPa,上、下徑向軸承為硬質(zhì)合金軸承,中間裝有一組推力球軸承,提高了傳動軸的承載能力和使用壽命。水眼壓降為14MPa,上、下徑向軸承為CC合金軸承,中間裝有鑲嵌PDC復(fù)合片的平面推力摩擦軸承,具有更高的承載能力和使用壽命。

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