Турбина турбобура

Турбобур - гидравлический двигатель, который предназначен для привода в действие долота, разрушающего породу на забое скважин.

Технологические условия бурения определяют требования,
предъявляемые к турбобуру:

1 Ограниченные радиальные размеры турбин. Турбобур размещается в скважинах диаметром 100¸200мм.

2 Большие крутящие моменты. Для разрушения пород требуется
200-400 кгМ.

3 Ограниченное число оборотов турбины. Долото эффективно работает при числах оборотов не более 500-700 в мин.

4 Возможность работы при подаче абразивной жидкости. К турбобуру подается буровой раствор.

5 Работа турбин происходит при переменных нагрузках.

Наиболее распространенная схема турбобура – это многоступенчатая осевая турбина (до 350 ступеней).

Рассмотрим одну ступень турбобура (рисунок 8.7)

Рисунок 8.7

Одна ступень турбобура (рисунок 8.7) состоит из двух лопаточных
систем - статора (неподвижная часть) и ротора, вращающегося вместе с
валом. Основные размеры ступени D - средний диаметр турбины, - длина
лопатки по радиусу.

Так как турбины турбобуров осевые, то, если рассечь ступень
цилиндрической поверхностью радиусом относительно оси турбины
по лопаткам и развернуть сечение на плоскость, получается плоская
прямая решетка профилей, как показано на рисунке 8.8.

Рисунок 8.8

Решетка состоит из z - профилей по числу лопаток. Каждый профиль имеет среднюю линию, происходящую через центры вписанных в профиль окружностей и хорду , соединяющую крайние точки профиля по вогнутой стороне.

Линия, соединяющая одинаковые точки профилей на входе и выходе потока, называется фронтом решетки (ось решетки). Расстояние по фронту между соответствующими точками соседних профилей называется шагом решетки (z - число профилей, - радиус по фронту - радиус развернутой цилиндрической поверхности). Расстояние по нормали между фронтами (осевая высота профиля) носит название «ширина решетки S». Если обозначить элементы статора индексом «С», а ротора - «Р», то ширина профилей ступени турбины турбобура равна

где - осевой зазор после статора «С» и ротора «Р».

Углы профиля - это углы между касательными к средней линии и фронтом решетки; они обозначаются , для ротора и , - для статора.