§ 1. Принцип действия

Каждая ступень турбины состоит из диска статора, свя­занного с корпусом, и диска ротора, укрепленного на валу тур­бобура.

j; -j н я

» ooo

"в.

;: I § в

7illf

-в им Q

о я

J3 В о я ц а я.

Я №..

о »

я _ к.

Me

И¹" я

fe":

я" I- »

'Зп'З

s^s

щ " яа

В диске статора поток жидкости подготавливается для работы в роторе: скорость увеличивается и изменяет свое направление. В каналах диска ротора, лопатки которого наклонены к лопаткам •статора в противоположном направлении, скорость жидкости вое-

Рис. III-2. Ступень литой турбины.

станавливается по величине и направлению для входа в следующую •ступень турбины. При обтекании лопаток жидкость оказывает на них силовое действие, которое суммируется в виде крутящего мо­мента и осевой гидравли­ческой нагрузки.

Крутящий момент, со­здаваемый действием по­тока в статоре, воспри­нимается через корпус тур­бобура бурильными тру­бами. Равный, но противо­положно направленный крутящий момент, действу­ющий в роторе, через вал турбобура передается до­лоту.

3?ис. III-3. Ступень безободной пластмассо­вой турбины.

В зависимости от кон­струкций в турбобурах применяют от 30 до 300 ступеней. При большом

количестве ступеней значительно увеличивается длина турбобура. В таких случаях для удобства производства и монтажа его вы­полняют из отдельных секций.

Турбобуры применяются диаметром от 127 до 220 мм с количест­вом до трех секций. На рис. II1-1 показан односекционный турбобур. Турбобур состоит из деталей двух систем: вращающейся (ротора) и невращающейся (статора). К вращающейся системе относятся вал с насаженными на нем дисками и вращающиеся детали подшип-

74

ников. Невращающуюся систему составляют корпус с переводником, диски статора, неподвижные детали подшипников и ниппель.

Диски ротора и статора (рис. III-2) отливаются из стали, ков­кого чугуна или комбинируются из пластмассовых (капроновых, полипропиленовых) венцов и стальных ступиц ротора и ободов статора. Профили лопаток статора и ротора обычно являются вза­имно зеркальным отображе­нием. В турбобурах диаметром 170 мм и менее применяются более компактные безободные диски (рис. IJI-3).

Ротор фиксируется в статоре посредством радиально-осевого и радиальных резино-металли-ческих подшипников скольже­ния. В односекционных турбо­бурах и первых (нижних) сек­циях секционных турбобуров применяются несколько схем расположения опор (рис. III-4).

На рис. III-4, а показана наиболее распространенная про­точная пята, выполняющая одновременно функции верхне­го радиального подшипника. На рис. III-4, б проточная пята

перенесена вниз, а на ее месте установлен радиальный под­шипник. Турбобур, выполнен­ный по этой схеме, лучше при­способлен к нагрузкам на пяту, действующим снизу вверх.

В конструкции, показанной

Рис. III-4. Схемы расположения опор в турбобурах.

на рис. III-4, в, функции ради­альных и осевой опор разде­лены. Осевая пята, расположенная в нижней части вала, не имеет каналов для потока рабочей жидкости и служит лабиринтным и тор­цовым уплотнением, препятствующим утечкам жидкости в зазор между валом и ниппелем. При такой конструкции можно работать с большим перепадом давления в долотах без значительных утечек жидкости в нижнем уплотнении. Валы верхних секций имеют только радиальные опоры.

Ниппель, свинченный с корпусом турбобура, служит для зажа­тия дисков статора. Резиновая обкладка ниппеля является одно­временно нижней радиальной опорой и сальником.

Валы секций соединяются с помощью конусных фрикционных или конусных шлицевых муфт. Последний тип, более сложный в изготовлении, приспособлен к условиям сильной вибрационной

75

•нагрузки при бурении крепких пород. Шлицы предназначены для предотвращения проворота муфты.

Турбобур, приспособленный для бурения с отбором керна, называется турбодолотом (см. рис. 1-23). Такой турбобур имеет дал со сквозным отверстием, в котором с небольшим зазором раз­мещается невращающаяся грунтоноска (рис. III-5). Перепад давле­ния в турбине прижимает грунтоноску к опоре, закрепленной в кор­пусе.

Взаимное положение ротора и статора при сборке устанавли­вается так, чтобы при износе пяты диски ротора не задевали диски

Рис. III-5. Грунтоноска.

1 — головка; г — штанга; 3 — клапан; 4 — колонковая труба; 5 — рватель.

•статора в крайних положениях вала. Для этого служит регулиро­вочное кольцо турбины. Регулировочное кольцо устанавливается для компенсации отклонений осевых размеров деталей статора от их номинальных значений: регулировка необходима при затяжке -статора конической резьбой.