JPH0633702B2 - ねじ形の油圧作動方式の掘削モ−タ、その製造方法、及び、これを実施するための装置 - Google Patents

ねじ形の油圧作動方式の掘削モ−タ、その製造方法、及び、これを実施するための装置

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JPH0633702B2 JP61502195A JP50219586A JPH0633702B2 JP H0633702 B2 JPH0633702 B2 JP H0633702B2 JP 61502195 A JP61502195 A JP 61502195A JP 50219586 A JP50219586 A JP 50219586A JP H0633702 B2 JPH0633702 B2 JP H0633702B2
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ニコラエウィッチ ウシフコフ，アンドレイ
ボリソウィッチ ゴルドビン，ウラジミ−ル
ソロモノウィッチ ニコマロフ，サムイル
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ペルムスキ−、フィリアル、フセソユ−ズノボ、ナウチノ−イスレドワ−チェルスコボ、インスチツ−タ ブロボイ、チェフニキ
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は掘削装置に係り，より詳細には油井、及び、ガ
ス井戸等に使用できる油圧作動方式のねじ形掘削モータ
の主要構成装置１つとしての上記油圧作動方式のねじ形
掘削モータのロータと、このロータを製造する方法とに
関する。
背景技術 現在では、中実の金属製多条ねじのように作られた多ロ
ーブロータを有する掘削モータは公知である。この公知
の掘削モータでは、螺旋形の面（螺旋形の歯）の数は１
より多い（ソ連発明者証第９２６，２０６号、国際分類
番号Ｅ２１Ｂ４／０２、公開１９８２年５月７日を参照
されたい）。
上記ロータはステータの内部に収容され、このステータ
は内部に多条ねじ形の螺旋形の面を有し、上記ステータ
の数は上記ロータの数より多く、１より多い数であり、
上記螺旋形の面は、上記ステータのフレームの内面にゴ
ムを糊付けする等の方法で、弾力性を有する材料で作ら
れたライニングに一体にされる。上記ロータの軸線は上
記ステータの軸線に対して偏位し、このステータの軸線
は上記モータの軸線に整列し、上記偏位の量は上記ロー
タ及びステータの歯の長さの半分に等しく、これに対し
て、上記ロータの螺旋形の歯の軸線方向のピッチの、上
記ステータの螺旋形の歯の軸線方向のピッチに対する比
率は上記モータの構成部材の歯の数と歯の数との比率に
等しい。上記ロータの歯が上記ステータの歯に係合した
時に、上記ロータの頂部を開き、上記螺旋形のリードを
その長手方向に閉じる空間が形成される。掘削用マッド
が、油圧作動方式のねじ形掘削モータの中に、デーライ
ト面から、その掘削ストリングに沿って、油圧作動方式
のねじ形掘削モータの下端部に噴射された時に、このモ
ータのロータは遊星運動をする。この時に、上記ロータ
の軸線は、上記ステータの軸線の周囲で、角速度ω１の
回転速度で、反時計回りの方向に回転し、上記ロータ自
体は、それ自体の軸線を中心として、角速度ω２の回転
速度で、時計回りの方向に回転する。上記角速度ω１の
大きさは、上記角速度ω２に、上記ロータの歯の数を掛
けた値に等しく、これに対して、上記ロータに作用する
遠心力は、その重量に比例し、上記角速度ω１の二乗に
比例する。
しかしながら、中実のロータの重量が大きく、そのロー
タの回転の角速度が大きければ、そのモータの作動時の
遠心力が大きくなる。これらのファクタは横断方向の振
動を著しく増大させ、そのために、そのロータ、ステー
タ、ヒンジ結合部、のみならず、上記モータと掘削スト
リングとの螺合部分の寿命が短くなる。
上述のモータの多ローブロータは歯車のホブを作用使用
して、すなわち、マルチ・カッテング工具を用いて行う
切削により、製造する。この方法は、高価であり、生産
性が低く、ロータの歯の表面の仕上がりの品質が悪く、
この方法を実施する金属切削加工機器及び工具が、操作
性が悪く、経費がかさむという欠点がある。さらに、表
面仕上げの品質を良くするために、そのロータの作用面
の研磨又は研削を行わなければならないが、これは、ロ
ータが複雑な形状で、全長が長いために、技術的に困難
である。
それだけでなく、上記マルチ・ローブ・ロータが非常に
長いために、ホブの切削歯がロータの機械加工中に磨耗
し、そのために、製品の精度に悪影響を及ぼす。
現在公知になっている他の油圧作動方式のねじ形掘削モ
ータは、中空のマルチ・ローブ・ロータを有する。この
ロータをカルダンシャフト又は可撓性を有するシャフト
に結合させるためには、このシャフトをユニオン継手
に、螺合により、緊結しなければならない（Ｍ．Ｔ．グ
スマン他の教科書「掘削性能を良くするための油圧作動
方式のねじ形掘削モータ」、１９８１年、ナウカ出版
（モスクワ）（ロシア語）の１２５ないし１８８ペーシ
を参照されたい）。このロータは、その中央部から金属
を取り除いて中央部を中空にしたものである。この中央
部を中空にするためには、そのロータの中央部に穴を開
けるか、又は、厚肉筒状の外筒を使用するという方法を
採用している。
これは、そのロータに加えられる遠心力を或る程度軽減
できるので、そのロータの横断方向の動的な振動、及
び、そのモータの横断方向の動的な振動を、全体として
軽減することができる。しかしながら、このロータの周
辺部のこのロータの歯には、まだ多量の金属が残ってお
り、そのために、そのモータの運転中に、遠心力が大き
くなり、そのモータの寿命に有害な影響を与える。
さらに、このモータを、継手を用いて、カルダンシャフ
ト又は可撓性を有するシャフトに結合すれば、その螺合
された結合部の信頼性が低下する。それは、このような
結合部が、モータの作動によって生じる動的な力の作用
で、外れ易いからである。
このモータのロータの螺旋形の歯も、ギア・ホビング技
法を用いて製造されるが、これにも、既に説明したと同
様の短所があり、悩みの種になっている。
さらにそのうえに、中実のロータ、又は、肉厚の管を用
いて作ったロータを製造する場合には、ステンレス鋼を
大量に使用する。以上のようにして作ったロータを組込
んだモータは、効率が悪く、出力も小さい。それは、セ
ルフ・ヒートのためのステータのゴムのために、作動中
に、機械的損失が非常に大きくなるからである。
ムアノ型ねじポンプのシングル・ローブ・ロータを製造
するための、生産性が高く、効率の良い方法が公知であ
る（米国特許第２，４６４，０１１号、特許分類番号１
０３−１１７、１９４９年３月８日公表を参照された
い）。
この方法は、筒状の半製品を螺旋形の成形面で、この筒
状の半製品に加える流体の圧力を用いて、変形させるも
のである。
この方法を実施する装置は、ハウジングを有し、このハ
ウジングは成形部材を内蔵し、この成形部材は成形面を
有し、上記筒状の半製品は上記成形部材の内部に取り付
けられる。
上記螺旋形の成形面は上記成形部材の内部にあり、この
成形部材は同時にハウジングとしての作用も行い、多数
の軸線方向の結合部を有する。流体の圧力は、上記成形
部材の内部に取り付けられた上記筒状の半製品の穴（又
は、中空の空間）の内部で上昇する。この成形部材はシ
ール部材を有する。単一ねじのポンプのロータを成形す
る工程は、多数の段階からなり、その各段階で、上記筒
状の半製品を成形部材から引き抜く。これは、その筒状
の半製品の硬度を下げ、その部応力を除去するためであ
る。
以上説明した方法、及び、これを実施するための装置
は、そのロータの外面の品質が極めて悪く、その外面に
傷が残っている。この傷は上記成形部材の結合面によっ
て作られ、この傷を除去するためには、特殊な機器を用
いて、上記ロータの外面を機械加工する作業を追加しな
ければならない。
上記方法及び装置の他の欠点は、スプリット型の成形部
材の内面を作る工程が複雑であり、さらに、上記螺旋形
の成形面をその結合面に一致させる手順が複雑なことに
ある。この欠点は、長さ対直径の比率の大きいロータを
作る特に目立つ。従って、以上説明した方法を用いて、
マルチ・ローブ・ロータを製造し得る可能性は少ない。
以上説明した公知の方法の、もう一つの顕著な欠点は、
筒状の半製品に対して非常に大きい張力を加えて変形さ
せるので、油圧作動流体の圧力を高くする必要があるこ
とである。このことは、観点を変えれば、その工程にお
ける、比消費動力に表われる。
発明の開示 本発明の主たる基本的な目的は、井戸を掘削するための
油圧作動方式のねじ形掘削モータのロータと、これを製
造するための方法及び装置とを提供することにあり、本
発明は、このロータの構造的な特徴によって、上記モー
タの出力特性を向上させ、摩擦損失を減少させ、ロータ
の生産性を改善することができる。
本発明の基本は、１個より多い数の螺旋形の面を有し、
ユニオン継手に強固に結合された多条ねじのように作ら
れたねじ形の油圧作動の掘削モータのロータにおいて、
上記ロータは中空の構造であり、このロータの壁体の肉
厚はほぼ一定であるが、上記ロータの横断面の輪郭の長
さの、上記輪郭を取り囲む円の長さに対する比率がほぼ
０．９ないし１．０５の範囲内であることを特徴とする
ねじ形の油圧作動の掘削モータのロータである。
このような構造は、上記モータの出力特性を向上させ、
横方向の振動を減少させ、上記モータに加えられるトル
ク、及び、曲げの負荷に対する上記ロータの強度を上
げ、上記ロータの重量を軽くし、その比金属含有率を下
げ、ステンレス鋼の消費量を節約し、製造上の品質を向
上させることができる。
上記ロータを製造するための方法の基本は、筒状の半製
品が成形面に、この成形面に加えられる流体の圧力の作
用によって、押し付けられるロータを製造する方法にお
いて、外面が成形面としての作用をする成形部材が、筒
状の半製品の内部に取り付けられ、液体の圧力が上記筒
状の半製品の外面に加えられることを特徴とするロータ
を製造する方法である。
これは、ロータの螺旋形の面の品質を向上させ、その製
造のための動力と労力を節約し、製造所要時間を短縮す
ることができ、従って、技術的特性を改善し、表面仕上
げの品質及び精度を向上させたロータを得ることがで
き、従って、本発明のロータを含むモータの摩擦損失を
最少にし、出力特性を向上させることができる。
場合によって、便利なのは、上記筒状の半製品に対して
施される成形行程は２段階で行われ、その第１段階で
は、上記筒状の半製品の頂点が丸い螺旋形の多面体の形
にされ、この多面体は、これを取り囲むように描かれた
外接円の直径が、仕上げられたロータを取り囲むように
描かれた外接円の直径より或る程度大きく、その面の数
が上記ロータの螺旋形の面のねじ山の数に等しく、上記
第２の段階では、上記ロータの螺旋形の面が最終的に成
形されることを特徴とするロータ製造方法である。
これは、筒状の半製品の成形工程中における皺の発生を
防止し、勝れた出来えを確保し、寸法精度を上げ、形状
を図面通りに仕上げることができる。
また、好都合なのは、上記筒状の半製品に圧力を加える
前に、成形された外面を有するユニオン継手が上記筒状
の半製品に挿入され、上記ロータの螺旋形の面を形成す
る工程が、上記筒状の半製品を上記ロータに固定するた
めに、上記ユニオン継手の成型された面に、上記筒状の
半製品の力を加えるのと同時に行われることを特徴とす
るロータを製造する方法である。
これは、上記ロータの螺旋形の作用面の形成と、ユニオ
ン継手の上記ロータへの保持とを、同時に（組み合わせ
て）行うことにより、ユニオン継手を有するロータの製
造に要する時間を短縮することができる。その他に、上
記ロータと上記ユニオン継手との結合の信頼性と、耐圧
気密性とを向上させることができる。
以上説明した方法を実施することにより上記ロータ製造
する装置の基本は、ハウジングを有し、このハウジング
は成形部材を収容し、この成形部材は成形面と多数のシ
ール部材とを有し、このシール部材は上記ハウジングと
共に、流体を供給するためのチャンバを形成するロータ
を製造する装置において、上記装置に多数の心出しブッ
シングが設けられ、このブッシングに上記成形部材が取
り付けられ、上記成形面は上記成形部材の外面にあり、
上記スリーブ部は整合部分を有し、この整合部分は上記
筒状の半製品の端部を上記整合部分に整合させるために
取り付けられることを特徴とするロータを製造する装置
である。
これは、上記成形部材の上記ハウジング及び筒状の半製
品に対する位置決めの信頼度を高め、高品質の外側作用
面を有するロータを生産し、さらに、上記成形部材の製
造を簡素化することができる。
便利なのは、上記心出しブッシングはそれぞれ、突出部
を有し、この突出部は上記心出しブッシングの整合部分
に隣接して、これに取り付けられ、この取付けは上記筒
状の半製品を上記整合部分に設定するために行われ、上
記突出部は環状の溝を有し、この溝（２７）の幅は上記
筒状の半製品の厚さにほぼ等しく、上記溝はシール部材
を収容するためのものであることを特徴とするロータを
製造する装置である。
これは、上記心出しブッシングの整合部分で筒状の半製
品を変形させる工程の開始前に、上記装置の高圧チャン
バのもともとのハーメチックシールの信頼度を高め、さ
らに、上記ロータ製造装置の作動信頼性を向上させるこ
とができる。
場合によって必要になるのは、上記成形部材は取換え可
能のハウジングに取り付けられ、成形部材は先行成形の
ために設けられ、上記部材は螺旋形の多面体であり、こ
の多面体は頂部が丸い形であり、この多面体の特徴とす
ることは、この多面体の外接円の直径が、仕上げ成形用
成形部材（２２）の外接円の直径より或る程度大きく、
上記多面体の面の数が上記ロータの螺旋形の面のねじ山
の数に等しいことを特徴とするロータを製造する方法で
ある。
これは、上記ロータの作用面の皺の発生を防止し、上記
面を高品質のものとし、寸法精度を上げ、形状を図面ど
おりにすることができる。
図面の簡単な説明 第１図は油井及びガス井戸に使用し、ロータを含む、本
発明に基くねじ形の油圧作動掘削モータの部分破断縦断
面図、 第２図は上記モータの線II−IIに沿う横断面図、 第３図は本発明に基くロータの縦断面図、 第４図は上記ロータの線IV−IVに沿う横断面図、 第５図は上記ロータの線Ｖ−Ｖに沿う横断面図、 第６図は本発明に基く上記ロータの製造装置の縦断面
図、 第７図は上記ロータの製造装置の線VII−VIIに沿う横断
面図、 第８図は先行成形仕上げ工程のための成形コアの横断面
図、 第９図はユニオン継手の同時強制により上記ロータを製
造する装置の部分破断縦断面図である。
発明を実施するための最良の形態 ロータ１は掘削モータ（第１図）の作用上の主要構成部
材の一つであり、このロータは多条ねじのような形状に
作られ、この多条ねじは螺旋形の外部ねじ山２を有し、
この螺旋形の面のねじ山（歯）の数は１より多い。上記
ロータ１はステータ３の内部に取り付けられ、このステ
ータ３にライニング４が施され、このライニング４は弾
力を有する材料、例えば、ゴムを用いて作られる。上記
ライニング４は螺旋形の内面を有し、この内面は螺旋形
の歯５を有し、この歯の数は上記ロータの歯の数より多
く、１より多い。上記ロータ１の軸線Ｏ１（第２図）は
上記ステータ３の軸線Ｏ２から偏位し、この偏位の量を
符号ｅで表す。上記ロータ１（第１図）は上記モータの
ベアリング装置７のシャフト６と結合され、この結合は
可撓性を有するシャフト６、又は、カルダン・シャフト
（図示せず）を介して行われる。上記ベアリング装置７
は軸線方向のベアリング及び半径方向のベアリング（図
示せず）を有し、この軸線方向のベアリング及び半径方
向のベアリングは底部の孔に加わる力を受け止める。上
記ベアリング装置７のシャフト６の下端部に岩盤破壊工
具９が結合される。上記モータのステータ３は、アダプ
タ１０を介して、ドリル・ストリング１１の下端部に結
合される。
上記ロータ１（第３図、及び、第４図）は本発明に基く
ものである。このロータ１は中空の構造であり、筒状の
外筒１２（ハウジング）とユニオン継手１３（第３図）
とを有し、このユニオン継手１３は上記外筒に強固に結
合され、可撓性を有するシャフト８（第１図）と共働す
るために取り付けられる。上記ユニオン継手１３（第３
図）に、上記可撓性を有するシャフト８例えばねじ部を
結合するための部材１４が設けられる。このシャフト８
と部材１４との間に、他の部材を開催させても差し支え
ない。また、上記結合は円錐形の部材等を用いて溶接す
ることもできる。
上記筒状の外筒１２を上記ユニオン継手１３の成形され
た外面に押し付けて、ユニオン継手１３を上記筒状の外
筒１２に保持するのは好ましい方法であり、この場合、
凹部１５を、次に説明する方法により取り付ける。上記
凹部１５は、半径方向の盲穴、縦方向又は横方向の長穴
又は平穴、環状の又は螺旋形の溝、又は、これらを組み
合わせた形にすることができる。ここで重要なことは、
突出部１６を上記ユニオン継手１３の凹部１５に作用さ
せなければならないという点である。上記突出部１６は
上記筒状の外筒１２の内面に形成され、これに力が加え
られると、上記筒状の外筒１２の端部が上記ユニオン継
手１３の成形された外面に押し付けられる。上記突出部
１６を上記ユニオン継手１３の凹部１５に作用させるの
は、上記トルク及び軸線方向の荷重を伝達出来るように
するためである。
上記凹部１５の一例を第３図、及び、第５図に示す。こ
の凹部１５は環状の溝を有し、この溝は直径ｄ１を有
し、上記ユニオン継手１３の円筒形の外面１７に対して
偏心している。
上記ロータ１の断面の外側の輪郭の長さと、この輪郭を
取り囲む円１９の長さとの比率は、ほぼ０．９ないし
１．０５である。この比率が０．９より小さく、これ以
外の条件が同一である場合には、（ロータのねじ山の数
が減少するために）上記ねじ形モータのトルクを発生さ
せる出力特性が低下し、上記中空のロータの捩じり強度
と曲げ強度が低下するために上記ねじ形のモータの出力
が低下し、さらに、本発明により提案し、以下に細部を
説明する方法及び装置により製造されるロータの表面に
皺が発生し、寸法に狂いが生じるので、そのロータの品
質が低下する。
上記比率が１．０５を越える場合には、（上記ロータの
ねじ山の数が増加するので）上記モータの効率が低下
し、上記ロータの捩じり強度及び曲げ強度に悪影響が与
えられ、本発明により提案し、以下に細部を説明する方
法及び操作によるロータの製造上、難問が発生する。こ
の難問が発生するのは、作用圧力が非常に増大し、さら
に、上記ロータの製造工程における動力の消費量が増加
するからである。
本発明が開示する上記ロータは次のように作動する。掘
削用マッドが、デー・ライト・サーフェースから、上記
ドリル・ストリング１１（第１図）に沿って、供給され
た時に、上記ロータの螺旋形の側面に加えられる非平衡
の流体の圧力の作用によって、上記ロータ１が押し付け
られた状態で回転し、そのために、上記ステータ３の歯
の上を回転する。そのために、上記ロータに発生するト
ルク及び軸線方向の負荷（スラスト）は、上記可撓性を
有するシャフト８を経由して、上記上記ベアリング装置
７のシャフト６に伝達される。上記可撓性を有するシャ
フト８は上記ユニオン継手１３を介して、上記ロータ１
に結合される。さらに、上記ベアリング装置７のシャフ
ト６の回転が上記岩盤破壊工具９に伝達される。
既に説明した油圧作動方式のねじ形掘削モータのロータ
は次のように作動する。成形部材は成形用外面を有し、
この成形用外面は螺旋形の多条ねじの形を有する面のよ
うな形に成形される。上記成形部材に筒状の半製品が取
り付けられる。この筒状の半製品の外面には、予め、表
面仕上げ（例えば、研削、研磨等）が所要の程度に施さ
れる。この表面仕上げが施された外面の端部を上記成形
部材に対してハーメチックシールし、それと同時に、こ
の成形部材と成形部材とを相互に同心円になるように配
設し、この筒状の半製品の外面に、流体、例えば、鉱物
油を加える。上記流体の圧力の作用によって、上記筒状
の半製品は安定を失い、断面が変形される。その結果、
上記筒状の半製品が上記成形部材の成形面に密着する。
この様にして、所要の形状の油圧作動方式のねじ形掘削
モータの多条ねじ形のロータを作ることができる。場合
によっては、特に上記ロータの歯が長く、その歯の数が
少ない時には、上述の方法で上記ロータの歯を形成する
工程を２段階に分ける。その第１段階では、上記ロータ
を、その歯の長手方向に部分的に変形加工を施す。この
様にして、上記ロータの歯の頂部を丸くした多面体を形
成する。上記第２段階では、上記ロータの螺旋形の面の
仕上げを行う。この場合、上記第１段階で、皺がなく、
寸法の狂いのない螺旋形の面を得ることができる。その
理由は、半径方向の変形量が少ないからである。上記工
程の第１段階は、上記流体の圧力を低くした状態で実施
することができる。その理由は、この第１段階の目的
が、上記筒状の半製品の円筒形の部分の安定性を除去
し、上記螺旋形の面に、製品であるロータと同数のねじ
山、及び、同数の螺旋形のリード部分を形成することに
あるからである。この第１段階で螺旋形の多面体の形に
形成された筒状の半製品に、仕上げ加工を施す。この仕
上げ加工は上記ロータの螺旋形の面を仕上げるためのも
のであり、その方法は上記方法、すなわち、内部に上記
成形部材を挿入した筒状の半製品の外面に、流体のの圧
力を加えるという方法である。
多くの場合、この方法が上記ロータを作るための最適な
方法である。この方法では、上記ロータに螺旋形の面を
形成する段階を、上記筒状の外筒１２と上記ユニオン継
手１３との結合と同時に行う。このようにすれば、上記
流体の圧力を用いて上記筒状の半製品を強制的に変形す
る前に、この筒状の半製品の中に、上記ユニオン継手１
３を挿入することができる。このユニオン継手１３は外
面が成形され、この成形された外面は凹部を有し、この
凹部は、例えば、盲穴、長手方向に交差する長穴又は平
穴、環状螺旋形の溝、又は、これらの形状を組み合わせ
た形状である。上記ロータの筒状の外筒の端部を強制的
に変形させる時には、上記外筒の内面に突出部を形成
し、この突出部を上記ユニオン継手の凹部に作用させ、
このようにすれば、上記筒状の外筒のトルクと軸線方向
の力を、上記ユニオン継手に加え、さらに、上記可撓性
を有するシャフトにも上記筒状の外筒のトルクと軸線方
向の力を加えることができる。
油圧作動方式のねじ形掘削モータのロータを製造するた
めの上記の方法は、第６図に縦断面形状を示し、第７図
に縦断面形状を示す装置を用いて行うことができる。こ
の装置は筒状のハウジング２０を有し、このハウジング
２０は壁体が肉厚であり、成形部材２１を収容し、この
成形部材２１は上記ハウジング２０と同心状態になるよ
うに配設される。この成形部材２１を上記ハウジグ２０
と同心状態にするには、中心合わせ用ブッシング２２，
２２′（第６図）を使用する。上記成形部材２１の成形
用外面には螺旋形の歯２３が形成される。この螺旋形の
歯２３は、同一の側に螺旋形の歯と螺旋形のリード部分
を有する。これは、上記ロータを作る時と同様である。
これに対して、上記成形部材２１は、その横断面が、上
記ロータの横断面の形状の外側の輪郭から等距離離間す
る形状寸法である。この等距離の離間距離の大きさは、
上記筒状の半製品２４の壁体の肉厚ｄ（第４図）に等し
い。上記心出しブッシング２２（第６図）の外側面に整
合部分２５が設けられ、この整合部分２５に上記筒状の
半製品２４の端部が整合される。
上記心出しブッシング２２，２２′はシール部材２６，
２６′を有し、このシール部材２６，２６′は上記ブッ
シングが上記ハウジング２０に接触する位置に配設され
る。上記シール部材は、例えば、ゴム製のＯリングであ
る。
上記心出しブッシング２２は突出部を有し、この突出部
は上記整合部分２５に隣接し、溝を有し、この溝は端部
が環状であり、上記心出しブッシング２２はシール部材
２８を受け入れ、このシール部材２８はゴム、或いは他
の任意の弾力を有する材料で作られたものである。上記
溝の幅は上記筒状の半製品２４の厚さδに等しい。上記
筒状の半製品２４は上記心出しブッシング２２，２２′
の整合部分２５（上記図には、そのうちの１つのみを示
す）に取り付けられる。この筒状の半製品を取り付ける
には、上記筒状の半製品２４を上記シール部材の面に取
り付ける。この取付けは上記ゴムに加える軸線方向の力
を或る程度利用する。上記筒状の半製品２４、上記シー
ル部材２８（図には、そのうちの１つのみを示す）を有
する上記心出しブッシング２２，２２′、及び、上記成
形部材２１は軸線方向に保持する。この軸線方向の保持
を行うためには、円形のナット３０の内側の面２９（図
に示したのは、そのうちの１個のみである）を使用し、
この円形のナット３０を、上記ハウジング２０の端部の
ねじ部で回転させる。
加圧流体を送り込むためのチャンバ３１が、上記筒状の
半製品２４の外面と上記ハウジング２０の内面との間に
形成される。上記チャンバ３１と同じ目的で、上記ハウ
ジング２０に開口部３２，３３が設けられる。
ここに提案した方法に基づき、上記ロータを２段階で製
造する場合には、上記成形部材２１（第８図）は交換す
ることができる。先行成形用成形部材２１′は螺旋形の
多面体の形であり、この多面体は横断面が多角形であ
り、この多角形はその頂点が丸い。この多角形の特徴
は、仕上げ及び成形のための成形部材２１の寸法ｈ３及
びｄ３と比較すれば、螺旋形の歯の長さｈ１が短く、外
径ｄ２が大きいことである。第８図に、上記成形部材２
１′，２１の横断面の輪郭を重ねた状態で示す。この成
形部材２１′，２１は、それぞれ、先行成形、及び、仕
上げ成形のためのものである。
上記装置は、次のように組立て、次のように作動する。
上記成形部材２１を上記筒状の半製品２４に挿入する。
この筒状の半製品２４は、その外面に先行的に機械加工
が施されている、この先行的な機械加工は、上記ロータ
に必要な程度の表面仕上げ（例えば、研削、研磨、等）
である。上記心出しブッシング２２′を上記成形部材２
１の一方の端部に設定し、それと同時に、上記筒状の半
製品２４の一方の端部を上記心出しブッシング２２′の
上記整合部分に係合させる。次に、上記成形部材２１
を、上記筒状の半製品２４、及び、上記心出しブッシン
グ２２，２２′のうちの１個の心出しブッシングと共
に、上記ハウジング２０の中に取り付ける。次に、上記
他方の心出しブッシング２２を上記成形部材２１の非支
持側端部に設定し、これと同時に、その整合部分を上記
筒状の半製品２４の中に整合させ、上記心出しブッシン
グ２２の外面を上記ハウジング２０の中に挿入する。そ
の後に、上記のように組み立てた構成部材を、ナット３
０を用いて、所要の位置に保持する。この時に、上記筒
状の半製品２４の端部が上記ゴム製のシール部材２８を
或る程度圧縮するようにする。これは、上記ゴム製のシ
ール部材２８の容積を圧縮するためである。次に、流
体、例えば、鉱物油を上記装置のチャンバ３１に供給す
る。この時に、上記流体を上記ハウジング２０の開口部
３２を通す。これは、上記チャンバ３１の空気を、開口
部３３から追い出すためである。流体が上記開口部３３
から出始めた時に、ただちに、この開口部３３のコック
（図示せず）を閉じる。上記流体の供給を継続している
時に、外部から加えられる圧力の作用で、上記円筒形の
筒状の半製品が安定性を失い易くなり、従って、上記成
形部材２１の螺旋形の成形面に押し付けられるようにな
り、これにより、上記筒状の半製品２４の外面に、上記
ロータの螺旋形のの歯を形成することができる。上記シ
ール部材２６は、上記ハウジング２０と上記心出しブッ
シング２２とが（これと同様に、上記ブッシング２２′
にも）結合する間隙を設けられる。これに対して、上記
心出しブッシング２２，２２′と上記筒状の半製品２４
との間の間隙は、初期の時点では、気密である。これ
は、上記筒状の半製品２４の端部が上記ゴム製のシール
部材２８に押し付けられるからである。上記チャンバ３
１の流体の圧力が上昇し、上記筒状の半製品の変形が進
行する時に、上記筒状の半製品２４と上記心出しブッシ
ング２２，２２′との間隙は気密である。この気密性が
形成されるのは、上記筒状の半製品２４の油圧の力が上
記整合部分に加えられるからである。
上記筒状の半製品２４の変形加工の工程の終了時点は、
流体の圧力の急激な上昇によって判断でき、上記筒状の
半製品２４の変形加工の終了が終了した時に、上記圧力
を抜き、上記装置を開いて、上記ロータの筒状の外筒か
ら上記成形部材２１を取り出す。
第９図に、上記ユニオン継手１３を同時に加圧する方式
の油圧作動方式のねじ形掘削モータの製造方法の実施態
様を示す。この実施態様では、心出しブッシング３４を
用いて、上記形成され２１の一方の端部を、ハウジング
２０の中に入れ、この心出しブッシングにユニオン継手
１３を入れ、このユニオン継手の外面に対して上記筒状
の半製品２４のための整合部分としての作用を行わせ、
かつ、偏心した溝の形の凹部１５を設ける。上記ロータ
の螺旋形の面を形成する工程は、上記ユニオン継手に力
を加えるのと同時に実施する。このようにすれば、上記
筒状の外筒の内面に突出部が形成される。この突出部
は、上記トルク及び軸線方向の負荷を発生する時に、上
記ユニオン継手１３の凹部１５に係合し、これに作用す
るように取り付けられる。これは、上記筒状の半製品２
４が、高圧の流体の作用により、上記ユニオン継手１３
の外面に力を加え、上記結合のハーメチックシールが得
られるからである。
産業上の利用可能性 以上説明した本発明は、油井、及び、ガス井戸を掘削す
るための、トルクが大きくねじ形の油圧駆動方式の掘削
モータを効率良く提供し、この様なモータの出力及び作
動特性を改善するために応用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴルドビン，ウラジミ−ル ボリソウィッ チ ソビエト連邦ペルム、ウ−リッツア コミ スサラ ポジャルスコボ、デ−．11、カ− ベ−．133 (72)発明者 ニコマロフ，サムイル ソロモノウィッチ ソビエト連邦ペルム、ウ−リッツア スタ ハノフスカヤ、デ−．42、カ−ベ−．10 (56)参考文献 米国特許2464011（ＵＳ，Ａ)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つ以上の螺旋形面を有しユニオン継手
    （１３）に強固に結合された多条ねじ状をなすねじ形液
    圧作動の掘削モータのロータ（１）において、上記ロー
    タ（１）は壁体の肉厚がほぼ一定の中空の構造であり、
    ロータの横断面輪郭（１８）を取り囲む円（１９）の長
    さに対するロータの横断面輪郭（１８）の長さの比が、
    ０．９と １．０５の範囲内であることを特徴とする掘削モータの
    ロータ。
  2. 【請求項２】ロータ（１）は壁体の肉厚がほぼ一定の中
    空の構造であり、ロータの横断面輪郭（１８）を取り囲
    む円（１９）の長さに対するロータの横断面輪郭（１
    ８）の長さの比が、０．９と １．０５の範囲内である２つ以上の螺旋形面を有しユニ
    オン継手（１３）に強固に結合された多条ねじ状をなす
    ねじ形液圧作動の掘削モータのロータ製造方法におい
    て、外面を成形面とした成形部材（２１）を、筒状ブラ
    ンク（２４）の内部に取付け、この筒状ブランク（２
    ４）の外面に流体圧力を加えることを特徴とする掘削モ
    ータのロータ製造方法。
  3. 【請求項３】筒状ブランク（２４）を第１段階で外接円
    の直径（ｄ２）が仕上げられるロータ（１）を取り囲む
    外接円の直径より大きく、面の数がロータ（１）の螺旋
    形の面のねじ山の数に等しくなるように頂点が丸い螺旋
    形の多面体に成型し、第２段階で、ロータ（１）の螺旋
    形の面に成形することを特徴とする請求の範囲第２項に
    記載の掘削モータのロータ製造方法。
  4. 【請求項４】筒状ブランク（２４）の外面に流体圧力を
    加える前に、成形外面を有するユニオン継手（１３）を
    筒状ブランク（２４）の内部に挿入し、筒状ブランク
    （２４）をユニオン継手（１３）の成形外面を押圧して
    筒状ブランク（２４）をロータ（１）に固定するのと同
    時にロータ（１）の螺旋形の面を形成することを特徴と
    する請求の範囲第３項に記載のの掘削モータのロータ製
    造方法。
  5. 【請求項５】成形型面を備えた成形部材（２１）と多数
    のシール部材（２６，２６′）を収容したハウジング
    （２０）を有し、このハウジング（２０）とシール部材
    （２６，２６′）とで流体を供給するためのチャンバ
    （３１）を形成する、壁体の肉厚がほぼ一定の中空の構
    造で、ロータの横断面輪郭（１８）を取り囲む円（１
    ９）の長さに対するロータの横断面輪郭（１８）の長さ
    の比が、０．９と１．０５の範囲内である２つ以上の螺
    旋形面を有しユニオン継手（１３）に強固に結合された
    多条ねじ状をなすねじ形液圧作動の掘削モータのロータ
    製造装置において、ハウジング（２０）内に成型部材
    （２１）を取付けるための多数の心だけブッシング（２
    ２，２２′）を設け、成型部材（２１）の外面に成形型
    面を形成し、心だしブッシング（２２，２２′）に整合
    部分（２５）を設け、この整合部分（２５）に筒状ブラ
    ンク（２４）の端部を密に嵌着したことを特徴とする掘
    削モータのロータ製造装置。
  6. 【請求項６】各心出しブッシング（２２，２２′）は、
    整合部分（２５）に隣接した部位に突出部を有し、筒状
    ブランク（２４）を整合部分（２５）に固定し、突出部
    はシール部材（２８）を収容する環状溝（２７）を有
    し、この環状溝（２７）の幅は筒状ブランク（２４）の
    厚さにほぼ等しいことを特徴とする請求の範囲第５項に
    記載の掘削モータのロータ製造装置。
  7. 【請求項７】成形部材（２１）は取換え可能のハウジン
    グに取付けられ、成形部材（２１）は先行成形のために
    設けられ、成形部材（２１）は頂部を丸くした螺旋形の
    多面体であり、この多面体の外接円の直径（ｄ2 ）が仕
    上げ成形された成形部材（２２）の外接円の直径（ｄ3
    ）より大きく、多面体の面の数がロータの螺旋形の面
    のねじ山の数に等しいことを特徴とする請求の範囲第５
    項に記載の掘削モータのロータ製造装置。
JP61502195A 1986-01-31 1986-01-31 ねじ形の油圧作動方式の掘削モ−タ、その製造方法、及び、これを実施するための装置 Expired - Lifetime JPH0633702B2 (ja)

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