EP0277861A1 - Screw-type hydraulic motors - Google Patents

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Publication number
EP0277861A1
EP0277861A1 EP88400102A EP88400102A EP0277861A1 EP 0277861 A1 EP0277861 A1 EP 0277861A1 EP 88400102 A EP88400102 A EP 88400102A EP 88400102 A EP88400102 A EP 88400102A EP 0277861 A1 EP0277861 A1 EP 0277861A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
stator
motor
downstream
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88400102A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Yves Jean-Marie Nicolas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noguier Jean-Paul
Original Assignee
Noguier Jean-Paul
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noguier Jean-Paul filed Critical Noguier Jean-Paul
Publication of EP0277861A1 publication Critical patent/EP0277861A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/006—Mechanical motion converting means, e.g. reduction gearings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/002—Down-hole drilling fluid separation systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/003—Bearing, sealing, lubricating details
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02—Fluid rotary type drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-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
    • F04C2/107—Rotary-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
    • F04C2/1071—Rotary-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
    • F04C2/1073—Rotary-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

Definitions

  • the invention relates to improvements to helical hydraulic motors.
  • a conventional helical hydraulic motor comprises, inside a cylindrical casing, on the one hand, a stator integral with this casing, provided with (m + 1) internal helical lobes and a rotor provided with (m) lobes helical external, engaged eccentrically in said stator to constitute a hypocycloidal gear, the axial dimension of said lobes being at least one helix pitch of the stator, said pitch equaling (m + 1) / m times that of the rotor, and, d on the other hand, a transmission member, linked to said rotor and to the output shaft of the motor, adapted to convert the nutation and rotation movement of the rotor into a rotation of the output shaft.
  • the stator is generally constituted by a cylindrical steel sheath, provided with an inner lining made of elastomer, the lobes of the stator being formed by molding this lining. In this way, relative sealing zones moving axially are established between the high and low pressure helical chambers located upstream and downstream of the engine.
  • the rotor it is generally made of a metal with high hardness.
  • the transmission member generally consists of a double gimbal, which makes it a device that is both bulky and relatively fragile, given the exceptionally hostile environment in which it operates.
  • the rotor is suspended by a double gimbal rigidly linked to the motor casing and the stator is, at the same time, mounted to rotate in a bearing integral with said envelope, and rigidly connected to the motor output shaft.
  • the leakage rates at the relatively tight contact lines of the crests of the rotor in the troughs of the stator decrease when the number of stages of the motor increases, and increase with the number and the narrowness of the lines of contact and therefore with the number of rotor lobes.
  • the pressure drops in the motor they increase with the number of lobes of the rotor since then the section of the chambers decreases.
  • friction they increase both with the number of contact lines of the rotor and the stator and with the frequency of renewal of these lines, and therefore with the number of lobes of the rotor and with its nutation speed.
  • the efficiency of the helical motors decreases notably when the number of rotor lobes increases.
  • the maximum efficiency of these engines goes from 93% for an engine equipped with a single lobe rotor, to 55% for an engine equipped with a nine lobe rotor.
  • the tri-cone knurled drill bits are mostly used for drilling deep wells and that these drill bits have maximum efficiency when their drive torque is relatively high and their speed of rotation reduced (this provided by helical motors with a large number of lobes) and when the pressure drop in the tool nozzles is large to allow good cleaning of the bottom of the hole.
  • the object of the invention relates to an improvement in helical hydraulic motors which gives these motors the possibility of providing a given power with a relatively high torque and a relatively low speed of rotation, while having kept a relatively low manufacturing cost, high efficiency and reduced dimensions.
  • an improved helical hydraulic motor of the type comprising, inside a cylindrical envelope, a motor stage formed by a first stator, provided with (m + 1) internal helical lobes, and a first rotor provided of (m) external helical lobes, said first rotor being engaged eccentrically in said first stator so as to constitute a first hypocycloidal gear, the axial dimension of said helical lobes being at least one helical pitch of said first stator, said pitch being equal (m + 1) / m times that of said first rotor, is characterized in that it comprises a second hypocycloidal gear formed by a second rotor provided with (n) external teeth and by a second stator provided with (p) internal teeth, the ratios m / (m + 1) and n / p being different from each other, said second rotor being rigidly and coaxially connected to said first rotor and said second stator coaxially disposed relative to said first stator, the stator
  • the second gear being mounted downstream, its rotor and its stator are pinions.
  • the difference between the numbers of teeth (n) and (p) will be at least 5, so that the pinions can mesh with one another.
  • the engine improved according to the invention provides a significantly greater power and torque, at a given speed, than all comparable conventional motors.
  • an improved helical hydraulic motor according to the invention comprises a cylindrical outer casing 10 at the upper end of which is screwed a coupling 12 in the form of a sleeve comprising an attachment groove 14, a connection thread 16 and an oblique internal shoulder 18. Resting on this shoulder 18, is disposed a mud inlet grid 20 comprising a central core 22 provided with a plurality of radial partitions separating passages such as 24, opening downstream into a recess 26.
  • a steel sleeve 32 In the casing 10, resting on the lower edge of the connector 12, is disposed a steel sleeve 32 provided with an internal lining 34 of elastomer, forming two helical lobes such as 36 (see FIG. 2), the height of the sleeve 32 being a little more than two helix pitch of the lobes 36.
  • the sleeve 32 and its lining 34 together constitute the first stator 38 of the motor stage of the helical hydraulic motor according to the invention.
  • eccentric a first hard steel rotor 40 comprising a helical lobe such as 42 (see Figure 2).
  • the height of the rotor 40 is slightly greater than that of the stator 38, the helix pitch of its lobe equal to half the helix pitch of the two lobes of the stator 38 and the ratio of the pitch diameters of the rotor 40 and the stator 38 equal to 1/2.
  • the eccentricity e of the rotor 40 in the stator 38 is equal to the pitch radius of the rotor 40 provided with a lobe.
  • FIG. 2 represents a section of the motor through the stator 38 and the rotor 40, which illustrates the shape of the sections of the lobes.
  • the section of the rotor is a circle, of radius equal to approximately twice the eccentricity e, and the section of the stator is generated by an identical circle whose center moves on a segment of length 2e.
  • the rotor 40 supported on the sides of the stator 38, forms relatively effective sealing zones, with variable axial position, separating the two upstream and downstream helical chambers, such 44 and 46, formed between the rotor lobe 42 and the two stator lobes 38.
  • the underside of the rotor 40 is equipped with a circular connection plate 52 to which is fixed, by screws arranged at the periphery, another connection plate 54 identical to the previous one.
  • the plate 54 is rigidly linked to a pinion 56 with ten teeth such as 58 (see FIG. 3) constituting the second rotor of the engine perfected according to the invention.
  • the pinion 56 is made of hard steel, its teeth are straight and its axial dimension is five to six times its "diameter". The axis of symmetry of the pinion 56 coincides with that of the first rotor 40.
  • an axial cavity 60 in which the first arm can rotate 62 of a crank 64 which has a central shaft 66 and a second arm 68 and which constitutes the downstream stop of the first and second rotors 40 and 56.
  • the pinion 56 meshes with a pinion 70 with fifteen teeth (see FIG. 3) made of hard steel.
  • the pinion 70 is mounted rotating in an elastomer bearing 72 constituting the internal lining of a sleeve 74, similar to the sleeve 32, coaxially arranged like it in the casing 10.
  • the pinion 70 constitutes the second stator of the helical motor according to the invention.
  • the pinions 56 and 70 together form a hypocycloidal gear with straight teeth which constitutes the transmission member of the helical motor according to the invention.
  • the bearing 72 has a plurality of drotie grooves such as 76, provided to improve its lubrication and cooling conditions.
  • the second arm 68 of the downstream stop crank 64 is rotatably mounted in an axial cavity 77 formed in the front face of the central core 78 of an outlet grid 80 (see FIG. 4) of the reduced pressure mud leaving the engine .
  • a circular groove occupied by an O-ring such as 82 and 84.
  • the ends of the arms 62 and 68 have concave edges adapted to bear on two ball bearings 86 and 88
  • two narrow passages 90 and 92 communicating together by a third 94, arranged in the central shaft 66.
  • the bottom of the axial cavity 77 communicates by a fourth narrow passage 96 with another axial cavity 98 arranged in the rear face of the central core 78 of the outlet grid 80.
  • the cavity 98 is filled with grease and, through passages 96, 94, 92 and 90, this grease lubricates the ball bearings 86 and 88.
  • the cavity 98 is also closed by a flexible membrane 100 whose external face is subjected to the mud pressure.
  • the outlet grid 80 (see FIG. 4) comprises around its central core 78 a plurality of lateral passages, such as 102, arranged in a ring.
  • the outlet grid 80 is inserted into an axial cavity arranged in the upper end 104 of the outlet shaft 106 of the helical motor according to the invention, the shaft 106 comprising a large axial passage 108, communicating with the passages 102 of the grid 80 by a chamber 110 with a conical wall.
  • the upper end 104 of the output shaft 106 is rigidly connected to the rotating stator 70, by a connection collar 112 screwed both on the end 104 and on the stator 70, and mounted rotating in the lower end of the level 72.
  • the sleeve 32 of the first stator 38 and the sleeve 74 of the bearing 72 are separated from each other by a collar 114 secured to a filter 116 of cylindrical shape, bearing on the edges of a groove 118 formed in the elastomer lining constituting the bearing 72, the grooves 76 arranged in this bearing 72 opening into the groove 118.
  • the lower end of the sleeve 74 slightly projects beyond the lower end of the bearing 72 and the lower face of the connection collar 112, the sleeve 74 being in abutment on the outer edge of a slight hollow arranged in the upper face of a thick disc 120.
  • the disc 120 has a central recess crossed by the upper end 104 of the output shaft 106 and, moreover , provided with a circular cutout occupied by a lip seal 122, taken between the disc 120, the end 104 of the shaft 106 and the underside of the connection collar 112.
  • the disc 120 is crossed by a narrow calibrated passage 124 opening into the hollow of its upper face and it is provided with an outer groove occupied by an O-ring seal 125, bearing on the internal wall of the casing 10 of the engine.
  • FIG. 1 another hollow disc identical to the disc 120 is shown, its transverse passage being diametrically opposite to the passage 124.
  • the diameter of the recess of the partition 130 is notably greater than that of the upper end 104 of the output shaft 106.
  • a pressurization piston 138 comprising two lip seals in its internal wall and an O-ring in its external wall, a helical spring 140 being compressed between the partition 130 and the upper face of the piston 138.
  • the lower end of the sleeve 128 is supported on a Belleville spring 142 carrying out the preload a bearing 144 fitted with cylindrical rollers arranged radially in the casing 10.
  • the bearing 144 is itself supported on a screwed stop ring 146 blocked on the output shaft 106 of the engine.
  • the stop ring 146 is itself supported on a bearing 148, on a ring 150 and on a bearing 152.
  • the bearings 148 and 152 are fitted with tapered rollers.
  • the bearing 152 is supported on an inner shoulder 153 which the casing 10 includes in the vicinity of its end flange 154, and on a shoulder 155 which comprises the output shaft 106.
  • a radial hole 157 provided with a screw cap 158, making it possible to fill with grease and then to close off all the annular space comprised between the rim 154 and the pressurization piston 138, in which are arranged the bearings 144, 148 and 152.
  • the high pressure mud supplied by a pump and flowing through the drill string and the inlet grid 20 of the helical motor according to the invention enters the two helical chambers between the rotor 40 with a lobe and the stator 38 with two lobes and drives in rotation and nutation this rotor then, without significant loss of load, this mud passes in the space comprised between the straight teeth of the pinions 56 and 70 and escapes into the axial duct 108 of the motor shaft 106, through the outlet grid 78.
  • the speed of rotation of the rotor 40 to a lobe is equal to its nutation speed, in accordance with the general succinct theory of helical motors previously exposed.
  • the internal pinion 56 with ten teeth, rigidly linked to the rotor 40, is driven with the same rotation and nutation speeds.
  • the external pinion 70 is driven with a rotational speed three times lower than the nutation speed of the rotor 40. This makes it possible to have on the shaft 106 a motor torque three times higher than that available on the rotor 40.
  • the downstream stop crank 64 transmits the axial thrust exerted on the rotor 40 and the pinion 56, at the outlet grid 78, at the stop 146 from the output shaft 106 and finally to the internal rim 154 of the lower end of the casing 10 of the motor, the ball bearings 86 and 88 associated with the arms 62 and 68 of the crank 64 being constantly lubricated by grease contained in the pressure chamber 98.
  • the filter 116 constantly cleaned by the main flow, lets pass a mud without gravel in the grooves 76 formed in the elastomer packing constituting the bearing of the rotating stator 70. In this way, this bearing is constantly lubricated and cooled. Leaving the grooves 76, the filtered mud is applied to the pressure reducer stage 126 formed by the cascade (at least a dozen) of discs 120, drilled and thinned so as to present a pre-established leak and lamination.
  • this second embodiment of the invention makes it possible to increase the available power. But this advantage is accompanied by a significant increase in the manufacturing cost because the rotating stator of the second motor must be made of hard material so as to be able to transmit the torque produced.
  • one or more passages can be made in the body of the rotor 40 so as to reduce the pressure losses and increase the leakage rates in the engine when the pressure and / or the flow of mud must, within a certain range, to vary in a way little related to the speed of rotation and / or to the torque of the motor ( Figures 154 and 177, presented on pages 224 and 253 of the cited work, illustrate the usual relationships between these parameters ). It is also possible, to increase the engine displacement, to replace the casing 10 by the casing 32 of the stator and screw this casing onto the casing 10 at the level of the filter 116.

Abstract

Screw-type hydraulic motor of the Moineau type, comprising a transmission member consisting of a hypocycloidal gear. The ratio between the number of teeth of the rotor (40) and of the stator (38) of the motor is different from the ratio of the number of teeth of the inner (56) and outer (70) pinions of the gear. The rotor (40) and the inner pinion (56) are coaxial and fixed to one another. The stator (38) and outer pinion (70) are likewise coaxial, the first being fixed to the casing (10) of the motor and the second being fixed to the hollow output shaft (106) of the motor. This makes it possible to construct a motor with a small number of lobes, having the advantageous torque and speed characteristics of a motor with a large number of lobes, without having its disadvantages. <IMAGE>

Description

L'invention se rapporte à des perfectionnements aux moteurs hydrauliques hélicoïdaux.The invention relates to improvements to helical hydraulic motors.

On connaït les pompes à engrenage hypocycloïdal inventée par René Moineau en 1936. Le moteur hydraulique hélicoïdal (ou à déplacement positif) concerné par la présente invention est en fait une pompe Moineau fonctionnant à l'envers.We know the hypocycloidal gear pumps invented by René Moineau in 1936. The helical (or positive displacement) hydraulic motor concerned by the present invention is in fact a Moineau pump operating in reverse.

En vue de leur application au forage des puits profonds, les moteurs hydrauliques hélicoïdaux ont fait l'objet de nombreux perfectionnements. Un exposé exhaustif des caractéristiques, des avantages et des limites des moteurs hydrauliques hélicoïdaux de forage actuellement disponibles sur le marché mondial est fourni au chapitre IV (pages 223 à 270) de l'ouvrage de W. TIRASPOLASKY : "Hydraulic downhole drilling motors", publié en 1985 par l'Institut Français du Pétrole, aux Editions Technip à Paris.In view of their application to drilling deep wells, helical hydraulic motors have been the subject of numerous improvements. An exhaustive description of the characteristics, advantages and limits of hydraulic helical drilling motors currently available on the world market is provided in chapter IV (pages 223 to 270) of W. TIRASPOLASKY's book: "Hydraulic downhole drilling motors", published in 1985 by the French Petroleum Institute, Editions Technip in Paris.

Un moteur hydraulique hélicoïdal de type usuel comprend, à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique, d'une part, un stator solidaire de cette enveloppe, muni de (m+1) lobes hélicoïdaux intérieurs et un rotor muni de (m) lobes hélicoïdaux extérieurs, engagé excentré dans ledit stator pour constituer un engrenage hypocycloïdal, la dimension axiale desdits lobes étant d'au moins un pas d'hélice du stator, ledit pas égalant (m+1)/m fois celui du rotor, et, d'autre part, un organe de transmission, lié audit rotor et à l'arbre de sortie du moteur, adapté à convertir le mouvement de nutation et de rotation du rotor en une rotation de l'arbre de sortie.A conventional helical hydraulic motor comprises, inside a cylindrical casing, on the one hand, a stator integral with this casing, provided with (m + 1) internal helical lobes and a rotor provided with (m) lobes helical external, engaged eccentrically in said stator to constitute a hypocycloidal gear, the axial dimension of said lobes being at least one helix pitch of the stator, said pitch equaling (m + 1) / m times that of the rotor, and, d on the other hand, a transmission member, linked to said rotor and to the output shaft of the motor, adapted to convert the nutation and rotation movement of the rotor into a rotation of the output shaft.

Dans un tel moteur hélicoïdal, le stator est généralement constitué par un fourreau cylindrique en acier, pourvu d'une garniture intérieure en élastomère, les lobes du stator étant formés par moulage de cette garniture. De la sorte, des zones d'étanchéité relative se déplaçant axialement sont établies entre les chambres hélicoïdales à haute et basse pression situées en amont et en aval du moteur. Quant au rotor, il est généralement réalisé en un métal à haute dureté.In such a helical motor, the stator is generally constituted by a cylindrical steel sheath, provided with an inner lining made of elastomer, the lobes of the stator being formed by molding this lining. In this way, relative sealing zones moving axially are established between the high and low pressure helical chambers located upstream and downstream of the engine. As for the rotor, it is generally made of a metal with high hardness.

La construction de tels rotors et stators fait appel à des techniques complexes et à des machines-outils de grand prix. Leurs coûts de fabrication sont liés à la fois aux temps d'usinage nécessaires et aux coûts des machines- outils à utiliser, les valeurs de ces deux paramètres étant d'autant plus grandes que les nombres de lobes du rotor et du stator sont eux-mêmes plus élevés. De ceci il résulte que les moteurs hélicoïdaux pourvus d'un rotor à un seul lobe sont très nettement plus répandus sur le marché mondial que ceux à rotor pourvu d'un nombre de lobes plus élevé (jusqu'à 10).The construction of such rotors and stators calls for complex techniques and expensive machine tools. Their manufacturing costs are linked both to the necessary machining times and to the costs of the machine tools to be used, the values of these two parameters being all the greater as the numbers of rotor and stator lobes are themselves. even higher. From this it follows that helical motors provided with a rotor with a single lobe are very much more widespread on the world market than those with rotor provided with a higher number of lobes (up to 10).

Pour ce qui concerne l'organe de transmission, il est généralement constitué par un double cardan, ce qui en fait un dispositif à la fois encombrant et relativement fragile, compte-tenu de l'environnement exceptionnellement hostile dans lequel il fonctionne. Dans une variante du moteur hélicoïdal présentée à la page 236 de l'ouvrage cité, le rotor est suspendu par un double cardan rigidement lié à l'enveloppe du moteur et le stator est, à la fois, monté tournant dans un palier solidaire de ladite enveloppe, et rigidement lié à l'arbre de sortie du moteur.As regards the transmission member, it generally consists of a double gimbal, which makes it a device that is both bulky and relatively fragile, given the exceptionally hostile environment in which it operates. In a variant of the helical motor presented on page 236 of the cited work, the rotor is suspended by a double gimbal rigidly linked to the motor casing and the stator is, at the same time, mounted to rotate in a bearing integral with said envelope, and rigidly connected to the motor output shaft.

Sous l'effet des forces engendrées par le passage de la boue de forage dans les chambres hélicoïdales fermées à volume axialement variable, constituées entre les lobes du stator et du rotor d'un moteur hélicoïdal, les sections de lobes du rotor engagées dans des creux du stator subissent un mouvement de roulement sans glissement notable, cependant que les autres sections de ces lobes glissent avec frottement sur les parois et les crêtes des lobes du stator et que le rotor est lui-même entraîné en sens inverse dans un mouvement de rotation autour de son axe.Under the effect of the forces generated by the passage of the drilling mud in the closed helical chambers of axially variable volume, formed between the stator lobes and of the rotor of a helical motor, the sections of rotor lobes engaged in hollows of the stator undergo a rolling movement without noticeable slip, while the other sections of these lobes slide with friction on the walls and the crests of the stator lobes and that the rotor is itself driven in the opposite direction in a rotational movement around its axis.

En appliquant les lois de la cinématique à ces mouvements de nutation et de rotation, on démontre que la vitesse de rotation du rotor est égale à sa vitesse de nutation divisée par son nombre de lobes. Il en résulte que la vitesse de rotation de l'arbre de sortie d'un moteur hélicoïdal de forage augmente avec le débit de boue fourni par la pompe et diminue lorsque le nombre de lobes du rotor augmente. Quant au couple délivré sur cet arbre. il augmente avec la pression différentielle dans le moteur et le nombre de lobes du rotor et il diminue avec les débits de fuite, les frottements et les pertes de charge dans le moteur.By applying the laws of kinematics to these nutation and rotation movements, we demonstrate that the rotational speed of the rotor is equal to its nutation speed divided by its number of lobes. As a result, the speed of rotation of the output shaft of a helical drilling motor increases with the flow of mud supplied by the pump and decreases when the number of rotor lobes increases. As for the couple delivered on this tree. it increases with differential pressure in the motor and the number of rotor lobes and it decreases with leakage rates, friction and pressure drops in the motor.

Pour répondre aux spécifications de couple et de vitesse de rotation des différents types de trépans utilisés dans les opérations de forage, plusieurs types de moteurs hélicoïdaux ont été construits qui comportent trois caractéristiques conjuguées : puissances, couples et vitesses disponibles sur l'arbre de sortie, en fonction des pressions différentielles et des débits de boue dans le moteur. A cet effet, les constructeurs jouent à la fois sur le diamètre et la longueur des moteurs ainsi que sur le nombre de lobes et le nombre d'étages (ou nombre d'hélices d'un lobe) du rotor et du stator, les paramètres résultants étant la cylindrée (ou volume total des chambres du moteur), les débits de fuite et les frottements (voir pp. 246 à 265 de l'ouvrage cité).To meet the torque and speed specifications of the different types of drill bits used in drilling operations, several types of helical motors have been built which have three combined characteristics: powers, torques and speeds available on the output shaft, as a function of differential pressures and mud flow rates in the engine. To this end, the manufacturers play on both the diameter and the length of the motors as well as on the number of lobes and the number of stages (or number of propellers of a lobe) of the rotor and the stator, the parameters resulting being the displacement (or total volume of the engine chambers), the leakage rates and the frictions (see pp. 246 to 265 of the cited work).

A cet égard, on rappellera que pour un diamètre et une longueur donnés du moteur, la section et le volume total des chambres diminuent fortement avec le nombre de lobes du rotor (de deux fois, par exemple, lorsque l'on passe de deux à neuf lobes) et que, par ailleurs, la puissance maximale disponible est directement proportionnelle à ce volume total.In this regard, it will be recalled that for a given diameter and length of the motor, the cross-section and the total volume of the chambers decrease sharply with the number of lobes of the rotor (twice, for example, when going from two to nine lobes) and that, moreover, the maximum power available is directly proportional to this total volume.

En outre, on notera que les débits de fuite au niveau des lignes de contact relativement étanches des crêtes du rotor dans les creux du stator diminuent lorsque le nombre d'étages du moteur augmente, et augmentent avec le nombre et l'étroitesse des lignes de contact et donc avec le nombre de lobes du rotor. Quant aux pertes de charge dans le moteur, elles augmentent avec le nombre de lobes du rotor puisqu'alors la section des chambres diminue. Pour ce qui concerne les frottements, ils augmentent à la fois avec le nombre de lignes de contact du rotor et du stator et avec la fréquence de renouvellement de ces lignes, et donc avec le nombre de lobes du rotor et avec sa vitesse de nutation. De ceci il résulte que le rendement des moteurs hélicoïdaux diminue notablement lorsque le nombre de lobes du rotor augmente. D'après l'ouvrage cité (p.263) le rendement maximal de ces moteurs passe de 93% pour un moteur équipé d'un rotor à lobe unique, à 55% pour un moteur équipé d'un rotor à neuf lobes.In addition, it will be noted that the leakage rates at the relatively tight contact lines of the crests of the rotor in the troughs of the stator decrease when the number of stages of the motor increases, and increase with the number and the narrowness of the lines of contact and therefore with the number of rotor lobes. As for the pressure drops in the motor, they increase with the number of lobes of the rotor since then the section of the chambers decreases. As regards friction, they increase both with the number of contact lines of the rotor and the stator and with the frequency of renewal of these lines, and therefore with the number of lobes of the rotor and with its nutation speed. As a result, the efficiency of the helical motors decreases notably when the number of rotor lobes increases. According to the cited work (p.263), the maximum efficiency of these engines goes from 93% for an engine equipped with a single lobe rotor, to 55% for an engine equipped with a nine lobe rotor.

Quant aux trépans eux-mêmes, on rappellera que les trépans à molettes tricônes sont très majoritairement utilisés pour le forage des puits profonds et que ces trépans ont une efficacité maximale lorsque leur couple d'entraînement est relativement élevé et leur vitesse de rotation réduite (ce que fournissent les moteurs hélicoïdaux à grand nombre de lobes) et lorsque la chute de pression dans les duses de l'outil est importante pour permettre un bon nettoyage du fond de trou.As for the drill bits themselves, it will be recalled that the tri-cone knurled drill bits are mostly used for drilling deep wells and that these drill bits have maximum efficiency when their drive torque is relatively high and their speed of rotation reduced (this provided by helical motors with a large number of lobes) and when the pressure drop in the tool nozzles is large to allow good cleaning of the bottom of the hole.

De cet exposé décrivant les caractéristiques positives et négatives des moteurs hydrauliques hélicoïdaux actuellement disponibles sur le marché mondial, on déduit qu'il serait hautement souhaitable de disposer d'un moteur perfectionné réunissant les avantages des moteurs à rotor pourvu d'un petit nombre de lobes et les avantages des moteurs à rotor pourvu d'un nombre des lobes élevé, tout en écartant les différents inconvénients propres à chacun d'eux.From this presentation describing the positive and negative characteristics of the helical hydraulic motors currently available on the world market, it is deduced that it would be highly desirable to have an improved motor combining the advantages of rotor motors provided with a small number of lobes and the advantages of rotor motors provided with a high number of lobes, while eliminating the various disadvantages specific to each of them.

L'objet de l'invention concerne un perfectionnement aux moteurs hydrauliques hélicoïdaux qui donne à ces moteurs la possibilié de fournir une puissance donnée avec un couple relativement élevé et une vitesse de rotation relativement faible, tout en ayant conservé un coût de fabrication relativement faible, un rendement élevé et des dimensions réduites.The object of the invention relates to an improvement in helical hydraulic motors which gives these motors the possibility of providing a given power with a relatively high torque and a relatively low speed of rotation, while having kept a relatively low manufacturing cost, high efficiency and reduced dimensions.

Selon l'invention, un moteur hydraulique hélicoïdal perfectionné, du genre comprenant, à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique, un étage moteur formé par un premier stator, muni de (m+1) lobes hélicoïdaux intérieurs, et un premier rotor muni de (m) lobes hélicoïdaux extérieurs, ledit premier rotor étant engagé excentré dans ledit premier stator de manière à constituer un premier engrenage hypocycloïdal, la dimension axiale desdits lobes hélicoïdaux étant d'au moins un pas d'hélice dudit premier stator, ledit pas égalant (m+1)/m fois celui dudit premier rotor, est caractérisé en ce qu'il comprend un second engrenage hypocycloïdal constitué par un second rotor muni de (n) dents extérieures et par un second stator muni de (p) dents intérieures, les rapports m/(m+1) et n/p étant différents l'un de l'autre, ledit second rotor étant rigidement et coaxialement lié audit premier rotor et ledit second stator coaxialement disposé par rapport audit premier stator, le stator disposé en amont étant solidaire de ladite enveloppe et le stator disposé en aval, à la fois monté tournant dans un palier solidaire de ladite enveloppe et rigidement lié à un arbre de sortie creux. Selon une première forme de réalisation de l'invention, le nombre (p) égale (n+1) et le second stator et le second rotor forment ensemble un second étage moteur.According to the invention, an improved helical hydraulic motor, of the type comprising, inside a cylindrical envelope, a motor stage formed by a first stator, provided with (m + 1) internal helical lobes, and a first rotor provided of (m) external helical lobes, said first rotor being engaged eccentrically in said first stator so as to constitute a first hypocycloidal gear, the axial dimension of said helical lobes being at least one helical pitch of said first stator, said pitch being equal (m + 1) / m times that of said first rotor, is characterized in that it comprises a second hypocycloidal gear formed by a second rotor provided with (n) external teeth and by a second stator provided with (p) internal teeth, the ratios m / (m + 1) and n / p being different from each other, said second rotor being rigidly and coaxially connected to said first rotor and said second stator coaxially disposed relative to said first stator, the stator disposed upstream being secured to said casing and the stator disposed downstream, both mounted rotating in a bearing secured to said casing and rigidly connected to a hollow output shaft. According to a first embodiment of the invention, the number (p) equals (n + 1) and the second stator and the second rotor together form a second motor stage.

Grâce à cette disposition, on réalise un moteur hydraulique hélicoïdal dont l'arbre de sortie tourne à une vitesse (m-n)/m(n+1)fois plus faible que la vitesse de nutation des rotors, lorsque le second étage moteur est placé en aval. Ce résultat découle directement de l'application aux éléments du moteur perfectionné selon l'invention, de la formule qui régit le fonctionnement des engrenages hypocycloïdaux. Cette formule est celle de WILLIS qui exprime la relation entre les nombres de dents (ni) et (ne) des pignons internes (i) et externes (e) d'un engrenage hypocycloïdal, les vitesses de rotation (Re) et (Ri) de ces pignons et la vitesse de nutation (Ni) du pignon interne : ni/ne = (Re-Ni)/(Ri-Ni). En appliquant cette formule aux deux engrenages hypocycloïdaux successifs que comporte un moteur hydraulique hélicoïdal double selon la première forme de réalisation de l'invention, et en tenant compte des caractéristiques de construction de ce moteur, on obtient la relation exprimée ci-dessus. En prenant (m) et (n) différents d'une unité - ce qui est le cas optimal - la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur est, dans le même sens ou le sens opposé, m(n+1)fois plus faible que la vitesse de nutation des rotors des étages moteurs, de sorte que le couple disponible sur cet arbre est m(n+1)fois plus élevé que celui appliqué sur les rotors.Thanks to this arrangement, a helical hydraulic motor is produced, the output shaft of which rotates at a speed (min) / m (n + 1) times lower than the nutation speed of the rotors, when the second motor stage is placed in downstream. This result follows directly from the application to the elements of the engine improved according to the invention, of the formula which governs the operation of the hypocycloid gears. This formula is that of WILLIS which expresses the relation between the numbers of teeth (ni) and (ne) of the internal pinions (i) and external (e) of a hypocycloidal gear, the rotational speeds (Re) and (Ri) of these pinions and the nutation speed (Ni) of the internal pinion: ni / ne = (Re-Ni) / (Ri-Ni). By applying this formula to the two successive hypocycloidal gears that comprise a double helical hydraulic motor according to the first embodiment of the invention, and taking into account the construction characteristics of this motor, the relationship expressed above is obtained. Taking (m) and (n) different from one unit - which is the optimal case - the speed of rotation of the motor output shaft is, in the same or opposite direction, m (n + 1 ) times lower than the nutation speed of the rotors of the engine stages, so that the torque available on this shaft is m (n + 1) times higher than that applied to the rotors.

Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, le second engrenage étant monté en aval, son rotor et son stator sont des pignons.According to a second embodiment of the invention, the second gear being mounted downstream, its rotor and its stator are pinions.

Dans cette seconde forme de réalisation de l'invention, la différence entre les nombres de dents (n) et (p) sera d'au moins 5, de façon que les pignons puissent engréner l'un dans l'autre. Le rapport de réduction obtenu entre la vitesse de nutation des rotors et la vitesse de rotation du stator tournant lié à l'arbre de sortie est : R = 1 - n(m+1)/mp.In this second embodiment of the invention, the difference between the numbers of teeth (n) and (p) will be at least 5, so that the pinions can mesh with one another. The reduction ratio obtained between the nutation speed of the rotors and the speed of rotation of the rotating stator linked to the output shaft is: R = 1 - n (m + 1) / mp.

De la sorte, avec un étage moteur du type 1-2 lobes et un étage réducteur hypocycloïdal formé de deux pignons droits de dix et quinze dents respectivement, on obtient entre la vitesse de rotation du second stator et celle des rotors un rapport de 1/3. Un résultat équivalent aurait été obtenu avec un étage moteur du type 3-4 lobes équipé d'un étage de liaison usuel à double cardan. Mais le prix en aurait été notablement plus élevé, le rendement moins bon, l'usure plus rapide, la puissance et le couple plus faibles (pour les mêmes dimensions).In this way, with a motor stage of the 1-2 lobe type and a hypocycloidal reduction stage formed by two straight pinions of ten and fifteen teeth respectively, a ratio of 1 / between the speed of rotation of the second stator and that of the rotors is obtained. 3. An equivalent result would have been obtained with a motor stage of the 3-4 lobe type fitted with a usual double cardan linkage stage. But the price would have been significantly higher, the performance less good, the wear faster, the power and the torque lower (for the same dimensions).

L'avantage de prix découle directement des conditions de fabrication plus aisées d'un moteur selon l'invention.The price advantage results directly from the easier manufacturing conditions of an engine according to the invention.

Les avantages de rendement et de faible usure viennent de ce que les débits de fuite et les frottements dans un moteur hydraulique hélicoïdal sont d'autant plus faibles que les lignes de contact du rotor et du stator sont peu nombreuses. Ce qui est précisément le cas avec un moteur à petit nombre de lobes.The advantages of efficiency and low wear come from the fact that the leakage rates and the friction in a helical hydraulic motor are lower the fewer the contact lines of the rotor and the stator. This is precisely the case with a motor with a small number of lobes.

En outre, comme la section et le volume total des chambres du moteur augmentent lorsque, toutes dimensions égales par ailleurs, le nombre de lobes diminue, le moteur perfectionné selon l'invention fournit une puissance et un couple notablement plus grands, à vitesse donnée, que tous le moteurs usuels comparables.In addition, as the cross section and the total volume of the engine chambers increase when, all other dimensions being equal, the number of lobes decreases, the engine improved according to the invention provides a significantly greater power and torque, at a given speed, than all comparable conventional motors.

Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'une manière plus précise à la suite de la description d'une forme de réalisation particulière de l'invention, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    - la figure 1 représente une coupe longitudinale du moteur hydraulique hélicoïdal perfectionné selon l'invention;
    - les figures 2,3 et 4 représentent des coupes transversales de ce moteur réalisées suivant les lignes II, III et IV tracées sur la figure 1;The characteristics and advantages of the invention will appear more precisely following the description of a particular embodiment of the invention, given below by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings , wherein :
- Figure 1 shows a longitudinal section of the improved helical hydraulic motor according to the invention;
- Figures 2,3 and 4 show cross sections of this engine made along lines II, III and IV traced in Figure 1;

Selon la figure 1, un moteur hydraulique hélicoïdal perfectionné selon l'invention comprend une enveloppe extérieure cylindrique 10 à l'extrémité supérieure de laquelle est vissé un raccord 12 en forme de manchon comportant une gorge d'attache 14, un filetage de raccordement 16 et un épaulement interne oblique 18. En appui sur cet épaulement 18, est disposée une grille d'entrée de boue 20 comportant un noyau central 22 muni d'une pluralité de cloisons radiales séparant des passages tels 24, débouchant en aval dans un évidement 26.According to FIG. 1, an improved helical hydraulic motor according to the invention comprises a cylindrical outer casing 10 at the upper end of which is screwed a coupling 12 in the form of a sleeve comprising an attachment groove 14, a connection thread 16 and an oblique internal shoulder 18. Resting on this shoulder 18, is disposed a mud inlet grid 20 comprising a central core 22 provided with a plurality of radial partitions separating passages such as 24, opening downstream into a recess 26.

Dans l'enveloppe 10, en appui sur le bord inférieur du raccord 12, est disposé un manchon en acier 32 pourvu d'une garniture interne 34 en élastomère, formant deux lobes hélicoïdaux tels que 36 (voir figure 2), la hauteur du manchon 32 étant un peu supérieure à deux pas d'hélice des lobes 36. Le manchon 32 et sa garniture 34 constituent ensemble le premier stator 38 de l'étage moteur du moteur hydraulique hélicoïdal selon l'invention.In the casing 10, resting on the lower edge of the connector 12, is disposed a steel sleeve 32 provided with an internal lining 34 of elastomer, forming two helical lobes such as 36 (see FIG. 2), the height of the sleeve 32 being a little more than two helix pitch of the lobes 36. The sleeve 32 and its lining 34 together constitute the first stator 38 of the motor stage of the helical hydraulic motor according to the invention.

A l'intérieur du stator 38 est engagé excentré une premier rotor en acier dur 40 comportant un lobe hélicoïdal tel que 42 (voir figure 2). La hauteur du rotor 40 est légérement supérieure à celle du stator 38, le pas d'hélice de son lobe égal à la moitié du pas d'hélice des deux lobes du stator 38 et le rapport des diamètres primitifs du rotor 40 et du stator 38 égal à 1/2. De la sorte, l'excentration e du rotor 40 dans le stator 38 est égale au rayon primitif du rotor 40 pourvu de un lobe.Inside the stator 38 is engaged eccentric a first hard steel rotor 40 comprising a helical lobe such as 42 (see Figure 2). The height of the rotor 40 is slightly greater than that of the stator 38, the helix pitch of its lobe equal to half the helix pitch of the two lobes of the stator 38 and the ratio of the pitch diameters of the rotor 40 and the stator 38 equal to 1/2. In this way, the eccentricity e of the rotor 40 in the stator 38 is equal to the pitch radius of the rotor 40 provided with a lobe.

La figure 2 représente une coupe du moteur à travers le stator 38 et le rotor 40, qui illustre la forme des sections des lobes. La section du rotor est un cercle, de rayon égal à environ deux fois l'excentration e, et la section du stator est engendrée par un cercle identique dont le centre se déplace sur un segment de longueur 2e. De la sorte, le rotor 40, appuyé sur les côtés du stator 38, forme des zones d'étanchéité relativement efficaces, à position axiale variable, séparant les deux chambres hélicoïdales amont et aval, telles 44 et 46, formées entre le lobe du rotor 42 et les deux lobes du stator 38.FIG. 2 represents a section of the motor through the stator 38 and the rotor 40, which illustrates the shape of the sections of the lobes. The section of the rotor is a circle, of radius equal to approximately twice the eccentricity e, and the section of the stator is generated by an identical circle whose center moves on a segment of length 2e. In this way, the rotor 40, supported on the sides of the stator 38, forms relatively effective sealing zones, with variable axial position, separating the two upstream and downstream helical chambers, such 44 and 46, formed between the rotor lobe 42 and the two stator lobes 38.

La face inférieure du rotor 40 est équipée d'un plateau de raccordement circulaire 52 auquel est fixé, par des vis disposées à la périphérie, une autre plateau de raccordement 54 identique au précédent. Le plateau 54 est rigidement lié à un pignon 56 à dix dents telles 58 (voir figure 3) constituant le second rotor du moteur perfectionné selon l'invention. Le pignon 56 est en acier dur, ses dents sont droites et sa dimension axiale est de cinq à six fois son "diamètre". L'axe de symétrie du pignon 56 coïncide avec celui du premier rotor 40. Dans la face inférieure du pignon 56 est aménagée une cavité axiale 60 dans laquelle peut tourner le premier bras 62 d'une manivelle 64 qui comporte un arbre central 66 et un second bras 68 et qui constitue la butée aval des premier et second rotors 40 et 56.The underside of the rotor 40 is equipped with a circular connection plate 52 to which is fixed, by screws arranged at the periphery, another connection plate 54 identical to the previous one. The plate 54 is rigidly linked to a pinion 56 with ten teeth such as 58 (see FIG. 3) constituting the second rotor of the engine perfected according to the invention. The pinion 56 is made of hard steel, its teeth are straight and its axial dimension is five to six times its "diameter". The axis of symmetry of the pinion 56 coincides with that of the first rotor 40. In the underside of the pinion 56 is arranged an axial cavity 60 in which the first arm can rotate 62 of a crank 64 which has a central shaft 66 and a second arm 68 and which constitutes the downstream stop of the first and second rotors 40 and 56.

Le pignon 56 engrène avec un pignon 70 à quinze dents (voir figure 3) en acier dur. Le pignon 70 est monté tournant dans un palier 72 en élastomère constituant la garniture interne d'un manchon 74, semblable au manchon 32, coaxialement disposé comme lui dans l'enveloppe 10. Le pignon 70 constitue le second stator du moteur hélicoïdal selon l'invention. Les pignons 56 et 70 forment ensemble un engrenage hypocycloïdal à denture droite qui constitue l'organe de transmission du moteur hélicoïdal selon l'invention. Le palier 72 comporte une pluralité de rainures droties telles 76, prévues pour améliorer ses conditions de lubrification et de refroidissement. Le second bras 68 de la manivelle de butée aval 64 est monté tournant dans une cavité axiale 77 pratiquée dans la face avant du noyau central 78 d'une grille de sortie 80 (voir figure 4) de la boue à pression réduite qui sort du moteur. Dans chacun des bras 62 et 68 de la manivelle 64 est aménagée une gorge circulaire occupée par un joint torique tel que 82 et 84. Les extrémités des bras 62 et 68 présentent des bords concaves adaptés à prendre appui sur deux roulements à billes 86 et 88. Dans l'axe des bras 62 et 68 de la manivelle de butée 64 sont aménagés deux passages étroits 90 et 92 communiquant ensemble par un troisième 94, aménagé dans l'arbre central 66. Le fond de la cavité axiale 77 communique par un quatrième passage étroit 96 avec une autre cavité axiale 98 aménagée dans la face arrière du noyau central 78 de la grille de sortie 80. La cavité 98 est remplie de graisse et, par les passages 96, 94, 92 et 90, cette graisse lubrifie les roulements à billes 86 et 88. La cavité 98 est par ailleurs fermée par une membrane souple 100 dont la face externe est soumise à la pression de boue.The pinion 56 meshes with a pinion 70 with fifteen teeth (see FIG. 3) made of hard steel. The pinion 70 is mounted rotating in an elastomer bearing 72 constituting the internal lining of a sleeve 74, similar to the sleeve 32, coaxially arranged like it in the casing 10. The pinion 70 constitutes the second stator of the helical motor according to the invention. The pinions 56 and 70 together form a hypocycloidal gear with straight teeth which constitutes the transmission member of the helical motor according to the invention. The bearing 72 has a plurality of drotie grooves such as 76, provided to improve its lubrication and cooling conditions. The second arm 68 of the downstream stop crank 64 is rotatably mounted in an axial cavity 77 formed in the front face of the central core 78 of an outlet grid 80 (see FIG. 4) of the reduced pressure mud leaving the engine . In each of the arms 62 and 68 of the crank 64 is arranged a circular groove occupied by an O-ring such as 82 and 84. The ends of the arms 62 and 68 have concave edges adapted to bear on two ball bearings 86 and 88 In the axis of the arms 62 and 68 of the stop crank 64 are arranged two narrow passages 90 and 92 communicating together by a third 94, arranged in the central shaft 66. The bottom of the axial cavity 77 communicates by a fourth narrow passage 96 with another axial cavity 98 arranged in the rear face of the central core 78 of the outlet grid 80. The cavity 98 is filled with grease and, through passages 96, 94, 92 and 90, this grease lubricates the ball bearings 86 and 88. The cavity 98 is also closed by a flexible membrane 100 whose external face is subjected to the mud pressure.

La grille de sortie 80 (voir figure 4) comporte autour de son noyau central 78 une pluralité de passages latéraux, tel 102, disposés en couronne. La grille de sortie 80 est insérée dans une cavité axiale aménagée dans l'extrémité supérieure 104 de l'arbre de sortie 106 du moteur hélicoïdal selon l'invention, l'arbre 106 comportant un large passage axial 108, communiquant avec les passages 102 de la grille 80 par une chambre 110 à paroi conique. L'extrémité supérieure 104 de l'arbre de sortie 106 est rigidement liée au stator tournant 70, par un collier de raccordement 112 vissé à la fois sur l'extrémité 104 et sur le stator 70, et monté tournant dans l'extrémité inférieure du palier 72.The outlet grid 80 (see FIG. 4) comprises around its central core 78 a plurality of lateral passages, such as 102, arranged in a ring. The outlet grid 80 is inserted into an axial cavity arranged in the upper end 104 of the outlet shaft 106 of the helical motor according to the invention, the shaft 106 comprising a large axial passage 108, communicating with the passages 102 of the grid 80 by a chamber 110 with a conical wall. The upper end 104 of the output shaft 106 is rigidly connected to the rotating stator 70, by a connection collar 112 screwed both on the end 104 and on the stator 70, and mounted rotating in the lower end of the level 72.

Le manchon 32 du premier stator 38 et le manchon 74 du palier 72 sont séparés l'un de l'autre par une collerette 114 solidaire d'un filtre 116 de forme cylindrique, en appui sur les bords d'une gorge 118 pratiquée dans la garniture en élastomère constituant le palier 72, les rainures 76 aménagées dans ce palier 72 débouchant dans la gorge 118. L'extrémité inférieure du manchon 74 déborde légèrement l'extrémité inférieure du palier 72 et la face inférieure du collier de raccordement 112, le manchon 74 étant en appui sur le bord extérieur d'un léger creux aménagé dans la face supérieure d'un disque épais 120. Le disque 120 comporte un évidement central traversé par l'extrémité supérieure 104 de l'arbre de sortie 106 et, par ailleurs, muni d'une découpe circulaire occupée par un joint d'étanchéité à lèvres 122, pris entre le disque 120, l'extrémité 104 de l'arbre 106 et la face inférieure du collier de raccordement 112. Le disque 120 est traversé par un passage calibré étroit 124 débouchant dans le creux de sa face supérieure et il est pourvu d'une gorge extérieure occupée par un joint torique d'étanchéité 125, en appui sur la paroi interne de l'enveloppe 10 du moteur. Sur la figure 1, un autre disque évidé identique au disque 120 est représenté, son passage transversal étant diamétralement opposé au passage 124. Dans la pratique, un douzaine environ de ces disques évidés sont engagés sur l'extrémité 104 de l'arbre de sortie 108, pour constituer un étage détendeur de pression 126. Pour ne pas surcharger le dessin, deux seulement ont été représentés. Le dernier de ces disques 120 est en appui sur l'extrémité supérieure d'un manchon 128 comportant, dans sa partie supérieure, une cloison radiale évidée 130 et au moins une ouverture latérale 132. Cette ouverture 132 débouche dans une gorge circulaire 134 pratiquée dans la paroi interne de l'enveloppe 10 du moteur, cette gorge 134 étant en communication avec l'extérieur de l'enveloppe 10 par un trou 136 percé dans sa paroi.The sleeve 32 of the first stator 38 and the sleeve 74 of the bearing 72 are separated from each other by a collar 114 secured to a filter 116 of cylindrical shape, bearing on the edges of a groove 118 formed in the elastomer lining constituting the bearing 72, the grooves 76 arranged in this bearing 72 opening into the groove 118. The lower end of the sleeve 74 slightly projects beyond the lower end of the bearing 72 and the lower face of the connection collar 112, the sleeve 74 being in abutment on the outer edge of a slight hollow arranged in the upper face of a thick disc 120. The disc 120 has a central recess crossed by the upper end 104 of the output shaft 106 and, moreover , provided with a circular cutout occupied by a lip seal 122, taken between the disc 120, the end 104 of the shaft 106 and the underside of the connection collar 112. The disc 120 is crossed by a narrow calibrated passage 124 opening into the hollow of its upper face and it is provided with an outer groove occupied by an O-ring seal 125, bearing on the internal wall of the casing 10 of the engine. In FIG. 1, another hollow disc identical to the disc 120 is shown, its transverse passage being diametrically opposite to the passage 124. In practice, about a dozen of these hollow discs are engaged on the end 104 of the output shaft 108, to constitute a pressure relief stage 126. In order not to overload the drawing, only two have been shown. The last of these discs 120 is supported on the upper end of a sleeve 128 comprising, in its upper part, a hollow radial partition 130 and at least one lateral opening 132. This opening 132 opens into a circular groove 134 formed in the inner wall of the casing 10 of the engine, this groove 134 being in communication with the outside of the casing 10 by a hole 136 drilled in its wall.

Le diamètre de l'évidement de la cloison 130 est notablement supérieur à celui de l'extrémité supérieure 104 de l'arbre de sortie 106. Sur cette extrémité 104 est monté coulissant un piston de pressurisation 138 comportant deux joints d'étanchéité à lèvres dans sa paroi interne et un joint torique dans sa paroi externe, un ressort hélicoïdal 140 étant comprimé entre la cloison 130 et la face supérieure du piston 138. L'extrémité inférieure du manchon 128 est en appui sur un ressort Belleville 142 réalisant la précharge d'un roulement 144 équipé de rouleaux cylindriques radialement disposés dans l'enveloppe 10. Le roulement 144 est lui-même en appui sur un anneau de butée 146 vissé bloqué sur l'arbre de sortie 106 du moteur. L'anneau de butée 146 est lui-même en appui sur un roulement 148, sur une bague 150 et sur un roulement 152. Les roulements 148 et 152 sont équipés de rouleaux coniques. Le roulement 152 est en appui sur un épaulement intérieur 153 que comporte l'enveloppe 10 au voisinage de son rebord d'extrémité 154, et sur un épaulement 155 que comporte l'arbre de sortie 106. Une deuxième bague 156 disposée entre les cages extérieures des deux roulements 148 et 152, permet de précharger ces roulements. Dans la paroi de l'enveloppe 10, en deçà du rebord 154, est percé un trou radial 157 muni d'un bouchon vissé 158, permettant de remplir de graisse et ensuite d'obturer tout l'espace annulaire comprise entre le rebord 154 et le piston de pressurisation 138, dans lequel sont disposés les roulements 144, 148 et 152. Un joint d'étanchéité à lèvres 160 placé dans une gorge circulaire pratiquée dans la face supérieure du rebord 154, entoure l'arbre de sortie 106 du moteur.The diameter of the recess of the partition 130 is notably greater than that of the upper end 104 of the output shaft 106. On this end 104 is slidably mounted a pressurization piston 138 comprising two lip seals in its internal wall and an O-ring in its external wall, a helical spring 140 being compressed between the partition 130 and the upper face of the piston 138. The lower end of the sleeve 128 is supported on a Belleville spring 142 carrying out the preload a bearing 144 fitted with cylindrical rollers arranged radially in the casing 10. The bearing 144 is itself supported on a screwed stop ring 146 blocked on the output shaft 106 of the engine. The stop ring 146 is itself supported on a bearing 148, on a ring 150 and on a bearing 152. The bearings 148 and 152 are fitted with tapered rollers. The bearing 152 is supported on an inner shoulder 153 which the casing 10 includes in the vicinity of its end flange 154, and on a shoulder 155 which comprises the output shaft 106. A second ring 156 disposed between the outer cages of the two bearings 148 and 152, makes it possible to preload these bearings. In the wall of the envelope 10, below the rim 154, is drilled a radial hole 157 provided with a screw cap 158, making it possible to fill with grease and then to close off all the annular space comprised between the rim 154 and the pressurization piston 138, in which are arranged the bearings 144, 148 and 152. A lip seal 160 placed in a circular groove formed in the upper face of the flange 154, surrounds the output shaft 106 of the engine.

En revenant à la figure 1, on voit que la boue à haute pression fournie par une pompe et s'écoulant à travers la colonne de forage et la grille d'entrée 20 du moteur hélicoïdal selon l'invention, pénètre dans les deux chambres hélicoïdales comprises entre le rotor 40 à un lobe et le stator 38 à deux lobes et entraîne en rotation et en nutation ce rotor puis, sans perte de charge notable, cette boue passe dans l'espace compris entre les dents droites des pignons 56 et 70 et s'échappe dans le conduit axial 108 de l'arbre 106 du moteur, à travers la grille de sortie 78. La vitesse de rotation du rotor 40 à un lobe est égale à sa vitesse de nutation, en accord avec la théorie générale succinte des moteurs hélicoïdaux précédemment exposée. Le pignon intérieur 56 à dix dents, rigidement lié au rotor 40, est entraîné avec les mêmes vitesses de rotation et de nutation. Dans ces conditions, le pignon extérieur 70 est entraîné avec une vitesse de rotation trois fois plus faible que la vitesse de nutation du rotor 40. Ce qui permet de disposer sur l'arbre 106 d'un couple moteur trois fois plus élevé que celui disponible sur le rotor 40.Returning to FIG. 1, it can be seen that the high pressure mud supplied by a pump and flowing through the drill string and the inlet grid 20 of the helical motor according to the invention, enters the two helical chambers between the rotor 40 with a lobe and the stator 38 with two lobes and drives in rotation and nutation this rotor then, without significant loss of load, this mud passes in the space comprised between the straight teeth of the pinions 56 and 70 and escapes into the axial duct 108 of the motor shaft 106, through the outlet grid 78. The speed of rotation of the rotor 40 to a lobe is equal to its nutation speed, in accordance with the general succinct theory of helical motors previously exposed. The internal pinion 56 with ten teeth, rigidly linked to the rotor 40, is driven with the same rotation and nutation speeds. In these conditions, the external pinion 70 is driven with a rotational speed three times lower than the nutation speed of the rotor 40. This makes it possible to have on the shaft 106 a motor torque three times higher than that available on the rotor 40.

Pendant que le rotor 40 et le pignon interne 56 tournent de la sorte en rotation et en nutation, la manivelle 64 de butée aval transmet la poussée axiale exercée sur le rotor 40 et le pignon 56, à la grille de sortie 78, à la butée 146 de l'arbre de sortie 106 et finalement au rebord interne 154 de l'extrémité inférieure de l'enveloppe 10 du moteur, les roulements à billes 86 et 88 associés aux bras 62 et 68 de la manivelle 64 étant constamment lubrifiés par la graisse contenue dans la chambre sous pression 98.While the rotor 40 and the internal pinion 56 rotate in this way in rotation and in nutation, the downstream stop crank 64 transmits the axial thrust exerted on the rotor 40 and the pinion 56, at the outlet grid 78, at the stop 146 from the output shaft 106 and finally to the internal rim 154 of the lower end of the casing 10 of the motor, the ball bearings 86 and 88 associated with the arms 62 and 68 of the crank 64 being constantly lubricated by grease contained in the pressure chamber 98.

Pendant ce temps, le filtre 116, constamment nettoyé par l'écoulement principal, laisse passer une boue sans gravier dans les rainures 76 pratiquées dans la garniture en élastomère constituant le palier du stator tournant 70. De la sorte, ce palier est constamment lubrifié et refroidi. Au sortir des rainures 76 la boue filtrée est appliquée à l'étage détendeur 126 constitué par la cascade (au moins une douzaine) de disques 120, percés et amincis de manière à présenter une fuite et un laminage préétablis. Comme la face inférieure du dernier de ces disques est soumise à la pression de boue extérieure au moteur (à travers le passage 136), une différence de pression considérable (une centaine de bars, en général) existe entre les pressions au niveau du filtre 116 et de la face inférieure de l'étage détendeur 126. Du fait de cette différence de pression, un débit permanent de boue filtrée s'établit dans les rainures 76 du palier 72 et en assure la lubrification et le refroidissement. La valeur de ce débit est par ailleurs déterminée par la résistance totale à l'écoulement présentée par les rainures 76 et par les creux et les perforations des disques 120 disposés en cascade. Sous l'action du piston de pressurisation 138, soumis à une pression un peut supérieure à la pression extérieure du fait du trou 136 et du ressort 140, la graisse, qui lubrifie les roulements 144, 148 et 152 de maintien radial et axial de l'arbre de sortie 106 du moteur, n'est pas soumise à des forces susceptibles de la faire s'échapper à travers le joint d'étanchéité 160 placé dans le rebord 154 d'extrémité de l'enveloppe 10 du moteur.During this time, the filter 116, constantly cleaned by the main flow, lets pass a mud without gravel in the grooves 76 formed in the elastomer packing constituting the bearing of the rotating stator 70. In this way, this bearing is constantly lubricated and cooled. Leaving the grooves 76, the filtered mud is applied to the pressure reducer stage 126 formed by the cascade (at least a dozen) of discs 120, drilled and thinned so as to present a pre-established leak and lamination. As the underside of the last of these discs is subjected to the mud pressure outside the engine (through the passage 136), a considerable pressure difference (a hundred bars, in general) exists between the pressures at the level of the filter 116 and from the lower face of the pressure reducer stage 126. Because of this pressure difference, a permanent flow of filtered sludge is established in the grooves 76 of the bearing 72 and provides lubrication and cooling. The value of this flow is also determined by the total resistance to flow presented by the grooves 76 and by the hollows and perforations of the disks 120 arranged in cascade. Under the action of the pressurization piston 138, subjected to a pressure a little higher than the external pressure due to the hole 136 and the spring 140, the grease, which lubricates the bearings 144, 148 and 152 for the radial and axial retention of the The output shaft 106 of the engine is not subjected to forces capable of causing it to escape through the seal 160 placed in the flange 154 of the end of the casing 10 of the engine.

Les détails ci-dessus de réalisation d'un moteur hydraulique hélicoïdal perfectionné selon l'invention ont été décrits à titre d'exemple non limitatif. Il en est notamment ainsi des nombres de lobes et de dents des rotors et de la position en amont de l'étage moteur. En outre, on remarquera que le rendement propre au moteur selon l'invention étant a priori très supérieur à celui des moteurs connus de même puissance délivrant des couples du même ordre de grandeur, il devient possible d'usiner tout le premier stator 38 dans une ébauche en métal dur, de la même façon que le premier rotor 40. De la sorte, en effect, bient que les débits de fuite soient à l'évidence très notablement augmentés, le rendement final du moteur selon l'invention demeurera cependant très notablement supérieur à celui des moteurs usuels comparables. Une telle disposition augmentera considérablement la durée de vie du moteur.The above details of embodiment of an improved helical hydraulic motor according to the invention have been described by way of non-limiting example. This is particularly so of the numbers of lobes and teeth of the rotors and of the position upstream of the engine stage. In addition, it will be noted that the efficiency specific to the motor according to the invention being a priori much higher than that of known motors of the same power delivering torques of the same order of magnitude, it becomes possible to machine the entire first stator 38 in a blank in hard metal, in the same way as the first rotor 40. In this way, indeed, although the leakage rates are obviously very significantly increased, the final efficiency of the engine according to the invention will however remain very significantly higher than that of comparable conventional engines. Such an arrangement will considerably increase the service life of the engine.

Dans une autre variante de l'invention, le pignon interne 56 et le pignon externe 70 du second engrenage hypocycloïdal seront remplacés par le rotor et le stator d'un second moteur de type Moineau semblable au premier, les nombres de lobes de ce second moteur étant n et p=n+1 (avec, bien entendu, un nombre n différent du nombre m de lobes du rotor du premier moteur). En plus des avantages de la forme de réalisation décrite, cette seconde forme de réalisation de l'invention permet d'augmenter la puissance disponible. Mais cet avantage s'accompagne d'une augmentation notable du coût de fabrication du fait que le stator tournant du second moteur devra être réalisé en matériau dur de façon à pouvoir transmettre le couple produit.In another variant of the invention, the internal pinion 56 and the external pinion 70 of the second hypocycloidal gear will be replaced by the rotor and the stator of a second sparrow-like motor similar to the first, the numbers of lobes of this second motor being n and p = n + 1 (with, of course, a number n different from the number m of lobes of the rotor of the first motor). In addition to the advantages of the embodiment described, this second embodiment of the invention makes it possible to increase the available power. But this advantage is accompanied by a significant increase in the manufacturing cost because the rotating stator of the second motor must be made of hard material so as to be able to transmit the torque produced.

Dans le même ordre d'idée, on pourra réaliser un ou plusieurs passages dans le corps du rotor 40 de manière à diminuer les pertes de charge et augmenter les débits de fuite dans le moteur lorsque la pression et/ou le débit de boue doivent, dans une certaine plage, varier d'une manière peu liée à la vitesse de rotation et/ou au couple du moteur (les figures 154 et 177, présentées aux pages 224 et 253 de l'ouvrage cité, illustrent les relations usuelles entre ces paramètres). On pourra aussi, pour augmenter la cylindrée du moteur, remplacer l'enveloppe 10 par l'enveloppe 32 du stator et venir visser cette enveloppe sur l'enveloppe 10 au niveau du filtre 116.In the same vein, one or more passages can be made in the body of the rotor 40 so as to reduce the pressure losses and increase the leakage rates in the engine when the pressure and / or the flow of mud must, within a certain range, to vary in a way little related to the speed of rotation and / or to the torque of the motor (Figures 154 and 177, presented on pages 224 and 253 of the cited work, illustrate the usual relationships between these parameters ). It is also possible, to increase the engine displacement, to replace the casing 10 by the casing 32 of the stator and screw this casing onto the casing 10 at the level of the filter 116.

On pourra aussi, pour réduire la poussée exercée par la différence de pression entre l'amont et l'aval du moteur sur la manivelle 64 et ses roulements 86 et 88, utiliser pour le rotor 56 et le stator 70 un couple d'engrenages hélicoïdaux au lieu d'engrenages droits. A titre d'exemple, un angle d'hélice de 12° permettra de compenser une poussée de 20 kN pour un couple de 4000 mN.We can also, to reduce the thrust exerted by the pressure difference between the upstream and downstream of the engine on the crank 64 and its bearings 86 and 88, use for the rotor 56 and the stator 70 a couple of helical gears instead of spur gears. For example, a helix angle of 12 ° will compensate for a thrust of 20 kN for a torque of 4000 mN.

Claims (8)

1.Moteur hydraulique hélicoïdal perfectionné du genre comprenant à l'intérieur d'une enveloppe cylindrique (10), un étage moteur formé par un premier stator (38) muni de (m+1) lobes hélicoïdaux intérieurs (36) et un premier rotor (40) muni de (m) lobes hélicoïdaux extérieurs (42), ledit premier rotor (40) étant engagé excentré dans ledit premier stator (38) de manière à constituer un premier engrenage hypocycloïdal, la dimension axiale desdits lobes hélicoïdaux (36-42) étant d'au moins un pas d'hélice du premier stator (38), ledit pas égalant (m+1)/m fois celui du premier rotor (40), caractérisé en ce qu'il comprend un second engrenage hypocycloïdal constitué par un second rotor (56) muni de (n) dents extérieures (58) et par un second stator (70) muni de (p) dents intérieures, les rapports m/(m+1) et n/p étant différents l'un de l'autre, ledit second rotor (56) étant rigidement et coaxialement lié audit premier rotor (40) et ledit second stator (70) coaxialement disposé par rapport audit premier stator (38), le stator disposé en amont étant solidaire de ladite enveloppe (10) et le stator disposé en aval, à la fois monté tournant dans un palier (72) solidaire de ladite enveloppe (10) et rigidement lié à un arbre de sortie (106) creux.1.Improved helical hydraulic motor of the type comprising, inside a cylindrical casing (10), a motor stage formed by a first stator (38) provided with (m + 1) internal helical lobes (36) and a first rotor (40) provided with (m) external helical lobes (42), said first rotor (40) being engaged eccentrically in said first stator (38) so as to constitute a first hypocycloidal gear, the axial dimension of said helical lobes (36-42 ) being at least one helical pitch of the first stator (38), said pitch equaling (m + 1) / m times that of the first rotor (40), characterized in that it comprises a second hypocycloidal gear constituted by a second rotor (56) provided with (n) external teeth (58) and by a second stator (70) provided with (p) internal teeth, the ratios m / (m + 1) and n / p being different one on the other, said second rotor (56) being rigidly and coaxially connected to said first rotor (40) and said second stator (70) coaxially disposed relative to aud it first stator (38), the stator disposed upstream being integral with said casing (10) and the stator disposed downstream, both mounted rotating in a bearing (72) integral with said casing (10) and rigidly connected to a hollow output shaft (106). 2.Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre (p) égalant (n+1), le second rotor (56) et le second stator (70) forment ensemble un second étage moteur.2. Motor according to claim 1, characterized in that the number (p) equaling (n + 1), the second rotor (56) and the second stator (70) together form a second motor stage. 3.Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le second engrenage étant disposé en aval, son rotor (56) et son stator (70) sont des pignons.3. Motor according to claim 1, characterized in that, the second gear being arranged downstream, its rotor (56) and its stator (70) are pinions. 4. Moteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le palier (72) du stator aval (70) est une garniture en élastomère fixée sur un manchon (74) en métal, ladite garniture comportant des rainures longitudinales (76) débouchant en amont sur un filtre (116) soumis au fluide circulant dans le moteur et, en aval, sur un détendeur de pression (126) débouchant sur un passage (136) pratiqué dans l'enveloppe (10) du moteur.4. Motor according to claim 1 characterized in that the bearing (72) of the downstream stator (70) is an elastomer packing fixed on a metal sleeve (74), said packing comprising longitudinal grooves (76) opening upstream on a filter (116) subjected to the fluid circulating in the engine and, downstream, on a pressure reducer (126) opening onto a passage (136) formed in the casing (10) of the engine. 5.Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit détendeur de pression (126) est constitué par un empilement de disques évidés (120), enserrés d'une manière étanche entre ledit arbre de sortie (106) et l'enveloppe (10) du moteur, chaque disque (120) présentant un creux en couronne et une traversée calibrée (124), de façon à créer une perte de charge relativement élevée.5. Engine according to claim 4, characterized in that said pressure relief valve (126) consists of a stack of hollow discs (120), enclosed in a sealed manner between said output shaft (106) and the casing ( 10) of the engine, each disc (120) having a hollow crown and a calibrated bushing (124), so as to create a relatively high pressure drop. 6.Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble formé par les deux rotors (40-56) est en appui sur une butée aval constituée par une manivelle (64) dont les deux bras (62-68) sont montés tournants dans deux cavités axiales (60-77) respectivement aménagées dans le rotor aval (56) et dans l'extrémité amont de l'arbre de sortie (106) du moteur.6. Motor according to claim 1, characterized in that the assembly formed by the two rotors (40-56) is supported on a downstream stop constituted by a crank (64), the two arms (62-68) of which are mounted rotating in two axial cavities (60-77) respectively arranged in the downstream rotor (56) and in the upstream end of the output shaft (106) of the motor. 7.Moteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité amont de l'arbre creux de sortie (106) du moteur comporte une grille (80) formée d'un noyau central (78) et de passages (102) entre des cloisons radiales, ledit noyau (78) présentant de part et d'autre deux cavités axiales (77-98) communiquant par un passage étroit (96), la cavité amont (77) dudit noyau étant occupée par le bras aval (68) de ladite manivelle de butée (64) et sa cavité aval (98), remplie de lubrifiant et soumise à travers une membrane (100) à la pression de fluide à l'entrée de l'arbre creux (106) du moteur, les deux bras (62-68) de ladite manivelle (64) comportant chacun un passage axial étroit (90-92) communiquant l'un avec l'autre et étant montés pivotants sur des roulements à billes (86-88) immergé dans ledit lubrifiant.7. Motor according to claim 6, characterized in that the upstream end of the hollow output shaft (106) of the motor comprises a grid (80) formed of a central core (78) and passages (102) between radial partitions, said core (78) having on both sides two axial cavities (77-98) communicating through a narrow passage (96), the upstream cavity (77) of said core being occupied by the downstream arm (68) of said stop crank (64) and its downstream cavity (98), filled with lubricant and subjected through a membrane (100) to the fluid pressure at the inlet of the hollow shaft (106) of the motor, the two arms ( 62-68) of said crank (64) each comprising a narrow axial passage (90-92) communicating with each other and being pivotally mounted on ball bearings (86-88) immersed in said lubricant. 8.Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (106) du moteur comporte un anneau de butée (146), ayant comme appuis amont un roulement (144) à rouleaux cylindriques radiaux et un manchon (128) lui-même en butée sur le détendeur de pression (126) et comme apuis aval, deux roulements (148-152) à rouleaux coniques séparés par une bague (150), disposés en butée sur le rebord interne d'extrémité (154) de l'enveloppe (10) du moteur, ledit manchon (128) comportant un piston flottant (138) et ledit rebord d'extrémité (154) comportant un joint d'étanchéité (160) enserrant l'arbre de sortie (106) du moteur, l'espace défini par ledit piston (138), ledit arbre (106), ladite enveloppe (10) et ledit joint (160) étant rempli de lubrifiant.8.Motor according to claim 4, characterized in that the output shaft (106) of the motor comprises a stop ring (146), having as upstream bearings a bearing (144) with radial cylindrical rollers and a sleeve (128) itself in abutment on the pressure relief valve (126) and as downstream support, two bearings (148-152) with tapered rollers separated by a ring (150), arranged in abutment on the internal end flange (154) of the casing (10) of the engine, said sleeve (128) comprising a floating piston (138) and said end flange (154) comprising a seal (160) enclosing the output shaft (106) of the engine , the space defined by said piston (138), said shaft (106), said casing (10) and said seal (160) being filled with lubricant.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0993538A1 (en) * 1997-06-30 2000-04-19 Pegasus Drilling Technologies, L.L.C. Downhole mud motor
EP1076153A1 (en) * 1999-08-09 2001-02-14 Halliburton Energy Services, Inc. Gear reducer for slow rotating downhole tool
NL1029087C2 (en) * 2005-05-20 2006-11-21 Maria Mantel Transmission VanBeek-4D.
CN108868586A (en) * 2018-08-21 2018-11-23 曾卫林 Blade-free mud motor
CN109058387A (en) * 2018-08-21 2018-12-21 曾卫林 Coaxial speed reducer
US11560756B2 (en) * 2018-05-11 2023-01-24 Thru Tubing Solutions, Inc Rotational speed reduction in downhole tool assemblies

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109973009B (en) * 2019-04-08 2024-03-22 海油来博(天津)科技股份有限公司 Multistage anti-sticking hydraulic motor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3021910A (en) * 1960-01-06 1962-02-20 John H Martin Combination drill collar and turbine driven bit
US4080115A (en) * 1976-09-27 1978-03-21 A-Z International Tool Company Progressive cavity drive train
US4170441A (en) * 1977-10-21 1979-10-09 Smith International, Inc. Speed changer for in-hole motors
EP0148589A2 (en) * 1984-01-11 1985-07-17 Eaton Corporation Low speed high torque motor with gear reduction

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2242553B1 (en) * 1973-09-03 1981-04-10 Tiraspolsky Wladimir
US4059165A (en) * 1975-12-08 1977-11-22 Wallace Clark Versatile fluid motor and pump
US4311443A (en) * 1978-11-08 1982-01-19 Oncor Corporation Motor/pump transmission construction for a Moineau type apparatus
GB2152587B (en) * 1983-11-30 1987-10-28 Inst Burovoi Tekhnik Helical down-hole machine
DE3409970C1 (en) * 1984-03-19 1985-07-18 Norton Christensen, Inc., Salt Lake City, Utah Device for conveying flowable substances

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3021910A (en) * 1960-01-06 1962-02-20 John H Martin Combination drill collar and turbine driven bit
US4080115A (en) * 1976-09-27 1978-03-21 A-Z International Tool Company Progressive cavity drive train
US4170441A (en) * 1977-10-21 1979-10-09 Smith International, Inc. Speed changer for in-hole motors
EP0148589A2 (en) * 1984-01-11 1985-07-17 Eaton Corporation Low speed high torque motor with gear reduction

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0993538A1 (en) * 1997-06-30 2000-04-19 Pegasus Drilling Technologies, L.L.C. Downhole mud motor
EP0993538A4 (en) * 1997-06-30 2002-08-07 Pegasus Drilling Tech Llc Downhole mud motor
EP1076153A1 (en) * 1999-08-09 2001-02-14 Halliburton Energy Services, Inc. Gear reducer for slow rotating downhole tool
US6336502B1 (en) 1999-08-09 2002-01-08 Halliburton Energy Services, Inc. Slow rotating tool with gear reducer
CN101283199B (en) * 2005-05-20 2011-04-13 M·曼特尔 Transmission with orbital gears
WO2006123927A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Mantel, Maria Transmission with orbital gears
NL1029087C2 (en) * 2005-05-20 2006-11-21 Maria Mantel Transmission VanBeek-4D.
KR101280143B1 (en) * 2005-05-20 2013-07-01 만텔, 마리아 Transmission with orbital gears
US11560756B2 (en) * 2018-05-11 2023-01-24 Thru Tubing Solutions, Inc Rotational speed reduction in downhole tool assemblies
CN108868586A (en) * 2018-08-21 2018-11-23 曾卫林 Blade-free mud motor
CN109058387A (en) * 2018-08-21 2018-12-21 曾卫林 Coaxial speed reducer
CN109058387B (en) * 2018-08-21 2023-08-15 曾卫林 Coaxial speed reducer
CN108868586B (en) * 2018-08-21 2024-02-09 曾卫林 Blade-free underground power drilling tool

Also Published As

Publication number Publication date
FR2609754A1 (en) 1988-07-22

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