一種渦輪鉆具的渦輪定子的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種渦輪鉆具的渦輪定子，包括內(nèi)環(huán)（2）和套在內(nèi)環(huán)（2）外端的外環(huán)（1），所述內(nèi)環(huán)（2）和外環(huán)（1）之間通過(guò)定子葉片組連接，所述定子葉片組由若干個(gè)橫截面呈月牙型的定子葉片（3）組成，所述定子葉片（3）以內(nèi)環(huán)（2）中軸為對(duì)稱軸均勻分布在內(nèi)環(huán)（2）和外環(huán)（1）之間，所述定子葉片（3）的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面（4）。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的這種渦輪鉆具的渦輪定子，不僅勢(shì)能利用率高，強(qiáng)度高，而且耐磨損，使用壽命長(zhǎng)，效率高。
【專利說(shuō)明】一種渦輪鉆具的渦輪定子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油鉆具配件，具體是一種渦輪鉆具的渦輪定子，屬石油機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪鉆具在井下工作條件比較惡劣，鉆井泥漿流直接高速?zèng)_擊渦輪葉片，使其獲得能量，從而帶動(dòng)與之相連的鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆井，渦輪鉆具主要包括有渦輪定子、渦輪轉(zhuǎn)子、主軸、止推軸承、中部軸承、下部軸承以及外殼組成。鉆井時(shí)鉆桿不動(dòng)，靠渦輪轉(zhuǎn)子帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而具有聞鉆速、聞效率及鉆時(shí)短等諸多優(yōu)點(diǎn)，且減少了鉆桿、套管等的磨損以及事故的發(fā)生。
[0003]現(xiàn)如今的渦輪鉆具的渦輪定子在使用時(shí)受到較大的沖擊力，其易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，從而損壞葉片，不僅成本增加，拆卸麻煩，且不能充分利用高壓泥漿流的勢(shì)能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是:提供一種渦輪鉆具的渦輪定子，用于解決以往的渦輪鉆具的液體勢(shì)能利用不充分、葉片易斷裂的問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:一種渦輪鉆具的渦輪定子，包括內(nèi)環(huán)和套在內(nèi)環(huán)外端的外環(huán)，所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間通過(guò)定子葉片組連接，所述定子葉片組由若干個(gè)橫截面呈月牙型的定子葉片組成，所述定子葉片以內(nèi)環(huán)中軸為對(duì)稱軸均勻分布在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，所述定子葉片的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面。定子葉片采用月牙型結(jié)構(gòu)使得沖擊在葉片上的液體的沖擊力傳遞到下方的渦輪轉(zhuǎn)子上的力增大，即增大了葉片的輸出扭矩，有效提高了液體勢(shì)能的利用。
[0006]進(jìn)一步地，所述定子葉片設(shè)有16-32個(gè)。定子葉片的作用即利用液體的沖擊力將液體勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，定子葉片的多少不僅決定和影響勢(shì)能的利用率以及輸出扭矩，還決定了輸出扭矩的分布情況，根據(jù)不同工況定子葉片的數(shù)量可任意取值，但是定子葉片的數(shù)量取在16-32個(gè)之間的某值時(shí)，液體勢(shì)能的利用率最高，同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩最大也最均勻，不僅效率高，同時(shí)也減少了每個(gè)葉片受到的沖擊力，渦輪定子能夠穩(wěn)定、持久的工作。
[0007]進(jìn)一步地，所述任意相鄰兩個(gè)定子葉片之間的水平間距大于12毫米小于21毫米。任意相鄰兩個(gè)定子葉片之間的水平間距過(guò)小則擊打在定子葉片并反彈到渦輪轉(zhuǎn)子的液體會(huì)打在定子葉片上，從而降低了勢(shì)能，減少了輸出轉(zhuǎn)矩，效率降低；而水平間距過(guò)大則液體直接通過(guò)間隙打到渦輪定子上，減少了勢(shì)能和輸出轉(zhuǎn)矩，液體利用率低，效率降低。
[0008]進(jìn)一步地，所述定子葉片的工作面的弧長(zhǎng)為水平間距的1-1.2倍。定子葉片的弧長(zhǎng)過(guò)短則液體勢(shì)能只能打在葉片下部，其輸出扭矩的角度偏大從而打擊在定子葉片上的角度偏大，從而降低了勢(shì)能轉(zhuǎn)換，還有可能導(dǎo)致液體無(wú)法打擊在定子葉片上，所以定子葉片的工作面的弧長(zhǎng)為水平間距的1-1.2倍不僅能避免以上問(wèn)題，還能最大的利用液體勢(shì)能。
[0009]進(jìn)一步地，所述定子葉片的工作面的弧度為80° -100°。定子葉片的弧度決定著液體從工作面反彈后輸出的液體角度和沖擊面積，液體角度和沖擊面積決定著液體勢(shì)能的轉(zhuǎn)化率，當(dāng)定子葉片的工作面的弧度為80° -100°時(shí)，液體輸出的液體角度為40° -50°，此時(shí)定子葉片受力面積最大，液體擊打在轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)換的勢(shì)能最大，效率最高。
[0010]進(jìn)一步地,所述外環(huán)、內(nèi)環(huán)和定子葉片均采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼。WC硬質(zhì)合金由難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過(guò)粉末冶金工藝制成的一種合金材料，WC硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性；而40Cr是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一，調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性，這種鋼除調(diào)質(zhì)處理外還適于氰化和高頻淬火處理，該鋼價(jià)格適中，加工容易，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。外環(huán)、內(nèi)環(huán)和定子葉片在液體沖擊下不僅容易斷裂，還可能被液體內(nèi)的顆粒磨損，所以采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼不僅能減少其的磨損量，還能延長(zhǎng)其使用壽命，降低其成本。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的這種渦輪鉆具的渦輪定子，不僅勢(shì)能利用率高，強(qiáng)度高，而且耐磨損，使用壽命長(zhǎng)，效率高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型定子葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型定子葉片的橫截面圖。
[0015]圖中的標(biāo)號(hào)分別表示為:1、外環(huán)；2、內(nèi)環(huán)；3、定子葉片；4、工作面。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0017]參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，一種渦輪鉆具的渦輪定子，包括內(nèi)環(huán)2和套在內(nèi)環(huán)2外端的外環(huán)1，所述內(nèi)環(huán)2和外環(huán)I之間通過(guò)定子葉片組連接，所述定子葉片組由若干個(gè)橫截面呈月牙型的定子葉片3組成，所述定子葉片3以內(nèi)環(huán)2中軸為對(duì)稱軸均勻分布在內(nèi)環(huán)2和外環(huán)I之間，所述定子葉片3的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面4。
[0018]所述定子葉片3設(shè)有16-32個(gè)。
[0019]所述任意相鄰兩個(gè)定子葉片3之間的水平間距大于12毫米小于21毫米。
[0020]所述定子葉片3的工作面4的弧長(zhǎng)為水平間距的1-1.2倍。
[0021]所述定子葉片3的工作面4的弧度為80° -100°。
[0022]所述外環(huán)1、內(nèi)環(huán)2和定子葉片3均采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼。
[0023]在使用時(shí)，渦輪定子固定在鉆具的外殼上，其與渦輪轉(zhuǎn)子套疊組成渦輪組件，液體通過(guò)定子葉片3將液體勢(shì)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出到渦輪轉(zhuǎn)子上，渦輪轉(zhuǎn)子再帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)從而完成鉆井，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，能有效的利用液體勢(shì)能鉆井，效率高。
[0024]本實(shí)用新型的定子葉片3的結(jié)構(gòu)優(yōu)化后不僅提高了液體勢(shì)能的轉(zhuǎn)換率，最大的提高了轉(zhuǎn)動(dòng)效率，同時(shí)定子葉片3采用采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼使得定子葉片3結(jié)構(gòu)強(qiáng)化，更具耐磨性和抗沖擊性，使用壽命大大延長(zhǎng)。
[0025]如上所述即可很好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪鉆具的渦輪定子，其特征在于:包括內(nèi)環(huán)(2)和套在內(nèi)環(huán)(2)外端的外環(huán)(1)，所述內(nèi)環(huán)(2)和外環(huán)(I)之間通過(guò)定子葉片組連接，所述定子葉片組由若干個(gè)橫截面呈月牙型的定子葉片(3)組成，所述定子葉片(3)以內(nèi)環(huán)(2)中軸為對(duì)稱軸均勻分布在內(nèi)環(huán)(2)和外環(huán)(I)之間，所述定子葉片(3)的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪鉆具的渦輪定子，其特征在于:所述定子葉片(3)設(shè)有16-32個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種渦輪鉆具的渦輪定子，其特征在于:所述任意相鄰兩個(gè)定子葉片(3)之間的水平間距大于12毫米小于21毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種渦輪鉆具的渦輪定子，其特征在于:所述定子葉片(3)的工作面(4)的弧長(zhǎng)為水平間距的1-1.2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種渦輪鉆具的渦輪定子，其特征在于:所述定子葉片(3)的工作面(4)的弧度為80°-100°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪鉆具的渦輪定子，其特征在于:所述外環(huán)(I)、內(nèi)環(huán)(2)和定子葉片(3)均采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼。
【文檔編號(hào)】F01D9/04GK203430576SQ201320532334
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】賀昶明 申請(qǐng)人:成都科盛石油科技有限公司