一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子動環(huán)（2），轉(zhuǎn)子動環(huán)（2）一側(cè)端面向外延伸形成導向套環(huán)（4），所述轉(zhuǎn)子動環(huán)（2）在導向套環(huán)（4）外側(cè)的端面形成定位臺階（3），所述轉(zhuǎn)子動環(huán)（2）和導向套環(huán)（4）內(nèi)側(cè)圓周面設有鍵槽（5），所述轉(zhuǎn)子動環(huán)（2）外側(cè)圓周面設有一圈轉(zhuǎn)子葉片組，轉(zhuǎn)子葉片組由若干個呈圓周均勻分布且橫截面呈月牙型的轉(zhuǎn)子葉片（1）組成，轉(zhuǎn)子葉片（1）的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面（6）。實用新型設計的這種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，不僅勢能利用率高，強度高，而且耐磨損，使用壽命長，轉(zhuǎn)動效率高。
【專利說明】一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實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轉(zhuǎn)子，屬石油機械領(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沖擊渦輪葉片，使其獲得能量，從而帶動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。鉆井時鉆桿不動，靠渦輪轉(zhuǎn)子帶動主軸轉(zhuǎn)動，從而具有聞鉆速、聞效率及鉆時短等諸多優(yōu)點，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轉(zhuǎn)子在使用時受到較大的沖擊力，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能。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的問題是:提供一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，用于解決以往的渦輪轉(zhuǎn)子的液體勢能利用不充分、葉片易斷裂的問題。
[0005]本實用新型提供的技術(shù)方案是:一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子動環(huán)，轉(zhuǎn)子動環(huán)一側(cè)端面向外延伸形成導向套環(huán)，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)在導向套環(huán)外側(cè)的端面形成定位臺階，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)和導向套環(huán)內(nèi)側(cè)圓周面設有鍵槽，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)外側(cè)圓周面設有一圈轉(zhuǎn)子葉片組，轉(zhuǎn)子葉片組由若干個呈圓周均勻分布且橫截面呈月牙型的轉(zhuǎn)子葉片組成，轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面。轉(zhuǎn)子葉片采用月牙型結(jié)構(gòu)使得沖擊在葉片上的液體沖擊力的橫向分力變大，液體勢能轉(zhuǎn)換成的葉片推力增大，有效提高了液體勢能的利用；同時轉(zhuǎn)子葉片的輸出扭矩也增大，則傳遞到下方的渦輪組的輸出扭矩也大，多次提高液體勢能的利用率。
[0006]進一步地，所述轉(zhuǎn)子葉片設有16-32個。轉(zhuǎn)子葉片的作用即利用液體的沖擊力將液體勢能轉(zhuǎn)化為機械能，轉(zhuǎn)子葉片的多少不僅決定和影響勢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)不同工況轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量可任意取值，但是轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量取在16-32個之間時，液體勢能能達到較高的利用率，同時輸出轉(zhuǎn)矩較大也較均勻，不僅效率高，同時也減少了每個葉片受到的沖擊力，轉(zhuǎn)子能夠穩(wěn)定、持久的工作。
[0007]進一步地，所述任意相鄰兩個轉(zhuǎn)子葉片之間的水平間距大于12毫米小于21毫米。任意相鄰兩個轉(zhuǎn)子葉片之間的水平間距過小則擊打在轉(zhuǎn)子葉片并反彈到下方的液體會打在轉(zhuǎn)子葉片上，從而降低了勢能，減少了輸出轉(zhuǎn)矩，效率降低；而水平間距過大則液體大多直接通過葉片之間的間隙流向下方，不會擊打葉片產(chǎn)生機械能，減少了勢能和輸出轉(zhuǎn)矩，液體利用率低，轉(zhuǎn)子效率降低。
[0008]進一步地，所述工作面的弧長為水平間距的1-1.2倍。轉(zhuǎn)子葉片的弧長過短則液體勢能只能打在葉片下部，其輸出扭矩的角度偏大從而打擊在轉(zhuǎn)子葉片上的角度偏大，從而降低了勢能轉(zhuǎn)換，還有可能導致液體無法打擊在轉(zhuǎn)子葉片上，所以轉(zhuǎn)子葉片的工作面的弧長為水平間距的1-1.2倍不僅能避免以上問題，還能最大的利用液體勢能。
[0009]進一步地，所述工作面的弧度為80° -100°。轉(zhuǎn)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能的轉(zhuǎn)化率，當轉(zhuǎn)子葉片的工作面的弧度為80° -100°時，液體輸出的液體角度為40° -50°，此時轉(zhuǎn)子葉片受力面積最大，液體擊打在轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)換的勢能最大，效率最高。
[0010]進一步地,所述轉(zhuǎn)子動環(huán)、導向套環(huán)和轉(zhuǎn)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，該鋼價格適中，加工容易，經(jīng)適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。轉(zhuǎn)子動環(huán)、導向套環(huán)和轉(zhuǎn)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，還能延長其使用壽命，降低其成本。
[0011]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型設計的這種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，不僅勢能利用率高，強度高，而且耐磨損，使用壽命長，轉(zhuǎn)動效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實用新型轉(zhuǎn)子葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本實用新型轉(zhuǎn)子葉片的橫截面圖。
[0015]圖中的標號分別表示為:1、轉(zhuǎn)子葉片；2、轉(zhuǎn)子動環(huán)；3、定位臺階；4、導向套環(huán)；5、鍵槽；6、工作面。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0017]參見圖1、圖2和圖3，一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子動環(huán)2，轉(zhuǎn)子動環(huán)2 —側(cè)端面向外延伸形成導向套環(huán)4，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)2在導向套環(huán)4外側(cè)的端面形成定位臺階3，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)2和導向套環(huán)4內(nèi)側(cè)圓周面設有鍵槽5，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)2外側(cè)圓周面設有一圈轉(zhuǎn)子葉片組，轉(zhuǎn)子葉片組由若干個呈圓周均勻分布且橫截面呈月牙型的轉(zhuǎn)子葉片I組成，轉(zhuǎn)子葉片I的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面6。
[0018]所述轉(zhuǎn)子葉片I設有16-32個。
[0019]所述任意相鄰兩個轉(zhuǎn)子葉片I之間的水平間距大于12毫米小于21毫米。
[0020]所述轉(zhuǎn)子葉片I的工作面6的弧長為水平間距的1-1.2倍。
[0021]所述轉(zhuǎn)子葉片I的工作面6的弧度為80° -100°。
[0022]所述轉(zhuǎn)子動環(huán)2、導向套環(huán)4和轉(zhuǎn)子葉片I均采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼。
[0023]在使用時，渦輪定子固定在鉆具的外殼上，渦輪轉(zhuǎn)子的導向套環(huán)4套合在渦輪定子上，二者通過定位臺階3配合定位，其內(nèi)的鍵槽5與鉆具的鉆桿的鍵結(jié)構(gòu)配合，渦輪定子上設有與轉(zhuǎn)子葉片組相同結(jié)構(gòu)的定子葉片組，且轉(zhuǎn)子葉片組內(nèi)的轉(zhuǎn)子葉片I排向與定子葉片組內(nèi)的定子葉片排向相反，當液體通過定子葉片組內(nèi)的定子葉片轉(zhuǎn)換后以40-50度的角度擊打在轉(zhuǎn)子葉片I的工作面6上，轉(zhuǎn)子葉片I在液體擊打下將液體勢能轉(zhuǎn)換成機械能并轉(zhuǎn)動，同時通過鍵連接帶動鉆桿轉(zhuǎn)動，從而完成鉆井。
[0024]本實用新型的轉(zhuǎn)子葉片I的結(jié)構(gòu)優(yōu)化后不僅提高了液體勢能的轉(zhuǎn)換率，最大的提高了轉(zhuǎn)動效率，同時轉(zhuǎn)子葉片I采用采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼使得轉(zhuǎn)子葉片I結(jié)構(gòu)強化，更具耐磨性和抗沖擊性，使用壽命大大延長。
[0025]如上所述即可很好的實現(xiàn)本實用新型。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，其特征在于:包括轉(zhuǎn)子動環(huán)(2)，轉(zhuǎn)子動環(huán)(2) —側(cè)端面向外延伸形成導向套環(huán)(4)，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)(2)在導向套環(huán)(4)外側(cè)的端面形成定位臺階(3)，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)(2)和導向套環(huán)(4)內(nèi)側(cè)圓周面設有鍵槽(5)，所述轉(zhuǎn)子動環(huán)(2)外側(cè)圓周面設有一圈轉(zhuǎn)子葉片組，轉(zhuǎn)子葉片組由若干個呈圓周均勻分布且橫截面呈月牙型的轉(zhuǎn)子葉片(I)組成，轉(zhuǎn)子葉片(I)的內(nèi)側(cè)圓弧面為工作面(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子葉片(I)設有16-32個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種渦輪鉆具的渦輪轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述任意相鄰兩個轉(zhuǎn)子葉片(I)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轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述工作面(6)的弧長為水平間距的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轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述工作面(6)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轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子動環(huán)(2)、導向套環(huán)(4)和轉(zhuǎn)子葉片(I)均采用WC硬質(zhì)合金或40Cr鋼。
【文檔編號】E21B4/02GK203584467SQ201320532211
【公開日】2014年5月7日 申請日期: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 申請人:成都科盛石油科技有限公司