可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井、礦山開采、地質(zhì)鉆探等領(lǐng)域中的可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨我國在地球深部探測和油氣勘探方面向著深井和超深井的方向發(fā)展，渦輪鉆具現(xiàn)在擁有非常好的發(fā)展前景。渦輪鉆具的轉(zhuǎn)動是由液體的流速形成的動能轉(zhuǎn)換成機械能導(dǎo)致的。在整個渦輪鉆具的介質(zhì)通道流經(jīng)途中，最為主要的環(huán)節(jié)是渦輪節(jié)部分，并且渦輪節(jié)也是影響渦輪鉆具水力性能的關(guān)鍵部分。渦輪節(jié)是整個介質(zhì)通道中直接影響液體的動能轉(zhuǎn)換為機械能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因為它是整個液體流經(jīng)途中唯一進(jìn)行工作的環(huán)節(jié)，通過對渦輪鉆具的渦輪節(jié)部分改進(jìn)，能夠直接有效的改善渦輪鉆具的水力性能，增強液體動能轉(zhuǎn)換為軸轉(zhuǎn)動的機械能的效率，并且能有效地減少液體在通道中的能量損失，減少泥漿在渦輪節(jié)部分的壓降損失。隨著國家對鉆井與深部探測方面的研究，需要鉆探的井要求逐漸提高，并且對渦輪鉆具的性能要求和可靠性也需要越來越高的要求。
[0003]基于此，本文提出一種可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具，將渦輪軸外部與轉(zhuǎn)子內(nèi)部的形狀設(shè)置造型為正八邊形，以此將轉(zhuǎn)子良好的精確的固定到渦輪軸之上，保證了轉(zhuǎn)子在渦輪軸上的周向精確定位；同時在渦輪鉆具外殼與定子之間增加兩個對稱的平鍵，使用平鍵來對定子進(jìn)行精確的周向定位，保證了定子和轉(zhuǎn)子它們不會各自發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到提尚禍輪鉆具水力性能的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:為了解決渦輪鉆具在工作時水力性能較低的問題，特提供一種可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具，主要是由螺釘、緊固螺母、調(diào)整圈、軸承套、徑向軸承、渦輪定子、渦輪轉(zhuǎn)子、上殼體、平鍵、導(dǎo)流圈、渦輪軸、止推軸承組、中間殼體、0型密封圈、導(dǎo)流套、圓柱滾子軸承、內(nèi)齒輪、行星齒輪、行星輪軸、密封蓋、間隙密封裝置、減速器外殼、保護(hù)螺釘、圓柱定位銷、緊定螺釘、U型密封裝置、行星輪架下輸出軸、太陽輪軸、花鍵套和下殼體等組成。其特征在于，渦輪轉(zhuǎn)子與渦輪定子的葉片反向安裝，渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪定子通過螺釘和緊固螺母固定安裝在渦輪軸上，殼體內(nèi)壁和每級渦輪定子套筒外壁開兩個對稱式鍵槽，以平鍵的方式來定位渦輪定子；渦輪軸和渦輪轉(zhuǎn)子套筒均加工成為相互配套的正八邊形結(jié)構(gòu)，渦輪軸上端通過軸承套進(jìn)行軸向定位；上殼體與中間殼體通過螺紋連接；渦輪軸中后段挖空形成液體通道，在渦輪軸中部和后端均開有三個均勻分布的液流斜孔；渦輪軸中后段安裝止推軸承組，在渦輪軸前端的斜孔與止推軸承組上部之間安裝導(dǎo)流環(huán)，止推軸承組通過導(dǎo)流環(huán)進(jìn)行軸向定位；中間殼體與下殼體通過螺紋連接；太陽輪軸前端布有花鍵，通過花鍵套配合與渦輪軸后端連接，花鍵套上端與渦輪軸后端采用螺紋連接，并在花鍵套后端旁安裝導(dǎo)流套，在花鍵套與導(dǎo)流套之間采用0型密封圈；四個行星齒輪均勻裝配在太陽齒輪周圍，行星齒輪通過鍵裝配在行星輪軸上；緊定螺釘將減速器外殼與密封端蓋固定起來，定位銷將密封蓋與太陽輪軸連接起來；減速器外殼末端開有均有分布的斜孔；在密封蓋與太陽輪軸之間采用間隙密封，行星齒輪減速器內(nèi)采用U型密封裝置進(jìn)行密封；太陽輪軸兩端使用保護(hù)螺釘；行星齒輪減速器內(nèi)使用四組圓柱滾子軸承軸承。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:(1)通過對渦輪定子與上殼體，渦輪轉(zhuǎn)子與渦輪軸定位方式的設(shè)計，使之擁有更加精確的軸向定位方式，減少渦輪節(jié)兩端的壓緊力，來使得渦輪節(jié)的結(jié)構(gòu)更加可靠，并且防止轉(zhuǎn)子葉片之間相互進(jìn)行周向運動。當(dāng)渦輪定子轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)更加可靠，定位更加準(zhǔn)確，并且避免了轉(zhuǎn)子之間相互進(jìn)行軸向運動之后，對渦輪鉆具的水利性能有進(jìn)一步的改進(jìn)，同時減少了成本。(2)改進(jìn)了渦輪節(jié)的裝配方式，使得軸承和渦輪副從殼體的兩端裝入，極大的方便了裝配與檢修。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明基于一種可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中:1.螺釘、2.緊固螺母、3.調(diào)整圈、4.調(diào)整圈、5.軸承套、6.徑向軸承、7.渦輪定子、8.渦輪轉(zhuǎn)子、9.上殼體、10.平鍵、11.調(diào)整圈、12.導(dǎo)流圈、13.渦輪軸、14.軸承組、15.調(diào)整圈、16.調(diào)整圈、17.中間殼體、18.0型密封圈、19.導(dǎo)流套、20.圓柱滾子軸承、21.內(nèi)齒輪、22.行星齒輪、23.行星輪軸、24.密封蓋、25.間隙密封裝置、26.減速器外殼、27.保護(hù)螺栓、28.圓柱定位銷、29.緊定螺釘、30.U型密封裝置、31.行星輪架下輸出軸、32.太陽輪軸、33.花鍵套、34.下殼體。
[0010]圖2為本發(fā)明圖1的A-A剖面圖。
[0011]圖3為本發(fā)明圖1的B-B剖面圖。
[0012]圖4為本發(fā)明圖1的C-C剖面圖。
[0013]圖5為本發(fā)明圖1的D-D剖面圖。
[0014]圖6為本發(fā)明圖1的E-E剖面圖。
[0015]圖7為本發(fā)明圖1的F-F剖面圖。
【具體實施方式】
[0016]根據(jù)附圖所示，可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具，主要是由螺釘1、緊固螺母2、調(diào)整圈3、軸承套5、徑向軸承6、渦輪定子7、渦輪轉(zhuǎn)子8、上殼體9、平鍵10、調(diào)整圈11、導(dǎo)流圈12、渦輪軸13、軸承組14、中間殼體17、0型密封圈18、導(dǎo)流套19、圓柱滾子軸承20、內(nèi)齒輪21、行星齒輪22、行星輪軸23、密封蓋24、間隙密封裝置25、減速器外殼26、保護(hù)螺釘27、圓柱定位銷28、緊定螺釘29、U型密封裝置30、行星輪架下輸出軸31、太陽輪軸32、花鍵套33和下殼體34等組成。其特征在于，渦輪轉(zhuǎn)子8與渦輪定子7的葉片反向安裝，渦輪轉(zhuǎn)子8和渦輪定子7通過螺釘1和緊固螺母2固定安裝在渦輪軸13上，殼體內(nèi)壁和每級渦輪定子7套筒外壁開兩個對稱式鍵槽，以平鍵10的方式來定位渦輪定子7 ;渦輪軸13和渦輪轉(zhuǎn)子8套筒均加工成為相互配套的正八邊形結(jié)構(gòu)，渦輪軸13上端通過軸承套5進(jìn)行軸向定位；上殼體9與中間殼體17通過螺紋連接；渦輪軸13中后段挖空形成液體通道，在渦輪軸13中部和后端均開有三個均勻分布的液流斜孔；渦輪軸13中后段安裝軸承組14，在渦輪軸13上端的斜孔與止推軸承組14上部之間安裝導(dǎo)流圈12，止推軸承組14通過導(dǎo)流圈12進(jìn)行軸向定位；中間殼體17與下殼體34通過螺紋連接；太陽輪軸32前端布有花鍵，通過花鍵套33配合與渦輪軸13后端連接，花鍵套33上端與渦輪軸13下端采用螺紋連接，并在花鍵套33下端旁安裝導(dǎo)流套19，在花鍵套33與導(dǎo)流套19之間采用0型密封圈18 ;四個行星齒輪22均勻安裝在太陽齒輪周圍，行星齒輪22通過鍵裝配在行星輪軸23上；緊定螺釘29將減速器外殼26與密封蓋24固定起來，圓柱定位銷28將密封端蓋24與太陽輪軸32連接起來；在密封蓋24與太陽輪軸32之間采用間隙密封裝置25，行星齒輪減速器內(nèi)采用U型密封裝置30進(jìn)行密封；太陽輪軸32兩端使用保護(hù)螺釘27 ;行星齒輪減速器內(nèi)使用四組圓柱滾子軸承20。
[0017]工作時，鉆井液由鉆具上端進(jìn)入多級渦輪，在鉆井液的驅(qū)動下，渦輪轉(zhuǎn)子8開始轉(zhuǎn)動，將泥漿壓力轉(zhuǎn)化成機械能，帶動渦輪定子7與渦輪軸13 —起轉(zhuǎn)動；止推軸承組14緩和了上殼體9與渦輪軸13之間的摩擦，同時承受軸向動載荷和徑向載荷；鉆井液從渦輪轉(zhuǎn)子8和渦輪定子7流出后，在導(dǎo)流圈12的作用下，由渦輪軸13前端的斜孔進(jìn)入渦輪軸13中間液體通道，后又從渦輪軸13下端的斜孔流出；通過花鍵，渦輪軸13將轉(zhuǎn)矩傳遞給太陽輪軸32，在行星齒輪減速器的作用下從而減小轉(zhuǎn)速，同時鉆井液在導(dǎo)流套19的作用下，流經(jīng)減速器與下殼體34之間的液流通道最后從減速器外殼26上的斜孔排出。
【主權(quán)項】
1.可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具，主要是由螺釘(1)、緊固螺母(2)、調(diào)整圈(3)、軸承套(5)、徑向軸承(6)、渦輪定子(7)、渦輪轉(zhuǎn)子⑶、上殼體(9)、平鍵(10)、調(diào)整圈(11)、導(dǎo)流圈(12)渦輪軸(13)、止推軸承組(14)、中間殼體(17)、0型密封圈(18)、導(dǎo)流套(19)、圓柱滾子軸承(20)、內(nèi)齒輪(21)、行星齒輪(22)、行星輪軸(23)、密封蓋(24)、間隙密封裝置(25)、減速器外殼(26)、保護(hù)螺釘(27)、圓柱定位銷(28)、緊定螺釘(29)、U型密封裝置(30)、行星輪架下輸出軸(31)、太陽輪軸(32)、花鍵套(33)和下殼體(34)等組成；其特征在于，渦輪轉(zhuǎn)子(8)與渦輪定子(7)的葉片反向安裝，渦輪轉(zhuǎn)子(8)和渦輪定(7)通過螺釘(1)和緊固螺母(2)固定安裝在渦輪軸(13)上，渦輪軸(13)前端通過軸承套(5)進(jìn)行軸向定位；上殼體(9)與中間殼體(17)通過螺紋連接；渦輪軸(13)中后段安裝止推軸承組(14)，在渦輪軸(13)前端的斜孔與止推軸承組(14)上部之間安裝導(dǎo)流圈(12)，止推軸承組(14)通過導(dǎo)流圈(12)進(jìn)行軸向定位；中間殼體(17)與下殼體(34)通過螺紋連接；太陽輪軸(32)前端布有花鍵，通過花鍵套(33)配合與渦輪軸(13)后端連接，花鍵套(33)前端與渦輪軸(13)后端采用螺紋連接，并在花鍵套(33)后端旁安裝導(dǎo)流套(19)，在花鍵套(33)與導(dǎo)流套(19)之間采用0型密封圈(20)進(jìn)行密封；四個行星齒輪(23)均勻安裝在太陽齒輪周圍，行星齒輪(23)通過鍵裝配在行星輪軸(22)上；緊定螺釘(29)將減速器外殼(26)與密封蓋(24)固定起來，圓柱定位銷(28)將密封蓋(24)與太陽輪軸(32)連接起來；在密封蓋(24)與太陽輪軸(32)之間采用間隙密封裝置(25)進(jìn)行密封，行星齒輪減速器內(nèi)采用U型密封裝置(30)進(jìn)行密封；太陽輪軸(32)兩端使用保護(hù)螺釘(29);行星齒輪減速器內(nèi)使用四組圓柱滾子軸承(20)。2.如權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具，其特征在于:渦輪軸(13)外部和渦輪轉(zhuǎn)子(8)套筒均加工成為相互配套的正八邊形結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)壁和每級渦輪定子(7)套筒外壁開兩個對稱式鍵槽，以平鍵(10)的方式來定位渦輪定子(7)。3.如權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具，其特征在于:渦輪軸(13)中后段挖空形成液體通道，在渦輪軸(13)中部和后端均開有三個均勻分布的液流斜孔。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于石油鉆井、礦山開采、地質(zhì)鉆探等領(lǐng)域中可實現(xiàn)定轉(zhuǎn)子精確定位的新型渦輪鉆具，以解決渦輪鉆具在工作時渦輪節(jié)水力性能較低的問題。其技術(shù)方案是：渦輪定子通過螺釘和緊固螺母固定安裝在渦輪軸上，殼體內(nèi)壁和每級定子套筒外壁開兩個對稱式鍵槽，以平鍵的方式來定位渦輪定子；渦輪軸和轉(zhuǎn)子套筒均加工成為相互配套的正八邊形結(jié)構(gòu)；渦輪軸中后段安裝止推軸承組；下殼體內(nèi)為一行星齒輪減速器。本發(fā)明通過這樣兩種在周向上固定渦輪轉(zhuǎn)子和渦輪定子的方法，保證了定子和轉(zhuǎn)子它們不會各自發(fā)生相對轉(zhuǎn)動并且使定子和轉(zhuǎn)子具有了精確的周向定位，從而提高了渦輪鉆具的水力性能，同時降低了成本。
【IPC分類】F03B13/02, E21B4/02, F03B3/00, F03B3/16, F03B11/02, F03B11/06, F03B3/12
【公開號】CN105257210
【申請?zhí)枴緾N201510794769
【發(fā)明人】田家林, 蔡旭東, 楊琳, 杜凡, 楊應(yīng)林, 周韜, 胡書輝
【申請人】西南石油大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月18日