專利名稱：積木式組合渦輪節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油、礦山、煤田、氣田等領(lǐng)域用井下動(dòng)力鉆具，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命較長(zhǎng)的具有多級(jí)不同特性渦輪定子和轉(zhuǎn)子的積木式組合渦輪節(jié)，屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。
我國(guó)二十世紀(jì)五十年代從俄羅斯引進(jìn)渦輪鉆具生產(chǎn)技術(shù)后，發(fā)展緩慢，至今仍處于小批量生產(chǎn)試制階段，未能在工礦現(xiàn)場(chǎng)得到很好應(yīng)用，重要原因是渦輪鉆具轉(zhuǎn)速高、扭矩小，型號(hào)單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修麻煩，與我國(guó)鉆頭發(fā)展水平不相適應(yīng)。
而現(xiàn)有技術(shù)渦輪鉆具結(jié)構(gòu)的基本特征是在同一殼體內(nèi)的同一軸上只裝有一種型號(hào)的渦輪定子和轉(zhuǎn)子。渦輪鉆具整機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、壓降等特性主要由渦輪鉆具定子和轉(zhuǎn)子的特性決定。由于同一尺寸渦輪鉆具定子和轉(zhuǎn)子的型號(hào)不可能太多，因此現(xiàn)有技術(shù)渦輪鉆具整機(jī)型號(hào)也就不可能太多。
按結(jié)構(gòu)形式，渦輪鉆具分為普通渦輪鉆具(單節(jié))、復(fù)式渦輪鉆具(兩節(jié)或三節(jié))和減速器渦輪鉆具(單節(jié)或兩節(jié))。通常情況下，每節(jié)渦輪鉆具的定子、轉(zhuǎn)子、扶正軸承與推力軸承全部裝在同一殼體內(nèi)的同一軸上。在正常情況下，渦輪鉆具整機(jī)的使用壽命為800～1000小時(shí)，但需檢修5～15次。渦輪鉆具檢修的主要任務(wù)是更換渦輪鉆具易損件推力軸承。目前，檢修渦輪鉆具易損件推力軸承時(shí)必須將渦輪定子、轉(zhuǎn)子、扶正軸承與推力軸承全部從同一軸上拆下，然后用新的推力軸承更換掉舊的已磨損或損壞的推力軸承。由于每節(jié)渦輪鉆具至少具有60級(jí)以上渦輪定子和轉(zhuǎn)子，檢修時(shí)要將所有的渦輪定子和轉(zhuǎn)子先拆下，然后再裝上，這樣既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。
本實(shí)用新型的另一目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種積木式組合渦輪節(jié)，將渦輪鉆具中承擔(dān)水力載荷和軸上零件自重的推力軸承組從每節(jié)渦輪鉆具中分離出去，設(shè)計(jì)成一種獨(dú)立的無(wú)易損件推力軸承組的長(zhǎng)壽命積木式組合渦輪節(jié)，使渦輪鉆具的安裝、維修更加方便和快捷。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種積木式組合渦輪節(jié)，它至少包括多級(jí)渦輪定子和轉(zhuǎn)子、軸和外殼，其中渦輪轉(zhuǎn)子設(shè)置在軸上，渦輪定子設(shè)置在外殼內(nèi)，多級(jí)渦輪定子和轉(zhuǎn)子為多級(jí)一種以上具有不同標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的渦輪定子和轉(zhuǎn)子組合而成的渦輪組，渦輪的轉(zhuǎn)子順次安裝在軸上，定子順次設(shè)置在外殼內(nèi)，在渦輪節(jié)中還設(shè)置有多對(duì)扶正軸承。
扶正軸承由扶正軸承動(dòng)環(huán)和扶正軸承靜環(huán)組成，扶正軸承動(dòng)環(huán)設(shè)置在軸上，扶正軸承靜環(huán)設(shè)置在外殼內(nèi)，在扶正軸承動(dòng)環(huán)外圓表面和靜環(huán)內(nèi)圓表面分別鑲嵌有耐磨硬質(zhì)合金或金剛石。扶正軸承總對(duì)數(shù)不小于兩對(duì)。扶正軸承的徑向間隙為0.1-1.0mm，每對(duì)扶正軸承工作面長(zhǎng)度為50-200mm。
軸的上、下端部還分別設(shè)置有上半聯(lián)軸器和下半聯(lián)軸器，軸與上、下半聯(lián)軸器之間通過(guò)錐螺紋連接。上半聯(lián)軸器為花鍵公錐式半聯(lián)軸器或花鍵母錐式半聯(lián)軸器，下半聯(lián)軸器為花鍵母錐式半聯(lián)軸器或花鍵公錐式半聯(lián)軸器?；ㄦI公錐式半聯(lián)軸器錐螺紋小端底部設(shè)置有用于測(cè)量、觀察或通氣的直徑為φ8-φ20mm的通孔。
渦輪節(jié)的外殼由上短接頭、殼體和下短接頭組成，三者自上而下順次連接，殼體與上、下短接頭之間通過(guò)錐螺紋連接。
綜上所述，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型提供一種積木式組合渦輪節(jié)，它具有多級(jí)兩種或兩種以上具有不同特性的渦輪定子和轉(zhuǎn)子，通過(guò)不同特性渦輪定子和轉(zhuǎn)子的組合，實(shí)現(xiàn)多種空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且具有較長(zhǎng)使用壽命。
2、本實(shí)用新型提供一種積木式組合渦輪節(jié)，為了檢修時(shí)方便，將渦輪鉆具中承擔(dān)水力載荷和軸上零件自重的推力軸承組從每節(jié)渦輪鉆具中分離出去，設(shè)計(jì)成一種獨(dú)立的無(wú)易損件推力軸承組的長(zhǎng)壽命積木式組合渦輪節(jié)，在渦輪鉆具常規(guī)檢修時(shí)只需要檢修中間支承節(jié)，使渦輪鉆具的安裝、維修更加方便和快捷。
圖3為本實(shí)用新型花鍵公錐式半聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型花鍵母錐式半聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型渦輪定子結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型a型渦輪定子結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實(shí)用新型b型渦輪定子結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實(shí)用新型c型渦輪定子結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施例1如


圖1所示為本實(shí)用新型一種具有a、b兩種類型渦輪定轉(zhuǎn)子的積木式組合渦輪節(jié)。它主要包括上短接頭1、上半聯(lián)軸器2、殼體3、扶正軸承動(dòng)環(huán)4a、扶正軸承靜環(huán)4b、na級(jí)a型號(hào)渦輪轉(zhuǎn)子6a、na級(jí)a型號(hào)渦輪定子6b、nb級(jí)b型號(hào)渦輪轉(zhuǎn)子7a、nb級(jí)b型號(hào)渦輪定子7b、扶正軸承動(dòng)環(huán)9a、扶正軸承靜環(huán)9b、軸10、下短接頭11、下半聯(lián)軸器12等組件。其中，扶正軸承動(dòng)環(huán)9a、nb級(jí)b型號(hào)渦輪轉(zhuǎn)子7a、na級(jí)a型號(hào)渦輪轉(zhuǎn)子6a、扶正軸承動(dòng)環(huán)4a等依次裝在軸10上，由上半聯(lián)軸器2壓緊在軸10上；下半聯(lián)軸器12裝在軸10下部。以上零部件構(gòu)成積木式組合渦輪節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。扶正軸承靜環(huán)9b、nb級(jí)b型號(hào)渦輪定子7b、na級(jí)a型號(hào)渦輪定子6b、扶正軸承靜環(huán)4b等依次裝在殼體3內(nèi)，由上短接頭1和下短接頭11壓緊在殼體3內(nèi)。以上零部件構(gòu)成積木式組合渦輪節(jié)的靜止部分。定子、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示。
假設(shè)某種尺寸渦輪鉆具的定子和轉(zhuǎn)子目前只有a和b兩種型號(hào)可供選擇，每級(jí)a型號(hào)渦輪定子和轉(zhuǎn)子在額定排量條件下(工作液密度一定)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和制動(dòng)扭矩分別為Na和Ma，每級(jí)b型號(hào)渦輪定子和轉(zhuǎn)子在額定排量條件下(工作液密度一定)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和制動(dòng)扭矩分別為Nb和Mb，則na級(jí)a型號(hào)渦輪定子和轉(zhuǎn)子與nb級(jí)b型號(hào)渦輪定子和轉(zhuǎn)子就可象小孩子搭積木式地組合在一起而形成一系列新的具有不同特性的渦輪節(jié)，新型渦輪節(jié)在額定排量條件下的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速N和制動(dòng)扭矩M的計(jì)算公式分別為N=naMa+nbMbnaMaNa+nbMbNb]]>和M＝naMa+nbMb從上述分析可知，通過(guò)不同特性的定子和轉(zhuǎn)子的組合，可以實(shí)現(xiàn)多種空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速或工作轉(zhuǎn)速。
實(shí)施例2圖2所示為本實(shí)用新型一種具有a、b、c三種類型渦輪定轉(zhuǎn)子的積木式組合渦輪節(jié)。它主要包括上短接頭1、上半聯(lián)軸器2、殼體3、扶正軸承動(dòng)環(huán)4a、扶正軸承靜環(huán)4b、na級(jí)a型號(hào)渦輪轉(zhuǎn)子6a、na級(jí)a型號(hào)渦輪定子6b、nb級(jí)b型號(hào)渦輪轉(zhuǎn)子7a、nb級(jí)b型號(hào)渦輪定子7b、nc級(jí)c型號(hào)渦輪轉(zhuǎn)子8a、nc級(jí)c型號(hào)渦輪定子8b、扶正軸承動(dòng)環(huán)9a、扶正軸承靜環(huán)9b、軸10、下短接頭11、下半聯(lián)軸器12等組件。
本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是本實(shí)施例含有a、b、c三種類型渦輪定子和轉(zhuǎn)子，實(shí)施例1只含有a、b兩種類型渦輪定子和轉(zhuǎn)子。
假設(shè)每級(jí)a型號(hào)渦輪定子和轉(zhuǎn)子在額定排量條件下(工作液密度一定)的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和制動(dòng)扭矩分別為Na和Ma，每級(jí)b型號(hào)渦輪定子和轉(zhuǎn)子在額定排量條件下的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和制動(dòng)扭矩分別為Nb和Mb，每級(jí)c型號(hào)渦輪定子和轉(zhuǎn)子在額定排量條件下的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和制動(dòng)扭矩分別為Nc和Mc，則本實(shí)施例渦輪節(jié)在額定排量條件下的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速N和制動(dòng)扭矩M的計(jì)算公式分別為N=naMa+nbMb+ncMcnaMaNa+nbMbNb+ncMcNc]]>和M＝naMa+nbMb+ncMc如果渦輪節(jié)含有更多種類型渦輪定子和轉(zhuǎn)子，渦輪節(jié)在額定排量條件下的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速N和制動(dòng)扭矩M的計(jì)算公式可以依此類推。
其中a、b、c型的渦輪定子的結(jié)構(gòu)如圖7、圖8、圖9所示。
綜上所述，本實(shí)用新型所提供的積木式組合渦輪節(jié)，與現(xiàn)有技術(shù)最大的不同之處在于本實(shí)用新型是在一個(gè)獨(dú)立的渦輪節(jié)的同一殼體內(nèi)的同一軸上裝配有多級(jí)兩種或兩種以上不同型號(hào)具有不同特性的渦輪定子和轉(zhuǎn)子。如前所述，我國(guó)某廠生產(chǎn)的172渦輪鉆具定子和轉(zhuǎn)子目前只有兩種型號(hào)，因此該廠渦輪鉆具整機(jī)也只有兩種型號(hào)，其空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在額定排量條件下分別為1000轉(zhuǎn)/分和1800轉(zhuǎn)/分。采用本實(shí)用新型技術(shù)后，即使該廠生產(chǎn)的渦輪鉆具定子和轉(zhuǎn)子型號(hào)仍然只有原來(lái)的兩種，但通過(guò)積木式組合就可以得到空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在額定排量條件下分別為1200轉(zhuǎn)/分、1400轉(zhuǎn)/分、1600轉(zhuǎn)/分等若干種不同型號(hào)系列的172渦輪鉆具所需要的渦輪節(jié)。
本實(shí)用新型還可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要將多級(jí)兩種以上不同型號(hào)的渦輪定子和轉(zhuǎn)子組合到一起形成更多規(guī)格的積木式組合渦輪節(jié)。
本實(shí)用新型積木式組合渦輪節(jié)中起扶正作用的扶正軸承的徑向間隙為0.1～1.0mm，每對(duì)扶正軸承工作面長(zhǎng)度為50～200mm。每個(gè)渦輪節(jié)中扶正軸承總對(duì)數(shù)在兩對(duì)以上。扶正軸承動(dòng)環(huán)外圓表面和靜環(huán)內(nèi)圓表面均鑲嵌有耐磨硬質(zhì)合金或金剛石，耐磨性好，能在惡劣工況條件下良好工作，壽命較長(zhǎng)。
本實(shí)用新型渦輪節(jié)軸上端的上半聯(lián)軸器為花鍵公錐式半聯(lián)軸器或花鍵母錐式半聯(lián)軸器，軸下端的下半聯(lián)軸器為牙嵌式半聯(lián)軸器或方軸式半聯(lián)軸器或方孔式半聯(lián)軸器。其結(jié)構(gòu)形狀如圖3、圖4所示。上半聯(lián)軸器或下半聯(lián)軸器通過(guò)錐螺紋與軸相連接。在花鍵公錐式半聯(lián)軸器錐螺紋小端底部設(shè)置有一個(gè)Φ8～Φ20mm的測(cè)量觀察孔或通氣孔。上短接頭或下短接頭通過(guò)錐螺紋與殼體相連接。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種積木式組合渦輪節(jié)，它至少包括多級(jí)渦輪定子和轉(zhuǎn)子、軸和外殼，其中渦輪轉(zhuǎn)子設(shè)置在軸上，渦輪定子設(shè)置在外殼內(nèi)，其特征在于所述的多級(jí)渦輪定子和轉(zhuǎn)子為多級(jí)一種以上具有不同標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的渦輪定子和轉(zhuǎn)子組合而成的渦輪組，渦輪轉(zhuǎn)子順次安裝在軸上，定子順次設(shè)置在外殼內(nèi)，在渦輪節(jié)中還設(shè)置有多對(duì)扶正軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積木式組合渦輪節(jié)，其特征在于所述的扶正軸承由扶正軸承動(dòng)環(huán)和扶正軸承靜環(huán)組成，扶正軸承動(dòng)環(huán)設(shè)置在軸上，扶正軸承靜環(huán)設(shè)置在外殼內(nèi)，在扶正軸承動(dòng)環(huán)外圓表面和靜環(huán)內(nèi)圓表面分別鑲嵌有耐磨硬質(zhì)合金或金剛石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積木式組合渦輪節(jié)，其特征在于所述的扶正軸承總對(duì)數(shù)不小于兩對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的積木式組合渦輪節(jié)，其特征在于所述的扶正軸承的徑向間隙為0.1-1.0mm，每對(duì)扶正軸承工作面長(zhǎng)度為50-200mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積木式組合渦輪節(jié)，其特征在于在軸的上、下端部還分別設(shè)置有上半聯(lián)軸器和下半聯(lián)軸器，軸與上、下半聯(lián)軸器之間通過(guò)錐形螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的積木式組合渦輪節(jié)，其特征在于所述的上半聯(lián)軸器為花鍵公錐式半聯(lián)軸器或花鍵母錐式半聯(lián)軸器，下半聯(lián)軸器為花鍵母錐式半聯(lián)軸器或花鍵公錐式半聯(lián)軸器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的積木式組合渦輪節(jié)，其特征在于在所述的花鍵公錐式半聯(lián)軸器錐螺紋小端底部設(shè)置有用于測(cè)量、觀察或通氣的直徑為φ8-φ20mm的通孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積木式組合渦輪節(jié)，其特征在于所述的外殼由上短接頭、殼體和下短接頭組成，三者自上而下順次連接，殼體與上、下短接頭之間通過(guò)錐螺紋連接。
專利摘要一種積木式組合渦輪節(jié)，它至少包括多級(jí)渦輪定子和轉(zhuǎn)子、軸和外殼，其中渦輪轉(zhuǎn)子設(shè)置在軸上，渦輪定子設(shè)置在外殼內(nèi)，多級(jí)渦輪定子和轉(zhuǎn)子為多級(jí)一種以上具有不同標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的渦輪定子和轉(zhuǎn)子組合而成的渦輪組，渦輪轉(zhuǎn)子順次安裝在軸上，定子順次設(shè)置在外殼內(nèi)，在渦輪節(jié)中還設(shè)置有多對(duì)扶正軸承。本實(shí)用新型通過(guò)不同特性的渦輪定子和轉(zhuǎn)子的組合，實(shí)現(xiàn)多種空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，同時(shí)將渦輪鉆具中承擔(dān)水力載荷和軸上零件自重的推力軸承組從每節(jié)渦輪鉆具中分離出去，設(shè)計(jì)成獨(dú)立的無(wú)易損件推力軸承組的積木式組合渦輪節(jié)，使渦輪鉆具的安裝、維修更加方便和快捷，并延長(zhǎng)了渦輪鉆具的使用壽命。
文檔編號(hào)E21B4/00GK2567332SQ0224668
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月22日
發(fā)明者譚春飛, 蔡鏡侖 申請(qǐng)人:石油大學(xué)(北京)