[实用新型]一种涡轮钻具的涡轮转子

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油钻具配件，具体是一种涡轮钻具的涡轮转子，属石油机械领域。 

背景技术

 涡轮钻具在井下工作条件比较恶劣，钻井泥浆流直接高速冲击涡轮叶片，使其获得能量，从而带动与之相连的钻头旋转钻井，涡轮钻具主要包括有涡轮定子、涡轮转子、主轴、止推轴承、中部轴承、下部轴承以及外壳组成。钻井时钻杆不动，靠涡轮转子带动主轴转动，从而具有高钻速、高效率及钻时短等诸多优点，且减少了钻杆、套管等的磨损以及事故的发生。 

现如今的涡轮钻具的涡轮转子在使用时受到较大的冲击力，其易出现断裂的现象，从而损坏叶片，不仅成本增加，拆卸麻烦，且不能充分利用高压泥浆流的势能。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是：提供一种涡轮钻具的涡轮转子，用于解决以往的涡轮转子的液体势能利用不充分、叶片易断裂的问题。 

本实用新型提供的技术方案是：一种涡轮钻具的涡轮转子，包括转子动环，转子动环一侧端面向外延伸形成导向套环，所述转子动环在导向套环外侧的端面形成定位台阶，所述转子动环和导向套环内侧圆周面设有键槽，所述转子动环外侧圆周面设有一圈转子叶片组，转子叶片组由若干个呈圆周均匀分布且横截面呈月牙型的转子叶片组成，转子叶片的内侧圆弧面为工作面。转子叶片采用月牙型结构使得冲击在叶片上的液体冲击力的横向分力变大，液体势能转换成的叶片推力增大，有效提高了液体势能的利用；同时转子叶片的输出扭矩也增大，则传递到下方的涡轮组的输出扭矩也大，多次提高液体势能的利用率。 

进一步地，所述转子叶片设有16-32个。转子叶片的作用即利用液体的冲击力将液体势能转化为机械能，转子叶片的多少不仅决定和影响势能的利用率以及输出扭矩，还决定了输出扭矩的分布情况，根据不同工况转子叶片的数量可任意取值，但是转子叶片的数量取在16-32个之间时，液体势能能达到较高的利用率，同时输出转矩较大也较均匀，不仅效率高，同时也减少了每个叶片受到的冲击力，转子能够稳定、持久的工作。 

进一步地，所述任意相邻两个转子叶片之间的水平间距大于12毫米小于21毫米。任意相邻两个转子叶片之间的水平间距过小则击打在转子叶片并反弹到下方的液体会打在转子叶片上，从而降低了势能，减少了输出转矩，效率降低；而水平间距过大则液体大多直接通过叶片之间的间隙流向下方，不会击打叶片产生机械能，减少了势能和输出转矩，液体利用率低，转子效率降低。 

进一步地，所述工作面的弧长为水平间距的1-1.2倍。转子叶片的弧长过短则液体势能只能打在叶片下部，其输出扭矩的角度偏大从而打击在转子叶片上的角度偏大，从而降低了势能转换，还有可能导致液体无法打击在转子叶片上，所以转子叶片的工作面的弧长为水平间距的1-1.2倍不仅能避免以上问题，还能最大的利用液体势能。 

进一步地，所述工作面的弧度为80°-100°。转子叶片的弧度决定着液体从工作面反弹后输出的液体角度和冲击面积，液体角度和冲击面积决定着液体势能的转化率，当转子叶片的工作面的弧度为80°-100°时，液体输出的液体角度为40°-50°，此时转子叶片受力面积最大，液体击打在转子上转换的势能最大，效率最高。 

进一步地，所述转子动环、导向套环和转子叶片均采用WC硬质合金或40Cr钢。WC硬质合金由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，WC硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性；而40Cr是机械制造业使用最广泛的钢之一，调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性，这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理，该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。转子动环、导向套环和转子叶片在液体冲击下不仅容易断裂，还可能被液体内的颗粒磨损，所以采用WC硬质合金或40Cr钢不仅能减少其的磨损量，还能延长其使用寿命，降低其成本。 

本实用新型的优点在于：本实用新型设计的这种涡轮钻具的涡轮转子，不仅势能利用率高，强度高，而且耐磨损，使用寿命长，转动效率高。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型转子叶片的结构示意图。 

图3为本实用新型转子叶片的横截面图。 

图中的标号分别表示为：1、转子叶片；2、转子动环；3、定位台阶；4、导向套环；5、键槽；6、工作面。 

具体实施方式