[发明专利]可实现定转子精确定位的新型涡轮钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油钻井、矿山开采、地质钻探等领域中的可实现定转子精确定位的新型涡轮钻具。

背景技术

伴随我国在地球深部探测和油气勘探方面向着深井和超深井的方向发展，涡轮钻具现在拥有非常好的发展前景。涡轮钻具的转动是由液体的流速形成的动能转换成机械能导致的。在整个涡轮钻具的介质通道流经途中，最为主要的环节是涡轮节部分，并且涡轮节也是影响涡轮钻具水力性能的关键部分。涡轮节是整个介质通道中直接影响液体的动能转换为机械能的关键环节，因为它是整个液体流经途中唯一进行工作的环节，通过对涡轮钻具的涡轮节部分改进，能够直接有效的改善涡轮钻具的水力性能，增强液体动能转换为轴转动的机械能的效率，并且能有效地减少液体在通道中的能量损失，减少泥浆在涡轮节部分的压降损失。随着国家对钻井与深部探测方面的研究，需要钻探的井要求逐渐提高，并且对涡轮钻具的性能要求和可靠性也需要越来越高的要求。

基于此，本文提出一种可实现定转子精确定位的新型涡轮钻具，将涡轮轴外部与转子内部的形状设置造型为正八边形，以此将转子良好的精确的固定到涡轮轴之上，保证了转子在涡轮轴上的周向精确定位；同时在涡轮钻具外壳与定子之间增加两个对称的平键，使用平键来对定子进行精确的周向定位，保证了定子和转子它们不会各自发生相对转动，从而达到提高涡轮钻具水力性能的目的。

发明内容

本发明的目的是：为了解决涡轮钻具在工作时水力性能较低的问题，特提供一种可实现定转子精确定位的新型涡轮钻具。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

可实现定转子精确定位的新型涡轮钻具，主要是由螺钉、紧固螺母、调整圈、轴承套、径向轴承、涡轮定子、涡轮转子、上壳体、平键、导流圈、涡轮轴、止推轴承组、中间壳体、O型密封圈、导流套、圆柱滚子轴承、内齿轮、行星齿轮、行星轮轴、密封盖、间隙密封装置、减速器外壳、保护螺钉、圆柱定位销、紧定螺钉、U型密封装置、行星轮架下输出轴、太阳轮轴、花键套和下壳体等组成。其特征在于，涡轮转子与涡轮定子的叶片反向安装，涡轮转子和涡轮定子通过螺钉和紧固螺母固定安装在涡轮轴上，壳体内壁和每级涡轮定子套筒外壁开两个对称式键槽，以平键的方式来定位涡轮定子；涡轮轴和涡轮转子套筒均加工成为相互配套的正八边形结构，涡轮轴上端通过轴承套进行轴向定位；上壳体与中间壳体通过螺纹连接；涡轮轴中后段挖空形成液体通道，在涡轮轴中部和后端均开有三个均匀分布的液流斜孔；涡轮轴中后段安装止推轴承组，在涡轮轴前端的斜孔与止推轴承组上部之间安装导流环，止推轴承组通过导流环进行轴向定位；中间壳体与下壳体通过螺纹连接；太阳轮轴前端布有花键，通过花键套配合与涡轮轴后端连接，花键套上端与涡轮轴后端采用螺纹连接，并在花键套后端旁安装导流套，在花键套与导流套之间采用O型密封圈；四个行星齿轮均匀装配在太阳齿轮周围，行星齿轮通过键装配在行星轮轴上；紧定螺钉将减速器外壳与密封端盖固定起来，定位销将密封盖与太阳轮轴连接起来；减速器外壳末端开有均有分布的斜孔；在密封盖与太阳轮轴之间采用间隙密封，行星齿轮减速器内采用U型密封装置进行密封；太阳轮轴两端使用保护螺钉；行星齿轮减速器内使用四组圆柱滚子轴承轴承。

本发明的有益效果是：(1)通过对涡轮定子与上壳体，涡轮转子与涡轮轴定位方式的设计，使之拥有更加精确的轴向定位方式，减少涡轮节两端的压紧力，来使得涡轮节的结构更加可靠，并且防止转子叶片之间相互进行周向运动。当涡轮定子转子的结构更加可靠，定位更加准确，并且避免了转子之间相互进行轴向运动之后，对涡轮钻具的水利性能有进一步的改进，同时减少了成本。(2)改进了涡轮节的装配方式，使得轴承和涡轮副从壳体的两端装入，极大的方便了装配与检修。

附图说明

图1是本发明基于一种可实现定转子精确定位的新型涡轮钻具的结构示意图。

图中：1.螺钉、2.紧固螺母、3.调整圈、4.调整圈、5.轴承套、6.径向轴承、7.涡轮定子、8.涡轮转子、9.上壳体、10.平键、11.调整圈、12.导流圈、13.涡轮轴、14.轴承组、15.调整圈、16.调整圈、17.中间壳体、18.O型密封圈、19.导流套、20.圆柱滚子轴承、21.内齿轮、22.行星齿轮、23.行星轮轴、24.密封盖、25.间隙密封装置、26.减速器外壳、27.保护螺栓、28.圆柱定位销、29.紧定螺钉、30.U型密封装置、31.行星轮架下输出轴、32.太阳轮轴、33.花键套、34.下壳体。

图2为本发明图1的A-A剖面图。