[实用新型]一种改善受力状况的螺杆马达定子衬套

说明书

本实用新型涉及一种改善受力状况的螺杆马达定子衬套，所述的定子衬套包括外周和内壁，定子衬套的径向截面呈花瓣状，存在有多个均布的花瓣，每个花瓣的结构相同，所述每个花瓣包括啮入段、波谷段和啮出段，其特征在于所述的啮入段的壁厚为不等厚段，从啮入段的始端至啮入段的中部壁厚呈递增状，从中部至啮入段的末端壁厚呈递减状，并且啮入段的始端与啮出段的末端的壁厚相同。本实用新型衬套厚度得以优化，定子衬套的受力状况得到了改善，使其受力趋于均匀，可以避免出现局部应力幅值过大而导致的衬套分层、剥落、脱落等现象，从而提高了螺杆马达定子衬套的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种石油天然气及地质勘探钻井用螺杆马达，具体涉及一种改善受力状况的螺杆马达定子衬套。

背景技术

螺杆马达是螺杆钻具的主要部件，由转子和定子组成，定子又包括定子衬套和定子管，定子衬套通常由具有一定弹性的邵氏硬度70-85的橡胶、邵氏硬度大于90的塑料或复合材料构成，以压注、粘结等方式粘结在定子管内壁上。螺杆马达工作时定子衬套内轮廓与转子外轮廓相互啮合，而转子对定子衬套有一定的预压缩，形成若干个位置不同的螺旋密封腔。钻井液通入后，在一定压差作用下，转子转动，将钻井液的水力能转换成转子扭矩和旋转动能。

螺杆马达定子管一般用钢制成，常规螺杆马达的定子管内壁为光滑的圆柱面，这样形成的定子衬套其波峰与波谷处的厚度相差2倍以上。马达转子工作过程中做行星运动，使定子衬套处于压缩--回弹--压缩的循环中，产生应变热。由于橡胶材料的导热性较差，橡胶材料厚度大时，其心部的热量散发不出去，从而发生热聚效应，导致橡胶性能降低，分层破坏，甚至脱胶，密封失效，动力不足乃至引发滞动。针对上述情况，将定子管内壁预制成型，使定子衬套具有相同大小的壁厚，这种结构的螺杆马达称为等壁厚螺杆马达。等壁厚螺杆马达解决了常规螺杆马达定子衬套厚度大所导致的橡胶心部热聚问题，而且衬套有定子管轮廓支撑，单位长度螺杆马达提供的扭矩增大。但等壁厚螺杆马达在使用中也会发生局部掉胶等失效，导致钻具寿命不满足使用要求。究其原因，发现等壁厚螺杆马达定子衬套应力分布不均匀，最大应力为最小应力10倍以上。为了保证定子使用寿命，不得不增大定子厚度，降低定子硬度，以减小应力峰值，但这样做会减小螺杆马达的输出扭矩。另外，等壁厚螺杆马达定子衬套是按等压缩量设计的，转子波峰啮入定子衬套波谷时，继续转动需要消耗较多的能量，也导致定子衬套受力不均匀，影响定子衬套的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种应力分布较为均匀的改善定子受力的螺杆马达定子衬套。

本实用新型为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：所述的定子衬套包括外周和内壁，定子衬套的径向截面呈花瓣状，存在有多个均布的花瓣，每个花瓣的结构相同，所述每个花瓣包括啮入段、波谷段和啮出段，其特征在于所述的啮入段的壁厚为不等厚段，从啮入段的始端至啮入段的中部壁厚呈递增状，从中部至啮入段的末端壁厚呈递减状，并且啮入段的始端与啮出段的末端的壁厚相同。

按上述方案，所述的啮入段的中部为啮入段内壁曲线所对应的50±5%弧度处，所述的壁厚为该点衬套的法向厚度。

按上述方案，所述的啮入段的中部最厚处与啮入段始端的壁厚之比为1.1~1.5。

按上述方案，所述的波谷段和啮出段的壁厚为等厚段，等厚段厚度与啮入段末端壁厚相同，且啮入段末端与啮入段始端厚度相等。

按上述方案，所述的啮入段始端与啮入段末端的壁厚之比为1.0~1.03。

按上述方案，所述的波谷段为不等厚段，从波谷段的始端到谷底，壁厚逐渐减小，且谷底的厚度为波谷段始端厚度的80-90%，从谷底到波谷段末端，壁厚逐渐增加，波谷段末端与啮出段壁厚相等，所述的啮出段为等厚段，所述的啮出段厚度与啮入段始端厚度相等。

按上述方案，所述的波谷段衬套的压缩量相同。