渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)，是在渦輪的轉(zhuǎn)子和定子的葉片上設(shè)有由溝槽和凸起構(gòu)成的非光滑表面；葉片上的溝槽或凸起非光滑度為10％?50％。溝槽溝槽或凸起寬度為葉片寬度的5％，溝槽深度或凸起的高度為葉片溝槽寬度的25％?50％。本實(shí)用新型在渦輪的定、轉(zhuǎn)子葉片表面采用非光滑設(shè)計(jì)，從而提高了渦輪定、轉(zhuǎn)子葉片的抗鉆井液沖擊的能力。渦輪定、轉(zhuǎn)子葉片表面非光滑可以有效提高渦輪鉆具整體的壽命，也可有效減少渦輪葉片表面雜質(zhì)包裹，從而防止在雜質(zhì)包裹的情況下失效。
【專利說(shuō)明】
渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油勘探、地質(zhì)巖心鉆探用井下動(dòng)力鉆具，特別是指由流體推動(dòng)工作的渦輪鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪鉆具是工業(yè)上應(yīng)用最早的一種井下動(dòng)力鉆具，其作用是將鉆井液的液體壓力能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能量，驅(qū)動(dòng)鉆頭破碎巖石。近年來(lái)，渦輪鉆具的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，尤其在深井、超深井鉆井方面，渦輪鉆具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]目前，常用的渦輪鉆具其表面均為光滑表面。在井下復(fù)雜條件下，渦輪轉(zhuǎn)子與定子在鉆井液泥漿中極易沖蝕破壞，從而大大降低渦輪鉆具的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有渦輪轉(zhuǎn)子與定子葉片在復(fù)雜工況條件下壽命短的問題，本實(shí)用新型提供一種渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)，可以有效提高渦輪鉆具的使用壽命。
[0005]自然界貝類表面多數(shù)呈條紋狀，其抗海水沖蝕能力較強(qiáng)且泥沙很難附著其表面。本實(shí)用新型是在普通渦輪定轉(zhuǎn)子葉片的基礎(chǔ)上，葉片表面采用類似貝殼表面的條紋狀。
[0006]渦輪的轉(zhuǎn)子壓緊螺母與渦輪軸的螺紋聯(lián)接將渦輪的轉(zhuǎn)子扣緊在渦輪軸上，確保在工作過(guò)程中渦輪的轉(zhuǎn)子與渦輪軸不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng);通過(guò)上部短節(jié)與外殼間的螺紋聯(lián)接將渦輪的定子壓緊在殼體內(nèi)，并使得在工作過(guò)程中渦輪的定子與外殼不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]所述轉(zhuǎn)子和定子葉片的吸力面與壓力面采用貝塞爾曲線造型;入口曲線與出口曲線將吸力面與壓力面光滑連接。
[0008]本實(shí)用新型是在渦輪的轉(zhuǎn)子和定子的葉片上設(shè)有由溝槽和凸起構(gòu)成的非光滑表面。
[0009]所述葉片上的溝槽非光滑度為10%_50%。溝槽寬度為葉片寬度的5%，溝槽深度為葉片溝槽寬度的25%-50%。
[0010]所述葉片上的凸起非光滑度為10%_50%。凸起寬度為葉片寬度的5%，凸起高度為葉片凸起寬度的25%-50%。
[0011]所述的溝槽與凸起均為矩形、三角形或圓弧，并不限于此幾種圖形，包括多邊形與不規(guī)則圖形。
[0012]所述的非光滑度是指溝槽或凸起最寬處總的截面積與總的葉片水力接觸面積之比。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]1、渦輪的定、轉(zhuǎn)子葉片表面采用非光滑條紋狀設(shè)計(jì)，從而提高渦輪定、轉(zhuǎn)子葉片的抗鉆井液沖擊的能力。
[0015]2、渦輪定、轉(zhuǎn)子葉片表面非光滑可以有效提高渦輪鉆具整體的壽命，也可有效減少渦輪葉片表面雜質(zhì)包裹，從而防止在雜質(zhì)包裹的情況下失效。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的單級(jí)渦輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型的渦輪定子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型的渦輪轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型的渦輪轉(zhuǎn)子和定子的工作面。
[0020]圖5為本實(shí)用新型的矩形溝槽或凸起截面圖。
[0021 ]圖6為本實(shí)用新型的三角形溝槽或凸起截面圖
[0022]圖7為本實(shí)用新型的圓弧溝槽或凸起截面圖。
[0023]圖中:1-渦輪軸;2-轉(zhuǎn)子;3-定子;4-壓力面;5-吸力面;6_入口曲線;7_出口曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1、圖2和圖3所示，渦輪的轉(zhuǎn)子壓緊螺母與渦輪軸I的螺紋聯(lián)接將渦輪的轉(zhuǎn)子2扣緊在渦輪軸I上，確保在工作過(guò)程中渦輪的轉(zhuǎn)子2與渦輪軸I不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng);通過(guò)上部短節(jié)與外殼間的螺紋聯(lián)接將渦輪的定子3壓緊在殼體內(nèi)，并使得在工作過(guò)程中渦輪的定子3與外殼不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0025]如圖4所示，轉(zhuǎn)子2和定子3葉片的吸力面5與壓力面4采用貝塞爾曲線造型;入口曲線6與出口曲線7將吸力面5與壓力面4光滑連接。
[0026]如圖5、圖6和圖7所示，本實(shí)用新型是在渦輪的轉(zhuǎn)子2和定子3的葉片上設(shè)有由溝槽和凸起構(gòu)成的非光滑表面。溝槽和凸起有規(guī)律的在葉片上排列。
[0027]所述葉片上的溝槽非光滑度為10%_50%。溝槽寬度為葉片寬度的5%，溝槽深度為葉片溝槽寬度的25%-50%。
[0028]所述葉片上的凸起非光滑度為10%_50%。凸起寬度為葉片寬度的5%，凸起高度為葉片凸起寬度的25%-50%。
[0029]所述的溝槽與凸起均為矩形、三角形或圓弧，并不限于此幾種圖形，包括多邊形與不規(guī)則圖形。
[0030]所述的非光滑度是指溝槽或凸起最寬處總的截面積與總的葉片水力接觸面積之比。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)，其特征在于:是在渦輪的轉(zhuǎn)子(2)和定子(3)的葉片上設(shè)有由溝槽和凸起構(gòu)成的非光滑表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述葉片上的溝槽非光滑度為10%-50% ;溝槽寬度為葉片寬度的5%，溝槽深度為葉片溝槽寬度的25%-50%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述葉片上的凸起非光滑度為10%-50% ;凸起寬度為葉片寬度的5%，凸起深度為葉片凸起寬度的25%-50%;。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪轉(zhuǎn)子與定子的仿生非光滑葉片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的溝槽與凸起均為矩形、三角形或圓弧。
【文檔編號(hào)】E21B4/02GK205532989SQ201620101259
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月2日
【發(fā)明人】王骕, 劉寶昌, 陳朝然, 高科
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)