等壁厚螺杆钻具马达及制造工艺制造技术

本发明专利技术公开了等壁厚螺杆钻具马达及制造工艺，属于钻探设备技术领域。等壁厚螺杆钻具马达包括定子和转子，定子包括定子壳体、内螺旋金属衬套和等壁厚橡胶衬套；等壁厚橡胶衬套的内壁和外壁均设置螺旋槽，内螺旋金属衬套的内壁设置螺旋槽；内螺旋金属衬套衬于定子壳体内壁，等壁厚橡胶衬套内衬于内螺旋金属衬套内壁与内螺旋金属衬套内壁的螺旋槽配合，等壁厚橡胶衬套各处壁厚相等。本发明专利技术中的等壁厚螺杆钻具马达中的等壁厚橡胶衬套厚度薄、壁厚均匀，在使用过程中导热散热均匀。等壁厚橡胶衬套与转子之间摩擦力小，等壁厚橡胶衬套的使用寿命提高。本发明专利技术中的等壁厚螺杆钻具马达的制造工艺简单，不需要用到专用设备，可以实现批量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及螺杆钻具马达及制造工艺，具体说是等壁厚螺杆钻具马达及制造工艺，属于钻探设备

技术介绍
石油、天然气、地热井用螺杆钻具是钻井工程中使用最普遍的动力钻具；螺杆马达是螺杆钻具的动力元件，由定子、转子两部分组成；定子壳体内孔由橡胶硫化成型工艺粘结在定子壳体壳体的内壁，形成连续螺旋槽，转子是通过金属加工工艺在圆柱面形成连续螺旋槽，定子与转子按一定尺寸公差配合形成封闭腔，在高压流体的作用下，推动转子与定子壳体产生相对旋转运动。在钻井工作中，通过马达把泥浆压力转化为钻头的动力，因此马达的转速和扭矩在很大程度上影响着螺杆钻具的工作效率，同时作为核心部件马达的寿命又在很大程度上影响螺杆钻具的使用寿命。螺杆钻具马达转子采用金属加工工艺，技术比较成熟；马达定子为金属外壳、内橡胶衬套，目前技术相对较差，采用的技术手段、制造工艺各有不同；非等壁厚螺杆钻具马达又称为常规马达，是目前应用较多的制造技术，等壁厚螺杆钻具马达是近几年开始应用的制造新技术。非等壁厚螺杆钻具马达的定子在内壁光滑的无缝管直接注胶硫化，通过模具形成内螺旋曲面，橡胶薄厚不均匀，在井下工作时受到高温和挤压作用，橡胶发生不均匀变形，会降低螺杆钻具马达定子壳体与转子配合精度，致使工作效率下降。作为热的不良导体，由于橡胶薄厚的不均匀，局部较厚橡胶处会产生热量聚集，加速橡胶老化，导致螺杆钻具马达的使用寿命下降；中国专利CN105356646A“等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺”中的定子是将内外壁有螺旋槽的管通过注胶硫化工艺衬入到内壁光滑的圆管内，中间的橡胶作为粘结层，是非等壁厚橡胶，螺旋管内壁再注胶硫化出等壁厚橡胶衬层；除制造工艺复杂外，螺杆钻具马达定子壳体整体存在非等壁厚橡胶，仍然存在局部热量聚集现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工作效率高、使用寿命长，能够进行工艺化生产的等壁厚螺杆钻具马达及制造工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种等壁厚螺杆钻具马达，包括定子和转子，定子包括定子壳体、内螺旋金属衬套和等壁厚橡胶衬套；等壁厚橡胶衬套的内壁和外壁均设置螺旋槽，内螺旋金属衬套的内壁设置螺旋槽；内螺旋金属衬套衬于定子壳体内壁，等壁厚橡胶衬套内衬于内螺旋金属衬套内壁与内螺旋金属衬套内壁的螺旋槽配合，相互配合的等壁厚橡胶衬套外螺旋槽和内螺旋金属衬套内壁的螺旋槽线数和导程一致；位于等壁厚橡胶衬套内部的转子的外壁设置与等壁厚橡胶衬套内壁螺旋槽线数和导程一致的螺旋槽；等壁厚橡胶衬套各处壁厚相等。进一步的，定子壳体是内孔和外圆均光滑的无缝管，定子壳体中部设置定子壳体注胶孔，定子壳体两端设置定子壳体放气孔；内螺旋金属衬套中部设置内螺旋金属衬套注胶孔，内螺旋金属衬套两端设置内螺旋金属衬套放气孔；定子壳体注胶孔的中心线与内螺旋衬套注胶孔的中心线为同一直线，定子壳体放气孔与内螺旋金属衬套放气孔的中心线为同一直线。进一步的，定子壳体注胶孔、内螺旋金属衬套注胶孔设置一个；定子壳体放气孔和内螺旋金属衬套放气孔设置一个。进一步的，定子壳体注胶孔、内螺旋金属衬套注胶孔的个数大于一个，定子壳体注胶孔和内螺旋金属衬套注胶孔在同一截面上沿圆周方向均匀分布；定子壳体放气孔和内螺旋金属衬套放气孔个数大于一个，定子壳体放气孔和内螺旋金属衬套放气孔在同一截面上沿圆周方向均匀分布。等壁厚螺杆钻具马达制造工艺，述制造工艺需要的工艺装备为注胶芯轴和堵头，制造工艺步骤如下，A、将作为定子壳体的无缝管的外圆和内孔机械加工至符合粗糙度要求，将内螺旋金属衬套采用金属热成型工艺制作成型；B、将内螺旋金属衬套压入定子壳体的内孔中使两者通过过盈配合连接，然后加工定子壳体注胶孔和内螺旋金属衬套注胶孔以及定子壳体放气孔和内螺旋金属衬套放气孔；C、将注胶芯轴装入内螺旋金属衬套内孔中并使用堵头将定子壳体两端堵住，定子壳体、内螺旋金属衬套、注胶芯轴、堵头共同组成两端封闭的等壁厚注胶腔11；D、通过定子壳体注胶孔、内螺旋金属衬套注胶孔向等壁厚注胶腔注入橡胶，经过硫化工艺形成等壁厚橡胶衬套，完成注胶硫化工艺过程后取出注胶芯轴，将预制好的转子装入等壁厚橡胶衬套内腔完成等壁厚螺杆马达的制作。进一步的，步骤A中内螺旋金属衬套采用的金属热成型制作工艺为熔模铸造工艺。进一步的，步骤B中内螺旋金属衬套与定子壳体的过盈配合采用加热后使用液压机压入实现。进一步的，所述堵头外圆为阶梯圆柱，堵头内壁设置内螺纹；注胶芯轴两端有与堵头内壁配合的外螺纹；注胶芯轴的外螺旋槽与内螺旋金属衬套的内螺旋槽头数、螺旋导程一致，注胶芯轴的外表面与内螺旋金属衬套的内表面为等距曲面。进一步的，注胶芯轴外表面抛光镀铬。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术效果有：本专利技术中的等壁厚螺杆钻具马达的定子部分中的等壁厚橡胶衬套厚度薄、壁厚均匀，能够保证在使用过程中导热散热均匀。在使用过程中橡胶挤压变形量小、受力均匀，等壁厚橡胶衬套与转子之间的摩擦力小，等壁厚橡胶衬套的使用寿命得到提高。本专利技术中内螺旋金属衬套和等壁厚橡胶衬套的组合使用，保证了均匀散热，避免了局部热量聚集。本专利技术中的等壁厚螺杆钻具马达的制造工艺简单，不需要用到专用设备，各零部件均可以进行批量化生产。本专利技术中的等壁厚橡胶衬套通过注胶工艺制造，通过注胶工艺生产的等壁厚橡胶衬套质地均匀充实，能够延长等壁厚螺杆钻具马达的使用寿命。本专利技术中的等壁厚螺杆钻具马达的制造工艺采用熔模铸造的方法加工内螺旋金属衬套，可以达到较高的加工精度。附图说明图1是本专利技术等壁厚螺杆钻具马达的截面视图；图2是本专利技术等壁厚螺杆钻具马达带有局部剖视的轴测视图；图3是本专利技术等壁厚螺杆钻具马达的分解示意图；图4是本专利技术等壁厚螺杆钻具马达制作工艺中注胶的截面示意图；图5是本专利技术等壁厚螺杆钻具马达制作工艺中注胶的带有局部剖视的轴测视图；图6是本专利技术等壁厚螺杆钻具马达制作工艺中注胶的分解示意图；其中，1、定子壳体，2、内螺旋金属衬套，3、等壁厚橡胶衬套，4、转子，5、注胶芯轴，6、堵头，7、定子壳体注胶孔，8、定子壳体放气孔，9、内螺旋金属衬套注胶孔，10、内螺旋金属衬套放气孔，11、等壁厚注胶腔。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细说明：本专利技术公开了等壁厚螺杆钻具马达及制造工艺，所述等壁厚螺杆钻具马达包括定子和转子4。定子包括定子壳体1、内螺旋金属衬套2和等壁厚橡胶衬套3；在等壁厚橡胶衬套3的内壁和外壁均设置螺旋槽，在内螺旋金属衬套2的内壁设置螺旋槽；内螺旋金属衬套2内衬于定子壳体1的内壁，两者通过过盈配合紧密组合在一起；等壁厚橡胶衬套3内衬于内螺旋金属衬套2内壁，等壁厚橡胶衬套3的外螺旋槽与内螺旋金属衬套2内壁的螺旋槽相互配合，两者紧密组合，相互配合的等壁厚橡胶衬套3的外螺旋槽和内螺旋金属衬套2的内壁的螺旋槽线数和导程一致，具体结构如图1、图2所示。本专利技术的转子4的外壁上设置与等壁厚橡胶衬套3内壁螺旋槽线数和导程一致的螺旋槽，转子4位于等壁厚橡胶衬套3的内孔中。本专利技术中等壁厚橡胶衬套3的各处壁厚均相同，壁厚一般取6～15mm，等壁厚橡胶衬套3的壁厚小、均匀，保证了使用过程中散热均匀。本专利技术将热的不良导体的橡胶衬套部分设置为等壁厚橡胶衬套3，而将热的良导体的金属衬套设置为壁厚不一致的内螺旋金属衬套2，保证了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等壁厚螺杆钻具马达，包括定子和转子（4），其特征在于：定子包括定子壳体（1）、内螺旋金属衬套（2）和等壁厚橡胶衬套（3）；等壁厚橡胶衬套（3）的内壁和外壁均设置螺旋槽，内螺旋金属衬套的（2）内壁设置螺旋槽；内螺旋金属衬套（2）衬于定子壳体（1）内壁，等壁厚橡胶衬套（3）内衬于内螺旋金属衬套（2）内壁与内螺旋金属衬套（2）内壁的螺旋槽配合，相互配合的等壁厚橡胶衬套（3）外螺旋槽和内螺旋金属衬套（2）内壁的螺旋槽线数和导程一致；位于等壁厚橡胶衬套（3）内部的转子（4）的外壁设置与等壁厚橡胶衬套（3）内壁螺旋槽线数和导程一致的螺旋槽；等壁厚橡胶衬套（3）各处壁厚相等。

【技术特征摘要】
1.一种等壁厚螺杆钻具马达，包括定子和转子（4），其特征在于：定子包括定子壳体（1）、内螺旋金属衬套（2）和等壁厚橡胶衬套（3）；等壁厚橡胶衬套（3）的内壁和外壁均设置螺旋槽，内螺旋金属衬套的（2）内壁设置螺旋槽；内螺旋金属衬套（2）衬于定子壳体（1）内壁，等壁厚橡胶衬套（3）内衬于内螺旋金属衬套（2）内壁与内螺旋金属衬套（2）内壁的螺旋槽配合，相互配合的等壁厚橡胶衬套（3）外螺旋槽和内螺旋金属衬套（2）内壁的螺旋槽线数和导程一致；位于等壁厚橡胶衬套（3）内部的转子（4）的外壁设置与等壁厚橡胶衬套（3）内壁螺旋槽线数和导程一致的螺旋槽；等壁厚橡胶衬套（3）各处壁厚相等。2.根据权利要求1所述的等壁厚螺杆钻具马达，其特征在于：定子壳体（1）是内孔和外圆均光滑的无缝管，定子壳体（1）中部设置定子壳体注胶孔（5），定子壳体两端设置定子壳体放气孔（6）；内螺旋金属衬套（2）中部设置内螺旋金属衬套注胶孔（7），内螺旋金属衬套（2）两端设置内螺旋金属衬套放气孔（8）；定子壳体注胶孔（5）的中心线与内螺旋衬套注胶孔（7）的中心线为同一直线，定子壳体放气孔（6）与内螺旋金属衬套放气孔（8）的中心线为同一直线。3.根据权利要求2所述的等壁厚螺杆钻具马达，其特征在于：定子壳体注胶孔（5）、内螺旋金属衬套注胶孔（7）设置一个；定子壳体放气孔（6）和内螺旋金属衬套放气孔（8）设置一个。4.根据权利要求2所述的等壁厚螺杆钻具马达，其特征在于：定子壳体注胶孔（5）、内螺旋金属衬套注胶孔（7）的个数大于一个，定子壳体注胶孔（5）和内螺旋金属衬套注胶孔（7）在同一截面上沿圆周方向均匀分布；定子壳体放气孔（6）和内螺旋金属衬套放气孔（8）个数大于一个，定子壳体放气孔（6）和内螺旋金属衬套放气孔（8）在同一截面上沿圆周方向均匀分布。5.等壁厚螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亚伦，苏徐，王洪波，韩兆玉，马吉昌，谭拥军，候彦会，焦永辉，张涛立，
申请(专利权)人：石家庄博深石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13