涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构，是在涡轮的转子和定子的叶片上设有由沟槽和凸起构成的非光滑表面；叶片上的沟槽或凸起非光滑度为10％?50％。沟槽沟槽或凸起宽度为叶片宽度的5％，沟槽深度或凸起的高度为叶片沟槽宽度的25％?50％。本实用新型在涡轮的定、转子叶片表面采用非光滑设计，从而提高了涡轮定、转子叶片的抗钻井液冲击的能力。涡轮定、转子叶片表面非光滑可以有效提高涡轮钻具整体的寿命，也可有效减少涡轮叶片表面杂质包裹，从而防止在杂质包裹的情况下失效。
【专利说明】
涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种石油勘探、地质岩心钻探用井下动力钻具，特别是指由流体推动工作的涡轮钻具。
【背景技术】
[0002]涡轮钻具是工业上应用最早的一种井下动力钻具，其作用是将钻井液的液体压力能量转变为机械能量，驱动钻头破碎岩石。近年来，涡轮钻具的应用范围进一步扩大，尤其在深井、超深井钻井方面，涡轮钻具有广阔的应用前景。
[0003]目前，常用的涡轮钻具其表面均为光滑表面。在井下复杂条件下，涡轮转子与定子在钻井液泥浆中极易冲蚀破坏，从而大大降低涡轮钻具的使用寿命。
【发明内容】
[0004]为了解决现有涡轮转子与定子叶片在复杂工况条件下寿命短的问题，本实用新型提供一种涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构，可以有效提高涡轮钻具的使用寿命。
[0005]自然界贝类表面多数呈条纹状，其抗海水冲蚀能力较强且泥沙很难附着其表面。本实用新型是在普通涡轮定转子叶片的基础上，叶片表面采用类似贝壳表面的条纹状。
[0006]涡轮的转子压紧螺母与涡轮轴的螺纹联接将涡轮的转子扣紧在涡轮轴上，确保在工作过程中涡轮的转子与涡轮轴不发生相对转动;通过上部短节与外壳间的螺纹联接将涡轮的定子压紧在壳体内，并使得在工作过程中涡轮的定子与外壳不发生相对转动。
[0007]所述转子和定子叶片的吸力面与压力面采用贝塞尔曲线造型;入口曲线与出口曲线将吸力面与压力面光滑连接。
[0008]本实用新型是在涡轮的转子和定子的叶片上设有由沟槽和凸起构成的非光滑表面。
[0009]所述叶片上的沟槽非光滑度为10%_50%。沟槽宽度为叶片宽度的5%，沟槽深度为叶片沟槽宽度的25%-50%。
[0010]所述叶片上的凸起非光滑度为10%_50%。凸起宽度为叶片宽度的5%，凸起高度为叶片凸起宽度的25%-50%。
[0011]所述的沟槽与凸起均为矩形、三角形或圆弧，并不限于此几种图形，包括多边形与不规则图形。
[0012]所述的非光滑度是指沟槽或凸起最宽处总的截面积与总的叶片水力接触面积之比。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]1、涡轮的定、转子叶片表面采用非光滑条纹状设计，从而提高涡轮定、转子叶片的抗钻井液冲击的能力。
[0015]2、涡轮定、转子叶片表面非光滑可以有效提高涡轮钻具整体的寿命，也可有效减少涡轮叶片表面杂质包裹，从而防止在杂质包裹的情况下失效。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的单级涡轮结构示意图。
[0017]图2为本实用新型的涡轮定子结构示意图。
[0018]图3为本实用新型的涡轮转子结构示意图。
[0019]图4为本实用新型的涡轮转子和定子的工作面。
[0020]图5为本实用新型的矩形沟槽或凸起截面图。
[0021 ]图6为本实用新型的三角形沟槽或凸起截面图
[0022]图7为本实用新型的圆弧沟槽或凸起截面图。
[0023]图中:1-涡轮轴;2-转子;3-定子;4-压力面;5-吸力面;6_入口曲线;7_出口曲线。
【具体实施方式】
[0024]如图1、图2和图3所示，涡轮的转子压紧螺母与涡轮轴I的螺纹联接将涡轮的转子2扣紧在涡轮轴I上，确保在工作过程中涡轮的转子2与涡轮轴I不发生相对转动;通过上部短节与外壳间的螺纹联接将涡轮的定子3压紧在壳体内，并使得在工作过程中涡轮的定子3与外壳不发生相对转动。
[0025]如图4所示，转子2和定子3叶片的吸力面5与压力面4采用贝塞尔曲线造型;入口曲线6与出口曲线7将吸力面5与压力面4光滑连接。
[0026]如图5、图6和图7所示，本实用新型是在涡轮的转子2和定子3的叶片上设有由沟槽和凸起构成的非光滑表面。沟槽和凸起有规律的在叶片上排列。
[0027]所述叶片上的沟槽非光滑度为10%_50%。沟槽宽度为叶片宽度的5%，沟槽深度为叶片沟槽宽度的25%-50%。
[0028]所述叶片上的凸起非光滑度为10%_50%。凸起宽度为叶片宽度的5%，凸起高度为叶片凸起宽度的25%-50%。
[0029]所述的沟槽与凸起均为矩形、三角形或圆弧，并不限于此几种图形，包括多边形与不规则图形。
[0030]所述的非光滑度是指沟槽或凸起最宽处总的截面积与总的叶片水力接触面积之比。
【主权项】
1.一种涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构，其特征在于:是在涡轮的转子(2)和定子(3)的叶片上设有由沟槽和凸起构成的非光滑表面。2.根据权利要求1所述的一种涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构，其特征在于:所述叶片上的沟槽非光滑度为10%-50% ;沟槽宽度为叶片宽度的5%，沟槽深度为叶片沟槽宽度的25%-50%。3.根据权利要求1所述的一种涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构，其特征在于:所述叶片上的凸起非光滑度为10%-50% ;凸起宽度为叶片宽度的5%，凸起深度为叶片凸起宽度的25%-50%;。4.根据权利要求1所述的一种涡轮转子与定子的仿生非光滑叶片结构，其特征在于:所述的沟槽与凸起均为矩形、三角形或圆弧。
【文档编号】E21B4/02GK205532989SQ201620101259
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】王骕, 刘宝昌, 陈朝然, 高科
【申请人】吉林大学