等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油、天然气钻井领域中应用的螺杆钻具马达定子，特别是等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺。
【背景技术】
[0002]螺杆钻具是石油、天然气钻井工程中常用的井下动力钻具，它包括旁通阀总成、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，其中马达总成是为螺杆钻具提供动力的核心部件，由转子和定子两个基本部分组成。常规马达定子由定子壳体和橡胶衬套构成，定子壳体内腔为光滑圆柱面，橡胶通过硫化工艺粘结在定子壳体内壁，橡胶衬套的内孔为连续螺旋曲面。工作过程中，在转子周期性的挤压和定转子密封腔压差作用下，由于橡胶衬套壁厚不等，橡胶衬套将发生不均匀变形，从而导致橡胶衬套机械密封性能减弱，影响马达工作效率，同时由于橡胶衬套的散热不均，热滞后现象严重，使橡胶极易老化和撕裂，降低其使用寿命。
[0003]近年来，国内外提出了等壁厚螺杆钻具马达定子，由于定子橡胶衬套的壁厚基本相同，受力后变形均匀，抵抗变形能力强，且散热性能和密封性能得到改善，提高了马达的工作效率和使用寿命，但等壁厚定子壳体内表面为连续螺旋曲面，加工难度大且成本较高。因此，研究加工工艺简单且成本较低的等壁厚螺杆钻具马达定子具有重要的实际应用价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决常规螺杆钻具定子工作效率低、使用寿命短，以及等壁厚螺杆钻具定子加工难度大且成本高的难题，特别提供一种等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺。
[0005]为达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是:等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺，其结构主要包括:定子壳体、橡胶粘结层、等壁厚金属衬套、转子和等壁厚橡胶衬套，其特征是:定子壳体为内壁光滑的直管，中部有定子注胶孔，等壁厚金属衬套为由管件液压成形工艺加工而成的壁厚相等、内外表面均为螺旋曲面的管件，中部有橡胶过流孔；定子壳体与等壁厚金属衬套之间靠硫化的橡胶粘结层粘结在一起；定子壳体与等壁厚金属衬套之间靠橡胶粘结层粘结在一起，等壁厚金属衬套内壁粘结一层等壁厚橡胶衬套，转子与等壁厚橡胶衬套啮合形成密封腔，当螺杆工作时，橡胶粘结层起到减振作用；其注胶工艺为:将注胶模芯放置在等壁厚金属衬套内孔中，两端靠端堵固定定位；将两个固定套对合固定在等壁厚金属衬套中部，固定套外壁开有橡胶径向分流槽和橡胶周向分流槽；定子壳体放置在等壁厚金属衬套和固定套外部，两端靠接头定位，接头与定子壳体靠螺纹连接；注胶时橡胶由液压机通过定子注胶孔注入定子壳体内孔，一部分橡胶通过橡胶径向分流槽和橡胶周向分流槽流入定子壳体和等壁厚金属衬套形成的内孔成为橡胶粘结层，另一部分橡胶经由固定套橡胶孔和橡胶过流孔流入等壁厚金属衬套和注胶模芯形成的内孔成为等壁厚橡胶衬套；经过橡胶硫化，取出注胶模芯即获得等壁厚金属衬套螺杆马达。
[0006]所述定子壳体中部有一个定子注胶孔；等壁厚金属衬套中部有3-6个橡胶过流孔；固定套中部有2-3固定套橡胶孔，其内表面具有与等壁厚金属衬套外部相同的螺旋曲面，固定套外壁开有2-4个橡胶径向分流槽，中部开有一个橡胶周向分流槽。
[0007]本发明具有的有益效果是:(1)该螺杆马达内部为等壁厚金属定子层，加快了定子的散热速度，提高了定子强度、密封腔的承压能力，以及马达的工作效率和使用寿命；
(2)等壁厚金属定子层采用管件液压成形工艺加工而成，降低了等壁厚定子内螺旋曲面的加工难度和加工成本；(3)橡胶层粘结在定子壳体和等壁厚金属定子层之间，避免了因与钻井介质的直接接触造成的热胀、溶胀，减缓了橡胶磨损及疲劳老化的速度。
【附图说明】
[0008]图1是本发明等壁厚金属衬套螺杆马达的截面结构示意图。
[0009]图2是本发明等壁厚金属衬套螺杆马达的三维结构示意图。
[0010]图3是本发明等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺的装置结构示意图。
[0011]图4是本发明等壁厚金属衬套螺杆马达的等壁厚金属衬套示意图。
[0012]图5是本发明等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺的固定套示意图。
[0013]图中:1.定子壳体，2.橡胶粘结层，3.等壁厚金属衬套，4.转子，5.等壁厚橡胶衬套，6.定子注胶孔，7.金属衬套注胶孔，8.注胶模芯，9.端堵，10.接头，11.固定套，12.橡胶径向分流槽，13.橡胶周向分流槽，14.橡胶过流孔，15.固定套橡胶孔。
【具体实施方式】
[0014]如图1-图5所示，本发明等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺，其结构主要包括:定子壳体1、橡胶粘结层2、等壁厚金属衬套3、转子4和等壁厚橡胶衬套5，其特征是:定子壳体1为内壁光滑的直管，中部有定子注胶孔6，等壁厚金属衬套3为由管件液压成形工艺加工而成的壁厚相等、内外表面均为螺旋曲面的管件，中部有橡胶过流孔14 ;定子壳体1与等壁厚金属衬套3之间靠硫化的橡胶粘结层2粘结在一起；定子壳体1与等壁厚金属衬套3之间靠橡胶粘结层2粘结在一起，等壁厚金属衬套3内壁粘结一层等壁厚橡胶衬套5，转子4与等壁厚橡胶衬套5啮合形成密封腔，当螺杆工作时，橡胶粘结层2起到减振作用；其注胶工艺为:将注胶模芯8放置在等壁厚金属衬套3内孔中，两端靠端堵9固定定位；将两个固定套11对合固定在等壁厚金属衬套3中部，固定套11外壁开有橡胶径向分流槽12和橡胶周向分流槽13 ;定子壳体1放置在等壁厚金属衬套3和固定套11外部，两端靠接头10定位，接头10与定子壳体1靠螺纹连接；注胶时橡胶由液压机通过定子注胶孔6注入定子壳体1内孔，一部分橡胶通过橡胶径向分流槽12和橡胶周向分流槽13流入定子壳体1和等壁厚金属衬套3形成的内孔成为橡胶粘结层2，另一部分橡胶经由固定套橡胶孔15和橡胶过流孔14流入等壁厚金属衬套3和注胶模芯8形成的内孔成为等壁厚橡胶衬套5 ;经过橡胶硫化，取出注胶模芯8即获得等壁厚金属衬套螺杆马达。
[0015]所述定子壳体1中部有一个定子注胶孔6 ;等壁厚金属衬套3中部有3-6个橡胶过流孔14。
[0016]所述固定套11中部有2-3固定套橡胶孔15，其内表面具有与等壁厚金属衬套3外部相同的螺旋曲面，固定套11外壁开有2-4个橡胶径向分流槽12，中部开有一个橡胶周向分流槽13。
[0017]本发明具有普通等壁厚螺杆钻具定子的优点，可以加快定子的散热速度，提高定子强度、密封腔的承压能力，以及马达的工作效率和使用寿命，同时由于等壁厚金属定子层采用管件液压成形工艺加工而成，因此降低了等壁厚定子内螺旋曲面的加工难度和加工成本。
【主权项】
1.等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺，其结构主要包括:定子壳体(I)、橡胶粘结层(2 )、等壁厚金属衬套(3 )、转子(4 )和等壁厚橡胶衬套(5 )，其特征是:定子壳体(I)为内壁光滑的直管，中部有定子注胶孔(6)，等壁厚金属衬套(3)为由管件液压成形工艺加工而成的壁厚相等、内外表面均为螺旋曲面的管件，中部有橡胶过流孔(14);定子壳体(I)与等壁厚金属衬套(3)之间靠硫化的橡胶粘结层(2)粘结在一起；定子壳体(I)与等壁厚金属衬套(3)之间靠橡胶粘结层(2)粘结在一起，等壁厚金属衬套(3)内壁粘结一层等壁厚橡胶衬套(5 )，转子(4 )与等壁厚橡胶衬套(5 )啮合形成密封腔，当螺杆工作时，橡胶粘结层(2 )起到减振作用；其注胶工艺为:将注胶模芯(8)放置在等壁厚金属衬套(3)内孔中，两端靠端堵(9)固定定位；将两个固定套(11)对合固定在等壁厚金属衬套(3)中部，固定套(11)外壁开有橡胶径向分流槽(12 )和橡胶周向分流槽(13 );定子壳体(I)放置在等壁厚金属衬套(3)和固定套(11)外部，两端靠接头(10)定位，接头(10)与定子壳体(I)靠螺纹连接；注胶时橡胶由液压机通过定子注胶孔(6)注入定子壳体(I)内孔，一部分橡胶通过橡胶径向分流槽(12)和橡胶周向分流槽(13)流入定子壳体(I)和等壁厚金属衬套(3)形成的内孔成为橡胶粘结层(2)，另一部分橡胶经由固定套橡胶孔(15)和橡胶过流孔(14)流入等壁厚金属衬套(3)和注胶模芯(8)形成的内孔成为等壁厚橡胶衬套(5);经过橡胶硫化，取出注胶模芯(8)即获得等壁厚金属衬套螺杆马达。2.根据权利要求1所述的等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺，其特征是:所述定子壳体(I)中部有一个定子注胶孔(6 );等壁厚金属衬套(3 )中部有3-6个橡胶过流孔(14)。3.根据权利要求1所述的等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺，其特征是:所述固定套(11)中部有2-3固定套橡胶孔(15 )，其内表面具有与等壁厚金属衬套(3 )外部相同的螺旋曲面，固定套(11)外壁开有2-4个橡胶径向分流槽(12)，中部开有一个橡胶周向分流槽(13)。
【专利摘要】本发明涉及一种石油、天然气钻井用的等壁厚金属衬套螺杆马达及其注胶工艺。其技术方案是：等壁厚金属衬套螺杆马达由定子壳体，橡胶粘结层，等壁厚金属衬套，转子，等壁厚橡胶衬套组成；定子壳体为内壁光滑的直管，等壁厚金属衬套由管件液压成形工艺加工而成，定子壳体与等壁厚金属衬套之间靠橡胶粘结层粘结在一起，等壁厚金属衬套内壁粘结一层等壁厚橡胶衬套，转子与等壁厚橡胶衬套啮合形成密封腔；当螺杆工作时，橡胶粘结层还起到减振作用。本发明具有耐高温、扭矩高、长度短、使用寿命长及加工简单等优点；还可以提高螺杆使用寿命和工作效率，降低等壁厚螺杆钻具定子加工难度和加工成本，具有重要的工程应用价值。
【IPC分类】H02K15/14, H02K5/06
【公开号】CN105356646
【申请号】CN201510745010
【发明人】石昌帅, 祝效华
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月6日