CN102797416B - 一种螺杆钻具用定子及其加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺杆钻具用定子及其加工工艺，定子本体和凸螺旋体一体成型，大大提高了定子的强度；在定子本体和凸螺旋体内设置有钢球，钢球经过堆焊处理，钢球连接成一体，进一步增加定子的强度，并且橡胶层和凸螺旋体连接牢固，橡胶层受力后变形均匀，抵抗变形能力强，且散热性能和密封性能得到改善，提高了螺杆钻具的工作效率和使用寿命。通过铝水将定子本体和凸螺旋体直接铸造出来，定子的加工工艺简单，不需要通过机械加工将凸螺旋体加工出来，等壁厚定子的凸螺旋体加工难度大大降低，大大降低了定子的生产成本。

Description

一种螺杆钻具用定子及其加工工艺
技术领域
本发明涉及一种石油钻探用装置，具体的说涉及一种螺杆钻具用定子及其加工工艺。
背景技术
螺杆钻具是石油、天然气钻井工程中常用的井下动力钻具，螺杆钻具由转子和定子两个基本部分组成。现在所使用的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的内壁上，橡胶衬套的内壁具有多个凸螺旋体，多个凸螺旋体形成连续的螺旋曲面。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，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，缩短了其使用寿命。
为提高定子内橡胶衬套的使用寿命，国内外出现了等壁厚螺杆钻具用定子，由于定子橡胶衬套的壁厚相同，橡胶衬套受力后变形均匀，抵抗变形能力强，且散热性能和密封性能得到改善，提高了螺杆钻具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，加工工艺复杂，加工成本较高。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上问题，提供一种强度高、使用寿命长的螺杆钻具用定子，以及能够降低等壁厚定子螺旋曲面的加工难度和生产成本的加工工艺。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种螺杆钻具用定子，包括定子本体，所述定子本体的内表面上设置有凸螺旋体，所述凸螺旋体的内壁上设置有橡胶层，所述定子本体和凸螺旋体一体成型。
作为一种优化方案，所述定子本体和凸螺旋体内设置有钢球。
作为一种优化方案，所述定子本体和凸螺旋体一体浇铸成型。
一种具体优化方案，所述定子本体和凸螺旋体由铝水或铜水一体浇铸成型。
一种螺杆钻具用定子的加工工艺，其特征在于：该加工工艺包括以下步骤：
A、将模芯放置在磨具套筒内；
B、向模芯和模具套筒之间的腔室内填充钢球；
C、腔室内的钢球进行堆焊；
D、堆焊完毕后，将熔融状态的铝水浇铸到腔室内；
E、待铝水冷却后形成定子本体和凸螺旋体；
F、将模芯迅速冷却，然后将模芯取出；
G、在凸螺旋体的内壁上刮涂橡胶形成橡胶层。
一种具体优化方案，所述步骤F中模芯通过液氮冷却。
一种具体优化方案，所述模芯上设置有空腔，所述液氮填充到空腔内对模芯冷却。
一种具体优化方案，所述模芯的轴线和磨具套筒的轴线重合。
本发明采取以上技术方案，具有以下优点：定子本体和凸螺旋体一体成型，大大提高了定子的强度；在定子本体和凸螺旋体内设置有钢球，钢球经过堆焊处理，钢球连接成一体，进一步增加定子的强度，并且橡胶层和凸螺旋体连接牢固，橡胶层受力后变形均匀，抵抗变形能力强，且散热性能和密封性能得到改善，提高了螺杆钻具的工作效率和使用寿命。
通过铝水将定子本体和凸螺旋体直接铸造出来，定子的加工工艺简单，不需要通过机械加工将凸螺旋体加工出来，等壁厚定子的凸螺旋体加工难度大大降低，大大降低了定子的生产成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为本发明实施例中一种螺杆钻具用定子的结构示意图；
附图2为本发明实施例中加工工艺中模具的的左视图。
图中：
1-定子本体；2-凸螺旋体；3-钢球；4-橡胶层；5-模芯；6-空腔；7-磨具套筒；8-腔室。
具体实施方式
实施例：如附图1和附图2所示，一种螺杆钻具用定子，包括定子本体1，定子本体1的内表面上设置有凸螺旋体2，凸螺旋体2的内壁上设置有橡胶层4，定子本体1和凸螺旋体2一体成型。
定子本体1和凸螺旋体2内设置有钢球3，钢球3可以增加定子的整体强度，满足使用要求，并且能够使橡胶层4和凸螺旋体2连接牢固，橡胶层4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，提高了螺杆钻具的工作效率和使用寿命。
定子本体1和凸螺旋体2一体浇铸成型。
定子本体1和凸螺旋体2由铝水或铜水一体浇铸成型。
一种螺杆钻具用定子的加工工艺，该加工工艺包括以下步骤：
A、将模芯5放置在磨具套筒7内；
B、向模芯5和模具套筒7之间的腔室8内填充钢球3；
C、腔室8内的钢球进行堆焊；
D、堆焊完毕后，将熔融状态的铝水浇铸到腔室8内；
E、待铝水冷却后形成定子本体1和凸螺旋体2；
F、将模芯5迅速冷却，然后将模芯5取出；
G、在凸螺旋体2的内壁上刮涂橡胶形成橡胶层4。
步骤F中模芯5通过液氮冷却。
模芯5上设置有空腔6，所述液氮填充到空腔6内对模芯5冷却。
模芯5的轴线和磨具套筒7的轴线重合。
本实施例中，通过液氮对模芯5进行冷却，也可以通过其他装置对模芯5进行冷却，只要能够实现模芯5冷却后易于模芯5的取出即可。
以上工艺也可以采用铜水进行铸造。

Claims (5)

1.一种螺杆钻具用定子，包括定子本体(1)，其特征在于：所述定子本体(1)的内表面上设置有凸螺旋体(2)，所述凸螺旋体(2)的内壁上设置有橡胶层(4)，所述定子本体(1)和凸螺旋体(2)一体成型，所述定子本体(1)和凸螺旋体(2)内设置有钢球(3)，所述定子本体(1)和凸螺旋体(2)由铝水或铜水一体浇铸成型。
2.一种如权利要求1所述的螺杆钻具用定子的加工工艺，其特征在于：该加工工艺包括以下步骤：
A、将模芯(5)放置在磨具套筒(7)内；
B、向模芯(5)和模具套筒(7)之间的腔室(8)内填充钢球(3)；
C、腔室(8)内的钢球进行堆焊；
D、堆焊完毕后，将熔融状态的铝水浇铸到腔室(8)内；
E、待铝水冷却后形成定子本体(1)和凸螺旋体(2)；
F、将模芯(5)迅速冷却，然后将模芯(5)取出；
G、在凸螺旋体(2)的内壁上刮涂橡胶形成橡胶层(4)。
3.如权利要求2所述的一种螺杆钻具用定子的加工工艺，其特征在于：所述步骤F中模芯(5)通过液氮冷却。
4.如权利要求3所述的一种螺杆钻具用定子的加工工艺，其特征在于：所述模芯(5)上设置有空腔(6)，所述液氮填充到空腔(6)内对模芯(5)冷却。
5.如权利要求2所述的一种螺杆钻具用定子的加工工艺，其特征在于：所述模芯(5)的轴线和磨具套筒(7)的轴线重合。
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