专利名称：一种在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于石油工业中采油或钻井的螺杆泵或螺杆钻具，特别是涉 及螺杆泵或螺杆钻具中的在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆。
背景技术：
螺杆泵和螺杆钻具是目前最广泛使用的采油和钻修井工具，它们的核心部件均是 螺杆，螺杆由定子和转子组成；常规定子壳体是一根内部硫化有橡胶的金属管，橡胶内孔呈 螺旋状，与转子相啮合形成密封腔，转子是由合金钢加工而成的螺旋状金属杆；定子壳体、 橡胶衬套和转子作为螺杆的最关键部件，它们的性能直接关系到螺杆泵和螺杆马达的使用 寿命和整机工作效率。实际应用中定子金属外壳和转子失效的情况极少，它们的平均寿命 均大于3000h，而橡胶衬套受到流体静压、压差、钻井介质溶胀、挤压等多物理场的作用，容 易发生变形、磨损、撕裂和掉块，在应用过程中它们的平均寿命约为120 150h或更低，严 重影响工具的整机使用寿命和工作效率，而橡胶衬套损坏后，难于从定子壳体内部清理，定 子壳体很难循环利用，现场中的处理方法即将该定子作为废品处理，造成严重浪费。如果橡胶衬套能够很好地被清理和更换，则定子和转子均可以提高循环使用寿 命，可以节约成本，目前国内外对这方面的研究工作较少；而橡胶衬套的工作寿命和工作效 率与定子壳体、转子结构及橡胶粘结质量具有密切关系，常规定子壳体内腔为光滑圆柱面， 内腔需要硫化一层厚度不均的橡胶以实现与转子的啮合密封，由于定子壳体内腔较光滑， 粘结质量相对较差；工作时，由于橡胶衬套厚度不均，橡胶衬套变形大，各部分膨胀量也不 相同，不能很好的保证密封腔的密封性，且散热不均，热滞后现象严重，橡胶极易老化和撕 裂；近年来国外提出的等壁厚定子衬套，虽能改善橡胶粘结质量、提高抗变形能力和散热性 能，但是由于橡胶衬套粘结在定子金属壳体内部，粘结质量难于保证，且由于转子基本均为 实心、定子壳体厚度不均，工具不能根据钻井需要改变流量，橡胶衬套受冲蚀较严重，散热 不均、热积聚的现象仍较严重，从而影响密封腔的密封性，致使螺杆泵和螺杆钻具的工作效 率和使用寿命仍不能满足钻井、修井和采油的作业需求；另外，定子壳体内部的橡胶衬套在 损坏后也不易清理和更换，定子壳体难于循环利用。因此，研究易于清理和更换损坏的橡胶 衬套，以及散热性能好、密封性好、效率高、寿命长的螺杆泵和螺杆钻具马达具有很大的必 要性和重要的工业价值。
发明内容本实用新型的目的是为了易于清理和更换损坏的橡胶衬套，节约材料，以及增大 橡胶散热面积、提高橡胶散热性能、减少机械挤压产生的滞后热量、降低热滞后的影响，特 提供一种在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆。为达到上述目的，本实用新型解决此技术问题所采用的技术方案是一种在转子 上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆，是由定子壳体、橡胶衬套和转子组成，其结构特征是橡胶 衬套为等壁厚结构，用硫化工艺粘结在转子外壁；定子壳体内壁与橡胶衬套啮合形成密封腔；定子壳体有两种结构形式，转子有三种结构形式。该螺杆的定子壳体结构形式为常规定子壳体，或者定子壳体外部与其内孔具有相 同旋向定子外螺旋槽的等壁厚定子壳体结构中的一种；转子结构形式为常规转子，或者具 有直中心孔的转子，或者具有螺旋中心孔且中心孔螺旋旋向与转子外部螺旋槽旋向相同的 等壁厚结构中的一种；该螺杆定子壳体与转子的组合形式有六种。本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是(1)该螺杆的橡胶通过硫化工 艺粘结在转子外壁，橡胶损坏后易于清理和更换，提高了定子壳体和转子的循环使用寿命， 节约材料和经济成本；(2)定子壳体可以选择外部有与其内孔旋向相同螺旋槽的等壁厚结 构，螺旋槽增大了散热面积；(3)转子外壁的等壁厚橡胶衬套抵抗变形的能力较强，且橡胶 变形均勻、热滞后现象较轻、溶胀与温胀均勻，可以有效保证密封腔的密封性；(4)转子可 以根据工况选择具有中心孔的结构，有利于提高排量及橡胶散热速度；(5)该螺杆密封性 好，工作效率高，功率可达常规马达的一至两倍以上，使用寿命长，可用于采油和钻修井中。
图1是本实用新型5/6头螺杆定子壳体1为等壁厚结构，转子3为具有直中心孔 结构的截面示意图。图2是本实用新型5/6头螺杆定子壳体1为常规结构，转子3为具有直中心孔结 构的截面示意图。图3是本实用新型5/6头螺杆定子壳体1为等壁厚结构，转子3为具有螺旋中心 孔的等壁厚结构的截面示意图。图4是本实用新型5/6头螺杆定子壳体1为常规结构，转子3为具有螺旋中心孔 的等壁厚结构的截面示意图。图5是本实用新型5/6头螺杆定子壳体1为等壁厚结构，转子3为常规结构的截 面示意图。图6是本实用新型5/6头螺杆定子壳体1和转子3均为常规结构，但橡胶硫化在 转子外壁的截面示意图。图7是本实用新型1/2头螺杆定子壳体1为等壁厚结构，转子3为具有直中心孔 结构的截面示意图。图8是本实用新型1/2头螺杆定子壳体1为常规结构，转子3为具有直中心孔结 构的截面示意图。图9是本实用新型1/2头螺杆定子壳体1为等壁厚结构，转子3为具有螺旋中心 孔的等壁厚结构的截面示意图。图10是本实用新型1/2头螺杆定子壳体1为常规结构，转子3为具有螺旋中心孔 的等壁厚结构的截面示意图。图11是本实用新型1/2头螺杆定子壳体1为等壁厚结构，转子3为常规结构的截 面示意图。图12是本实用新型1/2头螺杆定子壳体1和转子3均为常规结构，但橡胶硫化在 转子3外壁的截面示意图。图中1.定子壳体，2.橡胶衬套，3.转子，4.定子外螺旋槽，5.直中心孔，6.螺旋中心孔。
具体实施方式
本实用新型一种在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆由定子壳体1、橡胶衬套2 和转子3组成，所述橡胶衬套2为等壁厚结构，用硫化工艺粘结在转子3外壁；定子壳体1 内壁与橡胶衬套2啮合形成密封腔；定子壳体1有两种结构形式，转子3有三种结构形式。如图1和图7所示，定子壳体1为等壁厚结构，定子壳体1外部有与其内孔旋向相 同的定子外螺旋槽4，转子3为具有直中心孔5的结构；如图2和图8所示，定子壳体1为常规结构，转子3为具有直中心孔5的结构；如图3和图9所示，定子壳体1为等壁厚结构，定子壳体1外部有与其内孔旋向相 同的定子外螺旋槽4，转子3为具有螺旋中心孔6的等壁厚结构，中心孔6旋向与转子3外 部螺旋槽旋向相同；如图4和图10所示，定子壳体1为常规结构，转子3为具有螺旋中心孔6的等壁 厚结构，中心孔6旋向与转子3外部螺旋槽旋向相同；如图5和图11所示，定子壳体1为等壁厚结构，定子壳体1外部有与其内孔旋向 相同的定子外螺旋槽4，转子3为常规结构；如图6和图12所示，定子壳体1和转子3均为常规结构，橡胶衬套2通过硫化工 艺粘结在转子3外壁上。该螺杆定子1和转子3的等壁厚结构可增大散热面积，使橡胶衬套2的各部分散 热均勻且散热速度快 ’转子3外壁螺旋槽能增大橡胶衬套附着面积，增强橡胶粘结强度；橡 胶衬套2为等壁厚结构，抵抗变形的能力较强，变形均勻、散热均勻、热滞后影响小且溶胀 与温胀均勻，可以有效保证密封腔的密封性，提高工作效率；中空转子的中心孔可以分流部 分钻井液并加快橡胶散热速度，可用于需要大排量钻井液的情况。因此，可以根据采油和钻 井时工具的工作环境需要，选择不同的转子和定子结构。
权利要求一种在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆，由定子壳体(1)、橡胶衬套(2)和转子(3)组成，其特征是橡胶衬套(2)为等壁厚结构，用硫化工艺粘结在转子(3)外壁；定子壳体(1)内壁与橡胶衬套(2)啮合形成密封腔；定子壳体(1)有两种结构形式，转子(3)有三种结构形式。
2.根据权利要求1所述的在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆，其特征是该螺杆的 定子壳体(1)结构形式为常规定子壳体，或者定子壳体(1)外部与其内孔具有相同旋向定 子外螺旋槽(4)的等壁厚定子壳体结构中的一种。
3.根据权利要求1所述的在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆，其特征是该螺杆的 转子(3)结构形式为常规转子，或者具有直中心孔(5)的转子，或者具有螺旋中心孔(6)且 中心孔螺旋旋向与转子(3)外部螺旋槽旋向相同的等壁厚结构中的一种。
4.根据权利要求1所述的在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆，其特征是该螺杆定 子壳体(1)与转子(3)的组合形式有六种，分别为定子壳体(1)为等壁厚结构，定子壳体 (1)外部有与其内孔旋向相同的定子外螺旋槽(4)，转子(3)为具有直中心孔(5)的结构； 或定子壳体(1)为常规结构，转子(3)为具有直中心孔(5)的结构；或定子壳体(1)为等 壁厚结构，定子壳体(1)外部有与其内孔旋向相同的定子外螺旋槽(4)，转子(3)为具有螺 旋中心孔(6)的等壁厚结构，中心孔(6)旋向与转子(3)外部螺旋槽旋向相同；或定子壳 体(1)为常规结构，转子(3)为具有螺旋中心孔(6)的等壁厚结构，中心孔(6)旋向与转子 (3)外部螺旋槽旋向相同；或定子壳体(1)为等壁厚结构，定子壳体(1)外部有与其内孔旋 向相同的定子外螺旋槽(4)，转子(3)为常规结构；或定子壳体(1)和转子(3)均为常规结 构。
专利摘要本实用新型涉及一种用于石油工业中采油或钻井的螺杆泵或螺杆钻具的在转子上粘结等壁厚橡胶衬套的螺杆。它易于清理和更换损坏的橡胶衬套，定子壳体和转子芯轴可重复使用，且具有增大橡胶衬套散热面积、提高橡胶散热性能、降低热滞后影响等特性。其技术方案是该螺杆由定子壳体、橡胶衬套和转子组成；橡胶衬套为等壁厚，用硫化工艺粘结在转子外壁；定子壳体内壁与橡胶衬套啮合形成密封腔；定子壳体有两种结构形式，转子有三种结构形式。该螺杆中的等壁厚结构增大了橡胶散热面积，且等壁厚橡胶衬套抵抗变形的能力较强，变形均匀；该螺杆密封性好，工作效率高，使用寿命长，且结构简单，易于实现，可用于石油工业的采油、钻井和修井中。
文档编号F04C5/00GK201671812SQ20102019425
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者石昌帅, 祝效华, 童华 申请人:祝效华