[实用新型]浮动转子涡轮泥浆马达

说明书

本实用新型涉及一种石油钻井配用的井下涡轮泥浆马达。

在石油钻井勘探中，石油钻井井下涡轮钻具采用的涡轮泥浆马达有固定定、转子涡轮泥浆马达和浮动定子涡轮泥浆马达。

固定定、转子涡轮泥浆马达结构简单，低速运行比较稳定，在相同压降下轴承受到的轴向力仅由转子部分产生，但间隙调整比较困难，而且随着轴承的磨损，涡轮定、转子间的间隙发生变化，上间隙逐渐增大而下间隙逐渐减小，当轴承过度磨损时，前级转子与次级定子将接触，造成涡轮定、转子的磨损，甚至会导致涡轮泥浆马达的严重损坏。

浮动定子涡轮泥浆马达无间隙调整，轴承的磨损不影响涡轮定、转子之间的间隙，在相同涡轮外径下，叶片平均半径大，产生的扭矩大。但浮动定子涡轮泥浆马达的结构比较复杂，低速运行不稳定，在相同压降下轴承受到的轴向力由定子和转子两部分产生，轴向力较大，轴承磨损快，定子与涡轮壳体之间是通过定位销来限制定子转动和允许定子相对滑动的，其定位销的工作可靠性较低。

本实用新型的任务是提供一种带滚动摩擦副的浮动转子涡轮泥浆马达，具有无间隙调整，涡轮定、转子间的间隙不随支承节轴承的磨损而发生变化，方便现场维修和更换，工作性能稳定可靠，轴承寿命显著提高的特点。

本实用新型的设计要点是，定子装配在涡轮壳体内，且通过上接头和下接头对其压紧与涡轮壳体连为一体，转子套装在涡轮轴上，且转子中心孔与涡轮轴的截面形状一致。转子受重力和液动力作用坐落在次级定子上。在转子出口端面和次级定子进口端面之间装有滚动摩擦副，滚动摩擦副由动环、滚动体、静环所组成。在转子出口端面中心孔位置开有一开口向下的圆形凹口，动环位于圆形凹口内，且动环中心孔与涡轮轴圆柱面相配合，在定子进口端面中心孔位置开有一开口向上的圆形凹口，静环位于圆形凹口内，滚动体位于动环与静环之间。

与现有的技术相比，本实用新型所述的带滚动摩擦副的浮动转子涡轮泥浆马达，转子可以在上下定子之间轴向浮动，涡轮定、转子间的间隙不随支承节轴承的磨损而发生变化，利用转子中心孔与涡轮轴的截面形状一致的关系来约束限制转子相对于涡轮轴转动，在转子出口端和定子进口端之间装有滚动摩擦副，具有工作可靠性高，无间隙调整，低速阻力小，现场维修和更换方便，涡轮钻具工作寿命显著提高的优点。

图1为本实用新型的总体结构剖面示意图。

图2为本实用新型的涡轮轴和转子的截面结构示意图。

图3为本实用新型的涡轮轴和转子的截面结构示意图。

图4为本实用新型的转子和动环截面结构示意图。

图5为本实用新型的定子和静环截面结构示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：在图中，通过上接头(1)和下接头(11)将定子(4)压紧在涡轮壳体(3)内，使定子与涡轮壳体连为一体，不能产生相对运动。在上接头与涡轮副之间装有调整套(2)，在下接头与涡轮副之间装有扶正轴承(10)。将转子(5)的中心孔制成与涡轮轴(9)截面形状一致的形状，涡轮轴的截面可以是带一个平面的圆柱面，也可以是带两个平面的圆柱面，通过带平面的圆柱面本身所特有的相互约束关系来限制转子相对于涡轮轴转动。但由于转子是套装在涡轮轴上的，在轴向上没有固定，转子受重力和液动力作用坐落在次级定子上，且可以相对于涡轮轴轴向滑动，在上下定子之间轴向浮动。在转子出口端面中心孔位置开有一开口向下的圆形凹口，动环(6)为一环形体被置于圆形凹口内，且动环中心孔与涡轮轴圆柱面相配合，动环与转子一起套装在涡轮轴上，并一同旋转；在定子进口端面中心孔位置开有一开口向上的圆形凹口，静环(8)为一环形体被固定在圆形凹口内，滚动体(7)为球形，被置于动环与静环之间。由动环、滚动体、静环所组成的滚动摩擦副作为可更换的易损件，安装在转子出口端面和定子进口端面之间，使得低速阻力小。当支承节或涡轮节的轴承磨损时，仅涡轮轴下沉，转子在上下定子之间浮动，不影响涡轮定、转子的相对位置，不影响涡轮副的工作，这样可充分发挥轴承的工作能力。由于各级转子受到的水力载荷通过滚动摩擦副传递给次级定子，实现轴向卸载，轴承受到的工作载荷极大地减小，轴承寿命将显著提高，从而极大地增加涡轮泥浆马达的工作寿命。