[实用新型]点投影叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气、煤层气、页岩气开采等领域的旋转钻井或地质、铁路、电力、通讯等领域的小井眼或孔眼钻进用井下动力钻具，尤其是一种大扭矩涡轮钻具的定转子组合件及涡轮马达，属于机械制造技术领域。

背景技术

涡轮钻井技术具有良好的经济及社会利益，是石油工业的一项前沿技术。涡轮钻井可以减少消耗，降低成本。涡轮钻具是工业应用最早的一种井下动力钻具，由涡轮马达、万向轴和传动轴三部分构成，其作用是将工作流体的流体压力能量转变为机械能量，驱动钻头转动以破碎井底岩石。从历史上看，涡轮钻具从被实用新型发展至今一直作为俄罗斯及西方发达国家石油矿场常用的一种井下动力钻具。我国20世纪50年代从前苏联引进涡轮钻具生产技术后，发展缓慢，未能在工矿现场得到很好应用，其重要原因之一是：由于涡轮钻具具有转速高、扭矩小、型号单一、工作寿命短等缺陷，与我国钻井装备与工具发展水平不相适应。

目前国内没有可用于石油钻进的大扭矩涡轮马达，而且随着涡轮马达外径尺寸的减小，转速增大，扭矩变小。涡轮马达是涡轮钻具的动力部分，涡轮定子和转子的设计是涡轮马达设计的核心。

有鉴于上述现有涡轮钻井技术存在的缺点，本设计人基于长期从事相关科研及现场试验，对现有技术积极加以改进和创新，以期实现一种大扭矩、高效率的涡轮定转子组合件及涡轮马达。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种大扭矩、高效率、适于各类尺寸井眼钻进的点投影叶片涡轮定转子组合件。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种点投影叶片涡轮定转子组合件，包括同轴套装的定子和转子，所述定子与所述转子的中心线共线；所述定子包括同轴设置的圆筒状定子本体、若干个定子叶片和圆环状定子叶冠，所述转子包括同轴设置的圆筒状转子本体、若干个转子叶片和圆环状转子叶冠，所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁同轴套装，所述定子叶片的轴向高度沿所述定子的径向由内向外逐渐增大，并与所述定子的等径圆柱面半径成正比；所述转子叶片的轴向高度沿所述转子的径向由内向外逐渐增大，并与所述转子的等径圆柱面半径成正比。

如上所述的点投影叶片涡轮定转子组合件，其中，每个所述转子叶片的压力面和吸力面与经过该转子叶片的等值子午面相交并形成两条第一相贯直线，所述两条第一相贯直线相交，其中，位于所述转子中心线上的交点为第一交点，所述第一交点位于转子叶片前缘最高点在转子中心线上的垂直投影点和转子叶片后缘最低点在转子中心线上的垂直投影点之间，且所述第一交点是唯一的；每个所述定子叶片的压力面和吸力面与经过该定子叶片的等值子午面相交并形成两条第二相贯直线，所述两条第二相贯直线相交，其中，位于所述定子中心线上的交点为第二交点，所述第二交点位于定子叶片前缘最高点在定子中心线上的垂直投影点和定子叶片后缘最低点在定子中心线上的垂直投影点之间，且所述第二交点是唯一的。

如上所述的点投影叶片涡轮定转子组合件，其中，在同一所述等径圆柱面上的定子叶片安装角与转子叶片安装角，方向相反；在不同的所述等径圆柱面上的定子叶片安装角，沿径向相等；在不同的所述等径圆柱面上的转子叶片安装角，沿径向相等。

如上所述的点投影叶片涡轮定转子组合件，其中：所述定子叶片的周向厚度沿所述定子的径向由内向外逐渐增大，所述转子叶片的周向厚度沿所述转子的径向由内向外逐渐增大。

如上所述的点投影叶片涡轮定转子组合件，其中，经过所述第一交点的等值子午面与所述转子叶片的压力面或吸力面的相贯线相交于所述第一交点；经过所述第二交点的等值子午面与所述定子叶片的压力面或吸力面的相贯线相交于所述第二交点。

如上所述的点投影叶片涡轮定转子组合件，其中，所述定子叶片与任意两个等径圆柱面相交，所述定子叶片的前缘与所述两个等径圆柱面相交形成的两条定子叶片的前缘相贯线形状相同，所述定子叶片的后缘与所述两个等径圆柱面相交形成的两条定子叶片的后缘相贯线形状也相同；所述转子叶片与任意两个等径圆柱面相交，所述转子叶片的前缘与所述两个等径圆柱面相交形成的两条转子叶片前缘相贯线形状相同，所述转子叶片的后缘与所述两个等径圆柱面相交形成的两条转子叶片后缘相贯线形状也相同。

本实用新型还提供了一种涡轮马达，所述涡轮马达包括涡轮马达主轴和涡轮马达壳体，在所述涡轮马达主轴上套接有如上所述的点投影叶片涡轮定转子组合件。

如上所述的涡轮马达，其中，所述的点投影叶片涡轮定转子组合件沿所述涡轮马达主轴的轴向叠置有50～300个，形成具有50～300级涡轮定转子的大扭矩涡轮马达。