[實用新型]線投影葉片渦輪定轉子組合件及渦輪馬達

有效

• 申請號: 201420027327.3
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN203770008U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 譚春飛
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: F03B3/00
• 分類號: F03B3/00;F03B3/12;F03B3/18;F03B13/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

技術領域

本實用新型涉及石油、天然氣、煤層氣、頁巖氣開采等領域的旋轉鉆井或地質、鐵路、電力、通訊等領域的井眼或孔眼鉆進用井下動力鉆具，尤其是一種大扭矩渦輪鉆具的定轉子組合件及渦輪馬達，屬于機械制造技術領域。

背景技術

渦輪鉆井技術具有良好的經濟與社會效益，是石油工業前沿技術之一。渦輪鉆井可減少消耗，降低成本。渦輪鉆具是工業應用最早的一種井下動力鉆具，由渦輪馬達、萬向軸和傳動軸三部分構成，其作用是將工作流體的流體壓力能量轉變為輸出軸的旋轉機械能量，驅動鉆頭轉動以破碎井底地層巖石。渦輪馬達是渦輪鉆具的動力部分，渦輪定子和轉子的設計是渦輪馬達設計的關鍵。

從歷史上看，渦輪鉆具從被實用新型發展至今一直作為石油礦場常用井下動力鉆具之一，但其發展緩慢，未能得到很好應用，其重要原因是：現有渦輪鉆具轉速高、扭矩小、型號單一、工作壽命短，與現有鉆井裝備與工具發展水平不相適應。

有鑒于上述現有渦輪鉆具存在的缺點，本設計人基于長期從事相關科研與實踐，對現有渦輪技術積極加以改進和創新，以期實現一種大扭矩、高效率的渦輪定轉子組合件及渦輪馬達。

實用新型內容

本實用新型的一個目的是提供一種大扭矩、高效率、適于各類尺寸井眼鉆進的線投影葉片渦輪定轉子組合件。

本實用新型的另一個目的是提供一種大扭矩、高效率、適于各類尺寸井眼鉆進的渦輪馬達。

為達到上述目的，本實用新型提出一種線投影葉片渦輪定轉子組合件，包括同軸套裝的定子和轉子：所述定子與所述轉子的中心軸線共線；所述定子包括圓筒狀定子本體、若干個定子葉片和圓環狀定子葉冠，若干個所述定子葉片沿周向設置于所述定子本體與所述定子葉冠之間；所述轉子包括圓筒狀轉子本體、若干個轉子葉片和圓環狀轉子葉冠，若干個所述轉子葉片沿周向設置于所述轉子本體與所述轉子葉冠之間；所述定子葉冠內壁與所述轉子本體外壁同軸套裝；所述定子葉片外輪廓線上各點與其對應的等值子午面的相交線為第一相貫線，該第一相貫線與貫穿于所述定子葉冠內的第一投影直線垂直相交；所述轉子葉片外輪廓線上各點與其對應的等值子午面的相交線為第二相貫線，該第二相貫線與貫穿于所述轉子本體內的第二投影直線垂直相交。

如上所述的線投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，所述第一投影直線為所述定子的中心軸線，所述第二投影直線為所述轉子的中心軸線。

如上所述的線投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，各所述定子葉片沿所述定子軸向等高度設置并沿所述定子周向等間隔設置；各所述轉子葉片沿所述轉子軸向等高度設置并沿所述轉子周向等間隔設置。

如上所述的線投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，所述定子葉片的安裝角與所述轉子葉片的安裝角方向相反；所述定子葉片安裝角沿所述定子徑向由內至外逐漸減小，所述轉子葉片安裝角沿所述轉子徑向由內至外也逐漸減小；所述定子葉片安裝角和所述轉子葉片安裝角的余切值與對應的等徑圓柱面的半徑成正比。

如上所述的線投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，所述定子葉片的厚度沿所述定子徑向由內向外逐漸增大，且與對應的等徑圓柱面的半徑成正比；所述轉子葉片的厚度沿所述轉子徑向由內向外也逐漸增大，且與對應的等徑圓柱面的半徑成正比。

如上所述的線投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，所述定子葉片沿等徑圓柱面的展開輪廓線包括定子葉片前緣、定子葉片后緣、定子葉片壓力面和定子葉片吸力面，所述定子葉片前緣、定子葉片后緣、定子葉片壓力面和定子葉片吸力面與等值子午面的相貫線為直線，且所述定子葉片的相貫線與所述定子中心軸線垂直相交；所述轉子葉片沿等徑圓柱面的展開輪廓線包括轉子葉片前緣、轉子葉片后緣、轉子葉片壓力面和轉子葉片吸力面，所述轉子葉片前緣、轉子葉片后緣、轉子葉片壓力面和轉子葉片吸力面與等值子午面的相貫線為直線，且所述轉子葉片的相貫線與所述轉子的中心軸線垂直相交。

如上所述的線投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，所述第一投影直線與所述定子的中心軸線互為平行直線，且所述第一投影直線與所述定子的中心軸線間距小于或等于50mm；所述第二投影直線與所述轉子的中心軸線互為平行直線，且所述第二投影直線與所述轉子的中心軸線間距小于或等于50mm。

本實用新型還提供了一種渦輪馬達，包括渦輪馬達主軸和馬達殼體，在所述渦輪馬達主軸上套接有如上所述的渦輪定轉子組合件。

如上所述的渦輪馬達，其中，所述渦輪定轉子組合件沿所述渦輪馬達主軸的軸向疊置有50～300級，形成具有50～300級渦輪定轉子的大扭矩渦輪馬達。

與現有技術相比，本實用新型具有以下特點和優點：