[實用新型]點投影葉片渦輪定轉子組合件及渦輪馬達

有效

• 申請號: 201420367009.1
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN204140259U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 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: F03B3/12
• 分類號: F03B3/12;F03B3/18
• 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、通訊等領域的小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及社會利益，是石油工業的一項前沿技術。渦輪鉆井可以減少消耗，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機械能量，驅動鉆頭轉動以破碎井底巖石。從歷史上看，渦輪鉆具從被實用新型發展至今一直作為俄羅斯及西方發達國家石油礦場常用的一種井下動力鉆具。我國20世紀50年代從前蘇聯引進渦輪鉆具生產技術后，發展緩慢，未能在工礦現場得到很好應用，其重要原因之一是：由于渦輪鉆具具有轉速高、扭矩小、型號單一、工作壽命短等缺陷，與我國鉆井裝備與工具發展水平不相適應。

目前國內沒有可用于石油鉆進的大扭矩渦輪馬達，而且隨著渦輪馬達外徑尺寸的減小，轉速增大，扭矩變小。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核心。

有鑒于上述現有渦輪鉆井技術存在的缺點，本設計人基于長期從事相關科研及現場試驗，對現有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

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

為達到上述目的，本實用新型提出了一種點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線共線；所述定子包括同軸設置的圓筒狀定子本體、若干個定子葉片和圓環狀定子葉冠，所述轉子包括同軸設置的圓筒狀轉子本體、若干個轉子葉片和圓環狀轉子葉冠，所述定子葉冠的內壁與所述轉子本體外壁同軸套裝，所述定子葉片的軸向高度沿所述定子的徑向由內向外逐漸增大，并與所述定子的等徑圓柱面半徑成正比；所述轉子葉片的軸向高度沿所述轉子的徑向由內向外逐漸增大，并與所述轉子的等徑圓柱面半徑成正比。

如上所述的點投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，每個所述轉子葉片的壓力面和吸力面與經過該轉子葉片的等值子午面相交并形成兩條第一相貫直線，所述兩條第一相貫直線相交，其中，位于所述轉子中心線上的交點為第一交點，所述第一交點位于轉子葉片前緣最高點在轉子中心線上的垂直投影點和轉子葉片后緣最低點在轉子中心線上的垂直投影點之間，且所述第一交點是唯一的；每個所述定子葉片的壓力面和吸力面與經過該定子葉片的等值子午面相交并形成兩條第二相貫直線，所述兩條第二相貫直線相交，其中，位于所述定子中心線上的交點為第二交點，所述第二交點位于定子葉片前緣最高點在定子中心線上的垂直投影點和定子葉片后緣最低點在定子中心線上的垂直投影點之間，且所述第二交點是唯一的。

如上所述的點投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，在同一所述等徑圓柱面上的定子葉片安裝角與轉子葉片安裝角，方向相反；在不同的所述等徑圓柱面上的定子葉片安裝角，沿徑向相等；在不同的所述等徑圓柱面上的轉子葉片安裝角，沿徑向相等。

如上所述的點投影葉片渦輪定轉子組合件，其中：所述定子葉片的周向厚度沿所述定子的徑向由內向外逐漸增大，所述轉子葉片的周向厚度沿所述轉子的徑向由內向外逐漸增大。

如上所述的點投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，經過所述第一交點的等值子午面與所述轉子葉片的壓力面或吸力面的相貫線相交于所述第一交點；經過所述第二交點的等值子午面與所述定子葉片的壓力面或吸力面的相貫線相交于所述第二交點。

如上所述的點投影葉片渦輪定轉子組合件，其中，所述定子葉片與任意兩個等徑圓柱面相交，所述定子葉片的前緣與所述兩個等徑圓柱面相交形成的兩條定子葉片的前緣相貫線形狀相同，所述定子葉片的后緣與所述兩個等徑圓柱面相交形成的兩條定子葉片的后緣相貫線形狀也相同；所述轉子葉片與任意兩個等徑圓柱面相交，所述轉子葉片的前緣與所述兩個等徑圓柱面相交形成的兩條轉子葉片前緣相貫線形狀相同，所述轉子葉片的后緣與所述兩個等徑圓柱面相交形成的兩條轉子葉片后緣相貫線形狀也相同。

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

如上所述的渦輪馬達，其中，所述的點投影葉片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個，形成具有50～300級渦輪定轉子的大扭矩渦輪馬達。