[实用新型]线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与社会效益，是石油工业前沿技术之一。涡轮钻井可减少消耗，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输出轴的旋转机械能量，驱动钻头转动以破碎井底地层岩石。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关键。

从历史上看，涡轮钻具从被实用新型发展至今一直作为石油矿场常用井下动力钻具之一，但其发展缓慢，未能得到很好应用，其重要原因是：现有涡轮钻具转速高、扭矩小、型号单一、工作寿命短，与现有钻井装备与工具发展水平不相适应。

有鉴于上述现有涡轮钻具存在的缺点，本设计人基于长期从事相关科研与实践，对现有涡轮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

本实用新型的一个目的是提供一种大扭矩、高效率、适于各类尺寸井眼钻进的线投影叶片涡轮定转子组合件。

本实用新型的另一个目的是提供一种大扭矩、高效率、适于各类尺寸井眼钻进的涡轮马达。

为达到上述目的，本实用新型提出一种线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轴线共线；所述定子包括圆筒状定子本体、若干个定子叶片和圆环状定子叶冠，若干个所述定子叶片沿周向设置于所述定子本体与所述定子叶冠之间；所述转子包括圆筒状转子本体、若干个转子叶片和圆环状转子叶冠，若干个所述转子叶片沿周向设置于所述转子本体与所述转子叶冠之间；所述定子叶冠内壁与所述转子本体外壁同轴套装；所述定子叶片外轮廓线上各点与其对应的等值子午面的相交线为第一相贯线，该第一相贯线与贯穿于所述定子叶冠内的第一投影直线垂直相交；所述转子叶片外轮廓线上各点与其对应的等值子午面的相交线为第二相贯线，该第二相贯线与贯穿于所述转子本体内的第二投影直线垂直相交。

如上所述的线投影叶片涡轮定转子组合件，其中，所述第一投影直线为所述定子的中心轴线，所述第二投影直线为所述转子的中心轴线。

如上所述的线投影叶片涡轮定转子组合件，其中，各所述定子叶片沿所述定子轴向等高度设置并沿所述定子周向等间隔设置；各所述转子叶片沿所述转子轴向等高度设置并沿所述转子周向等间隔设置。

如上所述的线投影叶片涡轮定转子组合件，其中，所述定子叶片的安装角与所述转子叶片的安装角方向相反；所述定子叶片安装角沿所述定子径向由内至外逐渐减小，所述转子叶片安装角沿所述转子径向由内至外也逐渐减小；所述定子叶片安装角和所述转子叶片安装角的余切值与对应的等径圆柱面的半径成正比。

如上所述的线投影叶片涡轮定转子组合件，其中，所述定子叶片的厚度沿所述定子径向由内向外逐渐增大，且与对应的等径圆柱面的半径成正比；所述转子叶片的厚度沿所述转子径向由内向外也逐渐增大，且与对应的等径圆柱面的半径成正比。

如上所述的线投影叶片涡轮定转子组合件，其中，所述定子叶片沿等径圆柱面的展开轮廓线包括定子叶片前缘、定子叶片后缘、定子叶片压力面和定子叶片吸力面，所述定子叶片前缘、定子叶片后缘、定子叶片压力面和定子叶片吸力面与等值子午面的相贯线为直线，且所述定子叶片的相贯线与所述定子中心轴线垂直相交；所述转子叶片沿等径圆柱面的展开轮廓线包括转子叶片前缘、转子叶片后缘、转子叶片压力面和转子叶片吸力面，所述转子叶片前缘、转子叶片后缘、转子叶片压力面和转子叶片吸力面与等值子午面的相贯线为直线，且所述转子叶片的相贯线与所述转子的中心轴线垂直相交。

如上所述的线投影叶片涡轮定转子组合件，其中，所述第一投影直线与所述定子的中心轴线互为平行直线，且所述第一投影直线与所述定子的中心轴线间距小于或等于50mm；所述第二投影直线与所述转子的中心轴线互为平行直线，且所述第二投影直线与所述转子的中心轴线间距小于或等于50mm。

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

如上所述的涡轮马达，其中，所述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级，形成具有50～300级涡轮定转子的大扭矩涡轮马达。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：