点投影楔子形叶片制动级定转子组合件制造技术

本发明专利技术提供了一种点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，所述定子叶片和所述转子叶片呈宽度由上至下及由叶底至叶顶逐渐增大的楔形，若干个所述定子叶片沿周向倾斜设置于所述定子叶冠外壁至所述定子本体内壁之间；若干个所述转子叶片沿周向倾斜设置于所述转子本体外壁至所述转子叶冠内壁之间，且所述定子叶片与所述转子叶片的倾斜角大小相等、倾斜方向相同。定子叶片和转子叶片均为点投影形成。本发明专利技术水力损失小、制动扭矩大，一定数量点投影楔子形叶片制动级定转子与一定数量涡轮级定转子组合装配在一起可显著提高涡轮钻具的工作时间、过载能力、在低转速下工作的稳定性和涡轮钻井进尺。

【技术实现步骤摘要】
点投影楔子形叶片制动级定转子组合件
本专利技术涉及石油、天然气、煤层气、页岩气开采等领域的钻探或地质、铁路、电力、 通讯等领域的钻进用井下涡轮钻具，尤其是一种点投影楔子形叶片制动级定转子组合件， 属于机械制造
。
技术介绍
涡轮钻具是工业应用最早的一种井下液动马达，它的作用是将工作液的液体压力 能量转变为机械能量，驱动钻头转动以破碎井底岩石。涡轮钻具是石油矿场常用的一种井 下动力钻具。由于由现有多级涡轮定转子组合件构成的涡轮钻具转速太高，钻头轴承或牙 齿磨损太快，一趟钻的进尺和纯钻时间比转盘钻井低很多。 鉴于上述现有涡轮钻井技术存在的缺点，本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，以期实现一种压降低、空转转速和工作转速低、工作 扭矩适中的涡轮钻具。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制动扭矩大、水力损失小的点投影楔子形叶片制动级定 转子组合件。 为达到上述目的，本专利技术提出了一种点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，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，所述定子叶片和所述转子叶片呈宽度由上至下及由叶底至叶顶逐渐增大的楔形， 若干个所述定子叶片沿周向倾斜设置于所述定子叶冠外壁至所述定子本体内壁之间；若干 个所述转子叶片沿周向倾斜设置于所述转子本体外壁至所述转子叶冠内壁之间。 如上所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，其中，所述定子叶片中心线 和转子叶片中心线在等径圆柱面上的展开线均为直线，该直线与通过定子和转子的等值子 午面形成倾斜角；在同一等径圆柱面上的所述定子叶片的倾斜角与所述转子叶片的倾斜 角，大小相等。 如上所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，其中，在同一等径圆柱面上 的定子叶片倾斜角与转子叶片倾斜角，方向相同；在不同等径圆柱面上的定子叶片倾斜角 或转子叶片倾斜角，沿径向大小相等。 如上所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，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，且该第一交点是唯一的；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 该第二交点是唯一的。 如上所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，其中，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，且所述定子叶片的轴向高度与其对应等径圆柱 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，且所述转 子叶片的轴向高度与其对应的等径圆柱面半径成正比。 如上所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，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。 本专利技术点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，包括同轴套装的转子和定子，所 述转子包括圆筒状的转子本体、若干个转子叶片和圆环状转子叶冠，在所述转子本体的一 端外周设有径向凸出的凸台，所述若干个转子叶片沿所述凸台的外圆周表面均匀布设，所 述转子叶冠套接于所述转子叶片的叶顶；所述定子包括圆筒状的定子本体、若干个定子叶 片和圆环状定子叶冠，所述若干个定子叶片沿所述定子本体的内圆周表面均匀布设，所述 定子叶冠的外壁与所述定子叶片的叶底相连接；所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁 同轴套合；所述定子叶片及所述转子叶片的叶型均为点投影形成，叶片前缘与叶底薄、叶片 后缘与叶顶厚，即定子叶片为由在定子某S值（0 < S < 1)等径圆柱面上的叶片三维设计 曲面投影到定子中心线（即轴线）上一特定点所形成的实心锥体，经叶底等径圆柱面（s = 0. 0)和叶顶等径圆柱面（S = 1. 0)切割形成；转子叶片为由在转子某S值（0. 0 < S < 1. 0) 等径圆柱面上的叶片三维设计曲面投影到转子中心线上一特定点所形成的实心锥体，经叶 底等径圆柱面（S = 0. 0)和叶顶等径圆柱面（S = 1. 0)切割形成。该特定点位于叶片前缘 最高点在定子或转子中心线上的垂直投影点和叶片后缘最低点在定子或转子中心线上的 垂直投影点之间。每一叶片形似一楔子。 所述定子或转子叶片的轴向高度，沿径向（由内向外）逐渐增大，与等径圆柱面半 径成正比。所述定子叶片中心线或转子叶片中心线在等径圆柱面上的展开线均为直线，该 直线与垂直于所述定子或转子轴线的平面形成倾斜角；等径圆柱面上的定子叶片倾斜角与 转子叶片倾斜角，方向相同，大小相等。所述定子叶片或转子叶片的周向厚度沿径向（由内 向外）逐渐增大。所述定子叶片或转子叶片与任一等I值（I值是涡轮叶片前缘与后缘之间 任一与定子或转子轴线垂直的平面与前缘和后缘的相对位置，当该平面与前缘最高点处于 相同位置时I = 0. 0,当该平面与后缘最高点处于相同位置时I = 1. 0)子午面相交，叶片压 力面和吸力面与子午面相交形成两条直线，即定子或转子叶片压力面和吸力面与等值子午 面的相贯线为直线；只有当子午面经过特定点时，两条相贯直线的延长线与定子或转子轴 线相交于同一点，且指向半径方向。所述定子叶片或转子叶片与任意两个等径圆柱面相切， 叶片前缘与等径圆柱面相交形成的两条前缘相贯线具有相似性、叶片后缘与等径圆柱面相 交形成的两条后缘相贯线也具有相似性。 与现有技术相比，本专利技术具有以下特点和优点： 本专利技术点投影楔子形叶片制动级定转子组合件水力损失小、制动扭矩大、结构简 单，一定数量点投影楔子形叶片制动级定转子与一定数量涡轮定转子组合装配在一起可以 显著降低涡轮钻具空转转速及工作转速，提高涡轮钻具的工作时间、过载能力、在低转速下 工作的稳定性和涡轮钻井进尺。 【附图说明】 在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范 围。另外，图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不 是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以 根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。 图1为本专利技术点投影楔子形叶片制动级定转子组合件实施例（特定点为I = 0. 5 时的等值子午面与定子或转子轴线的交点）的二维平面结构示意图； 图2为本专利技术实施例的定子剖面结构示意图； 图3为本专利技术实施例的定子立体结构示意图； 图4为本专利技术实施例的定子叶片沿叶顶等径圆柱面S = 1. 0展开示意图； 图5为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，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，其特征在于：所述定子叶片和所述转子叶片呈宽度由上至下及由叶底至叶顶逐渐增大的楔形，若干个所述定子叶片沿周向倾斜设置于所述定子叶冠外壁至所述定子本体内壁之间；若干个所述转子叶片沿周向倾斜设置于所述转子本体外壁至所述转子叶冠内壁之间。

【技术特征摘要】
1. 一种点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，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，其特征在于：所述定子叶片 和所述转子叶片呈宽度由上至下及由叶底至叶顶逐渐增大的楔形，若干个所述定子叶片沿 周向倾斜设置于所述定子叶冠外壁至所述定子本体内壁之间；若干个所述转子叶片沿周向 倾斜设置于所述转子本体外壁至所述转子叶冠内壁之间。2. 如权利要求1所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，其特征在于：所述定 子叶片中心线和转子叶片中心线在等径圆柱面上的展开线均为直线，该直线与通过定子和 转子的等值子午面形成倾斜角；在同一等径圆柱面上的所述定子叶片的倾斜角与所述转子 叶片的倾斜角，大小相等。3. 如权利要求1或2所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，其特征在于：在 同一等径圆柱面上的定子叶片倾斜角与转子叶片倾斜角，方向相同；在不同等径圆柱面上 的定子叶片倾斜角或转子叶片倾斜角，沿径向大小相等。4. 如权利要求1或2所述的点投影楔子形叶片制动级定转子组合件，其特征在于：每 个...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭春飞，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11