点投影叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达制造技术

本实用新型专利技术提供了一种点投影叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达，包括同轴套装的定子和转子，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。本实用新型专利技术水力损失小、扭矩大、结构简单，适用各类尺寸井眼钻进。

【技术实现步骤摘要】
点投影叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达
本技术涉及石油、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
。
技术介绍
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，涡轮钻具从被技术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。
技术实现思路
本技术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，本技术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。 本技术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。 本技术点投影叶片涡轮定转子组合件，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，叶片前缘与叶顶厚、叶片后缘与 叶底薄，即定子叶片为由在定子某特定S值（0 < S < 1. 0)等径圆柱面上的叶片三维设计 曲面投影到定子轴线上一特定点所形成的无限高实心锥体，经叶底等径圆柱面（S = 0)和 叶顶等径圆柱面（S = 1)切割形成；转子叶片为由在转子某特定S值（0 < S < 1. 0)等径 圆柱面上的叶片三维设计曲面投影到转子轴线上一特定点所形成的无限高实心锥体，经叶 底等径圆柱面（S = 0)和叶顶等径圆柱面（S = 1)切割形成。该特定点位于轴线与叶片入 口端面的交点和轴线与叶片出口端面的交点之间。 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。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（右手法则：定 子叶片右旋，转子叶片左旋）；等径圆柱面上的定子叶片安装角，沿径向相等；等径圆柱面 上的转子叶片安装角，沿径向相等。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值子午面相交，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；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。 与现有技术相比，本技术具有以下特点和优点： 1、本技术专利涡轮定转子组合件水力效率高。 2、本技术专利涡轮马达结构简单、扭矩大，适用各类尺寸井眼钻进。 【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，用于帮助对本技术的理 解，并不是具体限定本技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新 型的教导下，可以根据具体情况选择本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1. 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，其特征在于：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。2. 如权利要求1所述的点投影叶片涡轮定转子组合件，其特征在于：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。3. 如权利要求1或2所述的点投影叶片涡轮定转子组合件，其特征在于：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...

【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：新型
国别省市：北京;11