一种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公开了一种涡轮定转子组合件，包括转子和定子，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，转子叶片沿转子本体的外圆周表面均匀布设，转子叶冠套接于转子叶片的外缘；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，若干个定子叶片沿定子本体的内圆周表面均匀布设，定子叶冠的外壁定子叶片的内缘相连接，定子叶冠的内壁与转子本体外壁相套合。本实用新型专利技术还提供了一种具有上述涡轮定转子组合件的涡轮马达。本实用新型专利技术结构简单、压降低、扭矩大、效率高、使用寿命长、适用于微小井眼连续油管钻进作业。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本本技术涉及石油、天然气、煤层气、页岩气开采等领域的连续油管钻井或地质、铁路、电力、通讯等领域的微小井眼或孔眼的连续油管钻进用井下动力钻具，尤其是一种流体推动的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
微小井眼钻井或钻孔技术是一项目前正处于试验和研发阶段的钻井或钻孔新技术，由于该技术是适应钻井或钻孔成本逐渐增加和环保观念不断提升而发展起来的一种高效率、低成本、低污染的钻进技术因而引起了国内外的广泛关注。从井眼或孔眼尺寸上看，微小井眼或孔眼是继常规井眼或孔眼和小井眼或孔眼之后发展的一个新阶段。由于井眼或孔眼尺寸小，现有的井下工具不再适用，较小的横向尺寸加大了井下工具的开发难度，特别是微小井眼钻进底部钻具组合。井下动力钻具是微小井眼钻进底部钻具组合不可或缺的工 具之一。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。从历史上看，涡轮钻具在前苏联一直作为其石油工业主要的钻井工具，涡轮钻井进尺占总钻井进尺80%以上，目前涡轮钻具依然是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、压降高、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微小井眼连续油管钻进的微小尺寸涡轮马达，而且随着涡轮马达外径尺寸的减小，输出转速会增大，扭矩减小，结构越来越复杂。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。有鉴于上述现有技术存在的缺点，本设计人基于从事相关科研及现场经验和专业知识，积极加以改进和创新，以期实现一种低压降、高扭矩、水力效率高且尺寸微小的涡轮定转子组合件。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种低压降、高扭矩、水力效率高且尺寸微小的涡轮定转子组合件。本技术的另一目的是提供一种结构简单、压降低、扭矩大、效率高、使用寿命长、适用于微小井眼连续油管钻进的涡轮马达。为达到上述目的，本技术提出一种涡轮定转子组合件，包括转子和定子，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，所述若干个转子叶片沿所述转子本体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外缘；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所述定子叶片的内缘相连接，所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁相套合。如上所述涡轮定转子组合件，其中，所述转子采用的材料为铸钢或不锈钢或合金钢或碳素结构钢。如上所述涡轮定转子组合件，其中，所述定子采用的材料为铸钢或不锈钢或合金钢或碳素结构钢。如上所述涡轮定转子组合件，其中，所述定子及所述转子的轴向高度为L =20mm 36mm,所述定子的外径为Dse = 50mm 60mm,所述转子的内径为Dh = 18mm 28mm。如上所述涡轮定转子组合件，其中，所述转子叶冠的轴向高度L1与所述定子叶冠轴向高度L2相等，为L1 = L2 = 8mm 12mm ;所述转子叶片的轴向高度L3与所述定子叶片的轴向高度L4相等，为L3 = L4 = 7mm Ilmm,且L1 = L2 > L3 = L4。如上所述涡轮定转子组合件，其中，所述转子叶冠的内圆周直径等于所述定子本体的内圆周直径且所述转子叶冠的内圆周直径和所述定子本体的内圆周直径构成流道外SD1，所述流道外SD1 = 41mm 51mm ;所述转子本体的外圆周直径等于所述定子叶冠的外圆周直径且所述转子本体的外圆周直径和所述定子叶冠的外圆周直径构成流道内径D2，所述流道内径D2 = 27mm 37mm ;所述流道外径D1与所述流道内径仏的算术平均值为平均流道直径，所述平均流道直径D = (DjD2) /2 = 34. Omm 44. Omm ;所述流道外径D1与所述流道内径D2之差的一半为流道宽度h，所述流道宽度h = (D1-D2)/2 = 7. Omm 12.0mm。如上所述涡轮定转子组合件，其中，所述定子叶片的进口角为a 2k，所述转子叶片的进口角为31,，且(^1;= i3lk = 80° 100° ;所述定子叶片的出口角为alk，所述转子叶片的出口角为β21 ，且Qlk= β21 = 20° 40° ;所述定子叶片与所述转子叶片的前缘半径为A,后缘半径为r2,安装角为β丨，且;T1 = O. 5謹 I. 2謹，r2 = O. 3謹 O. 8謹；β χ=45。 75。。如上所述涡轮定转子组合件，其中，所述定子叶片与所述转子叶片的叶片个数相等，且分别设有12 20个；相邻的两个所述定子叶片或相邻的两个所述转子叶片之间的节距 t = 5. Omm ~ 11. Omnin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涡轮定转子组合件。如上所述涡轮马达，其中，所述涡轮定转子组合件沿轴向叠置有多个，形成多级涡轮定转子组合件，该多级涡轮定转子组合件为50级 250级涡轮定转子组合件。与现有技术相比，本技术具有以下特点和优点I、本技术涡轮定转子组合件径向尺寸小，且压降低、扭矩大、水力效率高。2、本技术涡轮马达结构简单、压降低、扭矩大、效率高、使用寿命长，适用于微小井眼连续油管钻进。附图说明以下附图仅旨在于对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。其中，图I为本技术涡轮定转子组合件的结构示意图；图2为本技术的定子剖面结构示意图；图3为本技术的定子立体结构示意图；图4为本技术的定子叶片沿流道平均直径柱面展开示意图；图5为本技术的转子剖面结构示意图；图6为本技术的转子立体结构示意图；图7为本技术的转子叶片沿流道平均直径柱面展开示意图； 图8为本技术涡轮马达实施例一剖面结构示意图；图9为本技术涡轮马达实施例二剖面结构示意图。附图标记说明现有技术I-转子；101-转子本体；102-转子叶片；103-转子叶冠；2-定子；201-定子本体；202_定子叶片；203_定子叶冠；31-Φ73πιπι涡轮马达主轴；32_Φ60· 3mm涡轮马达主轴；41-Φ73πιπι涡轮马达壳体；42_Φ60. 3mm涡轮马达壳体。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本技术的具体实施方式。请参考图I至图7，分别为本技术涡轮定转子组合件的结构示意图；定子剖面结构示意图；定子立体结构示意图；定子叶片沿流道平均直径柱面展开示意图；转子剖面结构示意图；转子立体结构示意图；以及转子叶片沿流道平均直径柱面展开示意图。如图所示，本技术提出的涡轮定转子组合件，包括转子I和定子2，如图6所示，该转子I包括圆筒状的转子本体101、若干个转子叶片102和圆环状转子叶冠103，若干个转子叶片102沿转子本体101的外圆周表面均匀布设，转子叶冠103套接于转子叶片102的外缘，使得转子本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮定转子组合件，包括转子和定子，其特征在于，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，所述若干个转子叶片沿所述转子本体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外缘；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所述定子叶片的内缘相连接，所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁相套合。

【技术特征摘要】
1.ー种涡轮定转子组合件，包括转子和定子，其特征在于，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，所述若干个转子叶片沿所述转子本体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外缘；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所述定子叶片的内缘相连接，所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁相套合。2.如权利要求I所述涡轮定转子组合件，其特征在于所述转子采用的材料为铸钢或不锈钢或合金钢或碳素结构钢。3.如权利要求I所述涡轮定转子组合件，其特征在于所述定子采用的材料为铸钢或不锈钢或合金钢或碳素结构钢。4.如权利要求I所述涡轮定转子组合件，其特征在于所述定子及所述转子的轴向高度为L = 20mm 36mm,所述定子的外径为Dse = 50mm 60mm,所述转子的内径为Dh =18mm 28mm。5.如权利要求I所述涡轮定转子组合件，其特征在于所述转子叶冠的轴向高度L1与所述定子叶冠轴向高度L2相等，为L1 = L2 = 8mm 12mm ;所述转子叶片的轴向高度L3与所述定子叶片的轴向高度L4相等，为L3 = L4 = 7mm Ilmm,且L1 = L2 > L3 = L4。6.如权利要求I所述涡轮定转子组合件，其特征在于所述转子叶冠的内圆周直径等于所述定子本体的内圆周直径且所述转子叶冠的内圆周直径和所述定子本体的内圆周直径构成流道外径D1,所述流道外径D1 = 41mm 51mm ;所述转子本体的外圆周直径等...

【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：实用新型
国别省市：