拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件及渦輪馬達的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，包括同軸套裝的定子和轉(zhuǎn)子。定子與轉(zhuǎn)子的中心軸線共線；定子包括同軸設(shè)置的圓筒狀定子本體、若干個定子葉片和圓環(huán)狀定子葉冠，轉(zhuǎn)子包括同軸設(shè)置的圓筒狀轉(zhuǎn)子本體、若干個轉(zhuǎn)子葉片和圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子葉冠；定子葉冠的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子本體外壁同軸套裝；若干個定子葉片沿周向傾斜設(shè)置于定子葉冠外壁至定子本體內(nèi)壁之間，若干個轉(zhuǎn)子葉片沿周向傾斜設(shè)置于轉(zhuǎn)子本體外壁至轉(zhuǎn)子葉冠內(nèi)壁之間，且定子葉片與轉(zhuǎn)子葉片的傾斜方向相反。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、水力效率高。本實用新型還提供了一種具有上述尺寸渦輪定轉(zhuǎn)子組合件的渦輪馬達，扭矩大，適用各類尺寸井眼鉆進。
【專利說明】拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件及渦輪馬達

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及石油、天然氣、煤層氣、頁巖氣開采等領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)鉆井或地質(zhì)、鐵 路、電力、通訊等領(lǐng)域井下動力鉆具，尤其是一種大扭矩渦輪鉆具的定轉(zhuǎn)子組合件及渦輪馬 達，屬于機械制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 渦輪鉆井技術(shù)具有良好的經(jīng)濟及社會利益，是石油工業(yè)的一項前沿技術(shù)。渦輪鉆 井可以減少消耗，降低成本。渦輪鉆具是工業(yè)應(yīng)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(gòu)成，其作用是將工作流體的流體壓力能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能量，驅(qū)動 鉆頭轉(zhuǎn)動以破碎井底巖石。從歷史上看，渦輪鉆具從被發(fā)明發(fā)展至今一直作為俄羅斯及西 方發(fā)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(lián)引進渦輪鉆 具生產(chǎn)技術(shù)后，發(fā)展緩慢，至今未能在工礦現(xiàn)場得到很好應(yīng)用，其重要原因之一是由于現(xiàn)有 渦輪鉆具轉(zhuǎn)速高、扭矩小、型號單一、工作壽命短等缺陷，與我國鉆井裝備及工具發(fā)展水平 不相適應(yīng)。
[0003] 目前，國內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子的設(shè)計是 渦輪馬達設(shè)計的核心。
[0004] 有鑒于我國上述現(xiàn)有渦輪鉆井技術(shù)存在的缺點，本設(shè)計人基于長期從事相關(guān)科研 及現(xiàn)場試驗，對現(xiàn)有技術(shù)積極加以改進和創(chuàng)新，以期實現(xiàn)一種大扭矩的渦輪定轉(zhuǎn)子組合件 及渦輪馬達。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的目的是提供一種大扭矩、高效率、適用于各類尺寸井眼鉆進的渦輪 定轉(zhuǎn)子組合件及渦輪馬達。
[0006] 為達到上述目的，本實用新型提出一種拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，包括同軸套 裝的定子和轉(zhuǎn)子，所述定子與所述轉(zhuǎn)子的中心軸線共線，所述定子包括同軸設(shè)置的圓筒狀 定子本體、若干個定子葉片和圓環(huán)狀定子葉冠，所述轉(zhuǎn)子包括同軸設(shè)置的圓筒狀轉(zhuǎn)子本體、 若干個轉(zhuǎn)子葉片和圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子葉冠，所述定子葉冠的內(nèi)壁與所述轉(zhuǎn)子本體外壁同軸套裝， 若干個所述定子葉片沿周向傾斜設(shè)置于所述定子葉冠外壁至所述定子本體內(nèi)壁之間，若干 個所述轉(zhuǎn)子葉片沿周向傾斜設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子本體外壁至所述轉(zhuǎn)子葉冠內(nèi)壁之間，且所述定 子葉片的傾斜角與所述轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角方向相反。
[0007] 如上所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其中，所述定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的拉伸截 面各有一個，所述定子葉片的拉伸截面為所述定子葉底或定子葉頂與其等徑圓柱面的截 面；所述轉(zhuǎn)子葉片的拉伸截面為所述轉(zhuǎn)子葉底或轉(zhuǎn)子葉頂與其等徑圓柱面的截面。
[0008] 如上所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其中，所述定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的拉伸引 導(dǎo)線各有一條，所述定子葉片的拉伸引導(dǎo)線為沿所述定子本體的徑向垂直于所述定子葉片 的后緣中點的直線；所述轉(zhuǎn)子葉片的拉伸引導(dǎo)線為沿所述轉(zhuǎn)子本體的徑向垂直于所述轉(zhuǎn)子 葉片的前緣中點的直線。
[0009] 如上所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其中，各所述定子葉片的傾斜角或各所述 轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角沿各自徑向大小相等、方向相同。
[0010] 如上所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其中，各所述定子葉片或各所述轉(zhuǎn)子葉片 的周向厚度沿各自徑向大小相等。
[0011] 如上所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其中，各所述定子葉片或各所述轉(zhuǎn)子葉片 的軸向高度沿各自徑向大小相等。
[0012] 本實用新型還提供了一種渦輪馬達，包括渦輪馬達主軸和馬達殼體，在所述渦輪 馬達主軸上套接有如上所述的拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件。
[0013] 如上所述渦輪馬達，其中，所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的大扭矩渦輪馬達。
[0014] 本實用新型拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，包括同軸套裝的轉(zhuǎn)子和定子，所述轉(zhuǎn)子 包括圓筒狀的轉(zhuǎn)子本體、若干個轉(zhuǎn)子葉片和圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子葉冠，在所述轉(zhuǎn)子本體一端外周設(shè) 有徑向凸出的凸臺，所述若干個轉(zhuǎn)子葉片沿所述凸臺的外圓周面均勻布設(shè)，所述轉(zhuǎn)子葉冠 套接于所述轉(zhuǎn)子葉片的葉頂；所述定子包括圓筒狀的定子本體、若干個定子葉片和圓環(huán)狀 定子葉冠，所述若干個定子葉片沿所述定子本體的內(nèi)圓周表面均勻布設(shè)，所述定子葉冠的 外壁與所述定子葉片的葉底相連接；所述定子葉冠的內(nèi)壁與所述轉(zhuǎn)子本體外壁同軸套合。 所述定子葉片及所述轉(zhuǎn)子葉片均為拉伸形成，葉片前緣厚、葉片后緣薄，即定子葉片為由在 定子葉底等徑圓柱面上的葉片三維設(shè)計曲面沿后緣中點葉片曲面徑向垂線拉伸到葉頂?shù)?徑圓柱面形成，或定子葉片為由在定子葉頂?shù)葟綀A柱面上的葉片三維設(shè)計曲面沿后緣中點 葉片曲面徑向垂線拉伸到葉底等徑圓柱面形成；轉(zhuǎn)子葉片為由在轉(zhuǎn)子葉底等徑圓柱面上的 葉片三維設(shè)計曲面沿前緣中點葉片曲面徑向垂線拉伸到葉頂?shù)葟綀A柱面形成，或轉(zhuǎn)子葉片 為由在轉(zhuǎn)子葉頂?shù)葟綀A柱面上的葉片三維設(shè)計曲面沿前緣中點葉片曲面徑向垂線拉伸到 葉底等徑圓柱面形成。所述定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的拉伸截面各有一個，分別是在定子葉底 或葉頂?shù)葟綀A柱面上的葉片三維設(shè)計曲面、在轉(zhuǎn)子葉底或葉頂?shù)葟綀A柱面上的葉片三維設(shè) 計曲面；所述定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的拉伸引導(dǎo)線也各有一條，分別是經(jīng)過定子葉片后緣中 點的葉片曲面徑向垂線、經(jīng)過轉(zhuǎn)子葉片前緣中點的葉片曲面徑向垂線。所述定子葉片或轉(zhuǎn) 子葉片的周向厚度沿拉伸引導(dǎo)線不變、軸向高度沿徑向相等，在任一等徑圓柱面上的所述 定子葉片的傾斜角與所述轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角方向相反（右手法則：定子葉片右旋，轉(zhuǎn)子葉 片左旋），在任一等徑圓柱面上的各所述定子葉片的傾斜角或各所述轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角大 小相等、方向相同。所述定子葉片后緣拉伸引導(dǎo)線、轉(zhuǎn)子葉片前緣拉伸引導(dǎo)線均指向半徑方 向。所述定子或轉(zhuǎn)子葉片壓力面和吸力面與等I值（I值是渦輪級定轉(zhuǎn)子葉片前緣與后緣 之間任一與定子或轉(zhuǎn)子軸線垂直的平面與前緣和后緣的相對位置；當該平面與前緣最高點 處于相同位置時I = 〇,當該平面與后緣最高點處于相同位置時I = 1. 〇)子午面的兩條相 貫直線與定子或轉(zhuǎn)子半徑方向平行。
[0015] 所述定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的拉伸引導(dǎo)線除前述經(jīng)過定子葉片后緣中點的葉片曲 面徑向垂線、經(jīng)過轉(zhuǎn)子葉片前緣中點的葉片曲面徑向垂線外各有另一條：它們分別是經(jīng)過 定子葉片后緣上除后緣中點外的其它任何一點的葉片曲面徑向垂線、經(jīng)過轉(zhuǎn)子葉片前緣上 除前緣中點外的其它任何一點的葉片曲面徑向垂線。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下特點和優(yōu)點：
[0017] 1、本實用新型渦輪定轉(zhuǎn)子組合件水力效率高。
[0018] 2、本實用新型渦輪馬達結(jié)構(gòu)簡單、扭矩大，適用各類尺寸井眼鉆進。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實用新型公開的 范圍。另外，圖中各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本實用新型的理 解，并不是具體限定本實用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新 型教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本實用新型。
[0020] 圖1為本實用新型拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件實施例的局部剖切立體結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0021] 圖2為本實用新型實施例的定子剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為本實用新型實施例的定子立體結(jié)構(gòu)部分剖切示意圖；
[0023] 圖4為本實用新型實施例的定子葉片沿葉頂?shù)葟綀A柱面（S = 1)展開示意圖；
[0024] 圖5為本實用新型實施例的定子沿等值子午面（I = 0. 5)剖切示意圖；
[0025] 圖6為本實用新型實施例的轉(zhuǎn)子剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖7為本實用新型實施例的轉(zhuǎn)子立體結(jié)構(gòu)部分剖切示意圖；
[0027] 圖8為本實用新型實施例的轉(zhuǎn)子葉片沿葉頂?shù)葟綀A柱面（S = 1)展開示意圖；
[0028] 圖9為本實用新型實施例的轉(zhuǎn)子沿等值子午面（I = 0. 5)剖切示意圖；
[0029] 圖10為本實用新型實施例渦輪馬達剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 附圖標記說明：
[0031] 1-轉(zhuǎn)子；101-轉(zhuǎn)子本體；102-轉(zhuǎn)子葉片；103-轉(zhuǎn)子葉冠；104-凸臺；105-轉(zhuǎn)子 葉片壓力面；106-轉(zhuǎn)子葉片吸力面；107-轉(zhuǎn)子葉頂；108-轉(zhuǎn)子葉底；109-轉(zhuǎn)子葉片前緣； 110-轉(zhuǎn)子葉片后緣。
[0032] 2-定子；201-定子本體；202-定子葉片；203-定子葉冠；204-定子葉片吸力面； 205-定子葉片壓力面；207-定子葉頂；208-定子葉底；209-定子葉片前緣；210-定子葉片 后緣。

【具體實施方式】
[0033] 結(jié)合附圖和本實用新型【具體實施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本實用新型的 細節(jié)。但是，在此描述的本實用新型的【具體實施方式】，僅用于解釋本實用新型的目的，而不 能以任何方式理解成是對本實用新型的限制。在本實用新型教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基 于本實用新型的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本實用新型的范圍。
[0034] 請參考圖1至圖10,圖1為本實用新型拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件實施例的局部 剖切立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例的定子剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新 型實施例的定子立體結(jié)構(gòu)部分剖切示意圖；圖4為本實用新型實施例的定子葉片沿葉頂?shù)?徑圓柱面（S = 1)展開示意圖；圖5為本實用新型實施例的定子沿等值子午面（I = 0. 5) 剖切示意圖；圖6為本實用新型實施例的轉(zhuǎn)子剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型實施例 的轉(zhuǎn)子立體結(jié)構(gòu)部分剖切示意圖；圖8為本實用新型實施例的轉(zhuǎn)子葉片沿葉頂?shù)葟綀A柱面 (S = 1. 0)展開示意圖；圖9為本實用新型實施例的轉(zhuǎn)子沿等值子午面（I = 0. 5)剖切示 意圖；圖10為本實用新型實施例渦輪馬達剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035] 如圖1至圖10所示，本實用新型提出的拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，包括同軸套 裝的定子2和轉(zhuǎn)子1，定子2與轉(zhuǎn)子1的中心軸線共線；如圖2至圖5所示，定子2包括同軸 設(shè)置的圓筒狀定子本體201、若干個定子葉片202和圓環(huán)狀定子葉冠203。若干個定子葉片 202沿定子本體201的內(nèi)圓周表面均勻布設(shè)，定子葉冠203的外壁與定子葉片202的葉底相 連接，使得定子本體201、若干個定子葉片202和定子葉冠203形成一體結(jié)構(gòu)的定子2。若 干個定子葉片202沿定子本體201周向傾斜設(shè)置于所述定子葉冠203外壁至定子本體201 內(nèi)壁之間。如圖6至圖9所示，轉(zhuǎn)子1包括同軸設(shè)置的圓筒狀轉(zhuǎn)子本體101、若干個轉(zhuǎn)子葉 片102和圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子葉冠103,在轉(zhuǎn)子本體101的一端外周設(shè)有徑向凸出的凸臺104,若干 個轉(zhuǎn)子葉片102沿轉(zhuǎn)子本體101的外圓周的凸臺104表面均勻布設(shè)，轉(zhuǎn)子葉冠103套接于 轉(zhuǎn)子葉片102的葉頂，使得轉(zhuǎn)子本體101、葉片102、轉(zhuǎn)子葉冠103形成一體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子1。 如圖1所示，定子葉冠203的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子本體101外壁同軸套裝，且定子本體201與轉(zhuǎn)子本 體101的軸線共軸，即定子葉冠203的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)子本體101外壁同軸套合，使得定子2與轉(zhuǎn) 子1配合安裝。
[0036] 在本實用新型中，定子葉片202及轉(zhuǎn)子葉片102的葉型均為拉伸形成。如圖3所 示，定子葉片202鄰接定子本體201的一側(cè)為定子葉頂207,而其鄰接定子葉冠203的一側(cè) 為定子葉底208。在定子葉頂207與定子葉底208之間具有任意多個與定子本體201和定 子葉冠203共中心軸線的圓柱面，每個圓柱面稱之為一個等徑圓柱面。定子葉頂207與定子 葉底208之間的任一等徑圓柱面與定子葉頂207及定子葉底208的相對位置用S值表示， 0彡S彡1. 0 :當?shù)葟綀A柱面與定子葉底208所在圓柱面重合時S = 0,；當?shù)葟綀A柱面與定 子葉頂207所在圓柱面重合時S= 1.0。相應(yīng)的，如圖7所示，轉(zhuǎn)子葉片102鄰接轉(zhuǎn)子本體 101的一側(cè)為轉(zhuǎn)子葉底108,而其鄰接轉(zhuǎn)子葉冠103的一側(cè)為轉(zhuǎn)子葉頂107,在轉(zhuǎn)子葉頂107 與轉(zhuǎn)子葉底108之間具有任意多個與轉(zhuǎn)子本體101和轉(zhuǎn)子葉冠103共中心軸線的圓柱面， 每個圓柱面也稱之為等徑圓柱面。轉(zhuǎn)子葉頂107與轉(zhuǎn)子葉底108之間的任一等徑圓柱面與 轉(zhuǎn)子葉頂107及轉(zhuǎn)子葉底108的相對位置用S值表示，0彡S彡1. 0 :當?shù)葟綀A柱面與轉(zhuǎn)子 葉底108所在圓柱面重合時S = 0,當?shù)葟綀A柱面與轉(zhuǎn)子葉頂107所在圓柱面重合時S = 1. 0。由于定子2與轉(zhuǎn)子1上下共中心軸線套裝疊合設(shè)置，因此在等S值的定子2上的等徑 圓柱面與轉(zhuǎn)子1上的等徑圓柱面為同一等徑圓柱面。
[0037] 在本實用新型中，與定子2和轉(zhuǎn)子1的中心軸線垂直相交的平面稱之為子午面。 如圖5所示，在定子葉片202的上端（入口）和下端（出口）之間的子午面與上端及下端 的相對位置用I值表示，0. 0 < I < 1. 0。其中，等I值的子午面稱為等值子午面：當?shù)戎底?午面與定子葉片202的上端相切時I = 0. 0,當?shù)戎底游缑媾c定子葉片202的下端相切時I =1.0。相應(yīng)的，如圖9所示，在轉(zhuǎn)子葉片102的上端（入口）和下端（出口）之間的子午 面與上端及下端的相對位置用I值表示，〇. 〇 < I < 1. 0。其中，等I值的子午面也稱為等 值子午面：當?shù)戎底游缑媾c轉(zhuǎn)子葉片102的上端相切時I = 0. 0,當?shù)戎底游缑媾c轉(zhuǎn)子葉片 102的下端相切時I = 1.0。
[0038] 如圖4、圖8所示，定子葉片202及轉(zhuǎn)子葉片102均為拉伸形成的葉片，且定子葉片 202的前緣209圓弧圓心與后緣210圓弧圓心兩點之間的連線、轉(zhuǎn)子葉片102的前緣109圓 弧圓心與后緣110圓弧圓心兩點之間的連線分別與各自的等值子午面形成一傾斜角（又稱 安裝角），且在同一等徑圓柱面上的定子葉片傾斜角β 12與轉(zhuǎn)子葉片傾斜角方向相反。 在任一等徑圓柱面上的各所述定子葉片的傾斜角或各所述轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角大小相等、方 向相同。
[0039] 進一步的，如圖4、圖8所示，定子葉片202的葉片前緣209厚、葉片后緣210薄， 形成鐮刀形；同樣的，轉(zhuǎn)子葉片102的葉片前緣109厚、葉片后緣110薄，也形成鐮刀形。在 任一等徑圓柱面上，定子葉片202的前緣209和后緣210 (在葉頂?shù)葟綀A柱面上的前緣圓弧 半徑為r21，后緣圓弧半徑為r22，且r 21彡r22)分別與壓力面205、吸力面204的輪廓線相切； 轉(zhuǎn)子葉片102的前緣109和后緣110 (在葉頂?shù)葟綀A柱面上的前緣圓弧半徑rn，后緣圓弧 半徑為r12，且rn彡r 12)分別與壓力面105、吸力面106的輪廓線相切。這樣可以大大降低 水力損失。
[0040] 進一步的，定子葉片202的外輪廓線包括定子葉頂207、定子葉底208、定子葉片 壓力面205和定子葉片吸力面204 ;轉(zhuǎn)子葉片102的外輪廓線包括轉(zhuǎn)子葉頂107、轉(zhuǎn)子葉底 108、轉(zhuǎn)子葉片壓力面105和轉(zhuǎn)子葉片吸力面106。定子葉片202和轉(zhuǎn)子葉片102的拉伸截 面各有一個，定子葉片202的拉伸截面為定子葉底208或定子葉頂207與其等徑圓柱面的 截面；轉(zhuǎn)子葉片102的拉伸截面為轉(zhuǎn)子葉底108或轉(zhuǎn)子葉頂107與其等徑圓柱面的截面。
[0041] 進一步的，定子葉片202和轉(zhuǎn)子葉片102的拉伸引導(dǎo)線各有一條，定子葉片202 的拉伸引導(dǎo)線為沿定子本體201的徑向垂直于定子葉片202的后緣中點的直線；轉(zhuǎn)子葉片 102的拉伸引導(dǎo)線為沿轉(zhuǎn)子本體101的徑向垂直于轉(zhuǎn)子葉片102的前緣中點的直線。
[0042] 進一步的，在任一等徑圓柱面上，各定子葉片202或各轉(zhuǎn)子葉片102的周向厚度、 或軸向高度相等。
[0043] 進一步的，如圖2和圖6所示，定子及轉(zhuǎn)子的軸向高度為L = 20?60mm，定子外徑 為Dse = 50?300mm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為Dri = 20?200mm。
[0044] 進一步的，如圖1、圖2、圖6所示，轉(zhuǎn)子葉冠103的軸向高度Q = 7?20mm，定子 葉冠203軸向高度L2 = 7?20mm ;轉(zhuǎn)子葉片102的軸向高度氏=7?20mm，定子葉片202 的軸向高度H2 = 7?20mm。
[0045] 進一步的，如圖1、圖2、圖6所示，轉(zhuǎn)子葉冠103的內(nèi)圓周直徑為，定子本體201 的內(nèi)圓周直徑為Dsl，即該定轉(zhuǎn)子組合的流道外徑Di = = Dsl = 40?280mm ;轉(zhuǎn)子本體 101的凸臺104的外圓周直徑為比2，定子葉冠203的外圓周直徑為Ds2，即該定轉(zhuǎn)子組合體 的流道內(nèi)徑D2 = D,2 = Ds2 = 30?220mm ;流道外徑Di與流道內(nèi)徑D2的算術(shù)平均值為平均 流道直徑D，D = (Di+D^/2 = 35?250mm ;流道外gDi與流道內(nèi)徑D2之差的一半為流道寬 度 h = hr = hs，h = (D「D2)/2 = 5 ?100mm。（注：根據(jù)需要，Drl 與 Dsl、Dr2 與 Ds2 可取不同 值。）
[0046] 進一步的，如圖3和圖7所示，所述定子葉片后緣210中點引導(dǎo)線、轉(zhuǎn)子葉片前緣 209中點引導(dǎo)線指向半徑方向；定子葉片202的葉片個數(shù)n 2與轉(zhuǎn)子葉片102的葉片個數(shù)ηι 分別為h = 10?60個，n2 = 10?60個，以滿足不同工況需求。
[0047] 進一步的，如圖4和圖8所示，各定子葉片202之間的節(jié)距為t2, t2 = 5. 0? 15. 0mm ;各轉(zhuǎn)子葉片102之間的節(jié)距為& = 5. 0?15. 0mm。定子葉片202的進口角為 a 2k，a a = 30°?150° ;轉(zhuǎn)子葉片102的進口角為β lk，β lk = 30°?150°。定子葉片 202的出口角為a lk，a lk = 5°?85° ;轉(zhuǎn)子葉片102的出口角為β 2k，β a = 5°?85°。 定子葉片202的前緣半徑為r21，:r21 = 0. 1?3. 0mm ;后緣半徑為;r22，:r22 = 0. 1?3. 0mm。轉(zhuǎn) 子葉片102的前緣半徑為= 0· 1?3. 0mm ;后緣半徑為;r12，:r12 = 0· 1?3. 0mm。定子 葉片202的前緣錐角為I，幻5°;轉(zhuǎn)子葉片1〇2的前緣錐角為^，<75°。 定子葉片202的后緣錐角為朽2，1°<死2<75°;轉(zhuǎn)子葉片102的后緣錐角為朽 2，1° 彡朽2彡75°。定子葉片202的安裝角為β 12, β 12 = 20°?90° ;轉(zhuǎn)子葉片102的安裝角為 β u, β u = 20° ?90° 〇
[0048] 進一步的，如圖5和圖9所示，所述定子或轉(zhuǎn)子葉片壓力面和吸力面與等值子午面 的兩條相貫直線與定子或轉(zhuǎn)子半徑方向平行。
[0049] 值得指出的是，前述渦輪定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的進口角、出口角、前緣半徑、后緣 半徑、前緣錐角、后緣錐角、葉片安裝角的定義為本領(lǐng)域的公知技術(shù)，在此不再進行說明。
[0050] 綜上所述，本實用新型通過上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計，新型渦輪定轉(zhuǎn)子組合件具有結(jié)構(gòu)簡 單、壓降低、扭矩大、水力效率高的優(yōu)點。
[0051] 圖10所示為本實用新型渦輪實施例一的馬達剖面結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型提供 了一種渦輪馬達，該渦輪馬達包括渦輪馬達主軸31和渦輪馬達殼體41，在渦輪馬達主軸31 上套接有50?300級如上所述的渦輪定轉(zhuǎn)子組合件。上述渦輪馬達適用于直徑為Φ50? Φ600_井眼或孔眼鉆進用渦輪鉆具及底部鉆具組合。
[0052] 針對上述實施方式的各詳細解釋，其目的僅在于對本實用新型進行解釋，以便能 夠更好地理解本實用新型，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本實用新型的限制， 特別是，在不同實施方式中描述的各個特征也可以相互任意組合，從而組成其它實施方式。 除了有明確相反的描述，這些特征應(yīng)被理解為能夠應(yīng)用于任何一個實施例中，而并不僅局 限于所描述的實施方式。
【權(quán)利要求】
1. 一種拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，包括同軸套裝的定子和轉(zhuǎn)子：所述定子與所述轉(zhuǎn) 子的中心軸線共線，所述定子包括同軸設(shè)置的圓筒狀定子本體、若干個定子葉片和圓環(huán)狀 定子葉冠，所述轉(zhuǎn)子包括同軸設(shè)置的圓筒狀轉(zhuǎn)子本體、若干個轉(zhuǎn)子葉片和圓環(huán)狀轉(zhuǎn)子葉冠， 所述定子葉冠的內(nèi)壁與所述轉(zhuǎn)子本體外壁同軸套裝，其特征在于：若干個所述定子葉片沿 周向傾斜設(shè)置于所述定子葉冠外壁至所述定子本體內(nèi)壁之間，若干個所述轉(zhuǎn)子葉片沿周向 傾斜設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子本體外壁至所述轉(zhuǎn)子葉冠內(nèi)壁之間；且所述定子葉片的傾斜角與所述 轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角方向相反，所述定子葉片和轉(zhuǎn)子葉片的拉伸截面各有一個，所述定子葉 片的拉伸截面為所述定子葉底或定子葉頂與其等徑圓柱面的截面，所述轉(zhuǎn)子葉片的拉伸截 面為所述轉(zhuǎn)子葉底或轉(zhuǎn)子葉頂與其等徑圓柱面的截面。
2. 如權(quán)利要求1所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其特征在于：所述定子葉片和轉(zhuǎn)子 葉片的拉伸引導(dǎo)線各有一條，所述定子葉片的拉伸引導(dǎo)線為沿所述定子本體的徑向垂直于 所述定子葉片的后緣中點的直線，所述轉(zhuǎn)子葉片的拉伸引導(dǎo)線為沿所述轉(zhuǎn)子本體的徑向垂 直于所述轉(zhuǎn)子葉片的前緣中點的直線。
3. 如權(quán)利要求2所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其特征在于：各所述定子葉片的傾 斜角或各所述轉(zhuǎn)子葉片的傾斜角沿各自徑向大小相等、方向相同。
4. 如權(quán)利要求2所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其特征在于：各所述定子葉片或各 所述轉(zhuǎn)子葉片的周向厚度沿各自徑向大小相等。
5. 如權(quán)利要求2所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件，其特征在于：各所述定子葉片或各 所述轉(zhuǎn)子葉片的軸向高度沿各自徑向大小相等。
6. -種渦輪馬達，其特征在于：所述渦輪馬達包括渦輪馬達主軸和馬達殼體，在所述 渦輪馬達主軸上套接有如權(quán)利要求1至5中任一項所述的拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)子組合件。
7. 如權(quán)利要求6所述渦輪馬達，其特征在于：所述拉伸葉片渦輪定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的大扭矩渦輪 馬達。
【文檔編號】F03B3/12GK203867766SQ201420269282
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】譚春飛 申請人:中國石油大學(xué)(北京)