一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，具體涉及一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)包括機(jī)座、轉(zhuǎn)軸、渦輪、電源管理裝置和端蓋，機(jī)座內(nèi)通過對(duì)稱設(shè)置的角接觸軸承安裝有轉(zhuǎn)軸，角接觸軸承之間的機(jī)座內(nèi)壁上設(shè)置有定子組件，與定子組件對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)子組件，機(jī)座的一端螺紋安裝有電源管理裝置。該電機(jī)發(fā)電功率大，通過補(bǔ)償式動(dòng)密封和磁力耦合機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)子磁鋼完全隔離井下泥漿，提高了發(fā)電機(jī)密封和潤滑性能，延長軸承和發(fā)電機(jī)的使用壽命。
【專利說明】
一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，具體涉及一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國深層油氣鉆探面臨的主要難題是高陡構(gòu)造地層的防斜打快，現(xiàn)代鉆井發(fā)展趨勢(shì)為智能化鉆井，國外實(shí)踐證明MWD/LWD、自動(dòng)垂鉆系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)等現(xiàn)代井下智能工具能在復(fù)雜地質(zhì)條件下輔助實(shí)現(xiàn)快速、高質(zhì)量和智能化鉆井。隨著現(xiàn)在鉆井發(fā)展需要，井下智能工具逐步從單純參數(shù)測(cè)量和信號(hào)傳輸工具發(fā)展成為集測(cè)量、傳輸和控制于一體的井下智能工具，耗電量不斷增大。目前，井下供電電源主要是電池組和井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)。電池組電源以高性能鋰電池居多，電池組優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，可靠性高，輸出電能平穩(wěn);缺點(diǎn)是電池容量有限且受溫度影響大，多數(shù)容量僅能維持系統(tǒng)連續(xù)工作約200h，而且隨著井深的不斷增加，井底溫度不斷升高，電池組越來越不能適應(yīng)井下高溫環(huán)境，目前井底已達(dá)250°C左右，普通電池組只能承受的溫度為160°C左右；另外更換電池引起的停鉆會(huì)增加鉆井費(fèi)用，影響效率;而且容易引起密封泄露，廢舊電池污染環(huán)境，不具有環(huán)保意義，同時(shí)在傳輸多參數(shù)和大功率傳輸時(shí)能力受限，電池組逐漸不能滿足要求。井下發(fā)電機(jī)可有效解決電池組諸多弊端，理論使用時(shí)間無限，國外產(chǎn)品連續(xù)使用時(shí)間也可到500h以上，減少了起下鉆費(fèi)用，提高了工作效率，維修時(shí)只需要更換少數(shù)易損件(如軸承)，可重復(fù)使用，提供電功率較大，耐高溫，代表測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，擁有成熟的井下渦輪發(fā)電機(jī)技術(shù)主要是美國和俄羅斯的測(cè)井服務(wù)公司。而且國外對(duì)于這些井下渦輪發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)以保密的做法一直壟斷著國際測(cè)井服務(wù)市場(chǎng)，通過為各國提供技術(shù)服務(wù)來獲取高額利潤。為了克服我國鉆探難題和適應(yīng)現(xiàn)代智能化鉆井發(fā)展趨勢(shì)，研發(fā)出我國自有化井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)已經(jīng)刻不容緩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于:提供一種可有效克服現(xiàn)有鋰電池供電頻繁更換問題，以及現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封的硬連接方式的泥漿發(fā)電機(jī)，容易出現(xiàn)泄露及動(dòng)密封易磨壞等不可靠問題的補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0005]—種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座、轉(zhuǎn)軸、渦輪、電源管理裝置和端蓋，其特征在于:機(jī)座內(nèi)通過對(duì)稱設(shè)置的角接觸軸承安裝有轉(zhuǎn)軸，角接觸軸承之間的機(jī)座內(nèi)壁上設(shè)置有定子組件，與定子組件對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)子組件，機(jī)座的一端螺紋安裝有電源管理裝置;機(jī)座的另一端螺紋安裝有接頭;接頭一側(cè)的轉(zhuǎn)軸上通過隔離罩安裝有渦輪，隔離罩端頭通過螺栓和墊片固裝有端蓋;渦輪與隔離罩之間通過對(duì)稱設(shè)置的扶正軸承安裝有磁力親合器外磁鋼，與磁力親合器外磁鋼對(duì)應(yīng)的隔離罩與轉(zhuǎn)軸之間安裝有磁力親合器內(nèi)磁鋼;扶正軸承一側(cè)的隔離罩上通過活塞環(huán)A安裝有補(bǔ)償彈簧A，扶正軸承另一側(cè)的隔離罩上通過活塞環(huán)B安裝有補(bǔ)償彈簧B，所述的定子組件一側(cè)的機(jī)座內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)線，導(dǎo)線的一端與電源管理裝置連接。
[0006]所述的隔離罩內(nèi)的轉(zhuǎn)軸端頭上安裝有深溝球軸承。
[0007]所述的接頭和隔離罩螺紋連接。
[0008]所述的電源管理裝置上設(shè)置有卡扣。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0010]該補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電功率大，通過補(bǔ)償式動(dòng)密封和磁力耦合機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)子磁鋼完全隔離井下泥漿，提高了發(fā)電機(jī)密封和潤滑性能，延長軸承和發(fā)電機(jī)的使用壽命O
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、機(jī)座，2、轉(zhuǎn)軸，3、渦輪，4、電源管理裝置，5、端蓋，6、角接觸軸承，7、定子組件，8、轉(zhuǎn)子組件，9、接頭，10、隔離罩，11、螺栓，12、墊片，13、扶正軸承，14、磁力耦合器外磁鋼，15、磁力耦合器內(nèi)磁鋼，16活塞環(huán)A、，17、補(bǔ)償彈簧A，18、活塞環(huán)B，19、補(bǔ)償彈簧B，20、導(dǎo)線，21、深溝球軸承，22、彈性擋圈，23、卡扣。
【具體實(shí)施方式】
[0013]該補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)包括機(jī)座1、轉(zhuǎn)軸2、渦輪3、電源管理裝置4和端蓋5。機(jī)座I內(nèi)通過對(duì)稱設(shè)置的角接觸軸承6安裝有轉(zhuǎn)軸2，角接觸軸承6之間的機(jī)座I內(nèi)壁上設(shè)置有定子組件7，與定子組件7對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸2上設(shè)置有轉(zhuǎn)子組件8，機(jī)座I的一端螺紋安裝有電源管理裝置4;機(jī)座I的另一端螺紋安裝有接頭9。
[0014]接頭9一側(cè)的轉(zhuǎn)軸2上通過隔離罩10安裝有渦輪3，隔離罩10端頭通過螺栓11和墊片12固裝有端蓋5，隔離罩10另一端與接頭9螺紋連接，隔離罩10內(nèi)的轉(zhuǎn)軸2端頭上安裝有深溝球軸承21。
[0015]渦輪3與隔離罩10之間通過對(duì)稱設(shè)置的扶正軸承13安裝有磁力耦合器外磁鋼14，與磁力親合器外磁鋼14對(duì)應(yīng)的隔離罩10與轉(zhuǎn)軸2之間安裝有磁力親合器內(nèi)磁鋼15。扶正軸承13—側(cè)的隔離罩10上通過活塞環(huán)A16安裝有補(bǔ)償彈簧A17，扶正軸承13另一側(cè)的隔離罩10上通過活塞環(huán)B18安裝有補(bǔ)償彈簧B19。定子組件7—側(cè)的機(jī)座I內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)線20，導(dǎo)線20的一端與電源管理裝置4連接。
[0016]該補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)由隔離罩10、磁力耦合器外磁鋼14和磁力耦合器內(nèi)磁鋼15構(gòu)成磁力耦合器;隔離罩10采用純鐵制造。磁力耦合器外磁鋼14與渦輪5內(nèi)部固定連接，磁力耦合器內(nèi)磁鋼15和轉(zhuǎn)軸21固定連接，磁力耦合器內(nèi)磁鋼15左側(cè)設(shè)置的彈性擋圈22和右側(cè)的軸肩形成進(jìn)一步固定，以防止磁力耦合器內(nèi)磁鋼15受軸向力過大左右移動(dòng)。磁力耦合器外磁鋼14和磁力耦合器內(nèi)磁鋼15共有六對(duì)磁極，磁極材料為釤鈷永磁體，保證在250%以下不退磁，磁極間同性相斥、異性相吸，當(dāng)泥漿驅(qū)動(dòng)渦輪3和磁力耦合器外磁鋼14時(shí)，磁力耦合器內(nèi)磁鋼15和轉(zhuǎn)軸2隨著同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]該補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)由活塞環(huán)A16、補(bǔ)償彈簧A17、活塞環(huán)B18和補(bǔ)償彈簧B19構(gòu)成兩組補(bǔ)償式動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，兩組補(bǔ)償式動(dòng)密封結(jié)構(gòu)之間充滿高溫潤滑油，補(bǔ)償彈簧使動(dòng)密封內(nèi)外液體的壓差0.3?0.5MPa，補(bǔ)償彈簧作用有2點(diǎn):一是保證密封內(nèi)部的壓力始終高于外部，防止泥漿進(jìn)入動(dòng)密封內(nèi)部，提高軸承使用壽命;二是補(bǔ)償絕緣油的漏失以及溫差引起油液體積的變化。
[0018]電源管理裝置4的右端為封閉狀，以在工作時(shí)阻止泥漿進(jìn)入磁耦合內(nèi)磁鋼15和轉(zhuǎn)子組件8內(nèi)，保證該井下發(fā)電機(jī)在高壓環(huán)境下能正常工作。電源管理裝置4右端設(shè)有卡扣23，通過改變卡扣23的型號(hào)可以裝配在不同井下儀器上。
[0019]該補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)工作時(shí)，當(dāng)泥漿驅(qū)動(dòng)渦輪3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁力耦合器外磁鋼14跟著渦輪3同步轉(zhuǎn)動(dòng)，磁性材料同性相斥、異性相吸，磁力耦合器外磁鋼14通過磁力耦合器內(nèi)磁鋼15之間磁力驅(qū)動(dòng)磁力耦合器內(nèi)磁鋼15及固連的轉(zhuǎn)軸2和轉(zhuǎn)子組件8轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子組件8轉(zhuǎn)動(dòng)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子組件7內(nèi)定子繞組切割磁鋼線產(chǎn)生電能，電能通過導(dǎo)線20傳輸給電源管理裝置4并整流穩(wěn)壓存儲(chǔ)同時(shí)輸出給井下儀器電能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)，包括機(jī)座(I)、轉(zhuǎn)軸(2)、渦輪(3)、電源管理裝置(4)和端蓋(5)，其特征在于:機(jī)座(I)內(nèi)通過對(duì)稱設(shè)置的角接觸軸承(6)安裝有轉(zhuǎn)軸(2)，角接觸軸承(6)之間的機(jī)座(I)內(nèi)壁上設(shè)置有定子組件(7)，與定子組件(7)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)軸(2)上設(shè)置有轉(zhuǎn)子組件(8)，機(jī)座(I)的一端螺紋安裝有電源管理裝置(4);機(jī)座(I)的另一端螺紋安裝有接頭(9);接頭(9)一側(cè)的轉(zhuǎn)軸(2)上通過隔離罩(10)安裝有渦輪(3)，隔離罩(10)端頭通過螺栓(11)和墊片(12)固裝有端蓋(5);渦輪(3)與隔離罩(10)之間通過對(duì)稱設(shè)置的扶正軸承(13)安裝有磁力耦合器外磁鋼(14)，與磁力耦合器外磁鋼(14)對(duì)應(yīng)的隔離罩(10)與轉(zhuǎn)軸(2)之間安裝有磁力耦合器內(nèi)磁鋼(15);扶正軸承(13)—側(cè)的隔離罩(10)上通過活塞環(huán)A(16)安裝有補(bǔ)償彈簧A(17)，扶正軸承(13)另一側(cè)的隔離罩(10)上通過活塞環(huán)B(IS)安裝有補(bǔ)償彈簧B(19)，所述的定子組件(7)—側(cè)的機(jī)座(I)內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)線(20)，導(dǎo)線(20)的一端與電源管理裝置(4)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的隔離罩(10)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸(2)端頭上安裝有深溝球軸承(21)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的接頭(9)和隔離罩(10)螺紋連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種補(bǔ)償式井下渦輪永磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的電源管理裝置(4)上設(shè)置有卡扣(23)。
【文檔編號(hào)】F03B11/06GK205663560SQ201620498793
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】董斌, 劉舒, 晏希亮, 陳斌
【申請(qǐng)人】長江大學(xué)