專(zhuān)利名稱(chēng)：磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于地質(zhì)鉆探、石油鉆井中的泥漿脈沖發(fā)生器，尤其是一種 磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器。
背景技術(shù)：
目前，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)量(MWD)/隨鉆測(cè)井(LWD)遙測(cè)的方法有泥漿壓力脈沖法，電磁 波法，聲波法，智能鉆桿法，但普遍應(yīng)用的是泥漿壓力脈沖法，這是因?yàn)榇朔ê?jiǎn)單，對(duì)于正常 鉆井作業(yè)影響很小。而泥漿壓力脈沖這傳輸方式，目前在隨鉆測(cè)量/隨鉆測(cè)井中用的最多 是泥漿正脈沖。但由于正脈沖發(fā)生器閥的運(yùn)動(dòng)方式是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致其數(shù)據(jù)傳輸速率比較 低。目前也有一些連續(xù)波脈沖發(fā)生器，但是這些儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大且用電量大，并且動(dòng)密 封不能消除轉(zhuǎn)動(dòng)軸密封處產(chǎn)生的泄露，也有的儀器信號(hào)傳輸速率隨著泥漿排量的大小而變 化，這些因素都制約了它們的使用范圍。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的連續(xù)波脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大、用電量大、并且動(dòng)密封不能消 除轉(zhuǎn)動(dòng)軸密封處產(chǎn)生的泄露，也有的儀器信號(hào)傳輸速率隨著泥漿排量的大小而變化的不 足，本實(shí)用新型提供一種磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，該磁力耦合型連續(xù)波壓力脈 沖發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量小、信號(hào)傳輸速率不隨泥漿排量的大小而變化、密封性能好 的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，包括與電機(jī) 相連的減速器，外部帶有葉片的旋轉(zhuǎn)閥定子、旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子，所述的減速器的輸出軸與內(nèi)磁轉(zhuǎn) 子相連，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與其外部的外磁轉(zhuǎn)子之間有隔離套，外磁轉(zhuǎn)子內(nèi)部連接轉(zhuǎn)子軸，旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn) 子固定于轉(zhuǎn)子軸的上部，旋轉(zhuǎn)閥定子通過(guò)定子固定座固定在分流器上，所述的分流器圓周 上軸向有分流孔；所述的轉(zhuǎn)子軸與隔離套之間設(shè)有軸承A、隔離套與外磁轉(zhuǎn)子周向之間設(shè) 有軸承B、端面間設(shè)有軸承C，所述的軸承A、軸承B、軸承C均為硬質(zhì)合金軸承。所述的旋轉(zhuǎn)閥定子上部置有塞堵。所述分流器外部有外殼，外殼的上部有可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)閥定子與旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子軸向間隙 的軸墊。所述的分流器上的分流孔為月牙形，且沿圓周均布4個(gè)。所述的旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子外部、分流器與其下部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間置有波紋管式的軸套。本實(shí)用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，電機(jī)功率通過(guò)內(nèi)磁轉(zhuǎn)子、外磁 轉(zhuǎn)子之間的磁體耦合力傳遞到旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子上，解決了井下高溫高壓的惡劣環(huán)境下軸系的動(dòng) 密封問(wèn)題，從根本上消除了轉(zhuǎn)動(dòng)軸密封處所產(chǎn)生的泥漿進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)空腔的泄漏；旋轉(zhuǎn)閥 轉(zhuǎn)子與電機(jī)之間無(wú)接觸，不存在剛性連接，不會(huì)相互影響，實(shí)現(xiàn)工作機(jī)械的平穩(wěn)運(yùn)行；該脈 沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量小，適用范圍廣；同時(shí)，由于采用了磁力耦合器，支撐旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 軸承都浸泡在泥漿中，因此，軸承采用硬質(zhì)合金軸承(TC軸承)，此類(lèi)軸承具有抗磨性強(qiáng)、耐沖蝕、硬度高的優(yōu)點(diǎn)，從而使得整個(gè)系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的使用壽命。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是分流器的俯視圖。圖中1-軸墊，2-分流器，3-塞堵，4-旋轉(zhuǎn)閥定子，5-定子固定座，6-軸套，7-旋轉(zhuǎn) 閥轉(zhuǎn)子，8-外殼，9-分流孔，10-轉(zhuǎn)子軸，11-外磁轉(zhuǎn)子，12-軸承A，13-內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，14-隔離 套，15-軸承B，16-軸承C，17-減速器，18-電機(jī)，19-編碼器，II-執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明由圖1、圖2所示，一種磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，包括電機(jī)18、減速器 17，電機(jī)18下部連接編碼器19，編碼器19控制電機(jī)18的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)18輸出軸與減速 器17的輸入軸相連，減速器17起到降低轉(zhuǎn)速提高扭矩的作用。減速器17的輸出軸與內(nèi)磁 轉(zhuǎn)子13相連，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子13與其外部的外磁轉(zhuǎn)子11之間有隔離套14，隔離套14使內(nèi)磁轉(zhuǎn)子 13與外磁轉(zhuǎn)子11之間在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中互不干擾、無(wú)接觸、無(wú)摩擦，相互封閉和隔離密封。外 磁轉(zhuǎn)子11內(nèi)部連接轉(zhuǎn)子軸10，所述的轉(zhuǎn)子軸10的上部固定有旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7，外磁轉(zhuǎn)子11 通過(guò)轉(zhuǎn)子軸10把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳到旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7。所述的轉(zhuǎn)子軸10與隔離套14之間設(shè)有軸 承A12、隔離套14與外磁轉(zhuǎn)子11周向之間設(shè)有軸承B15、端面間設(shè)有軸承C16，所述的軸承 A12、軸承B15、軸承C16均為硬質(zhì)合金軸承(TC軸承)，轉(zhuǎn)子軸10的另一端由旋轉(zhuǎn)閥定子4 內(nèi)部的TC軸承支撐，旋轉(zhuǎn)閥定子4通過(guò)定子固定座5固定在分流器2上，定子固定座5同 時(shí)把旋轉(zhuǎn)閥受到的液動(dòng)力通過(guò)外殼8傳遞到鉆鋌上，所述的分流器2圓周上軸向有分流孔 9，當(dāng)泥漿流經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥定子4之前，就有一部分泥漿由分流器2上的分流孔9分流，滿足下面 動(dòng)力鉆具的要求，這樣，可以使旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7與旋轉(zhuǎn)閥定子4之間的間隙很小，從而產(chǎn)生幅 值很大的壓力波。作為優(yōu)選，所述的分流孔9為月牙形，且沿圓周徑向均布4個(gè)。旋轉(zhuǎn)閥定 子4、旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7外部有葉片，通過(guò)二者的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，改變泥漿流通面積，葉片的形狀及旋 轉(zhuǎn)閥定子4、旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7之間的間隙決定了旋轉(zhuǎn)閥關(guān)閉時(shí)泥漿流通面積的大小，葉片的數(shù) 目決定數(shù)據(jù)的傳輸速率。旋轉(zhuǎn)閥定子4上部有塞堵3，可以保護(hù)旋轉(zhuǎn)閥定子4內(nèi)部放置的軸 承和轉(zhuǎn)子軸10，減小泥漿對(duì)其沖蝕作用；分流器2外部有外殼8，外殼8的上部有可調(diào)節(jié)旋 轉(zhuǎn)閥定子4與旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7軸向間隙的軸墊1，可以根據(jù)井深來(lái)改變軸墊1的厚度來(lái)改變旋 轉(zhuǎn)閥定子4和旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7的間隙，從而產(chǎn)生地面上易于檢測(cè)到的壓力信號(hào)。上述的轉(zhuǎn)子 軸10、外磁轉(zhuǎn)子11、軸承々12、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子13、隔離套14、軸承B15、軸承C16、減速器17、電機(jī) 18、編碼器19共同組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)II，所述的旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子7外部、分流器2與執(zhí)行機(jī)構(gòu)II之 間置有波紋管式的軸套6，執(zhí)行機(jī)構(gòu)II與分流器2之間的間隙可以由軸套6通過(guò)改變波紋 管的波距來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)償。該脈沖發(fā)生器由于應(yīng)用了磁力耦合的原理，可將由軸傳遞動(dòng)力的動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜 密封，從根本上消除了轉(zhuǎn)動(dòng)軸密封處所產(chǎn)生的泥漿進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)II空腔的泄漏；由于旋轉(zhuǎn) 閥與電機(jī)之間無(wú)接觸，不存在剛性連接問(wèn)題，不會(huì)相互影響，實(shí)現(xiàn)工作機(jī)械的平穩(wěn)運(yùn)行；當(dāng) 旋轉(zhuǎn)閥發(fā)生事故不能旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥與電機(jī)之間滑脫而結(jié)束轉(zhuǎn)矩的傳遞，對(duì)電機(jī)起到了保 護(hù)作用。同時(shí)由于采用了磁力耦合器，支撐旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸承都浸泡在泥漿中，因此，上述的 軸承A12、軸承B15、軸承C16均為硬質(zhì)合金軸承(TC軸承)，該種軸承具有抗磨性強(qiáng)、耐沖蝕、硬度高的優(yōu)點(diǎn)，所以泥漿中的固體顆粒對(duì)其使用壽命影響很?。煌瑫r(shí)泥漿對(duì)TC軸承可 以起到潤(rùn)滑冷卻的作用；TC軸承的軸瓦和軸頸的支承面較大，而且有泥漿層的緩沖和阻尼 作用，因而在井底沖擊和振動(dòng)很大的環(huán)境中顯示出較滾動(dòng)軸承更優(yōu)越的性能，具有更長(zhǎng)的 使用壽命。
權(quán)利要求1.一種磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，包括與電機(jī)(18)相連的減速器(17)，外部 帶有葉片的旋轉(zhuǎn)閥定子G)、旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子(7)，其特征在于所述的減速器(17)的輸出軸與 內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(13)相連，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(1 與其外部的外磁轉(zhuǎn)子(11)之間有隔離套(14)，外磁轉(zhuǎn) 子(11)內(nèi)部連接轉(zhuǎn)子軸(10)，旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子(7)固定于轉(zhuǎn)子軸(10)的上部，旋轉(zhuǎn)閥定子(4) 通過(guò)定子固定座(5)固定在分流器( 上，所述的分流器O)圓周上軸向有分流孔(9)；所 述的轉(zhuǎn)子軸(10)與隔離套(14)之間設(shè)有軸承A(12)、隔離套(14)與外磁轉(zhuǎn)子(11)周向 之間設(shè)有軸承B(15)、端面間設(shè)有軸承C(16)，所述的軸承A(12)、軸承B(15)、軸承C(16) 均為硬質(zhì)合金軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，其特征在于所述的旋 轉(zhuǎn)閥定子(4)上部置有塞堵(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，其特征在于所述分流 器(2)外部有外殼(8)，外殼(8)的上部有可調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)閥定子(4)與旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子(7)軸向間 隙的軸墊(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，其特征在于所述的分 流器( 上的分流孔(9)為月牙形，且沿圓周均布4個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器，其特征在于所述的旋 轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子(7)外部、分流器O)與其下部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(II)之間置有波紋管式的軸套(6)。
專(zhuān)利摘要一種磁力耦合型連續(xù)波壓力脈沖發(fā)生器。主要解決現(xiàn)有的連續(xù)波脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大、用電量大、并且動(dòng)密封不能消除轉(zhuǎn)動(dòng)軸密封處產(chǎn)生的泄露的問(wèn)題。其特征在于減速器(17)的輸出軸與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(13)相連，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子(13)與其外部的外磁轉(zhuǎn)子(11)之間有隔離套(14)，外磁轉(zhuǎn)子(11)內(nèi)部連接轉(zhuǎn)子軸(10)，旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子(7)固定于轉(zhuǎn)子軸(10)的上部，旋轉(zhuǎn)閥定子(4)通過(guò)定子固定座(5)固定在分流器(2)上，分流器上軸向有分流孔(9)；軸承A(12)、軸承B(15)、軸承C(16)均為硬質(zhì)合金軸承。該脈沖發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗電量小、信號(hào)傳輸速率不隨泥漿排量的大小而變化、密封性能好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/18GK201826834SQ20102058725
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者石榮 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院