本實(shí)用新型涉及石油、煤礦及地質(zhì)勘探中的鉆井工程領(lǐng)域，特別提供了一種在石油鉆井中用于無線隨鉆儀器渦輪發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)裝置。

背景技術(shù)：

鉆井作業(yè)中無線隨鉆儀器在井下需要電力供電，現(xiàn)有的供電方式有三種，一種是電池供電，第二種使用智能鉆桿從地面供電，第三種是使用井下渦輪發(fā)電機(jī)供電。電池供電效率低，抗高溫性能低，起下鉆次數(shù)多，環(huán)境污染大，存儲(chǔ)運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)高。智能鉆桿一次性投入成本過大，運(yùn)行成本高。渦輪發(fā)電機(jī)供電有一次投入低，運(yùn)行成本低，節(jié)約成本，抗高溫性能高等優(yōu)點(diǎn)，是以后主要的供電模式。

現(xiàn)有技術(shù)中，泥漿發(fā)電機(jī)是使用轉(zhuǎn)子、定子、傳動(dòng)軸、變速器等組成的井下泥漿發(fā)電機(jī)，其傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械硬連接，動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。在井下時(shí)由于泥漿含砂，在高速水力沖擊下動(dòng)密封結(jié)構(gòu)容易造成損壞。隨著井深的增加和環(huán)境排放要求的提高，井下溫度增加，泥漿中的固相含量增高，動(dòng)密封結(jié)構(gòu)壽命縮短，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)泥漿發(fā)電機(jī)的現(xiàn)狀問題，本實(shí)用新型的目的在于通過技術(shù)開發(fā)，改進(jìn)渦輪發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)方式，提供一種石油鉆井中無線隨鉆儀器的渦輪發(fā)電機(jī)傳動(dòng)裝置。該傳動(dòng)裝置使用磁耦合傳動(dòng)方式替換原來的機(jī)械傳動(dòng)方式，將機(jī)械硬連接、動(dòng)密封結(jié)構(gòu)改為內(nèi)外磁鋼轉(zhuǎn)子中間加隔離部件的連接結(jié)構(gòu)，成為靜密封結(jié)構(gòu)，消除機(jī)械偏心造成的機(jī)械磨損影響，提高傳動(dòng)方式的密封性，實(shí)現(xiàn)零泄漏，減少渦輪的氣蝕，減弱水力振蕩對(duì)發(fā)電機(jī)的影響，使發(fā)電機(jī)能夠適應(yīng)現(xiàn)有泥漿環(huán)境要求。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種渦輪發(fā)電機(jī)傳動(dòng)裝置，其特征在于：所述裝置包括轉(zhuǎn)子總成和主軸總成，轉(zhuǎn)子總成和主軸總成呈軸向套設(shè)，轉(zhuǎn)子總成在外，主軸總成在內(nèi)；轉(zhuǎn)子總成包括有轉(zhuǎn)子葉輪和外磁鋼，主軸總成包括有主軸和內(nèi)磁鋼，所述外磁鋼和內(nèi)磁鋼成對(duì)地在主軸外圍沿周向布置，每一對(duì)外磁鋼和內(nèi)磁鋼都反磁極相對(duì)，轉(zhuǎn)子葉輪依靠外磁鋼和內(nèi)磁鋼之間的磁耦合力帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸一端連接磁力轉(zhuǎn)盤，磁力轉(zhuǎn)盤與發(fā)電機(jī)線圈相對(duì)。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括一隔離外筒，所述隔離外筒間隔在轉(zhuǎn)子總成和主軸總成之間，將主軸總成密封在內(nèi)，隔離外筒為非導(dǎo)磁材料。

進(jìn)一步地，所述外磁鋼依靠轉(zhuǎn)子骨架固定在轉(zhuǎn)子葉輪上；所述內(nèi)磁鋼依靠主軸磁鋼架固定在所述主軸上。

所述外磁鋼和內(nèi)磁鋼共有5-8對(duì)沿周向均布。

再進(jìn)一步地，所有外磁鋼，以及所有內(nèi)磁鋼，各自按照磁極一正一反、一正一反的順序安裝。

再進(jìn)一步地，所述外磁鋼的橫截面為扇形，所述內(nèi)磁鋼的橫截面為矩形。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子葉輪上端支撐在上軸承套上，上軸承套套在定子支撐管上；所述轉(zhuǎn)子葉輪下端支撐在下軸承套上，下軸承套支撐在所述隔離外筒上。

所述隔離外筒為一筒形，內(nèi)端插入到定子支撐管內(nèi)與其螺紋旋接。

進(jìn)一步地，所述主軸上、下端分別套有上軸承、下軸承，所述上軸承、下軸承分別支撐在所述隔離外筒內(nèi)壁上。

再進(jìn)一步地，在所述主軸上緊挨所述下軸承套設(shè)一碟簧。

基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的渦輪發(fā)電機(jī)傳動(dòng)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型使用磁力耦合傳動(dòng)，避免了機(jī)械連接中當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，需要對(duì)主軸和外筒進(jìn)行密封的動(dòng)密封要求，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和加工工藝要求。當(dāng)泥漿固相含量高時(shí)，該結(jié)構(gòu)避免了原有的連接間隙容易因固相含量的關(guān)系造成的快速磨損的問題，提高了渦輪發(fā)電機(jī)的使用壽命，擴(kuò)大了儀器的使用范圍。當(dāng)泥漿流速過大時(shí)，磁耦合傳動(dòng)產(chǎn)生滑差效應(yīng)，有效的限制了內(nèi)軸的轉(zhuǎn)速。并且該結(jié)構(gòu)拆裝方便，易沖蝕部件容易更換，節(jié)約了成本。

本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而了解。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1為本實(shí)用新型傳動(dòng)裝置的主結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為圖1中的A-A截面剖視圖；

圖3為外磁鋼和內(nèi)磁鋼的磁極關(guān)系圖；

圖4為外磁鋼或內(nèi)磁鋼在同一圓周上相鄰磁鋼的分布圖。

圖中，1-轉(zhuǎn)子葉輪、2-轉(zhuǎn)子骨架、3-外磁鋼、4-上軸承套、5-下軸承套，6-主軸、7-主軸磁鋼架、8-內(nèi)磁鋼、9-充油堵頭、10-上軸承、11-下軸承、12-碟簧、13-隔離外筒、14-鍵、15-定子支撐管、16-摩擦片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于闡釋本實(shí)用新型。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，以下實(shí)施例并不是對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作的唯一限定，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案精神實(shí)質(zhì)下所做的任何等同變換或改動(dòng)，均應(yīng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1、2所示，該傳動(dòng)裝置包括轉(zhuǎn)子總成、主軸總成和隔離部件組成，所述轉(zhuǎn)子總成包括轉(zhuǎn)子葉輪1、轉(zhuǎn)子骨架2、外磁鋼3、上軸承套4、下軸承套5，所述主軸總成包括主軸6、主軸磁鋼架7、內(nèi)磁鋼8、充油堵頭9、上軸承10、下軸承11、碟簧12，所述隔離部件為一隔離外筒13。轉(zhuǎn)子總成和主軸總成之間依靠磁力耦合作用帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，隔離外筒13隔離在轉(zhuǎn)子總成和主軸總成之間，既不影響磁力傳動(dòng)，也起到靜密封作用。

轉(zhuǎn)子葉輪1外表具有葉片，內(nèi)圈使用鍵14固定轉(zhuǎn)子骨架2，在轉(zhuǎn)子骨架2的空隙部位卡入外磁鋼3，使用膠固定。外磁鋼3環(huán)周均布在轉(zhuǎn)子骨架2內(nèi)，一般為5-8條。外磁鋼3的橫截面為扇形，因?yàn)檫@符合圓上做扇形切割的特點(diǎn)，使其所有磁鋼都向心，且增加磁極面積。

轉(zhuǎn)子葉輪1上端支撐在上軸承套4上，上軸承套4套在定子支撐管15上；轉(zhuǎn)子葉輪1下端支撐在下軸承套5上，下軸承套5支撐在隔離外筒13上，進(jìn)一步地，可在下軸承套5與轉(zhuǎn)子葉輪1之間夾設(shè)一摩擦片16，起軸向減震的作用和減小下軸承套5、隔離外筒13間磨損的作用。

主軸6外部通過螺紋連接主軸磁鋼架7，主軸磁鋼架7的間隙中卡入內(nèi)磁鋼8，使用膠固定。內(nèi)磁鋼8也是環(huán)周均布在主軸磁鋼架7內(nèi)，內(nèi)磁鋼8數(shù)量與外磁鋼3數(shù)量相同，兩者一一對(duì)置。內(nèi)磁鋼8橫截面為矩形，與扇形外磁鋼3的內(nèi)弧面相對(duì)。

進(jìn)一步地，如圖3所示，在位置上相對(duì)的每一組外磁鋼3和內(nèi)磁鋼8，反向磁極相對(duì)，相互吸引，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)子葉輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于外磁鋼3和內(nèi)磁鋼8的相吸作用，使主軸6被轉(zhuǎn)子葉輪1吸合，從而達(dá)到轉(zhuǎn)子帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。

再進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)子總成上的幾條外磁鋼之間也是按磁極一正一反、一正一反的順序安裝(可定義N極為正，S極為反)，如圖4所示；主軸總成上的幾條內(nèi)磁鋼也是同理。這樣可以更加增強(qiáng)吸合力。本實(shí)用新型之所以選擇磁力耦合的方式，是因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)很好地解決了在高溫高壓的泥漿中高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)密封問題。

在轉(zhuǎn)子總成和主軸總成之間插入隔離外筒13將內(nèi)外兩組部件隔離開，可保證芯部的主軸總成部分不受泥漿腐蝕。隔離外筒13為一筒形，外端(也是上端)可設(shè)置擋頭，內(nèi)端(也是下端)插入到定子支撐管15內(nèi)與其螺紋旋接。隔離外筒13隔離開了外磁鋼3和內(nèi)磁鋼8，所以隔離外筒13不能為導(dǎo)磁材料，外磁鋼3和內(nèi)磁鋼8分置于隔離外筒13內(nèi)外，與隔離外筒13之間的間隙約為1-2mm。

以隔離外筒13為支撐，主軸6、充油堵頭9、上軸承10、下軸承11、碟簧12等都可以借此安裝在它上面。充油堵頭9自端部堵住隔離外筒13的內(nèi)端，使主軸內(nèi)腔中充有高溫潤滑油。主軸6上、下端分別套有上軸承10、下軸承11，上軸承10、下軸承11外圈支撐在隔離外筒13內(nèi)壁上。碟簧12緊挨下軸承11套設(shè)在主軸6上，使用碟簧調(diào)整軸承位置，緩沖主軸的軸向竄動(dòng)。隔離外筒13外端連接發(fā)電機(jī)線圈總成的部件。主軸6下端連接磁力轉(zhuǎn)盤，磁力轉(zhuǎn)盤與發(fā)電機(jī)線圈相對(duì)。

本實(shí)用新型中所述的上端、下端、上、下等概念是以儀器入鉆方向?yàn)橄?，提起方向?yàn)樯稀?/p>

本實(shí)用新型中，選擇內(nèi)、外磁鋼相互耦合的方式配合成一套磁力耦合器耦合傳動(dòng)，轉(zhuǎn)子葉輪與外磁鋼固定，內(nèi)磁鋼與主軸固定，當(dāng)泥漿沖刷轉(zhuǎn)子葉輪，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，因磁力耦合作用，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸下端固定的磁力轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，磁力線切割線圈，產(chǎn)生電流。本實(shí)用新型傳動(dòng)裝置是使用磁耦合傳動(dòng)方式替換原來的機(jī)械傳動(dòng)方式，將機(jī)械硬連接、動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，改為內(nèi)、外磁鋼之間加隔離部件的連接結(jié)構(gòu)，成為靜密封結(jié)構(gòu)，降低了加工工藝難度，擴(kuò)大了儀器的適用范圍，可廣泛的在鉆井現(xiàn)場(chǎng)推廣，適用范圍大。