一種井下渦輪發電的製造方法

2023-05-18 01:28:11 2

一種井下渦輪發電的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種井下渦輪發電機，包括：位於外部用於保護內部元器件的機體，還包括設置在機體前端的動能轉換裝置、設置在機體中端的發電裝置、連接動能轉換裝置和發電裝置且用於傳遞動能的傳動裝置、設置在機體後端且用於控制輸出電流大小的電源管理裝置。本實用新型主要應用於為井下設備提供動力，通過使用本實用新型所提供的井下渦輪發電機，能利用泥漿的動能，帶動轉子轉動，從而切割磁感線發電，優化能源的利用，同時該實用新型還具有輸出電流穩定、實用性強、結構合理可靠、性能穩定、能長時間為隨鑽設配供電的優點。
【專利說明】一種井下渦輪發電機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種渦輪發電機，具體涉及一種井下渦輪發電機。
【背景技術】
[0002]隨著石油鑽井技術的不斷進步和開發石油的要求提高，隨鑽測量和井下導向控制技術有了很高的技術提升，目前井下各種工程、傳感器以及導向控制部件都得到了廣泛的使用，如LWD、MWD和垂直鑽井等系統。隨著鑽井深度的逐漸加大，尤其在運行空間比較狹小的情況下，隨鑽儀器跟導向控制設配都受到了很大的限制，光憑藉外部的電機供電是不可行的。
[0003]就目前而言，通常為井下設備提供動力的方法一般為兩種:一種是採用鋰電池為井下儀器和部件供電，但是採用鋰電池，發電量小，不能供隨鑽設配長時間運行，會導致工程進度緩慢，同時，在井下作業中大量廢舊電池的產生也不利於環境保護。另外一種是井下隨鑽渦輪發電機，利用泥漿的動能，帶動轉子轉動，從而切割磁感線發電，達到供電的要求，該渦輪發電機將動能轉化為電能，優化了能源的利用，但是還存在輸出電流變化幅度較大、發電功率過小、性能不穩定、難以為隨鑽設配長時間運作供電的問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的問題是，針對上述技術的不足，設計出一種輸出電流穩定、實用性強、結構合理可靠、性能穩定、能長時間為隨鑽設配供電的井下渦輪發電機。
[0005]本實用新型為解決其問題所採用的技術方案是:
[0006]一種井下渦輪發電機，包括:位於外部用於保護內部元器件的機體，還包括設置在機體前端的動能轉換裝置、設置在機體中端的發電裝置、連接動能轉換裝置和發電裝置且用於傳遞動能的傳動裝置、設置在機體後端且用於控制輸出電流大小的電源管理裝置。
[0007]在本實用新型中，所述機體包括機體中部的筒體、機體前部的導流筒、通過固定銷連接於導流筒前端的上接頭懸掛筒，所述筒體的前後兩端分別連接有上接頭和下接頭。
[0008]在本實用新型中，所述傳動裝置包括:穿過導流筒內且通過第一軸承連接於筒體的連接軸、穿過筒體內且通過第二軸承連接於筒體的電機轉子連接軸，所述連接軸與電機轉子連接軸之間設有用於控制轉動速度的變速器。
[0009]在本實用新型中，所述發電裝置包括:設置在連接軸上且位於上接頭前方的耦合電磁裝置、位於筒體內且設置在下接頭前方的電機線圈定子、設置在電機轉子連接軸上且位於電機線圈定子內的電機磁性轉子。
[0010]在本實用新型中，所述耦合電磁裝置包括耦合外磁筒、耦合內磁筒、位於耦合外磁筒與耦合內磁筒之間的耦合抗壓管，所述耦合內磁筒固定連接於連接軸上，所述耦合外磁筒後端通過第三軸承與上接頭前端連接。
[0011]在本實用新型中，所述電源管理裝置包括:螺紋連接於下接頭後端的電源管理器，所述電源管理器和電機線圈定子之間通過導線連接。[0012]在本實用新型中，所述動能轉換裝置包括設置在上接頭懸掛筒內且與導流筒內部相通的過流通道、固定連接於耦合外磁筒外側的導流旋轉渦輪、通過第四軸承連接於耦合外磁筒前端的導流定輪、位於導流定輪與連接軸之間的連接定位管、螺紋連接於定位管的打撈頭，所述導流旋轉渦輪外側設有旋轉葉片，所述導流定輪外側設有與旋轉葉片螺旋方向相反的導向螺旋葉片。
[0013]在本實用新型中，所述電機線圈定子與下接頭之間設有用於保護電機轉子連接軸的扶正套，所述扶正套通過第三軸承與電機轉子連接軸連接，所述扶正套上設有便於導線引出的導線引孔。
[0014]在本實用新型中，所述筒體表面設有定子降溫機構，所述定子降溫機構包括位於電機線圈定子外壁跟筒體內壁之間的冷水道。
[0015]本實用新型的有益效果是:本實用新型主要應用於為井下設備提供動力，通過使用本實用新型所提供的井下渦輪發電機，由於井下渦輪發電機還包括設置在機體前端的動能轉換裝置、設置在機體中端的發電裝置、連接動能轉換裝置和發電裝置且用於傳遞動能的傳動裝置、設置在機體後端且用於控制輸出電流大小的電源管理裝置，所以能利用泥漿的動能，帶動轉子轉動，從而切割磁感線發電，優化能源的利用，同時還具有輸出電流穩定、實用性強、結構合理可靠、性能穩定、能長時間為隨鑽設配供電的優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型的實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他設計方案和附圖。
[0017]圖1是本實施例的安裝結構示意圖；
[0018]圖2是本實施例的筒體的剖面視圖；
[0019]圖3是本實施例的導流旋轉渦輪的剖面視圖；
[0020]圖4是本實施例的導流定輪的剖面視圖；
[0021]圖5是本實施例的上接頭懸掛筒的俯視圖。
【具體實施方式】
[0022]以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本實用新型的目的、特徵和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基於本實用新型的實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬於本實用新型保護的範圍。另外，文中所提到的所有聯接/連接關係，並非單指構件直接相接，而是指可根據具體實施情況，通過添加或減少聯接輔件，來組成更優的聯接結構。本實用新型中的各個技術特徵，在不互相矛盾衝突的前提下可以交互組合。
[0023]參照圖1，如圖所示，一種井下渦輪發電機，包括:位於外部用於保護內部元器件的機體，還包括設置在機體前端的動能轉換裝置、設置在機體中端的發電裝置、連接動能轉換裝置和發電裝置且用於傳遞動能的傳動裝置、設置在機體後端且用於控制輸出電流大小的電源管理裝置。本實用新型主要應用於為井下設備提供動力，通過使用本實用新型所提供的井下渦輪發電機，能利用泥漿的動能，從而切割磁感線發電，優化能源的利用，同時還具有輸出電流穩定、實用性強、結構合理可靠、性能穩定、能長時間為隨鑽設配供電的優點。
[0024]進一步,參照圖1至圖2,如圖所示,所述機體包括機體中部的筒體1、機體前部的導流筒2、通過固定銷3連接於導流筒2前端的上接頭懸掛筒4，所述筒體I的前後兩端分別連接有上接頭5和下接頭6。作為優選的實施方式，如圖5所示，所述上接頭懸掛筒4上圓周均勻分布六個弧形的過流孔。
[0025]進一步，所述傳動裝置包括:穿過導流筒2內且通過第一軸承7連接於筒體I的連接軸8、穿過筒體I內且通過第二軸承9連接於筒體I的電機轉子連接軸10，所述連接軸8與電機轉子連接軸10之間設有用於控制轉動速度的變速器11。
[0026]進一步，所述發電裝置包括:設置在連接軸10上且位於上接頭5前方的耦合電磁裝置、位於筒體I內且設置在下接頭6前方的電機線圈定子12、設置在電機轉子連接軸10上且位於電機線圈定子12內的電機磁性轉子13。
[0027]進一步,所述稱合電磁裝置包括稱合外磁筒14、稱合內磁筒15、位於稱合外磁筒14與耦合內磁筒15之間的耦合抗壓管16，所述耦合內磁筒15固定連接於連接軸8上，所述耦合外磁筒14後端通過第三軸承17與上接頭5前端連接。耦合外磁筒14和耦合內磁筒15之間有很好的磁力，因而通過耦合外磁筒14的轉動可帶動耦合內磁筒15的旋轉，通過使用耦合電磁裝置和耦合抗壓管16，保護使元件不受泥漿的侵蝕，使發電過程不受任何影響。進一步，所述電源管理裝置包括:螺紋連接於下接頭6後端的電源管理器18，所述電源管理器18和電機線圈定子12之間通過導線19連接。所述電源管理器18採用三相整流穩壓晶片，使發電機產生穩定的電壓電流供設備使用。
[0028]進一步，所述動能轉換裝置包括設置在上接頭懸掛筒4內且與導流筒2內部相通的過流通道20、固定連接於耦合外磁筒14外側的導流旋轉渦輪21、通過第四軸承22連接於耦合外磁筒14前端的導流定輪23、位於導流定輪23與連接軸8之間的連接定位管24、螺紋連接於定位管24的打撈頭25，所述導流旋轉渦輪21外側設有旋轉葉片26，所述導流定輪23外側設有與旋轉葉片26螺旋方向相反的導向螺旋葉片27。參照圖3至圖4，如圖所示，作為優選的實施方式，所述旋轉葉片26上半部的外徑不大於下半部的半徑。所述導流定輪23外側的導向螺旋葉片27的葉片數量為4個，葉片螺旋角為70°，與之相對應的導流旋轉渦輪21外側的旋轉葉片26的葉片數量為5個，螺旋角為38°。
[0029]泥漿首先通過上接頭懸掛筒4流入導流筒2內，然後沿著導向螺旋葉片27形成的螺旋通道高速的旋轉，使得泥漿衝出時帶有很大的慣性來推動導流旋轉渦輪21轉動，從而帶動耦合電磁裝置、電機轉子連接軸10和電機磁性轉子13轉動，電機磁性轉子13在電機線圈定子12的內部轉動產生電流，經過電源管理器18整流穩壓後，為其他設配供電；在發電過程中，通過調節導流旋轉渦輪21的參數、過流面積以及變速器11來調節轉速的大小，從而控制輸出電流的大小，具有很強的實用性。
[0030]進一步，所述電機線圈定子12與下接頭6之間設有用於保護電機轉子連接軸10的扶正套28，所述扶正套28通過第三軸承29與電機轉子連接軸10連接，所述扶正套28上設有便於導線19引出的導線引孔29。
[0031]進一步，所述筒體I表面設有定子降溫機構，所述定子降溫機構包括位於電機線圈定子12外壁跟筒體I內壁之間的冷水道30。所述冷水道30與電機線圈定子12外壁跟筒體I內壁相接觸的壁厚比其他部位的壁厚小，當電機線圈定子12運行溫度升高時，冷水道30內的冷水上下循環流動帶走電機線圈定子12所產生的熱量，達到降溫的作用。
[0032]以上對本實用新型的較佳實施方式進行了具體說明，但本實用新型並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。
【權利要求】
1.一種井下渦輪發電機，包括:位於外部用於保護內部元器件的機體，其特徵在於:還包括設置在機體前端的動能轉換裝置、設置在機體中端的發電裝置、連接動能轉換裝置和發電裝置且用於傳遞動能的傳動裝置、設置在機體後端且用於控制輸出電流大小的電源管理裝置。
2.根據權利要求1所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述機體包括機體中部的筒體(I)、機體前部的導流筒(2)、通過固定銷(3)連接於導流筒(2)前端的上接頭懸掛筒(4)，所述筒體(I)的前後兩端分別連接有上接頭(5)和下接頭(6)。
3.根據權利要求2所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述傳動裝置包括:穿過導流筒⑵內且通過第一軸承(7)連接於筒體⑴的連接軸(8)、穿過筒體⑴內且通過第二軸承(9)連接於筒體(I)的電機轉子連接軸(10)，所述連接軸(8)與電機轉子連接軸(10)之間設有用於控制轉動速度的變速器(11)。
4.根據權利要求3所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述發電裝置包括:設置在連接軸(10)上且位於上接頭(5)前方的耦合電磁裝置、位於筒體(I)內且設置在下接頭(6)前方的電機線圈定子(12)、設置在電機轉子連接軸(10)上且位於電機線圈定子(12)內的電機磁性轉子(13)。
5.根據權利要求4所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述耦合電磁裝置包括耦合外磁筒(14)、|禹合內磁筒(15)、位於f禹合外磁筒(14)與I禹合內磁筒(15)之間的I禹合抗壓管(16)，所述耦合內磁筒(15)固定連接於連接軸(8)上，所述耦合外磁筒(14)後端通過第三軸承(17)與上接頭(5)前端連接。
6.根據權利要求4所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述電源管理裝置包括:螺紋連接於下接頭(6)後端的電源管理器(18)，所述電源管理器(18)和電機線圈定子(12)之間通過導線(19)連接。
7.根據權利要求5所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述動能轉換裝置包括設置在上接頭懸掛筒(4)內且與導流筒(2)內部相通的過流通道(20)、固定連接於耦合外磁筒(14)外側的導流旋轉渦輪(21)、通過第四軸承(22)連接於耦合外磁筒(14)前端的導流定輪(23)、位於導流定輪(23)與連接軸(8)之間的連接定位管(24)、螺紋連接於定位管(24)的打撈頭(25)，所述導流旋轉渦輪(21)外側設有旋轉葉片(26)，所述導流定輪(23)外側設有與旋轉葉片(26)螺旋方向相反的導向螺旋葉片(27)。
8.根據權利要求6所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述電機線圈定子(12)與下接頭(6)之間設有用於保護電機轉子連接軸(10)的扶正套(28)，所述扶正套(28)通過第三軸承(29)與電機轉子連接軸(10)連接，所述扶正套(28)上設有便於導線(19)引出的導線引孔(29)。
9.根據權利要求4至8任一所述的井下渦輪發電機，其特徵在於:所述筒體(I)表面設有定子降溫機構，所述定子降溫機構包括位於電機線圈定子(12)外壁跟筒體⑴內壁之間的冷水道(30)。
【文檔編號】F03B13/02GK203640919SQ201320713237
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2013年11月13日
【發明者】陶軍 申請人:張家港市勝港機械製造有限公司