专利名称：磁力耦合型连续波压力脉冲发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于地质钻探、石油钻井中的泥浆脉冲发生器，尤其是一种 磁力耦合型连续波压力脉冲发生器。
背景技术：
目前，实现随钻测量(MWD)/随钻测井(LWD)遥测的方法有泥浆压力脉冲法，电磁 波法，声波法，智能钻杆法，但普遍应用的是泥浆压力脉冲法，这是因为此法简单，对于正常 钻井作业影响很小。而泥浆压力脉冲这传输方式，目前在随钻测量/随钻测井中用的最多 是泥浆正脉冲。但由于正脉冲发生器阀的运动方式是往复运动，导致其数据传输速率比较 低。目前也有一些连续波脉冲发生器，但是这些仪器结构复杂、庞大且用电量大，并且动密 封不能消除转动轴密封处产生的泄露，也有的仪器信号传输速率随着泥浆排量的大小而变 化，这些因素都制约了它们的使用范围。发明内容为了克服现有的连续波脉冲发生器结构复杂庞大、用电量大、并且动密封不能消 除转动轴密封处产生的泄露，也有的仪器信号传输速率随着泥浆排量的大小而变化的不 足，本实用新型提供一种磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，该磁力耦合型连续波压力脉 冲发生器具有结构简单、耗电量小、信号传输速率不随泥浆排量的大小而变化、密封性能好 的特点。本实用新型的技术方案是一种磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，包括与电机 相连的减速器，外部带有叶片的旋转阀定子、旋转阀转子，所述的减速器的输出轴与内磁转 子相连，内磁转子与其外部的外磁转子之间有隔离套，外磁转子内部连接转子轴，旋转阀转 子固定于转子轴的上部，旋转阀定子通过定子固定座固定在分流器上，所述的分流器圆周 上轴向有分流孔；所述的转子轴与隔离套之间设有轴承A、隔离套与外磁转子周向之间设 有轴承B、端面间设有轴承C，所述的轴承A、轴承B、轴承C均为硬质合金轴承。所述的旋转阀定子上部置有塞堵。所述分流器外部有外壳，外壳的上部有可调节旋转阀定子与旋转阀转子轴向间隙 的轴垫。所述的分流器上的分流孔为月牙形，且沿圆周均布4个。所述的旋转阀转子外部、分流器与其下部的执行机构之间置有波纹管式的轴套。本实用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，电机功率通过内磁转子、外磁 转子之间的磁体耦合力传递到旋转阀转子上，解决了井下高温高压的恶劣环境下轴系的动 密封问题，从根本上消除了转动轴密封处所产生的泥浆进入执行机构空腔的泄漏；旋转阀 转子与电机之间无接触，不存在刚性连接，不会相互影响，实现工作机械的平稳运行；该脉 冲发生器结构简单、耗电量小，适用范围广；同时，由于采用了磁力耦合器，支撑旋转运动的 轴承都浸泡在泥浆中，因此，轴承采用硬质合金轴承(TC轴承)，此类轴承具有抗磨性强、耐冲蚀、硬度高的优点，从而使得整个系统具有较长的使用寿命。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是分流器的俯视图。图中1-轴垫，2-分流器，3-塞堵，4-旋转阀定子，5-定子固定座，6-轴套，7-旋转 阀转子，8-外壳，9-分流孔，10-转子轴，11-外磁转子，12-轴承A，13-内磁转子，14-隔离 套，15-轴承B，16-轴承C，17-减速器，18-电机，19-编码器，II-执行机构。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图1、图2所示，一种磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，包括电机18、减速器 17，电机18下部连接编码器19，编码器19控制电机18的转动状态，电机18输出轴与减速 器17的输入轴相连，减速器17起到降低转速提高扭矩的作用。减速器17的输出轴与内磁 转子13相连，内磁转子13与其外部的外磁转子11之间有隔离套14，隔离套14使内磁转子 13与外磁转子11之间在运转过程中互不干扰、无接触、无摩擦，相互封闭和隔离密封。外 磁转子11内部连接转子轴10，所述的转子轴10的上部固定有旋转阀转子7，外磁转子11 通过转子轴10把旋转运动传到旋转阀转子7。所述的转子轴10与隔离套14之间设有轴 承A12、隔离套14与外磁转子11周向之间设有轴承B15、端面间设有轴承C16，所述的轴承 A12、轴承B15、轴承C16均为硬质合金轴承(TC轴承)，转子轴10的另一端由旋转阀定子4 内部的TC轴承支撑，旋转阀定子4通过定子固定座5固定在分流器2上，定子固定座5同 时把旋转阀受到的液动力通过外壳8传递到钻铤上，所述的分流器2圆周上轴向有分流孔 9，当泥浆流经旋转阀定子4之前，就有一部分泥浆由分流器2上的分流孔9分流，满足下面 动力钻具的要求，这样，可以使旋转阀转子7与旋转阀定子4之间的间隙很小，从而产生幅 值很大的压力波。作为优选，所述的分流孔9为月牙形，且沿圆周径向均布4个。旋转阀定 子4、旋转阀转子7外部有叶片，通过二者的相对旋转，改变泥浆流通面积，叶片的形状及旋 转阀定子4、旋转阀转子7之间的间隙决定了旋转阀关闭时泥浆流通面积的大小，叶片的数 目决定数据的传输速率。旋转阀定子4上部有塞堵3，可以保护旋转阀定子4内部放置的轴 承和转子轴10，减小泥浆对其冲蚀作用；分流器2外部有外壳8，外壳8的上部有可调节旋 转阀定子4与旋转阀转子7轴向间隙的轴垫1，可以根据井深来改变轴垫1的厚度来改变旋 转阀定子4和旋转阀转子7的间隙，从而产生地面上易于检测到的压力信号。上述的转子 轴10、外磁转子11、轴承々12、内磁转子13、隔离套14、轴承B15、轴承C16、减速器17、电机 18、编码器19共同组成执行机构II，所述的旋转阀转子7外部、分流器2与执行机构II之 间置有波纹管式的轴套6，执行机构II与分流器2之间的间隙可以由轴套6通过改变波纹 管的波距来调节补偿。该脉冲发生器由于应用了磁力耦合的原理，可将由轴传递动力的动密封转化为静 密封，从根本上消除了转动轴密封处所产生的泥浆进入执行机构II空腔的泄漏；由于旋转 阀与电机之间无接触，不存在刚性连接问题，不会相互影响，实现工作机械的平稳运行；当 旋转阀发生事故不能旋转时，旋转阀与电机之间滑脱而结束转矩的传递，对电机起到了保 护作用。同时由于采用了磁力耦合器，支撑旋转运动的轴承都浸泡在泥浆中，因此，上述的 轴承A12、轴承B15、轴承C16均为硬质合金轴承(TC轴承)，该种轴承具有抗磨性强、耐冲蚀、硬度高的优点，所以泥浆中的固体颗粒对其使用寿命影响很小；同时泥浆对TC轴承可 以起到润滑冷却的作用；TC轴承的轴瓦和轴颈的支承面较大，而且有泥浆层的缓冲和阻尼 作用，因而在井底冲击和振动很大的环境中显示出较滚动轴承更优越的性能，具有更长的 使用寿命。
权利要求1.一种磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，包括与电机(18)相连的减速器(17)，外部 带有叶片的旋转阀定子G)、旋转阀转子(7)，其特征在于所述的减速器(17)的输出轴与 内磁转子(13)相连，内磁转子(1 与其外部的外磁转子(11)之间有隔离套(14)，外磁转 子(11)内部连接转子轴(10)，旋转阀转子(7)固定于转子轴(10)的上部，旋转阀定子(4) 通过定子固定座(5)固定在分流器( 上，所述的分流器O)圆周上轴向有分流孔(9)；所 述的转子轴(10)与隔离套(14)之间设有轴承A(12)、隔离套(14)与外磁转子(11)周向 之间设有轴承B(15)、端面间设有轴承C(16)，所述的轴承A(12)、轴承B(15)、轴承C(16) 均为硬质合金轴承。
2.根据权利要求1所述的磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，其特征在于所述的旋 转阀定子(4)上部置有塞堵(3)。
3.根据权利要求2所述的磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，其特征在于所述分流 器(2)外部有外壳(8)，外壳(8)的上部有可调节旋转阀定子(4)与旋转阀转子(7)轴向间 隙的轴垫(1)。
4.根据权利要求3所述的磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，其特征在于所述的分 流器( 上的分流孔(9)为月牙形，且沿圆周均布4个。
5.根据权利要求4所述的磁力耦合型连续波压力脉冲发生器，其特征在于所述的旋 转阀转子(7)外部、分流器O)与其下部的执行机构(II)之间置有波纹管式的轴套(6)。
专利摘要一种磁力耦合型连续波压力脉冲发生器。主要解决现有的连续波脉冲发生器结构复杂庞大、用电量大、并且动密封不能消除转动轴密封处产生的泄露的问题。其特征在于减速器(17)的输出轴与内磁转子(13)相连，内磁转子(13)与其外部的外磁转子(11)之间有隔离套(14)，外磁转子(11)内部连接转子轴(10)，旋转阀转子(7)固定于转子轴(10)的上部，旋转阀定子(4)通过定子固定座(5)固定在分流器(2)上，分流器上轴向有分流孔(9)；轴承A(12)、轴承B(15)、轴承C(16)均为硬质合金轴承。该脉冲发生器具有结构简单、耗电量小、信号传输速率不随泥浆排量的大小而变化、密封性能好的特点。
文档编号E21B47/18GK201826834SQ20102058725
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者石荣 申请人:中国石油集团钻井工程技术研究院