一种井下涡轮发电的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种井下涡轮发电机，包括：位于外部用于保护内部元器件的机体，还包括设置在机体前端的动能转换装置、设置在机体中端的发电装置、连接动能转换装置和发电装置且用于传递动能的传动装置、设置在机体后端且用于控制输出电流大小的电源管理装置。本实用新型主要应用于为井下设备提供动力，通过使用本实用新型所提供的井下涡轮发电机，能利用泥浆的动能，带动转子转动，从而切割磁感线发电，优化能源的利用，同时该实用新型还具有输出电流稳定、实用性强、结构合理可靠、性能稳定、能长时间为随钻设配供电的优点。
【专利说明】一种井下涡轮发电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种涡轮发电机，具体涉及一种井下涡轮发电机。
【背景技术】
[0002]随着石油钻井技术的不断进步和开发石油的要求提高，随钻测量和井下导向控制技术有了很高的技术提升，目前井下各种工程、传感器以及导向控制部件都得到了广泛的使用，如LWD、MWD和垂直钻井等系统。随着钻井深度的逐渐加大，尤其在运行空间比较狭小的情况下，随钻仪器跟导向控制设配都受到了很大的限制，光凭借外部的电机供电是不可行的。
[0003]就目前而言，通常为井下设备提供动力的方法一般为两种:一种是采用锂电池为井下仪器和部件供电，但是采用锂电池，发电量小，不能供随钻设配长时间运行，会导致工程进度缓慢，同时，在井下作业中大量废旧电池的产生也不利于环境保护。另外一种是井下随钻涡轮发电机，利用泥浆的动能，带动转子转动，从而切割磁感线发电，达到供电的要求，该涡轮发电机将动能转化为电能，优化了能源的利用，但是还存在输出电流变化幅度较大、发电功率过小、性能不稳定、难以为随钻设配长时间运作供电的问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的问题是，针对上述技术的不足，设计出一种输出电流稳定、实用性强、结构合理可靠、性能稳定、能长时间为随钻设配供电的井下涡轮发电机。
[0005]本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是:
[0006]一种井下涡轮发电机，包括:位于外部用于保护内部元器件的机体，还包括设置在机体前端的动能转换装置、设置在机体中端的发电装置、连接动能转换装置和发电装置且用于传递动能的传动装置、设置在机体后端且用于控制输出电流大小的电源管理装置。
[0007]在本实用新型中，所述机体包括机体中部的筒体、机体前部的导流筒、通过固定销连接于导流筒前端的上接头悬挂筒，所述筒体的前后两端分别连接有上接头和下接头。
[0008]在本实用新型中，所述传动装置包括:穿过导流筒内且通过第一轴承连接于筒体的连接轴、穿过筒体内且通过第二轴承连接于筒体的电机转子连接轴，所述连接轴与电机转子连接轴之间设有用于控制转动速度的变速器。
[0009]在本实用新型中，所述发电装置包括:设置在连接轴上且位于上接头前方的耦合电磁装置、位于筒体内且设置在下接头前方的电机线圈定子、设置在电机转子连接轴上且位于电机线圈定子内的电机磁性转子。
[0010]在本实用新型中，所述耦合电磁装置包括耦合外磁筒、耦合内磁筒、位于耦合外磁筒与耦合内磁筒之间的耦合抗压管，所述耦合内磁筒固定连接于连接轴上，所述耦合外磁筒后端通过第三轴承与上接头前端连接。
[0011]在本实用新型中，所述电源管理装置包括:螺纹连接于下接头后端的电源管理器，所述电源管理器和电机线圈定子之间通过导线连接。[0012]在本实用新型中，所述动能转换装置包括设置在上接头悬挂筒内且与导流筒内部相通的过流通道、固定连接于耦合外磁筒外侧的导流旋转涡轮、通过第四轴承连接于耦合外磁筒前端的导流定轮、位于导流定轮与连接轴之间的连接定位管、螺纹连接于定位管的打捞头，所述导流旋转涡轮外侧设有旋转叶片，所述导流定轮外侧设有与旋转叶片螺旋方向相反的导向螺旋叶片。
[0013]在本实用新型中，所述电机线圈定子与下接头之间设有用于保护电机转子连接轴的扶正套，所述扶正套通过第三轴承与电机转子连接轴连接，所述扶正套上设有便于导线引出的导线引孔。
[0014]在本实用新型中，所述筒体表面设有定子降温机构，所述定子降温机构包括位于电机线圈定子外壁跟筒体内壁之间的冷水道。
[0015]本实用新型的有益效果是:本实用新型主要应用于为井下设备提供动力，通过使用本实用新型所提供的井下涡轮发电机，由于井下涡轮发电机还包括设置在机体前端的动能转换装置、设置在机体中端的发电装置、连接动能转换装置和发电装置且用于传递动能的传动装置、设置在机体后端且用于控制输出电流大小的电源管理装置，所以能利用泥浆的动能，带动转子转动，从而切割磁感线发电，优化能源的利用，同时还具有输出电流稳定、实用性强、结构合理可靠、性能稳定、能长时间为随钻设配供电的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型的实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
[0017]图1是本实施例的安装结构示意图；
[0018]图2是本实施例的筒体的剖面视图；
[0019]图3是本实施例的导流旋转涡轮的剖面视图；
[0020]图4是本实施例的导流定轮的剖面视图；
[0021]图5是本实施例的上接头悬挂筒的俯视图。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
[0023]参照图1，如图所示，一种井下涡轮发电机，包括:位于外部用于保护内部元器件的机体，还包括设置在机体前端的动能转换装置、设置在机体中端的发电装置、连接动能转换装置和发电装置且用于传递动能的传动装置、设置在机体后端且用于控制输出电流大小的电源管理装置。本实用新型主要应用于为井下设备提供动力，通过使用本实用新型所提供的井下涡轮发电机，能利用泥浆的动能，从而切割磁感线发电，优化能源的利用，同时还具有输出电流稳定、实用性强、结构合理可靠、性能稳定、能长时间为随钻设配供电的优点。
[0024]进一步,参照图1至图2,如图所示,所述机体包括机体中部的筒体1、机体前部的导流筒2、通过固定销3连接于导流筒2前端的上接头悬挂筒4，所述筒体I的前后两端分别连接有上接头5和下接头6。作为优选的实施方式，如图5所示，所述上接头悬挂筒4上圆周均匀分布六个弧形的过流孔。
[0025]进一步，所述传动装置包括:穿过导流筒2内且通过第一轴承7连接于筒体I的连接轴8、穿过筒体I内且通过第二轴承9连接于筒体I的电机转子连接轴10，所述连接轴8与电机转子连接轴10之间设有用于控制转动速度的变速器11。
[0026]进一步，所述发电装置包括:设置在连接轴10上且位于上接头5前方的耦合电磁装置、位于筒体I内且设置在下接头6前方的电机线圈定子12、设置在电机转子连接轴10上且位于电机线圈定子12内的电机磁性转子13。
[0027]进一步,所述稱合电磁装置包括稱合外磁筒14、稱合内磁筒15、位于稱合外磁筒14与耦合内磁筒15之间的耦合抗压管16，所述耦合内磁筒15固定连接于连接轴8上，所述耦合外磁筒14后端通过第三轴承17与上接头5前端连接。耦合外磁筒14和耦合内磁筒15之间有很好的磁力，因而通过耦合外磁筒14的转动可带动耦合内磁筒15的旋转，通过使用耦合电磁装置和耦合抗压管16，保护使元件不受泥浆的侵蚀，使发电过程不受任何影响。进一步，所述电源管理装置包括:螺纹连接于下接头6后端的电源管理器18，所述电源管理器18和电机线圈定子12之间通过导线19连接。所述电源管理器18采用三相整流稳压芯片，使发电机产生稳定的电压电流供设备使用。
[0028]进一步，所述动能转换装置包括设置在上接头悬挂筒4内且与导流筒2内部相通的过流通道20、固定连接于耦合外磁筒14外侧的导流旋转涡轮21、通过第四轴承22连接于耦合外磁筒14前端的导流定轮23、位于导流定轮23与连接轴8之间的连接定位管24、螺纹连接于定位管24的打捞头25，所述导流旋转涡轮21外侧设有旋转叶片26，所述导流定轮23外侧设有与旋转叶片26螺旋方向相反的导向螺旋叶片27。参照图3至图4，如图所示，作为优选的实施方式，所述旋转叶片26上半部的外径不大于下半部的半径。所述导流定轮23外侧的导向螺旋叶片27的叶片数量为4个，叶片螺旋角为70°，与之相对应的导流旋转涡轮21外侧的旋转叶片26的叶片数量为5个，螺旋角为38°。
[0029]泥浆首先通过上接头悬挂筒4流入导流筒2内，然后沿着导向螺旋叶片27形成的螺旋通道高速的旋转，使得泥浆冲出时带有很大的惯性来推动导流旋转涡轮21转动，从而带动耦合电磁装置、电机转子连接轴10和电机磁性转子13转动，电机磁性转子13在电机线圈定子12的内部转动产生电流，经过电源管理器18整流稳压后，为其他设配供电；在发电过程中，通过调节导流旋转涡轮21的参数、过流面积以及变速器11来调节转速的大小，从而控制输出电流的大小，具有很强的实用性。
[0030]进一步，所述电机线圈定子12与下接头6之间设有用于保护电机转子连接轴10的扶正套28，所述扶正套28通过第三轴承29与电机转子连接轴10连接，所述扶正套28上设有便于导线19引出的导线引孔29。
[0031]进一步，所述筒体I表面设有定子降温机构，所述定子降温机构包括位于电机线圈定子12外壁跟筒体I内壁之间的冷水道30。所述冷水道30与电机线圈定子12外壁跟筒体I内壁相接触的壁厚比其他部位的壁厚小，当电机线圈定子12运行温度升高时，冷水道30内的冷水上下循环流动带走电机线圈定子12所产生的热量，达到降温的作用。
[0032]以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种井下涡轮发电机，包括:位于外部用于保护内部元器件的机体，其特征在于:还包括设置在机体前端的动能转换装置、设置在机体中端的发电装置、连接动能转换装置和发电装置且用于传递动能的传动装置、设置在机体后端且用于控制输出电流大小的电源管理装置。
2.根据权利要求1所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述机体包括机体中部的筒体(I)、机体前部的导流筒(2)、通过固定销(3)连接于导流筒(2)前端的上接头悬挂筒(4)，所述筒体(I)的前后两端分别连接有上接头(5)和下接头(6)。
3.根据权利要求2所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述传动装置包括:穿过导流筒⑵内且通过第一轴承(7)连接于筒体⑴的连接轴(8)、穿过筒体⑴内且通过第二轴承(9)连接于筒体(I)的电机转子连接轴(10)，所述连接轴(8)与电机转子连接轴(10)之间设有用于控制转动速度的变速器(11)。
4.根据权利要求3所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述发电装置包括:设置在连接轴(10)上且位于上接头(5)前方的耦合电磁装置、位于筒体(I)内且设置在下接头(6)前方的电机线圈定子(12)、设置在电机转子连接轴(10)上且位于电机线圈定子(12)内的电机磁性转子(13)。
5.根据权利要求4所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述耦合电磁装置包括耦合外磁筒(14)、|禹合内磁筒(15)、位于f禹合外磁筒(14)与I禹合内磁筒(15)之间的I禹合抗压管(16)，所述耦合内磁筒(15)固定连接于连接轴(8)上，所述耦合外磁筒(14)后端通过第三轴承(17)与上接头(5)前端连接。
6.根据权利要求4所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述电源管理装置包括:螺纹连接于下接头(6)后端的电源管理器(18)，所述电源管理器(18)和电机线圈定子(12)之间通过导线(19)连接。
7.根据权利要求5所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述动能转换装置包括设置在上接头悬挂筒(4)内且与导流筒(2)内部相通的过流通道(20)、固定连接于耦合外磁筒(14)外侧的导流旋转涡轮(21)、通过第四轴承(22)连接于耦合外磁筒(14)前端的导流定轮(23)、位于导流定轮(23)与连接轴(8)之间的连接定位管(24)、螺纹连接于定位管(24)的打捞头(25)，所述导流旋转涡轮(21)外侧设有旋转叶片(26)，所述导流定轮(23)外侧设有与旋转叶片(26)螺旋方向相反的导向螺旋叶片(27)。
8.根据权利要求6所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述电机线圈定子(12)与下接头(6)之间设有用于保护电机转子连接轴(10)的扶正套(28)，所述扶正套(28)通过第三轴承(29)与电机转子连接轴(10)连接，所述扶正套(28)上设有便于导线(19)引出的导线引孔(29)。
9.根据权利要求4至8任一所述的井下涡轮发电机，其特征在于:所述筒体(I)表面设有定子降温机构，所述定子降温机构包括位于电机线圈定子(12)外壁跟筒体⑴内壁之间的冷水道(30)。
【文档编号】F03B13/02GK203640919SQ201320713237
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】陶军 申请人:张家港市胜港机械制造有限公司