井下多级涡轮发电机的制作方法

本实用新型涉及井下电源的技术领域，尤其涉及一种能作为电源为井下随钻装备提供电能的井下多级涡轮发电机。

背景技术：

在石油天然气勘探领域，井下涡轮发电机作为随钻装备的供电单元，该技术已普遍应用，但遇到泥浆排量小或仪器负载大的情形，涡轮输出功率无法满足随钻装备的正常工作需求，影响了工程师的钻井决策。

为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种井下多级涡轮发电机，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种井下多级涡轮发电机，其结构简单，操作方便，有效解决泥浆排量小或仪器负载大时，井下发电机供电不足的问题。

为解决上述问题，本实用新型公开了一种井下多级涡轮发电机，包括发电机本体以及设置于发电机本体外缘的多级涡轮，所述多级涡轮至少一级涡轮和二级涡轮，其特征在于：

所述一级涡轮包含一级导流定子和一级涡轮转子，所述一级导流定子设置于一级涡轮转子前方且相对固定，所述一级涡轮转子可旋转的安装于发电机本体，所述二级涡轮包含二级导流定子和二级涡轮转子，所述二级导流定子设置于二级涡轮转子前方且相对固定，所述二级涡轮转子可旋转的安装于发电机本体。

其中：所述发电机本体包含隔磁罩与发电机本体外壳，所述隔磁罩紧固于发电机本体外壳的前端，包含所述一级涡轮和二级涡轮的多级涡轮设置于隔磁罩外部。

其中：所述隔磁罩前部设有细轴，所述一级涡轮转子和二级涡轮转子内壁两端分别通过TC轴承可旋转的支撑于隔磁罩的外周。

其中：所述细轴上间隔设计有统一规格的外螺纹，分别用于固定各级导流定子和TC轴承的内环，TC轴承的外环紧固于涡轮转子的内壁两端。

其中：所述TC轴承的内外环摩擦面镶嵌的硬质合金片厚度不小于基体的1/3以确保TC轴承的井下使用寿命。

其中：所述TC轴承的内外环摩擦接触面均匀涂抹润滑脂以保证TC轴承的内外环摩擦面在充分润滑情况下相对旋转。

其中：所述发电机本体外壳内设有发电机转子轴，所述发电机转子轴的前部伸入所述隔磁罩内，各涡轮转子的内壁上均设有耦合外磁片，所述发电机转子轴的周缘对应所述耦合外磁片设置有耦合内磁片。

其中：所述发电机转子轴的后部周向设置有N、S级交互布置的转子磁片，所述发电机本体外壳内设有位于转子磁片外侧的发电机定子绕组。

其中：所述发电机定子绕组为三相绕组。

其中：所述发电机本体外壳内可拆卸的固设有容置架以及整流电路支架，所述发电机转子轴的后部两端可旋转的支撑于容置架内，所述发动机定子绕组间隔一定距离的设置于发电机转子轴后部的外侧以及可拆卸的固设于容置架，所述整流电路支架连接于所述容置架的后端且设有电连接于发动机定子绕组的桥式电路。

通过上述结构可知，本实用新型的井下多级涡轮发电机具有如下效果：

1、结构简单，装卸便利，操作方便，便于维护和更换；

2、使用井下多级涡轮发电机可以解决常规涡轮发电机供电不足问题，确保井下随钻装备正常工作；

3、发电效率高，充分利用泥浆功能，提高环保效能。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本实用新型的井下多级涡轮发电机的结构示意图。

图2显示了本实用新型的井下多级涡轮发电机的剖面图。

附图标记：

A-一级涡轮，1a一级导流定子，2a一级涡轮转子，B-二级涡轮，1b二级导流定子，2b二级涡轮转子，1-导流定子，2-涡轮转子，3-隔磁罩，4-发电机本体外壳，5a、5b-TC轴承，6a、6b-耦合内磁片，7a、7b-耦合外磁片，8-发电机转子轴，9-转子磁片，10-发电机定子绕组，11-定子绕组支承座，12-整流电路支架。

具体实施方式

参见图1和2，显示了本实用新型的井下多级涡轮发电机。

所述井下多级涡轮发电机包括发电机本体以及设置于发电机本体外缘的多级涡轮，所述多级涡轮至少包含一级涡轮A和二级涡轮B，所述一级涡轮A可包含一级导流定子1a和一级涡轮转子2a，所述一级导流定子1a设置于一级涡轮转子2a前方且相对固定，所述一级涡轮转子2a可旋转的安装于发电机本体，所述二级涡轮B可包含二级导流定子1b和二级涡轮转子2b，所述二级导流定子1b设置于二级涡轮转子2b前方且相对固定，所述二级涡轮转子2b可旋转的安装于发电机本体，且本申请并不以二级为限，可安装多级涡轮，各级涡轮均包含一导流定子和一涡轮转子。

其中，各导流定子均包含螺旋叶片，各涡轮转子包含与导流定子旋向相反的另一螺旋叶片，从而有效提高效率。

由图1所示，本申请的井下多级涡轮发电机在具体工作中，泥浆流体流过一级导流定子1a后改变方向，冲击一级涡轮转子2a，使一级涡轮转子2a旋转，流体再流过二级导流定子1b和二级涡轮转子2b，二级涡轮转子2b也随之旋转，只要流体连续，一级涡轮转子2a和二级涡轮转子2b就会持续旋转。

由图2所示，所述发电机本体包含隔磁罩3与发电机本体外壳4，所述隔磁罩3可通过螺纹连接紧固于发电机本体外壳4的前端，包含所述一级涡轮A和二级涡轮B的多级涡轮的各个部分设置于隔磁罩3外部，其中，所述发电机本体外壳4内设有发电机转子轴8，所述发电机转子轴8的前部伸入所述隔磁罩3内且位于所述一级涡轮转子2a和二级涡轮转子2b的内侧，所述一级涡轮转子2a和二级涡轮转子2b的内壁上均设有耦合外磁片7a和7b，所述发电机转子轴8的周缘对应所述耦合外磁片7a和7b设置有径向方向一致的耦合内磁片6a和6b，所述发电机转子轴8的后部周向设置有N、S级交互布置的转子磁片9，所述发电机本体外壳4内设有位于转子磁片9外侧的发电机定子绕组10，由此，当各个涡轮转子旋转时，耦合外磁片在其内部跟随旋转，在磁力的作用下，耦合内磁片带动发电机转子轴8旋转，每一级涡轮转子均可以对发电机转子轴8作用，增大发电机转子轴8的输出扭矩，而且，转子磁片9旋转制造旋转磁场，发电机定子绕组10切割磁力线，产生交流电动势，可输出直流电动势为井下随钻装备供电。

可选的是，所述隔磁罩3前部设有细轴，所述一级涡轮转子2a和二级涡轮转子2b内壁两端分别通过一TC轴承5a、5b可旋转的支撑于隔磁罩3的外周，所述细轴上可间隔设计有统一规格的外螺纹(左右旋不一致)，分别用于固定各级导流定子1和TC轴承5a、5b的内环，TC轴承5a、5b的外环均采用螺纹连接紧固于一级涡轮转子2a和二级涡轮转子2b的内壁两端，这样，涡轮转子2可以相对隔磁罩3转动，且隔磁罩3细轴上的螺纹左右旋设计原则能保证导流定子以及TC轴承的两个内环均是在旋转外力作用下有旋紧趋势，有效避免松脱。

优选的是，所述发电机定子绕组10通过两端的定子绕组支承座11固定于发电机本体外壳4的内部，其为三相绕组。

可选的是，所述发电机本体外壳4内可拆卸的固设有容置架以及整流电路支架12，所述发电机转子轴8的后部两端通过定子绕组支承座11可旋转的支撑于容置架内，所述发动机定子绕组10间隔一定距离的设置于发电机转子轴8后部的外侧以及可拆卸的固设于容置架，所述整流电路支架12连接于所述容置架的后端且设有电连接于发动机定子绕组10的桥式电路，由此，发电机定子绕组10切割磁力线并产生交流电动势后，可利用连接于发电机定子绕组10的整流电路支架12上的桥式电路整流输出直流电动势为井下随钻装备供电。

优选的是，所述TC轴承的内外环摩擦面镶嵌的硬质合金片厚度不小于基体的1/3，以确保TC轴承的井下使用寿命。

优选的是，所述TC轴承的内外环摩擦接触面均匀涂抹润滑脂，保证TC轴承的内外环摩擦面在充分润滑情况下相对旋转。

由此可见，本申请的具体工作过程如下：泥浆流经一级导流定子后改变方向，流向一级涡轮转子，使一级涡轮转子旋转，后流经二级导流定子，二级涡轮转子，二级涡轮转子旋转……n级涡轮转子。多级涡轮转子的旋转动作借助磁耦合装置传递至发电机的转子轴，带动转子轴旋转，在转子轴中部均匀布置有N、S极交互的磁片，发电机定子绕阻感应到交流电势，产生交流电能输出。

本申请能实现如下技术效果：

1、结构简单，装卸便利，操作方便，便于维护和更换；

2、使用井下多级涡轮发电机可以解决常规涡轮发电机供电不足问题，确保井下随钻装备正常工作；

3、发电效率高，充分利用泥浆功能，提高环保效能。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。