一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油钻井工程领域，特别涉及一种用于泥浆脉冲发生器的无刷直流电机传动机构。
【背景技术】
[0002]石油钻井过程中，尤其是水平井、大位移井和分支井等复杂结构井的钻井过程中，井场人员需要实时了解的各种井下参数是由随钻测量MWD、随钻测井LWD系统完成的。
[0003]随钻测量的信息传输方法主要有四种:有线电缆法、泥浆脉冲法、声波法和电磁波法，每种方式都有其局限性和适用范围，其中以泥浆脉冲法应用最为广泛、可靠。泥浆脉冲法又分为负脉冲、正脉冲和连续波三种传输方式，目前应用最广泛的正脉冲传输方式。
[0004]其中，带先导控制的液压驱动往复式信号发生器是泥浆正脉冲传输方式最普遍的形式。它由液压控制回路驱动主节流阀往复运动来产生压力脉冲信号，液压控制回路的介质可以是钻井液也可以是液压油。其中以钻井液为介质的往复节流式信号发生器的液压控制回路结构比较简单，但是由于钻井液存在着污染比较严重、流动具有非牛顿特性以及其性质随钻井工况的变化而变化的问题，导致其工作频率很低，只能产生离散的压力脉冲信号；以液压油为介质的往复节流式信号发生器需要在建立一套液压动力系统，结构十分复杂，由于空间狭小，环境恶劣限制了高性能液压元件的应用。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，用于无线随钻测量系统中驱动先导阀动作。当系统需要产生脉冲信号时，无刷直流电机传动机构驱动先导阀动作，进而控制主阀动作，产生泥浆正脉冲信号。
[0006]本实用新型采用技术方案是:一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，包括无刷直流电机及控制系统、柔性联轴器、滚珠丝杠、主轴和限位装置，直流无刷电机及控制系统在顶部，柔性联轴器、滚珠丝杠、主轴依次连接，限位装置安装于底部；直流无刷电机及控制系统由驱动器模块、无刷直流电机和减速器组成；柔性联轴器由紧固轴件壳体与弹性体组成；滚珠丝杠由滚珠螺母与丝杆组成。
[0007]无刷直流电机、减速器、柔性联轴器、滚珠丝杠浸于液压油中，主轴部分浸没于液压中，另一部分浸没于泥浆中。
[0008]滚珠丝杠与无刷直流电机转轴连接，转动转变为直线运动，主轴的末端设有限位
目.ο
[0009]主轴与滚珠螺母焊接于一起。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的优点是:无刷直流电机因其无电刷特性，完全浸没于液压油中，既不会破坏仪器的防爆特性，又能满足仪器内外压平衡的要求。无刷直流电机旋转，滚珠丝杠将旋转运动转变为直线运动。滚珠丝杠传动效率高，再加其完全浸没于液压油中，机械磨损更小，在其合理的使用寿命下，可以实现免维护。柔性联轴器可以缓冲电机加减速产生的瞬间大转矩，保护后续的传动部件及无刷直流电机自身。主轴的直线运动方向在适当的位置设有限位装置，到达限位装置后，无刷直流电机堵转，电流升高，驱动器依据检测到的电流判断主轴位置，控制电机转动方向，从而实现对脉冲器主阀的先导控制。本实用新型结构简单，工作可靠，节约电量，适用于无线随钻测量系统，解决泥浆脉冲发生器故障率高及控制复杂的问题。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图。
[0012]图中:1为限位装置，2为主轴、3为丝杆、4为滚珠螺母、5为柔性联轴器、6为减速器、7为无刷直流电机。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0014]如图1所示，一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，包括无刷直流电机7及控制系统、柔性联轴器5、滚珠丝杠、主轴2和限位装置1，直流无刷电机7及控制系统在顶部，柔性联轴器5、滚珠丝杠、主轴2依次连接，限位装置I安装于底部；直流无刷电机7及控制系统由驱动器模块、无刷直流电机7和减速器6组成；柔性联轴器5由紧固轴件壳体与弹性体组成；滚珠丝杠由滚珠螺母4与丝杆3组成。整个机构在井下工作时，安装于抗压外筒中，抗压外筒外部的泥浆压力在相应平衡装置的作用下，与内部的液压油压力保持一致。
[0015]无刷直流电机7、减速器6、柔性联轴器5、滚珠丝杠浸于液压油中，主轴2部分浸没于液压中，另一部分浸没于泥浆中。
[0016]滚珠丝杠与无刷直流电机7转轴连接，转动转变为直线运动，主轴2的末端设有限位装置I。
[0017]主轴2与滚珠螺母4焊接于一起。它们两端所受的压力基本一致，因此主轴2所受的驱动力全部来源于滚珠丝杠的轴向力。
[0018]先导阀需要动作时，驱动器模块控制无刷直流电机7正转，通过柔性联轴器5驱动丝杆3正转，进而带动滚珠螺母4往右移动，移动一段距离后，丝杠3端面与主轴2端面接触，无刷直流电机7堵转，电流升高，驱动器模块检测到电流升高后，控制无刷直流电机7停止转动，并将无刷直流电机7下一步的转动方向调整为反转。该状态保持一段时间后，驱动器模块控制无刷直流电机7反转，通过柔性联轴器5驱动丝杆3反转，进而带动滚珠螺母4往左移动图1所示，移动一段距离后，主轴2端面与限位装置I接触，无刷直流电机7堵转，电流升高，驱动器模块检测到电流升高后，控制无刷直流电机7停止转动，并将无刷直流电机7下一步的转动方向调整为正转，保持一段时间，完成先导阀的一次动作。
[0019]本实用新型应用时，需要同无线随钻测量系统的其他模块一起工作。产生泥浆压力波动，地面系统依据检测到的压力波动进行解码，得到随钻测量、测井数据。
【主权项】
1.一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，包括无刷直流电机及控制系统、柔性联轴器、滚珠丝杠、主轴和限位装置，其特征在于:直流无刷电机及控制系统在顶部，柔性联轴器、滚珠丝杠、主轴依次连接，限位装置安装于底部；直流无刷电机及控制系统由驱动器模块、无刷直流电机和减速器组成；柔性联轴器由紧固轴件壳体与弹性体组成；滚珠丝杠由滚珠螺母与丝杆组成。
2.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，其特征在于:无刷直流电机、减速器、柔性联轴器、滚珠丝杠浸于液压油中，主轴部分浸没于液压中，另一部分浸没于泥浆中。
3.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，其特征在于:滚珠丝杠与无刷直流电机转轴连接，转动转变为直线运动，主轴的末端设有限位装置。
4.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，其特征在于:主轴与滚珠螺母焊接于一起。
【专利摘要】本实用新型公布一种泥浆脉冲发生器无刷直流电机传动机构，由无刷直流电机及控制系统、柔性联轴器、滚珠丝杠、主轴和限位装置组成。直流无刷电机及控制系统由驱动器模块、无刷直流电机和减速器组成；弹性联轴器由紧固轴件壳体与弹性体组成；滚珠丝杠由滚珠螺母与丝杆组成；滚珠丝杠将电机的转动转变为直线运动，主轴的直线运动方向在适当的位置设有限位装置，到达限位装置后，无刷直流电机堵转，电流升高，驱动器依据检测到的电流判断主轴位置，控制电机转动方向，从而实现对脉冲器主阀的先导控制。本实用新型结构简单，工作可靠，节约电量，适用于无线随钻测量系统，解决泥浆脉冲发生器故障率高及控制复杂的问题。
【IPC分类】H02K7-06, E21B47-18
【公开号】CN204327078
【申请号】CN201420698031
【发明人】吴俊杰, 顾鹏, 付翠玲, 张咸科, 韩文峰
【申请人】斯伦贝谢金地伟业油田技术(山东)有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月20日