CN106321332A - 一种钻探用钻杆发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种钻探用钻杆发电装置，包括泥浆钻杆、主转轴、发电机、磁力联轴器和工作电路，所述的泥浆涡轮机构由固定安装在井下发电系统机体上的具有螺旋状叶片的导轮，以及通过键连接安装在传动轴上置于导轮机构一侧的具有螺旋状叶片的转轮；泥浆涡轮机构最下部的涡轮连接磁力联轴器外圈磁铁，联轴器内圈磁铁连接主转轴，主转轴外套有箍有线圈的硅钢片，在线圈外有主套筒，内壁上排布有瓦状磁铁。井下泥浆涡轮发电系统将原来作为钻头冷却的泥浆的流体机械能转化成涡轮的动能，为井下的测量仪器提供电力，相比传统的锂电池，有效的解决了高温环境稳定工作、节约能源提高经济效益、减少环境污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻杆发电装置，具体的说是一种钻探用钻杆发电装置。
背景技术
石油钻机广泛采用高性能锂电池为井下测量仪器供电，而锂电池的工作温度为150～175oC。深井中的高温环境，将使得锂电池性能和寿命都大幅度降低，甚至无法工作。另外，频繁地更换锂电池，将会使装置的密封性能无法得到保证，进而带来安全性能问题，因为井下测量仪器为了保证高压下(100MPa)的密封，不允许经常拆卸。此外，使用锂电池供电还将带来环境污染。
现在也有自带发电的钻杆发电装置，不过效率低，不能最大效率是发电使用。
发明内容
为解决井下泥浆发电设备的动能转化问题，本发明提供一种钻探用钻杆发电装置，采用轴流式结构，它能有效的解决井下泥浆发电设备的动能转化问题，从而保证井下发电机能稳定高效的向随钻测控系统提供电力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钻探用钻杆发电装置，包括泥浆钻杆、主转轴、发电机、磁力联轴器和工作电路，所述的泥浆钻杆由固定安装在井下发电系统机体上的具有螺旋状叶片的导轮，以及通过键连接安装在传动轴上置于导轮机构一侧的具有螺旋状叶片的转轮；泥浆钻杆最下部的钻杆连接磁力联轴器外圈磁铁，联轴器内圈磁铁连接主转轴，主转轴外套有箍有线圈的硅钢片，在线圈外有主套筒，内壁上排布有瓦状磁铁，磁铁由四根柱子和外壁形成的空间固定；线圈部分往上有一个小舱室，其上设有封盖，其内放置电刷，线圈的端线连主轴的上端引入舱内连接换向器，其与发电机上部的 电刷接触，电刷与布置在小舱室内的工作电路相连，整体结构呈圆筒状，其上下分别有密封圈密封。
导轮机构的叶轮叶片数目为6片以上，叶片厚度6-10mm，叶片尖部成楔形状；导轮叶片出口安放角取值60-70°。转轮机构的叶轮叶片数目为5片以上，叶片厚度6-10mm，转轮叶片进口安放角取值β1为65-70°，转轮叶片出口安放角取值β2为30-40°。
本发明的有益效果是：井下泥浆钻杆发电系统将原来作为钻头冷却的泥浆的流体机械能转化成钻杆的动能，为井下的测量仪器提供电力，相比传统的锂电池，有效的解决了高温环境稳定工作、节约能源提高经济效益、减少环境污染的问题，是一项资源节约型、环境友好型的新技术创新。
附图说明
图1是本发明剖视图
图2是A-A处的剖视图
图3是叶片安置位置示意图
其中，1-蜗轮、2-磁力联轴器、3-密封盖、4-主转轴、5-硅钢片、6-主套筒、7-定子、8-上腔套筒、9-转向器、10-电刷、11-工作电路、12-封盖、13-导轮、14-转轮。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明。
在图1、图2、图3中，一种钻探用钻杆发电装置，包括泥浆钻杆、主转轴、发电机、磁力联轴器和交直流转换电路，其特征在于，所述的泥浆钻杆由固定安装在井下发电系统机体上的具有螺旋状叶片的导轮，以及通过键连接安装在传动轴上置于导轮机构一侧的具有螺旋状叶片的转轮；泥浆钻杆最下部的钻杆 连接磁力联轴器外圈磁铁，联轴器内圈磁铁连接主转轴，主转轴外套有箍有线圈的硅钢片，在线圈外有主套筒，内壁上排布有瓦状磁铁，磁铁由四根柱子和外壁形成的空间固定；线圈部分往上有一个小舱室，其上设有封盖，其内放置电刷，线圈的端线连主轴的上端引入舱内连接换向器，其与发电机上部的电刷接触，电刷与布置在小舱室内的稳压工作电路相连，整体结构呈圆筒状，其上下分别有密封圈密封。
在图1、图3中，导轮机构的叶轮叶片数目为6片以上，叶片厚度6-10mm，叶片尖部成楔形状；导轮叶片出口安放角取值60-70°。转轮机构的叶轮叶片数目为5片以上，叶片厚度6-10mm，转轮叶片进口安放角取值β1为65-70°，转轮叶片出口安放角取值β2为30-40°。
在图1、图2、图3中，泥浆由地面经钻杆流至发电机外部，通过导轮后带动钻杆，进而由磁力联轴器外磁通过磁力带动筒内的内圈磁铁，外圈磁铁与内圈磁铁之间由密封盖隔开，并且将筒的下部密封。然后由磁力联轴器带动主轴转动，使布置在硅钢片上的线圈切割磁感线发电，电流经过稳压电路后输出给工作电路。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种钻探用钻杆发电装置，包括泥浆钻杆、主转轴、发电机、磁力联轴器和工作电路，所述的泥浆钻杆由固定安装在井下发电系统机体上的具有螺旋状叶片的导轮，以及通过键连接安装在传动轴上置于导轮机构一侧的具有螺旋状叶片的转轮；泥浆钻杆最下部的钻杆连接磁力联轴器外圈磁铁，联轴器内圈磁铁连接主转轴，主转轴外套有箍有线圈的硅钢片，在线圈外有主套筒，内壁上排布有瓦状磁铁，磁铁由四根柱子和外壁形成的空间固定；线圈部分往上有一个小舱室，其上设有封盖，其内放置电刷，线圈的端线连主轴的上端引入舱内连接换向器，其与发电机上部的电刷接触，电刷与布置在小舱室内的工作电路相连，整体结构呈圆筒状，其上下分别有密封圈密封；其特征在于：导轮机构的叶轮叶片数目为6片以上，叶片厚度6-10mm，叶片尖部成楔形状；导轮叶片出口安放角取值60-70°。转轮机构的叶轮叶片数目为5片以上，叶片厚度6-10mm，转轮叶片进口安放角取值β1为65-70°，转轮叶片出口安放角取值β2为30-40°。
2.根据权利要求1所述的一种钻探用钻杆发电装置，其特征在于：线圈部分往上有一个小舱室，其上设有封盖，其内放置电刷，线圈的端线连主轴的上端引入舱内连接换向器，其与发电机上部的电刷接触，电刷与布置在小舱室内的工作电路相连，整体结构呈圆筒状，其上下分别有密封圈密封。
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2016
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