CN203161424U - 一种钻井用泥浆涡轮发电机构 - Google Patents

一种钻井用泥浆涡轮发电机构 Download PDF

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刘德勇
许彦彬
马立凡
王晟
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Abstract

本实用新型涉及一种钻井用泥浆涡轮发电机构，包括泥浆涡轮机构、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

一种钻井用泥浆涡轮发电机构
技术领域
本实用新型涉及一种涡轮发电装置，具体的说是一种钻井用泥浆涡轮发电机构。
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。
实用新型内容
为解决井下泥浆发电设备的动能转化问题，本实用新型提供一种钻井用泥浆涡轮发电机构，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。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钻井用泥浆涡轮发电机构，包括泥浆涡轮机构、主转轴、发电机、磁力联轴器和工作电路，其特征在于，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，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。
本实用新型的有益效果是：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，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是本实用新型剖视图
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实用新型作进一步说明。
在图1、图2、图3所示的第一实施例中，一种钻井用泥浆涡轮发电机构，包括泥浆涡轮机构、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，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所示的第二实施例中，导轮机构的叶轮叶片数目为 5 片，叶片厚度 4mm，导轮叶片出口安放角取值 72 o。转轮机构的叶轮叶片数目为 4 片，叶片厚度 4mm，转轮叶片进口安放角取值β1 为 60 o，转轮叶片出口安放角取值β2 为 33 o。
在图3所示的第三实施例中，一般磁铁由于易与周围结构发生作用而位置不稳，且难以直接安装固定。而在该装置中此处是通过磁导率低的金属柱、截面相当的垫铁和筒内壁构成约束空间，使其相对稳定。五组磁铁，组与组之间有横截面与磁铁相同而长度略短的铁块相隔。
在图1、图2、图3所示的第四实施例中，泥浆由地面经钻杆流至发电机外部，通过导轮后带动涡轮，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。

Claims (4)

1.一种钻井用泥浆涡轮发电机构，包括泥浆涡轮机构、主转轴、发电机、磁力联轴器和工作电路，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的一种钻井用泥浆涡轮发电机构，其特征在于：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。
3.根据权利要求1所述的一种钻井用泥浆涡轮发电机构，其特征在于：导轮机构的叶轮叶片数目为 5 片，叶片厚度 4mm，导轮叶片出口安放角取值 72 o。转轮机构的叶轮叶片数目为 4 片，叶片厚度4mm，转轮叶片进口安放角取值β1 为 60 o，转轮叶片出口安放角取值β2 为 33 o。
4.根据权利要求2所述的一种钻井用泥浆涡轮发电机构，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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