CN206376976U - 一种井下发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下发电机，属于井下发电技术领域。所述井下发电机包括：发电组件(6)、和与所述发电组件(6)连接的涡轮组件(1)；所述发电组件(6)包括：发电机轴(601)、套在所述发电机轴(601)外部的转子(606)、套在所述转子(606)外部的定子(605)、位于所述定子(605)外部的密封发电组件外壳(X)、和穿过所述密封发电组件外壳(X)用于将定子产生的电流引出的密封插针(607)。本实用新型通过涡轮叶片的转动带动转子转动而产生电流，井下液体并不与转子和定子接触，改善了井下发电机密封以及耐压效果，有效防止沙粒、原油等物质进入发电组件，适用于油井生产中使用。

Description

一种井下发电机

技术领域

本实用新型涉及井下发电技术领域，特别涉及一种井下发电机。

背景技术

随着油井自动化技术的不断发展，需要为井下生产测试仪器供电，推动了井下发电技术的发展。由于井内环境压力较高、流体中携带沙粒，如何设计出适用于高压环境的能长期提供电力的井下发电机成为研发人员需要解决的问题。

现有技术的井下发电机一般利用液体的流动将机械能转化为电能来实现井下发电，例如，专利文献CN102953912B公开了一种旋转磁场式井下发电装置，该装置采用导流定子、绕组线圈和不旋转本体固联，涡轮转子与永久磁铁形成旋转磁场，利用泥浆的流动作为动力发电。专利文献CN103527077A公开了一种井下涡轮马达等离子钻井工具，通过永磁式交流发电机将机械能转化为电能，在高场强作用下，由电机间通过的泥浆产生等离子体在外电极喷嘴处喷出来破碎岩石。专利文献CN104514666A公开了一种注水井井下发电系统及方法，采用注水管道水流带动涡轮旋转，进而产生电流。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：

井下发电机的转子和定子直接暴露于液体中，易发生沙卡、腐蚀、堵塞等问题。

实用新型内容

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型实施例提供了一种井下发电机。所述技术方案如下：

一种井下发电机，包括：发电组件、和与所述发电组件连接的涡轮组件；

所述发电组件包括：发电机轴、套在所述发电机轴外部的转子、套在所述转子外部的定子、位于所述定子外部的密封发电组件外壳、和穿过所述密封发电组件外壳用于将定子产生的电流引出的密封插针。

优选地，所述密封发电组件外壳包括位于两端的第一接头、第二接头以及中间壳体。其中，所述中间壳体优选为圆柱形，所述密封插针从中间壳体穿出，所述第一接头、第二接头的直径与所述中间壳体的直径相配合。

优选地，所述第一接头包括位于所述第一接头与所述发电机轴之间的密封橡胶。

优选地，所述第二接头包括位于其内部的平衡活塞，以及位于所述第二接头与所述平衡活塞之间的平衡活塞密封橡胶。

优选地，所述密封橡胶以及所述平衡活塞密封橡胶为环状物。

优选地，所述平衡活塞与所述第二接头的顶部可形成第一空腔。

优选地，所述第二接头的顶部设置连通孔。

优选地，所述密封发电组件外壳与所述第二接头连通。

优选地，所述发电组件内部充满润滑油。

优选地，所述发电组件外部套有支撑外壳。

优选地，所述支撑外壳与所述发电组件之间形成第二空腔。

优选地，所述支撑外壳的底部包括第一支架，所述第一接头嵌入所述第一支架中。

优选地，所述第一支架上设置导流孔。

优选地，所述发电组件还包括位于所述发电机轴上部的转子上轴承、位于所述发电机轴下部的转子下轴承、和转子上轴承支架。

优选地，所述发电组件与所述涡轮组件通过联轴器连接。

优选地，所述联轴器上包括键。

优选地，所述涡轮组件包括位于中间的涡轮轴、位于所述涡轮轴上的涡轮叶片和位于所述涡轮叶片外部的涡轮外壳。

优选地，所述涡轮组件还包括：位于所述涡轮轴上部的涡轮上轴承、位于所述涡轮轴下部的涡轮下轴承、和涡轮下轴承支架。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

井下液体冲击涡轮叶片，涡轮叶片的转动带动转子转动而产生电流，电流通过密封插针引出，井下液体经过涡轮组件后从导流孔流出，并不与转子和定子接触，而从其密封发电组件外壳外流出，可以给发电组件降温，并且通过平衡活塞和发电组件内部充满的轻质润滑油，使得发电组件内外压力平衡，改善密封以及耐压效果，有效防止沙粒、原油等物质进入发电组件，本实用新型提供的井下发电机可以与井下油管连接，适用于油井生产中使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1是本实用新型实施例提供的井下发电机结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的发电组件结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的发电组件与支撑外壳的连接结构示意图。

其中，对附图中的各标号说明如下：

1、涡轮组件；101、涡轮下轴承支架；102、涡轮下轴承；103、涡轮外壳；104、涡轮叶片；105、涡轮轴；106、涡轮上轴承；2、联轴器；3、键；4、导流孔；5、第一支架；6、发电组件；7、第二空腔；8、支撑外壳；

601、发电机轴；602、密封橡胶；603、第一接头；604、中间壳体；605、定子；606、转子；607、密封插针；608、第二接头；609、平衡活塞；610、第一空腔；611、连通孔；612、平衡活塞密封橡胶；613、转子上轴承支架；614、转子上轴承；615、转子下轴承；X、密封发电组件外壳。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，图1是本实用新型实施例提供的井下发电机结构示意图，所述井下发电机包括：包括：发电组件6、和与所述发电组件6连接的涡轮组件1；

参见图2，所述发电组件6包括：发电机轴601、套在所述发电机轴601外部的转子606、套在所述转子606外部的定子605、位于所述定子605外部的密封发电组件外壳X、和穿过所述密封发电组件外壳X用于将定子产生的电流引出的密封插针607。

所述涡轮组件1包括位于中间的涡轮轴105、位于所述涡轮轴105上的涡轮叶片104和位于所述涡轮叶片104外部的涡轮外壳103。

本实用新型实施例提供的井下发电机的工作原理是：

井下液体进入涡轮组件1推动涡轮叶片104转动，相应地，涡轮轴105带动通过联轴器2与其相连的发电机轴601转动，进一步带动转子606转动，使转子606形成一个旋转磁场，相应地，定子605绕组线圈做切割磁力线运动，从而产生感应电流，该感应电流通过与定子605相连的密封插针607而引出，实现了将机械能转化为电能的过程。

所述密封发电组件外壳X包括位于两端的第一接头603、第二接头608以及圆柱形的中间壳体604。所述第一接头603包括位于所述第一接头603与所述发电机轴601之间的密封橡胶602。所述第二接头608包括位于其内部的平衡活塞609，以及位于所述第二接头608与所述平衡活塞609之间的平衡活塞密封橡胶612，优选地，所述密封橡胶602以及所述平衡活塞密封橡胶612为环状物，例如都为密封圈。所述平衡活塞609与所述第二接头608的顶部可形成第一空腔610。所述支撑外壳8与所述发电组件6之间形成第二空腔7。所述第二接头608的顶部设置连通孔611。所述密封发电组件外壳X与所述第二接头608连通。

井下液体进入涡轮组件1，通过涡轮组件1后经导流孔4进入由支撑外壳8与密封发电组件外壳X组成的第二空腔7中，最后排出井下发电机，使得井下液体并不直接与转子606、定子605接触，有效防止沙粒、原油等物质进入发电组件，并且井下液体从其密封发电组件外壳X外流出，可以给发电组件降温。由于第二接头608顶部有连通孔611，将由支撑外壳8与密封发电组件外壳X组成的第二空腔7与由平衡活塞609与第二接头608的顶部组成的第一空腔610连通，也就是说，井下液体流经该第二空腔7时，也会有部分井下液体进入第一空腔610，发电组件6的内部充满轻质润滑油，平衡活塞609随着井下液体的压力变化而上下移动，平衡内外液体压力，改善密封以及耐压效果。

在上文所述的实施例中，所述发电组件6外部套有支撑外壳8，所述支撑外壳8的底部为第一支架5，所述发电机组件外壳底部还包括发第一接头603，所述第一接头603通过螺纹嵌入所述支架中。如图3所示，图3是本实用新型实施例提供的发电组件与支撑外壳的连接结构示意图，本实用新型实施例以所述第一支架5的形状为凹形，所述第一接头603的形状为凸形为例来举例说明，所述凸形第一接头603通过螺纹嵌入所述凹形的第一支架5内部。所述第一支架5对所述发电组件6起固定、支撑作用。本领域技术人员可以理解的是，所述第一支架5与支撑外壳8连接才能起到对所述发电组件的支撑作用，同时为了使得井下液体有进入第二空腔7的通道，在上油管底部有导流孔4，也就是指在第一支架5上有导流孔4，本实用新型实施例不对第一支架5和第一接头603做出任何具体限定，例如第一支架5也可以是环形的支架，位于密封发电组件外壳X中部起固定支撑作用，那么第一接头603的形状也可以不是凸形的。本实用新型实施例同样也不对导流孔4的大小和个数做出具体限定。

参见图1，所述涡轮组件1还包括位于所述涡轮轴105上部的涡轮上轴承106、位于所述涡轮轴105下部的涡轮下轴承102、和涡轮下轴承支架101，对涡轮轴105起固定、支撑作用。本领域技术人员可以理解的是，为了便于固定涡轮下轴承102，有与之相对应的涡轮下轴承支架101，为了固定涡轮上轴承106，涡轮外壳103的顶部则为支架状，涡轮下轴承支架101和涡轮外壳103的顶部优选为X形支架。

在上文所述的实施例中，参见图2，所述发电组件6还包括位于发电机轴601上部的转子上轴承614、位于所述发电机轴601下部的转子下轴承615、和转子上轴承支架613，对转子606起固定、支撑作用。本领域技术人员可以理解的是，为了固定转子上轴承614，有与之相对应的转子上轴承支架613，为了固定转子下轴承615，第一接头603则包括与转子下轴承615相配合的凹槽，转子上轴承支架613优选为X形支架。

所述涡轮上轴承106、所述涡轮下轴承102、所述转子上轴承614、和所述转子下轴承615共同组成径向滑动轴承副和轴向推力轴承副，对发电装置起到径向和轴向的固定、支撑作用。其中，径向滑动轴承副指承受径向载荷的装在同一根轴上的成对出现的滑动轴承，轴向推力轴承副指承受轴向推力并限制轴作轴向移动的装在同一根轴上的成对出现的滑动轴承。

本实用新型实施例的安装以及连接方式为：

发电组件6的安装方式为：所述定子605为内部有凹槽，凹槽内部安装绕组线圈，将定子605通过螺纹安装到密封发电组件外壳X内部，并将与定子605的线圈绕组连接的密封插针607从密封发电组件外壳X穿出，将转子606以及发电机轴601安装于定子605内部，在密封发电组件外壳X顶部通过螺扣安装转子上轴承支架613，将转子上轴承614安装在转子上轴承支架613中心位置，然后将内部安装有平衡活塞609和平衡活塞密封橡胶612的第二接头608通过螺纹安装与密封发电组件外壳X上端，使得第二接头608位于转子上轴承支架613的上部，然后将转子下轴承615安装在第一接头603中心位置上，使得转子606通过转子上轴承614和转子下轴承615固定在发电组件6中心位置。

涡轮组件1的安装方式为：将带有涡轮叶片104的涡轮轴105通过联轴器2以及联轴器2上的键3连接到发电机轴601上，将涡轮上轴承106安装到涡轮外壳103顶部的支架中心位置，将涡轮下轴承102安装到涡轮下轴承支架101中心位置，使得涡轮轴105和涡轮叶片104固定在涡轮外壳103内部。

从上至下，第一接头603通过螺纹与支撑外壳8底部的第一支架5连接，支撑外壳8通过螺纹与涡轮外壳103顶部连接。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

井下液体冲击涡轮叶片，涡轮叶片的转动带动转子转动而产生电流，电流通过密封插针引出，井下液体经过涡轮组件后从导流孔流出，并不与转子和定子接触，而从其密封发电组件外壳外流出，可以给发电组件降温，并且通过平衡活塞和发电组件内部充满的轻质润滑油，使得发电组件内外压力平衡，改善密封以及耐压效果，有效防止沙粒、原油等物质进入发电组件，本实用新型提供的井下发电机可以与井下油管连接，适用于油井生产中使用。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种井下发电机，其特征在于，包括：发电组件(6)、和与所述发电组件(6)连接的涡轮组件(1)；

所述发电组件(6)包括：发电机轴(601)、套在所述发电机轴(601)外部的转子(606)、套在所述转子(606)外部的定子(605)、位于所述定子(605)外部的密封发电组件外壳(X)、和穿过所述密封发电组件外壳(X)用于将定子产生的电流引出的密封插针(607)。

2.根据权利要求1所述的井下发电机，其特征在于，所述密封发电组件外壳(X)包括位于两端的第一接头(603)、第二接头(608)以及中间壳体(604)。

3.根据权利要求2所述的井下发电机，其特征在于，所述第一接头(603)包括位于所述第一接头(603)与所述发电机轴(601)之间的密封橡胶(602)。

4.根据权利要求2所述的井下发电机，其特征在于，所述第二接头(608)包括位于其内部的平衡活塞(609)，以及位于所述第二接头(608)与所述平衡活塞(609)之间的平衡活塞密封橡胶(612)。

5.根据权利要求3所述的井下发电机，其特征在于，所述密封橡胶(602)为环状物。

6.根据权利要求4所述的井下发电机，其特征在于，所述平衡活塞密封橡胶(612)为环状物。

7.根据权利要求4所述的井下发电机，其特征在于，所述平衡活塞(609)与所述第二接头(608)的顶部可形成第一空腔(610)。

8.根据权利要求2所述的井下发电机，其特征在于，所述第二接头(608)的顶部设置连通孔(611)。

9.根据权利要求2所述的井下发电机，其特征在于，所述密封发电组件外壳(X)与所述第二接头(608)连通。

10.根据权利要求1所述的井下发电机，其特征在于，所述发电组件(6)内部充满润滑油。

11.根据权利要求2所述的井下发电机，其特征在于，所述发电组件(6)外部套有支撑外壳(8)。

12.根据权利要求11所述的井下发电机，其特征在于，所述支撑外壳(8) 与所述发电组件(6)之间形成第二空腔(7)。

13.根据权利要求11所述的井下发电机，其特征在于，所述支撑外壳(8)的底部包括第一支架(5)，所述第一接头(603)嵌入所述第一支架(5)中。

14.根据权利要求13所述的井下发电机，其特征在于，所述第一支架(5)上设置导流孔(4)。

15.根据权利要求1所述的井下发电机，其特征在于，所述发电组件(6)还包括位于所述发电机轴(601)上部的转子上轴承(614)、位于所述发电机轴(601)下部的转子下轴承(615)、和转子上轴承支架(613)。

16.根据权利要求1所述的井下发电机，其特征在于，所述发电组件(6)与所述涡轮组件(1)通过联轴器(2)连接。

17.根据权利要求16所述的井下发电机，其特征在于，所述联轴器(2)上包括键(3)。

18.根据权利要求1所述的井下发电机，其特征在于，所述涡轮组件(1)包括位于中间的涡轮轴(105)、位于涡轮轴(105)上的涡轮叶片(104)和位于所述涡轮叶片(104)外部的涡轮外壳(103)。

19.根据权利要求18所述的井下发电机，其特征在于，所述涡轮组件(1)还包括：位于所述涡轮轴(105)上部的涡轮上轴承(106)、位于所述涡轮轴(105)下部的涡轮下轴承(102)、和涡轮下轴承支架(101)。