DE19706371A1

DE19706371A1 - Electric generator for current generation in bore trace

Info

Publication number: DE19706371A1
Application number: DE1997106371
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Winnacker; Helmut Dipl Ing Langemeyer
Original assignee: BECFIELD DRILLING SERVICES GMB
Current assignee: Precision Energy Services GmbH
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 1998-08-20

Abstract

The electric generator is adapted to be built into a bore trace for sinking a deep bore and is driven by a digging wheel. The generator has a stator (5) with a winding and a rotor (12) with permanent magnets. The stator (5) has a cylindrical tubular iron core (7) surrounded by a winding (8). A cylindrical cladding sleeve (10) of non-magnetic material is provided around the winding (8) and the core (7). The rotor (12) is rotatably mounted on the stator (5) and is formed as a hollow cylinder around the cladding sleeve (10) of the stator (5). The rotor (12) has an iron sleeve (14) and diametrically arranged permanent magnets (16,17). The permanent magnets (16,17) generate a magnetic field which cuts across the stator winding (8) and rotates with the rotor (12). A digger collar (20) is fastened to the rotor. This is rotated by the coil current during drilling.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Generator, der in einen Bohrstrang zum Abteufen einer Tiefbohrung einbaubar und durch ein mit der Bohrspülung beaufschlagbares Schau felrad antreibbar ist.The invention relates to an electrical generator, which in a drill string can be installed to sink a deep borehole and through a show that can be filled with drilling fluid Felwheel is drivable.

Beim Abteufen von Tiefbohrungen werden in der Regel in den Bohrstrang eingebaute Bohrlochmeßgeräte verwendet, die wäh rend des Bohrens Aufschluß über die Bohrrichtung und die Bohrbedingungen im Bohrloch geben. Die gewonnenen Meßdaten werden hierbei von einer Telemetrieeinrichtung, beispiels weise mit Hilfe von in der Bohrspülung erzeugten Druckim pulsen, nach übertage übertragen. Um die Meßgeräte und die Telemetrieeinrichtung mit elektrischer Energie zu versor gen, werden neben Batterien in den Bohrstrang eingebaute Generatoren verwendet, die mit Hilfe eines Schaufelrads durch den zum Bohrmeißel gerichteten Strom der Bohrspülung angetrieben werden. Hierbei besteht vor allem das Problem, die Antriebskraft von dem Schaufelrad auf den Rotor des in einem druckdichten Gehäuse eingekapselten elektrischen Generators zu übertragen, ohne die Dichtheit des Gehäuses zu beeinträchtigen.When sinking deep wells are usually in the Drill string built-in borehole meters used During drilling, information about the drilling direction and the Provide drilling conditions in the borehole. The measurement data obtained are here from a telemetry device, for example wise with the help of pressure generated in the drilling fluid pulse, transmitted to surface. To the measuring devices and the To supply telemetry device with electrical energy gen, next to batteries are installed in the drill string Generators used with the help of a paddle wheel by the flow of the drilling fluid directed towards the drill bit are driven. The main problem here is the driving force from the impeller to the rotor of the in a pressure-tight housing encapsulated electrical Generator to transmit without the tightness of the housing to affect.

Aus der DE 34 39 802 A1 ist es bekannt, den elektrischen Generator eines Bohrloch-Signalübertragers zur Übertragung von Meßdaten an die Erdoberfläche durch eine Magnetkupplung mit einem Schaufelrad zum Antrieb des Generators zu kup peln. Der Generator ist in einem mit Hydrauliköl gefüllten Gehäuse angeordnet, wobei in der Wand des Gehäuses eine flexible Membran vorgesehen ist, die einen hydrostatischen Ausgleich zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung des Gehäuses herstellt. Die Magnetkupplung besteht aus einer mit dem Rotor des Generators verbundenen Welle, die innerhalb des Gehäuses drehbar gelagert ist und Permanent magnete trägt, die um den Umfang der Welle herum gleichmä ßig verteilt sind. Auf der Außenseite des Gehäuses ist ein Antriebsring aus Kupfer drehbar gelagert, der mit einem Schaufelrad fest verbunden ist. Wenn sich das Schaufelrad im Strom der Bohrspülung dreht, werden in dem Kupferan triebsring durch das Feld der Permanentmagnete Wirbelströme induziert, wodurch ein Bremsmoment entsteht, das die Dreh kraft des Schaufelrads auf die Welle der Magnetkupplung überträgt. Diese bekannte Ausgestaltung des Generatoran triebs ist vergleichsweise aufwendig. Sie hat weiterhin den Nachteil, daß die Drehbewegung der Kupplungswelle und des Generatorrotors in dem zur Druckkompensation mit Öl gefüll ten Gehäuse einen erheblichen Energieaufwand zur Überwin dung der Flüssigkeitsreibung erfordert.From DE 34 39 802 A1 it is known the electrical Borehole signal transmitter generator for transmission of measurement data to the earth's surface through a magnetic coupling with a paddle wheel to drive the generator to kup peln. The generator is filled with hydraulic oil Housing arranged, one in the wall of the housing flexible membrane is provided, which is a hydrostatic Balance between the interior of the housing and the environment of the housing. The magnetic coupling consists of a shaft connected to the rotor of the generator, the is rotatably mounted within the housing and permanent magnets that are even around the circumference of the shaft are widely distributed. On the outside of the case is a Drive ring made of copper rotatably mounted with a Paddle wheel is firmly connected. If the paddle wheel rotates in the flow of the drilling fluid in the copper drive ring through the field of permanent magnets eddy currents induced, which creates a braking torque that the rotation force of the paddle wheel on the shaft of the magnetic coupling transmits. This known configuration of the generator drive is comparatively complex. She still has that Disadvantage that the rotational movement of the clutch shaft and Generator rotor filled with oil for pressure compensation housing requires a considerable amount of energy to survive requires fluid friction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in einen Bohrstrang einsetzbaren elektrischen Generator zu schaffen, der sich durch einen geringen Bauaufwand, einen günstigen Wirkungsgrad und einen geringen Bedarf an Bauraum auszeich net.The invention has for its object one in one Drill string to create usable electrical generator which is characterized by a low construction cost, an inexpensive Efficiency and a small space requirement net.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stator des Generators einen als zylindrisches Rohr ausge bildeten Eisenkern, eine den Eisenkern umgebende Wicklung und einen die Wicklung und den Eisenkern druckdicht umhül lende, zylindrische Mantelhülse aus einem unmagnetischen Material aufweist und daß der an dem Stator drehbar gela gerte Rotor als Hohlzylinder ausgebildet ist, der die Man telhülse des Stators umgibt und der eine Hülse aus Eisen und in dieser in diametraler Anordnung Permanentmagnete aufweist, die ein die Wicklung des Stators kreuzendes, mit dem Rotor umlaufendes Magnetfeld erzeugen, wobei an dem Rotor ein Schaufelkranz befestigt ist, der beim Bohren durch den Spülungsstrom drehend antreibbar ist.This object is achieved in that the Stator of the generator out as a cylindrical tube formed iron core, a winding surrounding the iron core and envelop the winding and the iron core in a pressure-tight manner lumbar, cylindrical sleeve made of a non-magnetic Has material and that rotatably on the stator gerte rotor is designed as a hollow cylinder, the Man surrounds the stator and a sleeve made of iron and in this in a diametrical arrangement permanent magnets having a crossing the winding of the stator with generate the rotating magnetic field, at which Rotor is attached to a blade ring which is used during drilling can be driven to rotate by the flushing flow.

Der erfindungsgemäße Generator nutzt ein Magnetfeld, wie es bei der bekannten Magnetkupplung zur Übertragung des Antriebsmoments erforderlich ist, unmittelbar dazu, um in der stehenden Kupferwicklung des Stators eine Spannung zu induzieren, wobei die druckdichte Kapselung der empfindli chen elektrischen Teile des Generators durch die in dem Spalt angeordnete Mantelhülse gleichermaßen gegeben ist. Die erfindungsgemäße Gestaltung des Generators zeichnet sich neben dem Wegfall des Bauaufwands für die bekannte Magnetkupplung durch eine Reihe überraschender Vorteile aus. So zeigt sich, daß durch die Anordnung der Magneten in dem außenliegenden Rotor ein stärkeres Magnetfeld ermög licht wird als bei einer für Glockenankerläufer typischen Zentralanordnung der Magneten. Durch dieses stärkere Magnetfeld werden die durch die Mantelhülse hervorgerufenen Spaltverluste weitgehend kompensiert, so daß der Wirkungs grad des Generators dem eines Generators mit rotierendem Glockenanker zwischen inneren Magneten und einem außenlie genden Eisengehäuse vergleichbar ist. Hierzu trägt auch bei, daß magnetische Spaltverluste zwischen dem Eisenkern des Stators und der eisenlosen Kupferwicklung entfallen. Da das druckdichte Gehäuse keine rotierenden Bauelemente ent hält, kann es auch bei Füllung des Gehäuses mit Öl zur Druckkompensation nicht zu Reibungsverlusten kommen. Da andererseits im Innern des Gehäuses kein großvolumiger Hohlraum für die rotierenden Teile einer Magnetkupplung und den Rotor des Generators benötigt wird, kann das Gehäuse auch so druckfest ausgeführt werden, daß auf eine Ölfüllung zur Druckkompensation verzichtet werden kann. Der festste hende Eisenkern im Zentrum des Generators gestattet weiter hin einen elektrischen Durchgang ohne Übertrager, wodurch eine uneingeschränkte Positionierung des Generators in son denähnlichen Bohrlochmeßgeräten ermöglicht wird.The generator according to the invention uses a magnetic field as it does in the known magnetic coupling for the transmission of Driving torque is required immediately to get in a voltage to the standing copper winding of the stator induce, the pressure-tight encapsulation of the sensitive Chen electrical parts of the generator through the in the Gap sleeve is equally given. The design of the generator according to the invention draws in addition to the elimination of the construction work for the known Magnetic coupling through a number of surprising advantages out. This shows that the arrangement of the magnets in a stronger magnetic field enables the external rotor light is as with a typical for bell anchor runners Central arrangement of the magnets. Because of this stronger Magnetic field are caused by the jacket sleeve Gap losses largely compensated, so that the effect degree of the generator that of a generator with rotating Bell anchor between the inner magnet and an outer iron housing is comparable. This also contributes at that magnetic gap loss between the iron core of the stator and the ironless copper winding. There the pressure-tight housing does not ent any rotating components holds, it can also fill the housing with oil Pressure compensation does not lead to friction losses. There on the other hand, no large volume inside the housing Cavity for the rotating parts of a magnetic coupling and the rotor of the generator is needed, the housing also be designed so that they are pressure-resistant to an oil filling can be dispensed with for pressure compensation. The firmest iron core in the center of the generator allowed towards an electrical continuity without a transformer, whereby an unrestricted positioning of the generator in son the similar borehole meters is made possible.

Ein weiterer baulicher Vorteil ist dadurch gegeben, daß der rohrförmige Eisenkern, die Wicklung und die Mantelhülse durch Vergießen der Wicklungszwischenräume mit einem iso lierenden Kunststoff einen druckfesten Massivkörper bilden kann, der die Mantelhülse abstützt, so daß diese sehr dünn wandig dimensioniert werden kann, um die magnetische Spalt breite klein und damit die Magnetverluste gering zu halten. Die spaltfreie Kopplung der eisenlosen Wicklung an den Eisenkern und die Mantelhülse, die durch direkten bzw. indirekten Kontakt mit der Bohrspülung gekühlt werden, ermöglicht einen extrem niedrigen thermischen Widerstand, der verglichen mit einem konventionellen, luftlaufenden Generatoranker < 5% beträgt. Dies ergibt eine größtmögliche Nutzung der zulässigen Maximalwicklungstemperatur von bis zu 200°C in der erfindungsgemäß gestützten Wicklungsanord nung. Der Temperaturgradient läßt sich im Vergleich zu einem luftlaufenden Anker bis auf 1/10 reduzieren. Die erfindungsgemäße Gestaltung des Generators gestattet daher hohe Drehzahlen und eine spezifische Leistungsdichte von < 1 VA/ml Bauvolumen unter Betriebsbedingungen im Bohrloch. Hieraus folgt, daß unter in situ-Temperaturen von 140°C höhere Leistungsdichten als mit einem herkömmlichen Genera tor unter gewöhnlichen Betriebsbedingungen erreichbar sind.Another structural advantage is given by the fact that tubular iron core, the winding and the casing sleeve by sheathing the winding spaces with an iso form a pressure-resistant solid body can, which supports the jacket sleeve, so that it is very thin can be dimensioned to the magnetic gap width small and thus keep the magnetic losses low. The gap-free coupling of the ironless winding to the Iron core and the casing sleeve, which can be indirect contact with the drilling fluid is cooled, enables extremely low thermal resistance, compared to a conventional, air-running Generator armature is <5%. This results in the greatest possible Use of the permissible maximum winding temperature from to to 200 ° C in the winding arrangement supported according to the invention nung. The temperature gradient can be compared to reduce an air-running anchor to 1/10. The The inventive design of the generator therefore allows high speeds and a specific power density of <1 VA / ml construction volume under operating conditions in the borehole. It follows that under in situ temperatures of 140 ° C higher power densities than with a conventional genera can be reached under normal operating conditions.

Der günstige Wirkungsgrad und die Zulässigkeit hoher Dreh zahlen ermöglichen weiterhin geringe Antriebsmomente, wodurch die antriebsbedingten Abrasionen gering sind, da der Anstellwinkel der Schaufeln klein gewählt werden kann. Auch Leitflügel zur Verbesserung der Anströmung des Schau felrads erübrigen sich angesichts des geringen erforderli chen Antriebsmoments. The favorable efficiency and the admissibility of high rotation numbers still allow low drive torque, whereby the drive-related abrasions are low, because the pitch angle of the blades can be chosen to be small. Also guide vanes to improve the flow of the show In view of the low requirements, bicycles are unnecessary chen drive torque.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des erfin dungsgemäßen Generators, bei der der Rotor eine innere Lagerhülse aus unmagnetischem Material aufweist und die Mantelhülse des Stators und die Lagerhülse miteinander ein Gleitlager zur Lagerung des Rotors bilden. Das Gleitlager kann hierbei durch das Antriebsmedium, beispielsweise die Bohrspülung, geschmiert sein, so daß besondere Dichtungsmaßnahmen entfallen. Aufgrund der günstigen Abmes sungen hat das Gleitlager eine lange Lebensdauer und ermög licht dadurch hohe Standzeiten. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Mantelhülse und/oder die Lagerhülse aus einem keramischen Material bestehen. Ein solches Material ist wirbelstromfrei und sehr verschleißarm.An embodiment of the invention is particularly advantageous generator according to the invention, in which the rotor has an inner Bearing sleeve made of non-magnetic material and the Jacket sleeve of the stator and the bearing sleeve together Form a plain bearing to support the rotor. The plain bearing can here by the drive medium, for example the Drilling fluid, be lubricated so that special Sealing measures are not necessary. Because of the cheap dimensions solutions, the plain bearing has a long service life and enables light long service life. It can also be provided be that the jacket sleeve and / or the bearing sleeve from one ceramic material. Such material is eddy current free and very low wear.

Zur axialen Lagerung kann der Rotor des Generators an einem Ende ein Axialgleitlager aus Hartmetall oder keramischem Material haben, wobei an dem anderen Ende des Rotors der Rotor und der Stator einander abstoßende, ringförmige Per manentmagnete tragen, die das Axialgleitlager spiel frei halten. Hierdurch wird erreicht, daß die den Rotor umge bende Bohrspülung nur an dem mit einem Permanentmagnet ver sehenen Ende des Rotors über einen Ringspalt zwischen dem Stator und dem Rotor in den Lagerspalt des Gleitlagers gelangen, diesen aber nicht kontinuierlich in Längsrichtung durchströmen kann. Auf diese Weise wird der Eintrag von Schmutzpartikeln in das Gleitlager unterbunden. Zusätzlich kann hierzu eine labyrinthartige Gestaltung des Ringspalts beitragen.For axial mounting, the rotor of the generator can be attached to one Axial plain bearing made of hard metal or ceramic Have material, the other end of the rotor Rotor and the stator repelling ring-shaped per Wear magnet magnets that free the thrust slide bearing hold. This ensures that the rotor is reversed drilling mud only on the ver with a permanent magnet seen end of the rotor over an annular gap between the Stator and the rotor in the bearing gap of the plain bearing arrive, but not continuously in the longitudinal direction can flow through. In this way the entry of Dirt particles prevented in the slide bearing. In addition can do this a labyrinthine design of the annular gap contribute.

Die Schaufeln des auf dem Rotor angeordneten Schaufelkran zes können erfindungsgemäß aus einem elastomeren Werkstoff bestehen. Es hat sich gezeigt, daß ein solcher Werkstoff bei anströmenden Geschwindigkeiten von 30 m/s Standzeiten von Hartmetall erreicht und eine spaltfreie Dimensionierung der radialen Schaufellänge ermöglicht. Vorzugsweise haben die Schaufeln ein T-Profil und sind mit den Querbalken des T-Profils in einer entsprechend geformten, gekrümmten Pro filnut in der Mantelfläche des Rotors auswechselbar gehal ten. Die Herstellung der Schaufeln kann auf einfache Weise durch Abtrennen von jeweils eine Schaufel bildenden Abschnitten von einem längeren Profilband erfolgen.The buckets of the bucket crane arranged on the rotor According to the invention, zes can be made from an elastomeric material consist. It has been shown that such a material at approaching speeds of 30 m / s downtime achieved by hard metal and a gap-free dimensioning the radial blade length enables. Preferably have the blades have a T-profile and are with the crossbars of the T-profile in a suitably shaped, curved pro interchangeable filnut in the lateral surface of the rotor The manufacture of the blades can be done easily by separating from each forming a blade Sections are made from a longer profile band.

Die Wicklung des Generators kann nach einem Vorschlag der Erfindung aus drei oder einem Mehrfachen von drei im glei chen Umfangsabstand gegeneinander versetzt angeordneten Spulensträngen bestehen, die im Dreieck bzw. Vieleck geschaltet sind und über Anzapfungen an den Verbindungs stellen der Spulenstränge verfügen. Eine solche Dreiecks- oder Mehrecksschaltung bietet ideale Voraussetzungen für eine kommutatorlose Diodengleichrichtung mit geringer Rest welligkeit, die einen geringen Glättungsaufwand erfordert. Unerwünschte Funkenstörungen entstehen nicht.The winding of the generator can be made according to a suggestion Invention of three or a multiple of three in the same Chen circumferential distance from each other Coil strands consist of a triangle or polygon are switched and tapped at the connection places of the coil strands. Such a triangular or polygonal circuit offers ideal conditions for a commutatorless diode rectification with little rest ripple that requires little smoothing. Undesired spark interference does not occur.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigenThe invention is illustrated below with the aid of an embodiment game explained in more detail, which is shown in the drawing is. Show it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen in eine Meßsonde für den Einsatz in einem Bohrstrang eingebauten Generator und Fig. 1 shows a longitudinal section through a built in a measuring probe for use in a drill string and generator

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Generator gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a cross section through the generator according to FIG. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Generator ist in einem Gehäuse 1 angeordnet, das aus einem zylindrischen Rohr 2 und in die Enden des Rohrs 2 eingeschraubten Nippeln 3, 4 besteht. Das Gehäuse 1 ist Teil einer Meßsonde, die zur Durchführung von Messungen beim Bohren in einen Bohrstrang einsetzbar ist. The generator shown in the drawing is arranged in a housing 1 , which consists of a cylindrical tube 2 and nipples 3 , 4 screwed into the ends of the tube 2 . The housing 1 is part of a measuring probe which can be used to carry out measurements when drilling into a drill string.

Der Generator weist einen zentralen Stator 5 in Form eines zylindrischen Stabes auf, der in Aufnahmebohrungen in den einander zugekehrten Stirnflächen der Nippel 3, 4 drehfest gehalten und durch Dichtringe 6 abgedichtet ist. Der Stator 5 besteht aus einem Eisenkern 7, der als zylindrisches Rohr ausgebildet ist und aus einem Wirbelströme hemmenden Mate rial, beispielsweise Blechlamellen besteht. Auf dem Eisen kern 7 ist eine Wicklung 8 angeordnet, die nach Art eines Glockenankers geformt ist und drei um 120° gegeneinander versetzte, im Dreieck geschaltete Spulenstränge hat. Von den Verbindungsstellen der Spulenstränge führen Anschluß leitungen 9 durch Radialbohrungen und die Längsbohrung im Eisenkern 7 zu nicht dargestellten Gleichrichtern. Der Eisenkern 7 und die Wicklung 8 sind von einer zylindri schen, dünnwandigen Mantelhülse 10 umgeben, die aus einem unmagnetischen, nicht leitenden und verschleißfesten Mate rial, insbesondere einem keramischen Material besteht. Der die Wicklung 8 aufnehmende Ringraum zwischen dem Eisenkern 7 und der Mantelhülse 10 ist mit einer Kunstharzmasse ver gossen und nach außen mit einer Zwischenhülse 11 verschlos sen. Auf diese Weise wird ein druckfester Massivkörper gebildet, der die Mantelhülse 10 abstützt, so daß diese eine sehr geringe Wandstärke haben kann.The generator has a central stator 5 in the form of a cylindrical rod, which is held in a rotationally fixed manner in receiving bores in the facing end faces of the nipples 3 , 4 and is sealed by sealing rings 6 . The stator 5 consists of an iron core 7 , which is designed as a cylindrical tube and consists of an eddy current-inhibiting mate rial, for example sheet metal fins. On the iron core 7 , a winding 8 is arranged, which is shaped like a bell armature and has three 120 ° staggered, connected in a triangle coil strands. From the junctions of the coil strands lead lines 9 through radial bores and the longitudinal bore in the iron core 7 to rectifiers, not shown. The iron core 7 and the winding 8 are surrounded by a cylindrical, thin-walled jacket sleeve 10 , which consists of a non-magnetic, non-conductive and wear-resistant material, in particular a ceramic material. The winding 8 receiving the annular space between the iron core 7 and the jacket sleeve 10 is poured ver with a synthetic resin material and sen to the outside with an intermediate sleeve 11 . In this way, a pressure-resistant solid body is formed, which supports the casing sleeve 10 , so that it can have a very small wall thickness.

Auf dem Stator 5 ist ein Rotor 12 drehbar gelagert, der eine innere Lagerhülse 13, eine äußere Hülse 14 und in einem zwischen beiden Hülsen 13, 14 vorgesehenen Ringraum 15 zweimal vier einander gegenüberliegende Reihen von Per manentmagneten 16, 17 aufweist. Die Lagerhülse 13 besteht aus einem unmagnetischen Material und die Hülse 14 besteht aus Eisen. Die Permanentmagneten 16 sind mit ihrem Südpol, die Permanentmagneten 17 mit ihrem Nordpol zum Stator 5 ausgerichtet. Die verbliebenen Hohlräume in dem Ringraum 15 sind mit einem Kunstharz vergossen und an den Stirnseiten ist der Ringraum 15 durch Distanzringe 18 verschlossen. Die beschriebenen Teile des Rotors 12 sind zu ihrem Schutz in einer Hülse 19 aus Hartmetall angeordnet, die in ihrer Mitte mehrere, über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Schaufeln 20 trägt. Die Mantelfläche der Hülse 19 ist zu den Enden hin konisch erweitert, um eine günstige Anströmung der Schaufeln 20 durch das Antriebsmedium zu erreichen, das durch Schlitze 21, 22 in dem Rohr 2 zu- und abgeführt wird. Die Schaufeln 20 bestehen aus einem steifen Elastomer und haben einen T-förmigen Querschnitt, dessen Querbalken den Schaufelfuß 21 bildet, der in einer in Längsrichtung gekrümmten Nut in der Hülse 19 gehalten ist. Die Verwendung von elastomeren Schaufeln schließt einen Bruch oder ein Blockieren durch eventuelle harte Fremdkör per aus.On the stator 5 , a rotor 12 is rotatably mounted, which has an inner bearing sleeve 13 , an outer sleeve 14 and in an annular space 15 provided between the two sleeves 13 , 14 twice four opposite rows of permanent magnets 16 , 17 . The bearing sleeve 13 is made of a non-magnetic material and the sleeve 14 is made of iron. The permanent magnets 16 are aligned with their south pole, the permanent magnets 17 with their north pole towards the stator 5 . The remaining cavities in the annular space 15 are potted with a synthetic resin and the annular space 15 is closed at the end faces by spacer rings 18 . The described parts of the rotor 12 are arranged for their protection in a sleeve 19 made of hard metal, which carries in the middle a plurality of blades 20 arranged uniformly distributed over the circumference. The outer surface of the sleeve 19 is flared towards the ends in order to achieve a favorable flow against the blades 20 by the drive medium, which is supplied and discharged through slots 21 , 22 in the tube 2 . The blades 20 consist of a rigid elastomer and have a T-shaped cross section, the crossbar of which forms the blade root 21 , which is held in a longitudinally curved groove in the sleeve 19 . The use of elastomeric blades prevents breakage or blocking due to any hard foreign bodies.

Zur Lagerung des Rotors 12 auf dem Stator 5 bilden die Man telhülse 10 und die Lagerhülse 13 ein Gleitlager 22, das durch das Antriebsmedium, nämlich die Bohrspülung, geschmiert wird. In den Lagerspalt des Gleitlagers 22 gelangt das Antriebsmedium durch einen mehrfach abgewin kelten Ringspalt 23, der an dem dem Nippel 3 zugekehrten Ende des Rotors 12 vorgesehen ist. Der Ringspalt 23 wird durch zwei einander abstoßende, ringförmige Permanentma gneten 24 offengehalten, von denen einer an dem Nippel 3 und einer an dem Rotor 12 befestigt ist. An dem anderen Ende des Rotors 12 ist ein Axialgleitlager 25 vorgesehen, das durch die dem Nippel 4 zugekehrte Stirnfläche der Hülse 19 und einen auf den Nippel 4 aufgeschraubten Lagerring 26 aus Hartmetall gebildet wird. Da die Gleitflächen des Axi algleitlagers 25 durch die Permanentmagneten 24 ständig in Berührung gehalten werden, bildet das Axialgleitlager 25 eine Dichtstelle zwischen dem Lagerspalt des Gleitlagers 22 und dem Strömungskanal auf der Außenseite des Rotors 12. Der Lagerspalt des Gleitlagers 22 ist daher nur über den Ringspalt 23 mit dem Strömungskanal verbunden und wird daher nicht in Längsrichtung durchspült. Hierdurch wird der Eintrag von abrasiven Schmutzpartikeln weitgehend vermie den.To mount the rotor 12 on the stator 5 , the man telhülse 10 and the bearing sleeve 13 form a slide bearing 22 which is lubricated by the drive medium, namely the drilling fluid. In the bearing gap of the plain bearing 22 , the drive medium passes through an annular gap 23 which is bent down several times and which is provided on the end of the rotor 12 facing the nipple 3 . The annular gap 23 is held open by two repelling, annular permanent magnets 24 , one of which is attached to the nipple 3 and one to the rotor 12 . At the other end of the rotor 12 , an axial sliding bearing 25 is provided, which is formed by the end face of the sleeve 19 facing the nipple 4 and a hard metal bearing ring 26 screwed onto the nipple 4 . Since the sliding surfaces of the axial slide bearing 25 are kept in constant contact by the permanent magnets 24 , the axial slide bearing 25 forms a sealing point between the bearing gap of the slide bearing 22 and the flow channel on the outside of the rotor 12 . The bearing gap of the plain bearing 22 is therefore only connected to the flow channel via the annular gap 23 and is therefore not flushed through in the longitudinal direction. As a result, the entry of abrasive dirt particles is largely avoided.

Wie das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung des Generators eine sehr kompakte und kurze Bauweise mit einem für Bohr lochanwendungen, insbesondere in ziehbare Navigationssy stemen, wünschenswert kleinen Durchmesser. Der hohe Wir kungsgrad des Generators ermöglicht geringe Antriebsmomente und damit auch einen geringen Schaufelraddurchmesser. Die großflächig dimensionierten Gleitlager sind verschleißarm und ergeben hohe Standzeiten und der feststehende Eisenkern im Zentrum des Generators ermöglicht einen freien Durchgang elektrischer Leitungen, so daß der Generator an jeder beliebigen Stelle einer Kette aus zu einer Sonde verbun denen Bohrlochmeßgeräten angeordnet werden kann.As the described embodiment shows, enables the generator design according to the invention a very compact and short design with one for drilling Hole applications, especially in draggable navigation systems stemen, desirable small diameter. The high we efficiency of the generator enables low drive torques and therefore also a small impeller diameter. The large-dimensioned plain bearings are low-wear and result in long service life and the fixed iron core in the center of the generator allows free passage electrical lines, so that the generator at each anywhere in a chain connected to a probe which downhole meters can be arranged.

Claims

1. Electrical generator which can be installed in a drill string for sinking a deep borehole and can be driven by a paddle wheel which can be charged with the drilling fluid and which has a stator provided with a winding and a rotor provided with permanent magnets, characterized in that the stator ( 5 ) an iron core ( 7 ) formed as a cylindrical tube, a winding ( 8 ) surrounding the iron core ( 7 ) and a cylindrical jacket sleeve ( 10 ) which encloses the winding ( 8 ) and the iron core ( 7 ) in a pressure-tight manner and is made of a non-magnetic material and that on the stator ( 5 ) rotatably mounted rotor ( 12 ) is designed as a hollow cylinder which surrounds the jacket sleeve ( 10 ) of the gate ( 5 ) and which has a sleeve ( 14 ) made of iron and in this in a diametrical arrangement permanent magnets ( 16 , 17 ), which generate a winding ( 8 ) of the stator ( 5 ) crossing, with the rotor ( 12 ) rotating magnetic field, on the rotor ( 12 ) egg n rocking ring ( 20 ) is fastened, which can be driven in rotation by the mud flow during drilling.

2. Generator according to claim 1, characterized in that the tubular iron core ( 7 ), the winding ( 8 ) and the jacket sleeve ( 10 ) form a pressure-resistant mas sivkörper by casting the spaces with an insulating plastic.

3. Generator according to one of claims 1 or 2, characterized in that the rotor ( 12 ) has an inner bearing sleeve ( 13 ) made of non-magnetic material and that the casing sleeve ( 10 ) of the stator ( 5 ) and the bearing sleeve ( 13 ) with each other form a slide bearing ( 22 ) for mounting the rotor ( 12 ).

4. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding bearing ( 22 ) is lubricated by the drive medium, for example the drilling fluid.

5. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the jacket sleeve ( 10 ) and / or the bearing sleeve ( 13 ) consist of a ceramic material.

6. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 12 ) at one end has an axial sliding bearing ( 25 ) made of hard metal or ceramic material and that at the other end of the rotor ( 12 ) the rotor ( 12 ) and the stator ( 5 ) carries repelling, ring-shaped permanent magnets ( 24 ) which keep the axial sliding bearing ( 25 ) free of play.

7. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the blades ( 20 ) of the blade ring arranged on the rotor ( 12 ) consist of an elastomeric material.

8. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the blades ( 20 ) have a T-profile and are held interchangeably with the crossbars of the T-profile in a correspondingly shaped, curved profile groove in the lateral surface of the rotor ( 12 ).

9. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the blades ( 20 ) are made by separating sections forming a blade th from a longer profile strip.

10. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the winding ( 8 ) consists of three 120 ° C staggered coils, which are connected in a triangle and have taps at the three connection points of the coil strands.