RU2321741C1 - Autonomous electric generator - Google Patents

Autonomous electric generator Download PDF

Info

Publication number
RU2321741C1
RU2321741C1 RU2007102711/09A RU2007102711A RU2321741C1 RU 2321741 C1 RU2321741 C1 RU 2321741C1 RU 2007102711/09 A RU2007102711/09 A RU 2007102711/09A RU 2007102711 A RU2007102711 A RU 2007102711A RU 2321741 C1 RU2321741 C1 RU 2321741C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
generator
magnets
rotor
stator
electrical connector
Prior art date
Application number
RU2007102711/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2007102711/09A priority Critical patent/RU2321741C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2321741C1 publication Critical patent/RU2321741C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: autonomous electric generator comprises protecting housing, at least one fastening member, outer rotor provided with the hydraulic turbine and permanent magnets, stator provided with exciting winding and electrical plug, and shaft provided with driving magnets of the magnetic clutch and exciting magnets. The shaft is mounted concentrically to the rotor in three bearings mounted inside it. The driving magnets of magnetic clutch are mounted opposite to the driven magnets inside the rotor.
EFFECT: enhanced power.
5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам. Конкретно изобретение предназначено для генератора питания скважинной аппаратуры и передающего устройства забойной телеметрической системы. Генератор преобразует энергию промывочной жидкости в электрическую, необходимую для питания скважинных навигационных и геофизических приборов в процессе бурения и передатчика электромагнитного канала связи. Для работы телеметрической системы на большой глубине требуется увеличение мощности передающего устройства до 1 кВт и более. Получить большую мощность при малых габаритах генератора весьма проблематичноThe invention relates to electric machines. Specifically, the invention is intended for a downhole power generator and a downhole telemetry system transmitter. The generator converts the energy of the flushing fluid into electrical energy, which is necessary to power the downhole navigation and geophysical instruments during drilling and the transmitter of the electromagnetic communication channel. For the telemetry system to work at great depths, an increase in the power of the transmitting device to 1 kW or more is required. To get more power with small dimensions of the generator is very problematic

Известен генератор переменного тока для питания телеметрической системы в процессе бурения скважин малого диаметра, включающий неподвижный внутренний статор с коллектором и закрепленный на приводном валу внешний ротор, снабженный электромагнитами (патент РФ №2060383, МКП Е21В 47/022, 47/00, приоритет от 21.02.92 г). Система смазки представляет собой полость между ротором и статором, заполненную смазывающей жидкостью.A known alternator for powering the telemetric system in the process of drilling small diameter wells, including a fixed internal stator with a collector and an external rotor mounted on the drive shaft, equipped with electromagnets (RF patent No. 2060383, MKP ЕВВ 47/022, 47/00, priority from 21.02 .92 g). The lubrication system is a cavity between the rotor and the stator, filled with lubricating fluid.

Известен автономный турбинный агрегат (электрогенератор), также предназначенный для питания электрической энергией телеметрической системы, содержащий гидротурбину, приводимую в движение потоком промывочной жидкости, маслозаполненный статор, залитый эпоксидным компаундом, и ротор генератора переменного тока на постоянных магнитах, расположенный на одном валу с гидротурбиной (Молчанов А.А., Сираев А.X. «Скважинные автономные системы с магнитной регистрацией», М., Недра, 1979, с.102-103).A self-contained turbine unit (electric generator), also designed to supply electric energy to the telemetry system, containing a hydraulic turbine driven by a wash fluid stream, an oil-filled stator filled with an epoxy compound, and a rotor of an alternating current generator with permanent magnets located on the same shaft with a hydraulic turbine ( Molchanov A.A., Siraev A.X. “Borehole autonomous systems with magnetic recording”, M., Nedra, 1979, pp. 102-103).

Этот генератор состоит из статора, размещенного внутри агрегата и шестиполюсного кольцевого магнитного ротора, выполненного снаружи. Ротор одновременно является корпусом для рабочих лопаток трехступенчатой гидротурбины. Перед каждой ступенью рабочих лопаток гидротурбины, в свою очередь, установлены три ступени направляющих аппаратов, собранных на внешнем корпусе, что увеличивает диаметр устройства. Для предотвращения попадания промывочной жидкости в электрогенератор и подшипниковые узлы установлены уплотняющие устройства, внутренняя полость электрогенератора заполнена трансформаторным маслом.This generator consists of a stator located inside the unit and a six-pole annular magnetic rotor made from the outside. The rotor is also a casing for the working blades of a three-stage hydraulic turbine. In front of each stage of the working blades of the hydraulic turbine, in turn, there are three stages of guide vanes assembled on the outer casing, which increases the diameter of the device. To prevent the flushing fluid from entering the generator and the bearing units, sealing devices are installed, the internal cavity of the generator is filled with transformer oil.

Ввиду того, что электрогенератор работает в интервале температур от -40 до +130°С, при глубинах бурения до 3500 м и более, а объем масла изменяется при изменении температуры, введен компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости (масла). Компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости выполнен внутри входного обтекателя генератора. Он состоит из двух тонких профильных пластин, одна из которых выпуклая, а другая вогнутая. Компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости предназначен для компенсации изменения объема масла в маслозаполненной полости генератора в рабочих условиях при повышении температуры, а также выравнивания давления внутри и снаружи генератора.Due to the fact that the generator operates in the temperature range from -40 to + 130 ° С, at drilling depths up to 3500 m and more, and the oil volume changes with temperature, a compensator for pressure and thermal expansion of the lubricating fluid (oil) is introduced. The compensator for pressure and thermal expansion of the lubricating fluid is made inside the inlet fairing of the generator. It consists of two thin profile plates, one of which is convex and the other is concave. The compensator for pressure and thermal expansion of the lubricating fluid is designed to compensate for changes in the volume of oil in the oil-filled cavity of the generator under operating conditions with increasing temperature, as well as equalizing the pressure inside and outside the generator.

Недостатками этого генератора являются:The disadvantages of this generator are:

- низкая надежность,- low reliability

- малый ресурс,- small resource

- большие габариты и масса устройства,- large dimensions and mass of the device,

- сложность конструкции.- the complexity of the design.

Эти недостатки обусловлены, в первую очередь, тем, что в качестве привода используется многоступенчатая турбина с направляющими аппаратами. Использование гидротурбины с направляющими аппаратами в качестве привода предъявляет повышенные требования к качеству очистки промывочной жидкости от фракций выбуренной породы и посторонних предметов, попадание которых в зазор между рабочими и направляющими лопатками гидротурбины может привести к ее остановке (заклиниванию). Наличие направляющих аппаратов гидротурбины увеличивает диаметральный габарит электрогенератора, что нежелательно при бурении скважин относительно малого диаметра.These shortcomings are caused, first of all, by the fact that a multistage turbine with guide vanes is used as a drive. The use of a hydraulic turbine with guide vanes as a drive places high demands on the quality of cleaning the washing liquid from fractions of drill cuttings and foreign objects, the ingress of which into the gap between the working and guide vanes of the hydraulic turbine can cause it to stop (jamming). The presence of guiding devices of a hydraulic turbine increases the diametrical dimension of the electric generator, which is undesirable when drilling wells of relatively small diameter.

Второй конструктивный недостаток - это сложность и ненадежность компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости. Из-за упругости стенок компенсатора давление смазывающей жидкости всегда меньше давления окружающей среды. Это может привести к попаданию промывочной жидкости в систему смазки электрогенератора и к износу подшипников, уплотнений и других деталей.The second design flaw is the complexity and unreliability of the pressure compensator and thermal expansion of the lubricating fluid. Due to the elasticity of the walls of the compensator, the pressure of the lubricating fluid is always less than the pressure of the environment. This can result in flushing fluid entering the generator’s lubrication system and in the wear of bearings, seals and other parts.

Известен также электрогенератор по патенту РФ №2173925, основной особенностью которого можно считать систему смазки. Система смазки этого электрогенератора содержит заправочное устройство на его переднем торце, полость между внешним ротором и статором, заполненную смазывающей жидкостью, и компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости, размещенный со стороны устройства для крепления генератора, выполненный в виде поршня, установленного с возможностью осевого перемещения и уплотнения, установленного внутри поршня с возможностью осевого перемещения вместе с ним. Недостатком этого устройства является сложность заправки системы смазывающей жидкостью и низкий ресурс уплотнения.The electric generator according to the patent of the Russian Federation No. 2173925 is also known, the main feature of which can be considered a lubrication system. The lubrication system of this generator contains a filling device at its front end, a cavity between the external rotor and the stator, filled with lubricating fluid, and a pressure compensator and thermal expansion of the lubricating fluid located on the side of the generator mounting device, made in the form of a piston mounted with axial movement and seals mounted inside the piston with the possibility of axial movement with it. The disadvantage of this device is the difficulty of filling the system with lubricating fluid and a low seal life.

Известен электрогенератор питания телеметрических систем по авт. св. РФ №34638.Known power generator telemetry systems by ed. St. RF №34638.

Этот электрогенератор содержит заправочное устройство в его передней части, полость между внешним ротором и статором, заполненную смазывающей жидкостью, и компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости, размещенный со стороны устройства для крепления генератора, выполненный в виде поршня, установленного внутри ротора с возможностью осевого перемещения, и уплотнения, установленного, в свою очередь, внутри поршня с возможностью осевого перемещения вместе с ним, поршень выполнен с возможностью дренажа смазывающей жидкости в полностью заправленном положении в зазор между ротором и узлом крепления генератора.This electric generator contains a filling device in its front part, a cavity between the external rotor and the stator filled with a lubricating fluid, and a compensator for pressure and thermal expansion of the lubricating fluid located on the side of the generator mounting device, made in the form of a piston mounted inside the rotor with axial movement , and the seal, installed, in turn, inside the piston with the possibility of axial movement with it, the piston is made with the possibility of drainage lubricating the fluid in the fully tucked position to the gap between the rotor and the alternator mounting assembly.

Недостатком этой системы смазки является то, что из-за совмещения функций компенсатора и уплотнения снижается их ресурс.The disadvantage of this lubrication system is that due to the combination of the functions of the compensator and the seal, their life is reduced.

Известен генератор по авт. св. РФ №13123, который содержит ротор с турбиной, статор, узел крепления и емкость для резервного запаса смазывающей жидкости, выполненную в виде стакана, выполненного в передней части генератора с установленным внутри подпружиненным поршнем, и заправочное устройство. Генератор и турбина значительно отдалены друг от друга в осевом направлении и разобщены магнитной муфтой, что увеличивает габариты генератора и снижает надежность смазки.Known generator by ed. St. RF №13123, which contains a rotor with a turbine, a stator, a mounting unit and a reservoir for the reserve supply of lubricating fluid, made in the form of a cup made in the front of the generator with a spring-loaded piston installed inside, and a refueling device. The generator and turbine are significantly distant from each other in the axial direction and are separated by a magnetic coupling, which increases the dimensions of the generator and reduces the reliability of the lubricant.

Известен генератор по патенту РФ на изобретение №2264537, прототип, содержащий корпус с обмотками возбуждения, узел крепления, ротор с валом, магнитами и турбиной, установленный через подшипники в корпусе, и емкость для резервного запаса смазывающей жидкости в виде стакана, выполненного в передней части генератора с установленным внутри подпружиненным поршнем и заправочным устройством, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один передний подшипник установлен во втулке, которая сцентрирована в выступающей части корпуса, закрытого с другой стороны осью, зафиксированной от поворота и имеющей кольцевую проточку под обмотку и цилиндрический выступ во внутренней расточке которого установлен, по меньшей мере, один задний подшипник, а внутри вала выполнено сквозное осевое отверстие. Между передним подшипником и ротором установлена регулировочная шайба. Обмотки возбуждения установлены в корпусе и зафиксированы штифтами от смещения. Пружина частично размещена внутри поршня. Заправочное устройство выполнено в виде клапана, установленного в канале штока, закрытом пробкой. Заправочное устройство выполнено в виде клапана, установленного в канале штока, закрытом пробкой.A known generator according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2264537, a prototype comprising a housing with field windings, a mount, a rotor with a shaft, magnets and a turbine mounted through bearings in the housing, and a reservoir for a reserve supply of lubricating fluid in the form of a cup made in front generator with a spring-loaded piston installed inside and a refueling device, characterized in that at least one front bearing is mounted in a sleeve that is centered in the protruding part of the housing, closed on the other Torons axis fixed against rotation and having an annular groove for winding and a cylindrical projection which is mounted in the internal bore of the at least one rear bearing and the inside shaft provided with a through axial aperture. An adjustment washer is installed between the front bearing and the rotor. Field windings are installed in the housing and are fixed with pins against bias. The spring is partially placed inside the piston. The filling device is made in the form of a valve installed in the stem channel, closed by a plug. The filling device is made in the form of a valve installed in the stem channel, closed by a plug.

Недостаток - недостаточная мощность электрогенератора при ограниченных диаметтральных габаритах.The disadvantage is the insufficient power of the generator with limited diametrical dimensions.

Задачи его создания - повышение мощности при уменьшении диаметральных габаритов и веса генератора.The tasks of its creation are to increase power while reducing the diametrical dimensions and weight of the generator.

Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что электрогенератор, содержащий защитный корпус и, по меньшей мере, один узел крепления, внешний ротор с гидротурбиной и постоянными магнитами, статор, на котором установлена обмотка возбуждения с электрическим разъемом, при этом концентрично ротору, на трех подшипниках, выполненных внутри него, установлен вал с ведомыми магнитами магнитной муфты и магниты возбуждения, а ведущие магниты магнитной муфты установлены против ведомых внутри ротора. Гидротурбины установлены рядом в передней части генератора. Провода от обмотки к электрическому разъему проходят через отверстия, выполненные в статоре. Внутренняя полость магнитной муфты заполнена смазывающей жидкостью, а внутренняя полость обмотки возбуждения и магнитов возбуждения заполнена компенсаторной жидкостью. Отверстие для заправки смазывающей жидкости выполнено сверху, а электрический разъем снизу. Электрический разъем выполнен коаксиальным.The solution to this problem was achieved due to the fact that the generator containing a protective housing and at least one attachment point, an external rotor with a hydraulic turbine and permanent magnets, a stator on which the field winding is installed with an electrical connector, while concentric with the rotor, on three bearings made inside it, a shaft is installed with driven magnets of the magnetic coupling and field magnets, and the driving magnets of the magnetic coupling are mounted against the driven inside the rotor. Hydroturbines are installed side by side in front of the generator. The wires from the winding to the electrical connector pass through the holes made in the stator. The inner cavity of the magnetic coupling is filled with a lubricating fluid, and the inner cavity of the field coil and field magnets is filled with a compensating fluid. The lubricant filling hole is made at the top, and the electrical connector is at the bottom. The electrical connector is coaxial.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения. Новизна подтверждается патентными исследованиями, изобретательский уровень - новой компоновкой генератора. Для изготовления всех узлов электрогенератора не требуются дефицитные материалы и вновь разработанные технологии, что гарантирует промышленную применимость.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, i.e. all the criteria of the invention. The novelty is confirmed by patent research, the inventive step - a new layout of the generator. For the manufacture of all nodes of the electric generator, scarce materials and newly developed technologies are not required, which guarantees industrial applicability.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 приведен сборочный чертеж электрогенератора,figure 1 shows the assembly drawing of an electric generator,

на фиг.2 приведена конструкция вала,figure 2 shows the design of the shaft,

на фиг.3 приведена схема расположения гидротурбин.figure 3 shows the layout of hydraulic turbines.

Автономный электрогенератор питания скважинной аппаратуры установлен в колонне бурильных труб или в обсадной колонне и содержит, по меньшей мере, одно устройство крепления генератора 1 на статоре 2. В устройстве крепления электрогенератора 1 выполнены отверстия «Б» для прохода бурового раствора.A stand-alone power generator for supplying downhole equipment is installed in the drill string or in the casing and contains at least one device for attaching the generator 1 to the stator 2. In the device for attaching the generator 1, holes “B” are made for drilling fluid passage.

Автономный электрогенератор содержит ротор 3 с гидротурбинами 4 и 5. Гидротурбина 4 имеет наклонно установленные плоские лопатки, установленные под углом 20...45°, а лопатки гидротурбины 5 выполнены профилированными для того, чтобы эффективнее сработать перепад давления на гидротурбиных, т.к. выполнение обеих турбин одинаковыми не позволило бы тработать перепад на второй по потоку турбине 5.A stand-alone electric generator contains a rotor 3 with hydraulic turbines 4 and 5. The hydraulic turbine 4 has obliquely mounted flat blades mounted at an angle of 20 ... 45 °, and the blades of the hydraulic turbine 5 are made profiled in order to more effectively operate the pressure drop across the hydraulic turbines, because the execution of both turbines the same would not allow to work on the differential on the second flow turbine 5.

Статор 2 имеет в нижней части электрический разъем 6, а внутри установлена обмотка возбуждения 7.The stator 2 has an electrical connector 6 at the bottom, and an excitation winding 7 is installed inside.

Концентрично ротору 3 внутри него в передней части автономного электрогенератора выполнена магнитная муфта 8 с немагнитной перегородкой 9, по обе стороны от которой размещены ведомые магниты 10 и ведущие магниты 11. На трех подшипниках 12, 13 и 14 установлен вал 15.Concentric to the rotor 3 inside it, in front of the autonomous generator, a magnetic coupling 8 is made with a non-magnetic partition 9, on both sides of which are driven magnets 10 and driving magnets 11. A shaft 15 is mounted on three bearings 12, 13 and 14.

Гидротурбины 4 и 5 установлены рядом, на расстоянии 2 ... 5 мм друг от друга в передней части генератора, для более полного съема перепада давления за счет профилирования лопаток турбины 5 и 6 с разным углом установки лопаток. Гидротурбина 4 является одновременно сопловым аппаратом для гидротурбины 5 (фиг.3). Это позволяет отказаться от применения сопловых аппаратов, что упростит сборку генератора и уменьшит его диаметральные габариты и вес генератора. На валу 15 в его нижней части установлены магниты возбуждения 16. Уплотнение ротора относительно статора 2 осуществляют тремя уплотнениями 17, причем скорость относительного проскальзывания по среднему уплотнению практически равна нулю, что обеспечивает его надежностьHydroturbines 4 and 5 are installed side by side, at a distance of 2 ... 5 mm from each other in the front of the generator, for a more complete removal of the differential pressure due to the profiling of the turbine blades 5 and 6 with different angles of installation of the blades. Hydroturbine 4 is simultaneously a nozzle apparatus for hydroturbine 5 (figure 3). This allows you to abandon the use of nozzle devices, which will simplify the assembly of the generator and reduce its diametrical dimensions and weight of the generator. Excitation magnets 16 are mounted on the shaft 15 in its lower part. The rotor is sealed relative to the stator 2 by three seals 17, and the relative slip rate along the middle seal is practically zero, which ensures its reliability

Внутренняя полость автономного электрогенератора «В» заполнена смазывающей жидкостью. Отверстие «Г» для заправки внутренней полости генератора «Г» смазывающей жидкостью выполнено в верхней части ротора 3 и закрыто винтом 18.The internal cavity of the autonomous electric generator "B" is filled with lubricating fluid. The hole "G" for filling the inner cavity of the generator "G" with lubricating fluid is made in the upper part of the rotor 3 and is closed by a screw 18.

Вал 15 выполнен ступенчатым с буртом 19, при этом диаметр ступеней вала сверху до бурта 19 ступенчато увеличивается, а ниже бурта 19 уменьшается. Это сделано не только из условий сборки, но и для того, чтобы установить в статоре упорный подшипник 14 на ступень «К» гораздо больших размеров, чем радиальные подшипники 12 и 13, которые разгружены от осевых нагрузок и устанавливаются на ступени «Ж» и «И» соответственно (фиг.2). В торец бурта 19 снизу упирается втулка 20 (фиг.1), которая передает осевое усилие от ротора 3 на упорный подшипник 14. Упорный подшипник 14 выполнен закрытым, заполненным консистентной смазкой. Полость «Е», в которой находятся обмотка возбуждения 7 и возбуждающие магниты 16, заполнена компенсаторной жидкостью. Компенсаторная жидкость имеет удельный объемный коэффициент расширения, равный удельному объемному коэффициенту расширения металла, из которого выполнен статор, при этом компенсаторная жидкость не обязательно должна иметь смазывающие свойства.The shaft 15 is made stepwise with a shoulder 19, while the diameter of the steps of the shaft from above to the shoulder 19 increases stepwise, and decreases below the shoulder 19. This is done not only from the conditions of assembly, but also in order to install in the stator the thrust bearing 14 on the step "K" much larger than the radial bearings 12 and 13, which are unloaded from axial loads and are installed on the steps "G" and " And "respectively (figure 2). At the end of the shoulder 19 from the bottom abuts the sleeve 20 (figure 1), which transfers the axial force from the rotor 3 to the thrust bearing 14. The thrust bearing 14 is made closed, filled with grease. The cavity "E" in which the excitation winding 7 and the exciting magnets 16 are located is filled with a compensating liquid. The compensating liquid has a specific volume expansion coefficient equal to the specific volume expansion coefficient of the metal of which the stator is made, while the compensating liquid does not have to have lubricating properties.

Провода 21 от обмотки возбуждения 7 к электрическому разъему 6 проходят через отверстия «Д», выполненные в статоре 2. Электрический разъем 6 выполнен на нижнем торце статора 2 снизу и загерметизирован эластичным компаундом 22. На статоре 2 в нижней части выполнено заправочное отверстие для компенсаторной жидкости, закрытое винтом 23.The wires 21 from the field winding 7 to the electrical connector 6 pass through the holes "D" made in the stator 2. The electrical connector 6 is made on the lower end of the stator 2 from the bottom and sealed with an elastic compound 22. A filling hole for the compensating liquid is made on the stator 2 in the lower part closed by screw 23.

При работе генератора буровой раствор проходит через гидротурбины 4 и 5, которые начинают вращаться с ротором 3 и ведущими магнитами 10.When the generator is operating, the drilling fluid passes through the hydraulic turbines 4 and 5, which begin to rotate with the rotor 3 and the driving magnets 10.

Магнитные поля, создаваемые ведущими магнитами 10, проходят через немагнитную перегородку 9, приводят в действие ведомые магниты 11, которые вращаются с угловыми скоростями, соответствующими скорости вращения ротора 3.The magnetic fields generated by the driving magnets 10 pass through a non-magnetic partition 9, drive the driven magnets 11, which rotate with angular velocities corresponding to the rotational speed of the rotor 3.

При этом первая по потоку гидротурбина 4 будет выполнять роль соплового аппарата для второй по потоку гидротурбины 5. Это позволит упростить сборку генератора, отказаться от применения направляющих аппаратов и увеличить КПД и мощность турбины. Также появилась возможность значительно уменьшить диаметральные габариты генератора или увеличить его мощность примерно в 2 раза при тех же габаритах и весе. Это позволит спроектировать скважинные приборы для бурильных и обсадных колонн малого диаметра. Применение проводов для передачи электрической энергии, размещенных в отверстиях «Е» статора 2, позволит вывести значительную мощность без использования скользящих контактов. Генератор со скважинным прибором забойной телеметрической системы может устанавливаться в бурильную или обсадную колонну, собранную из труб длиной до 10...12 м, т.е. ограничение по длине не критично в отличие от ограничений по диаметру. Диаметр компоновки: генератор - скважинный прибор строго ограничен диаметром колонны. Электроэнергия по проводам 21 передается от обмотки возбуждения 10 электрическому разъему 11. Электрический разъем 6 предпочтительно выполнить коаксиальным, это позволит отказаться от угловой ориентации электрогенератора внутри колонны бурильных или обсадных труб при его стыковке со скважинным прибором (на фиг.1...3 скважинный прибор не показан).In this case, the first flow turbine 4 will act as a nozzle apparatus for the second flow turbine 5. This will simplify the assembly of the generator, abandon the use of guide vanes and increase the efficiency and power of the turbine. It also became possible to significantly reduce the diametrical dimensions of the generator or increase its power by about 2 times with the same dimensions and weight. This will allow the design of downhole tools for small diameter drill and casing. The use of wires for the transmission of electrical energy, placed in the holes "E" of the stator 2, will allow you to bring significant power without the use of sliding contacts. The generator with the downhole tool of the downhole telemetry system can be installed in a drill or casing assembled from pipes up to 10 ... 12 m long, i.e. the length limit is not critical, unlike the diameter limit. The diameter of the layout: generator - downhole tool is strictly limited by the diameter of the string. Electricity is transmitted through wires 21 from the field winding 10 to the electrical connector 11. It is preferable to make the electrical connector 6 coaxial, this will make it possible to abandon the angular orientation of the electric generator inside the drill string or casing when it is docked with the downhole tool (Figs. 1 ... 3 downhole tool not shown).

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Значительно уменьшить диаметральные габариты и вес автономного электрогенератора за счет увеличения его длины на длину магнитной муфты.1. Significantly reduce the diametrical dimensions and weight of an autonomous electric generator by increasing its length by the length of the magnetic coupling.

2. Увеличить мощность и напряжение на электрических выводах электрогенератора.2. Increase the power and voltage at the electrical terminals of the generator.

3. Значительно увеличить ресурс работы опор за счет применения трехопорных схем, уменьшения диаметра всех трех уплотнений до минимально возможного, т.е. до диаметра вала и минимизации скорости проскальзывания среднего уплотнения по валу относительно вала практически до нуля.3. Significantly increase the service life of the supports due to the use of three-support schemes, reducing the diameter of all three seals to the minimum possible, ie up to the shaft diameter and minimizing the sliding speed of the middle seal on the shaft relative to the shaft to almost zero.

4. Уменьшить дисбаланс ротора автономного электрогенератора за счет уменьшения их диаметра в 1,5...2,0 раза.4. To reduce the imbalance of the rotor of an autonomous generator by reducing their diameter by 1.5 ... 2.0 times.

5. Повысить надежность уплотнения полости электрогенератора за счет отделения масляной полости «В» от полости с компенсаторной жидкостью «Е» с объемным коэффициентом температурного расширения, равным объемному коэффициенту температурного расширения металла, из которого выполнен статор, и отказа от компенсатора температурного расширения, без которого электрогенераторы в забое обычно не применяются.5. To increase the reliability of sealing the cavity of the generator by separating the oil cavity "B" from the cavity with compensating liquid "E" with a volume coefficient of thermal expansion equal to the volume coefficient of thermal expansion of the metal from which the stator is made, and the failure of the expansion valve, without which Downhole electric generators are usually not used.

6. Упростить конструкцию электрогенератора за счет отказа от применения направляющих аппаратов турбины и максимального упрощения конструкции уплотнения.6. Simplify the design of the generator by eliminating the use of guide vanes of the turbine and the maximum simplification of the design of the seal.

7. Упростить сборку и разборку электрогенератора за счет эго выполнения модульной конструкции и применения коаксиального электрического разъема.7. To simplify the assembly and disassembly of the electric generator due to the ego of modular construction and the use of a coaxial electrical connector.

8. Упростить и облегчить электрический монтаж проводов, т.к. провода соединяют невращающиеся обмотки возбуждения с электрическим разъемом на статоре и проходят внутри статора, что исключает их повреждение при работе.8. Simplify and facilitate electrical wiring, as wires connect the non-rotating field windings to the electrical connector on the stator and pass inside the stator, which eliminates their damage during operation.

9. Решит проблему с разгрузкой значительной осевой силы, разместив закрытый упорный подшипник больших размеров, чем радиальные подшипники в статоре в нижней части автономного электрогенератора, его полной изоляции от корпуса за счет применения закрытого подшипника с консистентной смазкой.9. It will solve the problem of unloading considerable axial force by placing a sealed thrust bearing larger than radial bearings in the stator at the bottom of the autonomous generator, its complete isolation from the housing due to the use of a sealed bearing with grease.

10. Улучшить ремонтопригодность автономного электрогенератора за счет предельно простой конструкции, минимального числа деталей и простой конфигурации всех деталей.10. Improve the maintainability of an autonomous electric generator due to an extremely simple design, a minimum number of parts and a simple configuration of all parts.

Claims (6)

1. Автономный электрогенератор, содержащий защитный корпус и, по меньшей мере, один узел крепления, внешний ротор с гидротурбиной и постоянными магнитами, статор, на котором установлена обмотка возбуждения, и электрическим разъемом, при этом концентрично ротору, на трех подшипниках выполненных внутри него, установлен вал с ведомыми магнитами магнитной муфты и магниты возбуждения, а ведущие магниты магнитной муфты установлены против ведомых внутри ротора.1. An autonomous generator comprising a protective housing and at least one attachment point, an external rotor with a hydraulic turbine and permanent magnets, a stator on which the field winding is mounted, and an electrical connector, concentric with the rotor, on three bearings made inside it, a shaft with driven magnets of the magnetic clutch and field magnets is mounted, and the driving magnets of the magnetic clutch are mounted against the driven ones inside the rotor. 2. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что гидротурбины установлены рядом в передней части генератора.2. The generator according to claim 1, characterized in that the turbines are installed side by side in front of the generator. 3. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что провода от обмотки к электрическому разъему проходят через отверстия, выполненные в статоре.3. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that the wires from the winding to the electrical connector pass through holes made in the stator. 4. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутренняя полость магнитной муфты заполнена смазывающей жидкостью, а внутренняя полость обмотки возбуждения и магнитов возбуждения заполнена компенсаторной жидкостью.4. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that the inner cavity of the magnetic coupling is filled with a lubricating fluid, and the inner cavity of the field coil and field magnets is filled with a compensating liquid. 5. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что отверстие для заправки смазывающей жидкости выполнено сверху, а электрический разъем снизу.5. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that the hole for filling the lubricating fluid is made from above, and the electrical connector from below. 6. Электрогенератор по п.5, отличающийся тем, что электрический разъем выполнен коаксиальным.6. The generator according to claim 5, characterized in that the electrical connector is made coaxial.
RU2007102711/09A 2007-01-24 2007-01-24 Autonomous electric generator RU2321741C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102711/09A RU2321741C1 (en) 2007-01-24 2007-01-24 Autonomous electric generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102711/09A RU2321741C1 (en) 2007-01-24 2007-01-24 Autonomous electric generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2321741C1 true RU2321741C1 (en) 2008-04-10

Family

ID=39366780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007102711/09A RU2321741C1 (en) 2007-01-24 2007-01-24 Autonomous electric generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321741C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МОЛЧАНОВ А.А., СИРАЕВ А.Х. Скважные автономные системы с магнитной регистрацией. - М.: Недра, 1979, с.102, 103. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2421612C1 (en) Multi-phase power generator of downhole equipment
RU2321744C1 (en) Birotatory generator
RU2331149C1 (en) Borehole electric generator
RU2334340C1 (en) Drilling electric generator
RU2325519C1 (en) Borehole birotatory electric generator
RU2321741C1 (en) Autonomous electric generator
RU2324815C1 (en) Well electric generator
RU2321742C1 (en) Electric generator
RU2334099C1 (en) Power generator for well equipment
RU2324808C1 (en) Power generator of well logging equipment
RU2329377C1 (en) Birotating power generator
RU2321743C1 (en) Birotatory generator
RU2417311C1 (en) Electro-generator of power supply for borehole equipment
RU2418348C1 (en) Electric power generator of downhole telemetric system
RU2426875C1 (en) Borehole generator
RU2337240C1 (en) Downhole electric generator
RU2332564C1 (en) Borehole telemetry system power supply generator
RU2333352C1 (en) Borehole equipment supply generator
RU2326238C1 (en) Birotatory borehole electric generator
RU2417313C1 (en) Generator of power supply for borehole equipment
RU2333353C1 (en) Supply turbo generator for borehole equipment
RU2264537C1 (en) Generator
RU2401498C1 (en) Electric generator for well logging instrument feed
RU2432461C1 (en) High-voltage borehole generator
RU2419719C1 (en) Birotary electric generator for power supply to downhole instrument