RU2401498C1

RU2401498C1 - Electric generator for well logging instrument feed

Info

Publication number: RU2401498C1
Application number: RU2010103215/07A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Николай Борисович Болотин
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2010-10-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: magnetic clutch is installed between rotor and device for converting mechanical energy into electric energy and device for converting mechanical energy into electric energy is made in the form of mounted on shaft planetary carrier with axis and deforming casters on it and piezoelectric package of bimorph piezoelectric rings installed inside protective casing on hollow axis. Magnetic clutch is made as butt and cylindrical coupling. Magnetic clutch is made as driven and driving half-couplings with sealed wall between them. This clutch contains ring wall of magnetically permeable material. Driving half-coupling is connected with rotor and driven half-coupling is connected with shaft. Wires from piezoelectric package to electric connector pass through holes in protective casing.

EFFECT: simplified design, increased reliability and capacity of generator with reduction of diametrical dimensions and weight of electric generator.

6 cl, 4 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 проблематично.The 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 needed 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 the 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) is also intended for supplying electric energy to the telemetry system, containing a hydroturbine driven by a washing 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, p.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 due primarily to the fact that a multistage turbine with guide vanes is used as a drive. The use of a hydraulic turbine with guiding devices 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 lead to its 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 пат. 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.Also known generator according to US Pat. RF № 2173925, 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 св. РФ № 34638.Known power generator telemetry systems according to St. RF number 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 патенту РФ на изобретение № 2264537, 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. Заправочной устройство выполнено в виде клапана, установленного в канале штока, закрытом пробкой.The known generator according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2264537, comprising a housing with field windings, a mounting unit, a rotor with a shaft, magnets and a turbine installed through bearings in the housing, and a reservoir for a reserve supply of lubricating fluid in the form of a cup made in front of the generator with installed inside a spring-loaded piston and a filling 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 side Strongly, fixed against rotation and having an annular groove for winding and a cylindrical protrusion in the inner bore of which is mounted on 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.

Известен электрогенератор по патенту РФ №2331149, прототип. Этот электрогенератор содержит защитный корпус, по меньшей мере, один узел крепления, ротор с гидротурбиной и устройство преобразования механической энергии в электрическую.Known electric generator according to the patent of the Russian Federation No. 2331149, prototype. This generator contains a protective housing, at least one attachment point, a rotor with a turbine and a device for converting mechanical energy into electrical energy.

Недостатки электрогенератора - сложность конструкции, недостаточная мощность электрогенератора при его ограниченных диаметральных габаритах.The disadvantages of the electric generator are the complexity of the design, insufficient power of the electric generator with its limited diametrical dimensions.

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

Решение указанной задачи достигнуто в электрогенераторе питания скважинного прибора, содержащем защитный корпус, электрический разъем, по меньшей мере, один узел крепления, ротор с гидротурбиной и устройство преобразования механической энергии в электрическую, тем, что согласно изобретению между ротором и устройством преобразования механической энергии в электрическую установлена магнитная муфта, а устройство преобразования механической энергии в электрическую выполнено в виде закрепленного на валу водила с осью и деформирующими роликами на ней и пьезоэлектрического пакета биморфных пьезоэлектрических колец, установленных внутри защитного корпуса на втулке. Магнитная муфта может быть выполнена торцевой. Магнитная муфта может быть выполнена цилиндрической. Магнитная муфта выполнена в виде ведомой и ведущей полумуфт и герметичной перегородки между ними, содержащей части из магнитопроницаемого материала, при этом ведущая полумуфта соединена с ротором, а ведомая - с валом. Один провод пьезоэлектрического пакета проходит к электрическому разъему через втулку. Внутренняя полость ведущей муфты заполнена смазывающей жидкостью, а внутренняя полость ведомой муфты и устройства преобразования механической энергии в электрическую сообщаются между собой, выполнены герметичными и заполнены смазывающей жидкостью. Отверстие для заправки смазывающей жидкости внутренней полости ведомой полумуфты выполнено сверху. Заправочное отверстие внутренней полости устройства ведомой полумуфты и устройства преобразования механической энергии в электрическую содержит заправочное и дренажное отверстия, выполненные на боковой поверхности корпуса и заглушенные пробками. Электрогенератор содержит компенсатор давления и температурного расширения, сообщающийся с полостью ведущей полумуфты. Электрический разъем может быть выполнен коаксиальным и установлен на заднем торце защитного корпуса.The solution to this problem was achieved in the power generator of the downhole tool, comprising a protective housing, an electrical connector, at least one attachment point, a rotor with a hydraulic turbine and a device for converting mechanical energy into electrical energy, in accordance with the invention, between the rotor and the device for converting mechanical energy into electrical energy a magnetic coupling is installed, and the device for converting mechanical energy into electrical energy is made in the form of a carrier mounted on a shaft with an axis and deforming The cells on it and the piezoelectric package of bimorph piezoelectric rings installed inside the protective housing on the sleeve. The magnetic coupling can be made end. The magnetic coupling may be cylindrical. The magnetic coupling is made in the form of a driven and leading coupling half and a sealed partition between them, containing parts of magnetically permeable material, while the leading coupling coupling is connected to the rotor, and the driven coupling to the shaft. One wire of the piezoelectric packet passes to the electrical connector through the sleeve. The internal cavity of the drive clutch is filled with a lubricating fluid, and the internal cavity of the driven clutch and a device for converting mechanical energy into electrical energy are interconnected, sealed and filled with lubricant. The hole for filling the lubricating fluid of the internal cavity of the driven coupling half is made from above. The filling hole of the internal cavity of the driven half-coupling device and the device for converting mechanical energy into electrical energy contains filling and drainage holes made on the side surface of the housing and plugged with plugs. The generator contains a pressure compensator and thermal expansion, communicating with the cavity of the leading coupling half. The electrical connector can be made coaxial and mounted on the rear end of the protective housing.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:The invention is illustrated in the drawings, where:

на фиг.1 приведена схема электрогенератора,figure 1 shows a diagram of an electric generator,

на фиг.2 приведена схема торцевой магнитной муфты,figure 2 shows a diagram of the end magnetic coupling,

на фиг.3 приведена схема цилиндрической магнитной муфты,figure 3 shows a diagram of a cylindrical magnetic coupling,

на фиг.4 приведены гидротурбина и компенсаторы давления и температурного расширения.figure 4 shows the turbine and pressure compensators and thermal expansion.

Электрогенератор питания скважинного прибора (фиг1…3) установлен в колонне бурильных труб или в обсадной колонне и содержит защитный корпус 1 и, по меньшей мере, одно устройство крепления 2. В устройстве крепления 2 электрогенератора выполнены отверстия 3 для прохода бурового раствора.The downhole tool power generator (Figs. 1 ... 3) is installed in the drill pipe string or in the casing and contains a protective housing 1 and at least one fastener 2. In the fastener device 2 of the electric generator holes 3 are made for the passage of the drilling fluid.

Электрогенератор содержит ротор 4 с гидротурбиной 5. Гидротурбина 5 имеет наклонно-установленные плоские лопатки, установленные под углом 20…60°.The generator contains a rotor 4 with a turbine 5. The turbine 5 has obliquely mounted flat blades mounted at an angle of 20 ... 60 °.

Защитный корпус 1 имеет в нижней части электрический разъем 6, к которому подсоединены провода 7 от устройства предобразования механической энергии в электрическую 8. Между ротором 4 и устройством преобразования механической энергии в электрическую 8 установлена магнитная муфта 9.The protective housing 1 has an electrical connector 6 at the bottom, to which wires 7 are connected from a device for converting mechanical energy to electrical 8. Between the rotor 4 and the device for converting mechanical energy into electrical 8, a magnetic coupling 9 is installed.

Магнитная муфта 9 содержит ведущую и ведомую полумуфты 10 и 11 с постоянными магнитами 12 и герметичной перегородкой 13 между ними, имеющей магнитопроницаемые части 14. При этом возможны два варианта исполнения магнитной муфты 9: торцевая муфта (фиг.2) и цилиндрическая муфта (фиг.3).The magnetic coupling 9 contains a driving and driven half-coupling 10 and 11 with permanent magnets 12 and a sealed partition 13 between them having magnetically permeable parts 14. In this case, two versions of the magnetic coupling 9 are possible: an end coupling (FIG. 2) and a cylindrical coupling (FIG. 3).

Устройство преобразования механической энергии в электрическую 8 содержит соединенное с ведомой полумуфтой 11 посредством вала 15 водило 16 с осью 17, на которой установлены с возможностью вращения ролики 18. Роликов 18 может быть выполнено или два для компенсации центробежных сил или несколько пар для увеличения мощности, вырабатываемой электрогенератором. Под роликами 18 установлен пьезоэлектрический пакет 19. Пьезоэлектрических пакет 19 содержит несколько биморфных пьезоэлектрических колец 20, которые установлены друг на друга внутри защитного корпуса 1 с радиальным зазором относительно него и на втулке 21 и разделены друг от друга по периметру гибкими кольцами 22, передающими деформацию, а по внутреннему диаметру - электроизолирующими кольцами 23. Втулка 21 должна быть выполнена из электроизоляционного материала (или из металла с электроизоляционным покрытием). Под пьезоэлектрическим пакетом 19 установлено опорно-контактное кольцо 24, к которому подсоединен один из проводов 7, а под ним установлена изолирующая прокладка 25 для электрической изоляции всего пакета биморфных пьезоэлектрических пластин 19 от защитного корпуса 1. Соединение биморфных пьезоэлектрических колец 20 между собой может быть выполнено последовательно, параллельно или последовательно-параллельно, в зависимости от требуемого напряжения. Полость 26 ведущей полумуфты 10 изолирована от общей полости 27 ведомой полумуфты и устройства преобразования механической энергии в электрическую 8.The device for converting mechanical energy into electrical energy 8 comprises a carrier 16 connected to a driven coupling half 11 via a carrier 15 with an axis 17, on which the rollers 18 are mounted for rotation. The rollers 18 can be made either two to compensate for centrifugal forces or several pairs to increase the power generated an electric generator. A piezoelectric bag 19 is installed under the rollers 18. The piezoelectric bag 19 contains several bimorphic piezoelectric rings 20, which are mounted on each other inside the protective housing 1 with a radial clearance relative to it and on the sleeve 21 and are separated from each other along the perimeter by flexible rings 22 that transmit the deformation, and the inner diameter of the insulating rings 23. The sleeve 21 should be made of insulating material (or metal with an insulating coating). Under the piezoelectric package 19, a support contact ring 24 is installed, to which one of the wires 7 is connected, and an insulating gasket 25 is installed under it to electrically isolate the entire package of bimorph piezoelectric plates 19 from the protective housing 1. The bimorph piezoelectric rings 20 can be connected to each other series, parallel or series-parallel, depending on the required voltage. The cavity 26 of the leading coupling half 10 is isolated from the common cavity 27 of the driven coupling half and the device for converting mechanical energy into electrical energy 8.

В перегородке 29 выполнено отверстие 28 для облегчения заправки полости 27 смазывающей жидкостью. Полость 27 выполнена абсолютно герметичной, т.е. без применения уплотнений и полностью заполнена смазывающей жидкостью с хорошими электроизоляционными свойствами. Для заполнения этой полости смазывающей жидкостью предусмотрены отверстия 30 и 31, заглушенные соответственно пробками 32 и 33. Отверстие 30 выполнено для заправки смазывающей жидкости, а отверстие 31 - для дренажа воздуха из полостей 26 и 27 при заправке смазывающей жидкости.An opening 28 is made in the partition 29 to facilitate filling the cavity 27 with a lubricating fluid. The cavity 27 is completely sealed, i.e. without the use of seals and completely filled with a lubricating fluid with good electrical insulation properties. To fill this cavity with lubricating fluid, holes 30 and 31 are provided, plugged with plugs 32 and 33, respectively. Hole 30 is used to fill the lubricating fluid, and hole 31 is used to drain air from the cavities 26 and 27 when filling the lubricating fluid.

Для заполнения смазывающей жидкостью внутренней полости 26 предусмотрено осевое отверстие 34, выполненное в роторе 4 и заглушенное винтом 35.To fill the inner cavity 26 with a lubricating fluid, an axial hole 34 is provided in the rotor 4 and is plugged with a screw 35.

Ротор 4 установлен на подшипнике 36, который защищен уплотнением 37.The rotor 4 is mounted on a bearing 36, which is protected by a seal 37.

Для компенсации расхода смазывающей жидкости, температурных расширений и переменного давления в скважине предусмотрен, по меньшей мере, один компенсатор давления и температурного расширения 38, выполненный в передней части корпуса 1 электрогенератора (фиг.4). Наиболее целесообразно выполнить 2…8 компенсаторов давления и температурного расширения и разместить их внутри защитного корпуса 1 со стороны гидротурбины 5, так как в компенсации нуждается только полость 26, а полость 27 выполнена абсолютно герметично, полностью заполнена смазывающей жидкостью и не нуждается в компенсации при условии выполнения стенок защитного корпуса достаточной толщины или за счет применения смазывающей жидкости, имеющей такой же линейный температурный коэффициент расширения, что и у материала защитного корпуса 1.To compensate for the flow of lubricating fluid, thermal expansions and variable pressure in the well, at least one compensator for pressure and thermal expansion 38 is provided, made in front of the generator body 1 (Fig. 4). It is most advisable to perform 2 ... 8 pressure compensators and thermal expansion and place them inside the protective housing 1 from the side of the hydraulic turbine 5, since only the cavity 26 needs compensation, and the cavity 27 is completely hermetic, completely filled with lubricating fluid and does not need compensation provided the execution of the walls of the protective housing of sufficient thickness or through the use of a lubricating fluid having the same linear temperature coefficient of expansion as the material of the protective housing 1.

Каждый компенсатор давления и температурного расширения 38 содержит компенсационный поршень 39, установленный и уплотненный относительно защитного корпуса 1. Полость 40 (фиг.2…4) под компенсационным поршнем 39 отверстием (отверстиями) 41 соединена с полостью 26 ведущей полумуфты 10, а полость 42 над компенсационным поршнем 39 соединена отверстием (отверстиями) 43 с окружающей средой для компенсации изменения давления и температурного расширения смазывающей жидкости. Поршень 39 подпружинен пружиной 44 в сторону ведущей полумуфты (фиг.2…4).Each compensator for pressure and thermal expansion 38 contains a compensation piston 39, mounted and sealed relative to the protective housing 1. The cavity 40 (Fig.2 ... 4) under the compensation piston 39 hole (s) 41 is connected to the cavity 26 of the leading coupling half 10, and the cavity 42 above the compensation piston 39 is connected with the hole (s) 43 with the environment to compensate for pressure changes and thermal expansion of the lubricating fluid. The piston 39 is spring-loaded with a spring 44 in the direction of the leading coupling half (figure 2 ... 4).

При работе электрогенератора (фиг.1) буровой раствор проходит через гидротурбину 5, которая начинают вращаться с ротором 4 и ведущей полумуфтой 10. Магнитный поток проходит через мегнитопроводящие части 14 и приводит во вращение ведомую полумуфту 11. Ведомая полумуфта 11 приводит во вращение водило 17 с осью 17. При этом ролики 18 вращаются и перекатываются по гибким кольцам 22, деформируют биморфные пьезоэлектрические кольца 20, в которых возникает электрический ток. По проводам 7 электрический ток подается на электрический разъем 6. Один из проводов 7 может быть проложен внутри пустотелой оси 23. Выводы проводов герметизированы компаундом. При изменении объема смазывающей жидкости в полости 23 про любой причине осуществляется соответствующее перемещение компенсационного поршня 37. Вследствие этого внутри полости 26 всегда поддерживается давление на 2…4 атм больше, чем давление окружающей среды. Это препятствует проникновению абразивных частиц, содержащихся в буровом растворе, внутрь полости 26. Если применено несколько компенсаторов давления и температурного расширения 38, то при засорении одного из отверстий 41 (или нескольких, если применено 4…8 компенсаторов давления и температурного расширения 38), остальные компенсаторы давления и температурного расширения 38 будут выполнять свою функцию. Это значительно повышает надежность электрогенератора и его ресурс.During the operation of the electric generator (Fig. 1), the drilling fluid passes through a hydraulic turbine 5, which begins to rotate with the rotor 4 and the leading coupling half 10. The magnetic flux passes through the magnetically conducting parts 14 and drives the driven coupling half 11. The driven coupling half drives the carrier 17 s axis 17. In this case, the rollers 18 rotate and roll along the flexible rings 22, deform the bimorph piezoelectric rings 20, in which an electric current occurs. By wires 7, electric current is supplied to the electrical connector 6. One of the wires 7 can be laid inside the hollow axis 23. The leads of the wires are sealed with a compound. When the volume of the lubricating fluid in the cavity 23 is changed for any reason, the compensation piston 37 moves accordingly. As a result, the pressure inside the cavity 26 is always maintained at 2 ... 4 atm more than the ambient pressure. This prevents the penetration of abrasive particles contained in the drilling fluid into the cavity 26. If several pressure compensators and thermal expansion 38 are used, then when one of the holes 41 is clogged (or several, if 4 ... 8 pressure compensators and thermal expansion 38 are used), the rest pressure compensators and thermal expansion 38 will perform their function. This greatly increases the reliability of the generator and its resource.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Значительно уменьшить диаметральные габариты и вес электрогенератора.1. Significantly reduce the diametrical dimensions and weight of the generator.

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 подшипника за счет уменьшения диаметра ротора до минимально-возможного.3. Significantly increase the service life of the bearing by reducing the diameter of the rotor to the minimum possible.

4. Уменьшить дисбаланс ротора электрогенератора за счет уменьшения его диаметра и длины.4. To reduce the imbalance of the rotor of the generator by reducing its diameter and length.

5. Повысить надежность электрогенератора за счет полной герметизации его полости и за счет выполнения уплотнения полости ведомой полумуфты по относительно небольшому диаметру ротора.5. Improve the reliability of the generator by fully sealing its cavity and by sealing the cavity of the driven coupling half with respect to the relatively small diameter of the rotor.

6. Упростить конструкцию электрогенератора за счет отказа от применения обмоток возбуждения и постоянных магнитов и унификации основных деталей, предназначенных для выработки электроэнергии (биморфных пьезоэлектрических колец).6. Simplify the design of the generator by eliminating the use of field windings and permanent magnets and the unification of the main parts designed to generate electricity (bimorph piezoelectric rings).

7. Упростить и облегчить электрический монтаж проводов, т.к. провода соединяют невращающиеся биморфные пьезоэлектрические кольца с электрическим разъемом на защитном корпусе и проходят внутри защитного корпуса, надежно изолированы от металлических деталей, что исключает их повреждение при монтаже и в работе.7. Simplify and facilitate electrical wiring, as wires connect non-rotating bimorph piezoelectric rings to the electrical connector on the protective housing and pass inside the protective housing, reliably insulated from metal parts, which eliminates their damage during installation and operation.

8. Улучшить ремонтопригодность автономного электрогенератора за счет предельно простой конструкции, минимального числа деталей и простой конфигурации всех деталей и их унификации.8. Improve the maintainability of an autonomous electric generator due to the extremely simple design, the minimum number of parts and the simple configuration of all parts and their unification.

Claims

1. The power generator of the downhole tool, comprising a protective housing, an electrical connector, at least one attachment point with a hole for the passage of the drilling fluid, a rotor with a turbine and a device for converting mechanical energy into electrical energy, characterized in that between the rotor and the device for converting mechanical energy a magnetic coupling is installed in the electric one, made in the form of a driven and leading coupling half with an airtight partition between them, containing parts of magnetically permeable material, when the leading coupling half is connected to the rotor, and the driven coupling to the shaft, on which the mechanical energy conversion device is fixed in the form of a carrier with an axis and deforming rollers on it, under which there is a piezoelectric packet of bimorph piezoelectric rings mounted on a sleeve of dielectric material through which passes one of the wires to the electrical connector, while the inner cavity of the magnetic coupling is filled with lubricating fluid, and at least one is installed in the upper part of the protective housing pressure compensator and thermal expansion.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the magnetic coupling is made end.

3. The generator according to claim 1, characterized in that the magnetic coupling is cylindrical.

4. The generator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the hole for filling the lubricating fluid of the internal cavity of the driven coupling half is made from above.

5. The generator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the filling hole of the internal cavity of the driven half coupling device and the device converting mechanical energy into electrical energy contains filling and drainage holes made on the side surface of the housing and plugged with plugs.

6. The generator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical connector is made and installed on the rear end of the protective housing.