RU2419719C1 - Birotary electric generator for power supply to downhole instrument - Google Patents

Birotary electric generator for power supply to downhole instrument Download PDF

Info

Publication number
RU2419719C1
RU2419719C1 RU2010103214/03A RU2010103214A RU2419719C1 RU 2419719 C1 RU2419719 C1 RU 2419719C1 RU 2010103214/03 A RU2010103214/03 A RU 2010103214/03A RU 2010103214 A RU2010103214 A RU 2010103214A RU 2419719 C1 RU2419719 C1 RU 2419719C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
base
generator
sleeve
turbine
rotor
Prior art date
Application number
RU2010103214/03A
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 RU2010103214/03A priority Critical patent/RU2419719C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2419719C1 publication Critical patent/RU2419719C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: birotary electric generator includes birotary hydraulic turbine having two stages, housing containing the base with attachment assembly. On rear edge of the base there is electric connector, and wires from winding to electric connector pass through the holes made in the base. Sleeve inside which inner rotor with constant magnets is installed on bearings is rigidly fixed on the edge of the base. The first stage of hydraulic turbine if fixed on inner rotor. Outer rotor is installed on bearings on the sleeve; the second stage of hydraulic turbine is fixed on its cylindrical surface, and excitation windings are arranged inside it. Sleeve includes section between constant magnets and excitation windings made of alternating elements made from magnetic permeable and magnetic non-permeable material, and section inside device of noncontact energy transfer from diamagnetic material. At that, between the base and constant magnets there is arranged noncontact energy transfer device containing transmitting and receiving windings arranged on both sides of section of sleeve, which is made from diamagnetic material. Both stages of hydraulic turbine are installed near in front part of turbine. Inner cavity of electric generator is filled with lubricating fluid. On inner rotor from above there is filling opening of lubricating fluid. Electric connector is coaxial. Inside the base there is at least one installed compensator of pressure and thermal expansion. ^ EFFECT: increasing generator power at decreasing diametrical dimensions and weight of generator. ^ 7 cl, 1 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 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 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 E21B 47/022, 47/00, приоритет от 21.02.92). 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 E21B 47/022, 47/00, priority from 21.02 .92). 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 (Moscow: 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°C, 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 ° C, 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 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 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 for 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. Заправочной устройство выполнено в виде клапана, установленного в канале штока, закрытом пробкой. Заправочное 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, a prototype comprising a housing with field windings, a mount, 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 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 with the other Oron fixed axis of rotation and having an annular groove for winding and a cylindrical boss in the inner bore of which is mounted 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.

Недостатком является недостаточная мощность электрогенератора при ограниченных диаметральных габаритах из-за небольшой скорости вращения ротора.The disadvantage is the insufficient power of the generator with limited diametrical dimensions due to the low rotor speed.

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

Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что электрогенератор биротативный, содержащий биротативную гидротурбину, имеющую две ступени, корпус, содержащий основание с узлом крепления, на заднем торце основания выполнен электрический разъем, а провода от обмотки к электрическому разъему проходят через отверстия, выполненные в основании, к торцу основания жестко прикреплена втулка, внутри которой на подшипниках установлен внутренний ротор с постоянными магнитами, первая ступень гидротурбины закреплена на внутреннем роторе, внешний ротор установлен на подшипниках на втулке, вторая ступень гидротурбины закреплена на его цилиндрической поверхности, обмотки возбуждения размещены внутри, при этом согласно изобретению между основанием и постоянными магнитами размещено устройство бесконтактной передачи энергии, а втулка содержит участок между постоянными магнитами и обмотками возбуждения, выполненными из чередующихся элементов, выполненных из магнитопроницаемого и магнитонепроницаемого материала и участок внутри устройства бесконтактной передачи энергии из диамагнитного материала. Обе ступени гидротурбины установлены рядом в передней части генератора. Устройство бесконтактной передачи энергии содержит передающие и приемные обмотки, размещенные по обе стороны от участка втулки, выполненного из диамагнитного материала. Внутренняя полость электрогенератора заполнена смазывающей жидкостью. На внутреннем роторе сверху выполнено отверстие для заправки смазывающей жидкости. Электрический разъем выполнен коаксиальным. Внутри основания выполнен по меньшей мере один компенсатор давления и температурного расширения.The solution to this problem was achieved due to the fact that the generator is birotative, containing a biotic turbine, having two stages, a housing containing a base with a mounting unit, an electrical connector is made at the rear end of the base, and wires from the winding to the electrical connector pass through the holes made in the base , a sleeve is rigidly attached to the end face of the base, inside of which an internal rotor with permanent magnets is mounted on the bearings, the first stage of the hydraulic turbine is mounted on the internal rotor, outside the rotor is mounted on bearings on the sleeve, the second stage of the turbine is mounted on its cylindrical surface, the field windings are placed inside, according to the invention, a contactless energy transfer device is placed between the base and the permanent magnets, and the sleeve contains a section between the permanent magnets and the field windings made of alternating elements made of magnetically permeable and magnetically impermeable material and a section inside the contactless energy transfer device from diamagnetic material. Both stages of the turbine are mounted side by side in front of the generator. The non-contact energy transfer device comprises transmitting and receiving windings located on both sides of a portion of a sleeve made of diamagnetic material. The internal cavity of the generator is filled with a lubricating fluid. On the inner rotor, an opening for filling the lubricating fluid is made from above. The electrical connector is coaxial. At least one compensator for pressure and thermal expansion is made inside the base.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1…3, где:The invention is illustrated in the drawings of figures 1 ... 3, where:

на фиг.1 приведен сборочный чертеж электрогенератора биротативного,figure 1 shows an assembly drawing of a birotative generator,

на фиг.2 приведен разрез А-А,figure 2 shows a section aa,

на фиг.3 приведен разрез Б-Б.figure 3 shows a section bB.

Электрогенератор биротативный для питания скважинного прибора содержит биротативную гидротурбину 1, имеющую две ступени первую 2 и вторую 3, корпус 4, содержащий основание 5 с узлом крепления 6, на заднем торце 7 основания 5 выполнен электрический разъем 8, а провода 9 к электрическому разъему 8 проходят через отверстия 10, выполненные в основании 5 и заполненные компаундом, к заднему торцу 7 основания 5 жестко прикреплена втулка, 11 внутри которой на подшипниках 12 и 13 установлен внутренний ротор 14 с постоянными магнитами 15. Первая ступень гидротурбины 2 закреплена на внутреннем роторе 14. Внешний ротор 16 установлен на подшипниках 17 и 18 на втулке 11. Вторая ступень гидротурбины 3 закреплена на его цилиндрической поверхности 19, обмотки возбуждения 20 размещены внутри корпуса 4. При этом между основанием 5 и постоянными магнитами 15 размещено устройство бесконтактной передачи энергии 21, а втулка 11 содержит участок 22 между постоянными магнитами 15 и обмотками возбуждения 20, выполненный из чередующихся элементов, выполненных из магнитопроницаемого и магнитонепроницаемого материала, соответственно 23 и 24 и участок 25 внутри устройства бесконтактной передачи энергии из диамагнитного материала. Обе ступени гидротурбины 2 и 3 установлены рядом в передней части генератора. Устройство бесконтактной передачи энергии 21 содержит передающие 26 и приемные 27 обмотки, размещенные в герметичной полости 28 по обе стороны от участка втулки 23, выполненного из диамагнитного материала. Внутренняя полость 29 электрогенератора заполнена смазывающей жидкостью. На внутреннем роторе 14 сверху выполнено отверстие 30 для заправки смазывающей жидкости, закрытое винтом 31. Электрический разъем 8 выполнен коаксиальным. Внутри основания 5 выполнен по меньшей мере один компенсатор давления и температурного расширения 32, который содержит поршень 33 и отверстие 37, сообщающее полость 35 под поршнем 33 с окружающей средой. Поршень 33 подпружинен пружиной 36. Компенсатор (компенсаторы) 32 предназначен для компенсации температурных расширений смазывающей жидкости, переменного давления окружающей среды и расхода смазывающей жидкости.The birotative generator for powering the downhole tool contains a birotative hydraulic turbine 1, having two stages, the first 2 and the second 3, the housing 4, containing the base 5 with the attachment unit 6, an electrical connector 8 is made at the rear end 7 of the base 5, and the wires 9 to the electrical connector 8 through holes 10 made in the base 5 and filled with a compound, a sleeve is rigidly attached to the rear end 7 of the base 5, 11 inside of which an internal rotor 14 with permanent magnets 15 is mounted on bearings 12 and 13. The first stage of hydrotours 2 are mounted on the inner rotor 14. The outer rotor 16 is mounted on bearings 17 and 18 on the sleeve 11. The second stage of the hydraulic turbine 3 is mounted on its cylindrical surface 19, the field windings 20 are located inside the housing 4. Moreover, between the base 5 and the permanent magnets 15 is placed a contactless energy transfer device 21, and the sleeve 11 contains a section 22 between the permanent magnets 15 and the field windings 20, made of alternating elements made of magnetically permeable and magnetically impermeable material, respectively 23 and 24 and a portion 25 inside the device of non-contact transfer of energy from diamagnetic material. Both stages of the turbine 2 and 3 are installed side by side in front of the generator. The contactless energy transfer device 21 comprises transmitting 26 and receiving 27 windings located in a sealed cavity 28 on both sides of a portion of the sleeve 23 made of diamagnetic material. The internal cavity 29 of the generator is filled with a lubricating fluid. On the inner rotor 14, an opening 30 for filling the lubricating fluid closed by a screw 31 is made from above. The electrical connector 8 is made coaxial. At least one pressure and thermal expansion compensator 32 is made inside the base 5, which comprises a piston 33 and an opening 37 communicating the cavity 35 under the piston 33 with the environment. The piston 33 is spring-loaded with a spring 36. The compensator (compensators) 32 is designed to compensate for the temperature expansion of the lubricating fluid, variable ambient pressure and flow rate of the lubricating fluid.

При работе генератора буровой раствор проходит через ступени гидротурбины 2 и 3, которые начинают вращаться с роторами 14 и 16 (фиг.3) в разные стороны. Постоянные магниты 15 вращаются и создают магнитные поля, которые проходят через чередующиеся элементы, выполненные из магнитопроницаемого и магнитонепроницаемого материала, соответственно 23 и 24, которые не вращаются и пересекают обмотки возбуждения 20, которые вращаются с угловыми скоростями, соответствующими скорости вращения внешнего ротора 16.When the generator is working, the drilling fluid passes through the stages of the turbine 2 and 3, which begin to rotate with the rotors 14 and 16 (Fig. 3) in different directions. Permanent magnets 15 rotate and create magnetic fields that pass through alternating elements made of magnetically permeable and magnetically impermeable material, respectively 23 and 24, which do not rotate and intersect the field windings 20, which rotate at angular speeds corresponding to the rotational speed of the outer rotor 16.

При этом первая по потоку ступень гидротурбины 2 будет выполнять роль соплового аппарата для второй по потоку ступени гидротурбины 3. 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 (на фиг.1…3 не показано) для бурильных и обсадных колонн малого диаметра. Применение устройства бесконтактной передачи энергии, приемные обмотки которого неподвижны и установлены в герметичной полости, позволит вывести значительную мощность без использования скользящих токосъемников. Электрогенератор 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 некритично, в отличие от ограничений по диаметру. Диаметр компоновки: генератор - скважинный прибор строго ограничен внутренним диаметром колонны труб.In this case, the first downstream stage of the turbine 2 will act as a nozzle apparatus for the second downstream stage of the turbine 3. This will simplify the assembly of the generator, abandon the use of guide vanes and increase the efficiency and power of the turbine. It was also 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 you to design downhole tools (figure 1 ... 3 is not shown) for drill and casing strings of small diameter. The use of a non-contact energy transfer device, the receiving windings of which are fixed and installed in a sealed cavity, will allow you to output significant power without the use of sliding current collectors. An electric generator with a downhole tool of a 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 uncritical, in contrast to the diameter limit. Layout diameter: generator - downhole tool is strictly limited by the inner diameter of the pipe string.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Значительно уменьшить диаметральные габариты и вес электрогенератора за счет применения биротативной турбины и увеличения его длины на длину устройства для бесконтактной передачи энергии.1. Significantly reduce the diametrical dimensions and weight of the electric generator through the use of a biotic turbine and increase its length by the length of the device for contactless energy transfer.

2. Увеличить мощность и напряжение на электрических выводах электрогенератора биротативного за счет применения биротативной турбины и биротативной схемы собственно электрогенератора.2. To increase the power and voltage at the electrical terminals of the birotative generator through the use of the birotative turbine and the birotative circuit of the generator itself.

3. Значительно увеличить ресурс работы подшипников за счет применения двухопорных схем для обеих роторов, уменьшения диаметра большинства уплотнений до минимально возможного, т.е. до диаметра вала.3. Significantly increase the service life of bearings through the use of two-bearing circuits for both rotors, reducing the diameter of most seals to the minimum possible, ie up to shaft diameter.

4. Уменьшить дисбаланс роторов электрогенератора биротативного за счет уменьшения абсолютных частот вращения в 1,5…2,0 раза и уменьшения осевых габаритов роторов.4. To reduce the imbalance of the rotors of the birotational electric generator by reducing the absolute speed by 1.5 ... 2.0 times and reducing the axial dimensions of the rotors.

5. Повысить надежность электрогенератора за счет размещения приемных обмоток устройства бесконтактной передачи энергии в герметичной полости внутри неподвижных (невращающихся) деталей.5. Improve the reliability of the generator by placing the receiving windings of the contactless energy transfer device in a sealed cavity inside the fixed (non-rotating) parts.

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

7. Упростить сборку и разборку электрогенератора за счет его выполнения модульной конструкции, отказа от сопловых аппаратов и применения коаксиального электрического разъема.7. To simplify the assembly and disassembly of the generator due to its modular design, the rejection of nozzle devices and the use of a coaxial electrical connector.

8. Упростить и облегчить электрический монтаж проводов, т.к. провода соединяют невращающиеся приемные обмотки устройства бесконтактной передачи энергии с электрическим разъемом, выполненным на заднем (нижнем) торце основания корпуса и проходят в загерметизированных компаундом отверстиях внутри невращающихся деталей, что исключает их повреждение при работе.8. Simplify and facilitate electrical wiring, as wires connect the non-rotating receiving windings of the contactless energy transfer device to the electrical connector made on the rear (lower) end of the base of the case and pass through compound-sealed holes inside the non-rotating parts, which eliminates their damage during operation.

9. Решить проблему с разгрузкой осевой силы, разместив упорный подшипник в полости, заполненный смазывающей жидкостью.9. Solve the problem of unloading axial force by placing a thrust bearing in a cavity filled with lubricating fluid.

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 (7)

1. Электрогенератор биротативный для питания скважинного прибора, содержащий биротативную гидротурбину, имеющую две ступени, корпус, содержащий основание с узлом крепления, на заднем торце основания выполнен электрический разъем, а провода от обмотки к электрическому разъему проходят через отверстия, выполненные в основании, к торцу основания жестко прикреплена втулка, внутри которой на подшипниках установлен внутренний ротор с постоянными магнитами, первая ступень гидротурбины закреплена на внутреннем роторе, внешний ротор установлен на подшипниках на втулке, вторая ступень гидротурбины закреплена на его цилиндрической поверхности, обмотки возбуждения размещены внутри, отличающийся тем, между основанием и постоянными магнитами размещено устройство бесконтактной передачи энергии, а втулка содержит участок между постоянными магнитами и обмотками возбуждения, выполненными из чередующихся элементов, выполненных из магнитопроницаемого и магнитонепроницаемого материала, и участок внутри устройства бесконтактной передачи энергии из диамагнитного материала.1. Biotative power generator for powering a downhole tool, comprising a two-stage birotational turbine, a housing containing a base with a mount, an electrical connector is made at the rear end of the base, and wires from the winding to the electrical connector pass through holes made in the base to the end the base is rigidly attached to the sleeve, inside of which the internal rotor with permanent magnets is mounted on the bearings, the first stage of the hydraulic turbine is mounted on the internal rotor, the external rotor is mounted n on bearings on the sleeve, the second stage of the turbine is mounted on its cylindrical surface, the field windings are located inside, characterized in that a contactless energy transfer device is placed between the base and the permanent magnets, and the sleeve contains a section between the permanent magnets and the field windings made of alternating elements, made of magnetically permeable and magnetically impermeable material, and a portion inside the device of non-contact transfer of energy from diamagnetic material. 2. Электрогенератор по п.1, отличающийся тем, что обе ступени гидротурбины установлены рядом в передней части генератора.2. The generator according to claim 1, characterized in that both stages of the turbine are mounted side by side in front of the generator. 3. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство бесконтактной передачи энергии содержит передающие и приемные обмотки, размещенные по обе стороны от участка втулки, выполненного из диамагнитного материала.3. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that the contactless energy transfer device comprises transmitting and receiving windings located on both sides of a portion of the sleeve made of diamagnetic material. 4. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутренняя полость генератора заполнена смазывающей жидкостью.4. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that the internal cavity of the generator is filled with a lubricating fluid. 5. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что на внутреннем роторе сверху выполнено отверстие для заправки смазывающей жидкости.5. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that an opening for filling a lubricating fluid is made on top of the inner rotor. 6. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что электрический разъем выполнен коаксиальным.6. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical connector is made coaxial. 7. Электрогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутри основания выполнен по меньшей мере один компенсатор давления и температурного расширения. 7. The generator according to claim 1 or 2, characterized in that at least one pressure compensator and thermal expansion are made inside the base.
RU2010103214/03A 2010-02-01 2010-02-01 Birotary electric generator for power supply to downhole instrument RU2419719C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010103214/03A RU2419719C1 (en) 2010-02-01 2010-02-01 Birotary electric generator for power supply to downhole instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010103214/03A RU2419719C1 (en) 2010-02-01 2010-02-01 Birotary electric generator for power supply to downhole instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2419719C1 true RU2419719C1 (en) 2011-05-27

Family

ID=44734908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010103214/03A RU2419719C1 (en) 2010-02-01 2010-02-01 Birotary electric generator for power supply to downhole instrument

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2419719C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US 4732225 A, *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2421612C1 (en) Multi-phase power generator of downhole equipment
RU2334340C1 (en) Drilling electric generator
RU2331149C1 (en) Borehole electric generator
RU2419719C1 (en) Birotary electric generator for power supply to downhole instrument
RU2325519C1 (en) Borehole birotatory electric generator
RU2324815C1 (en) Well electric generator
RU2321744C1 (en) Birotatory generator
RU2334099C1 (en) Power generator for well equipment
RU2417313C1 (en) Generator of power supply for borehole equipment
RU2324808C1 (en) Power generator of well logging equipment
RU2417311C1 (en) Electro-generator of power supply for borehole equipment
RU2426875C1 (en) Borehole generator
RU2418348C1 (en) Electric power generator of downhole telemetric system
RU2337240C1 (en) Downhole electric generator
RU2321742C1 (en) Electric generator
RU2432461C1 (en) High-voltage borehole generator
RU2326238C1 (en) Birotatory borehole electric generator
RU2329377C1 (en) Birotating power generator
RU2321741C1 (en) Autonomous electric generator
RU2442890C2 (en) Well generator
RU2321743C1 (en) Birotatory generator
RU2419720C1 (en) Borehole generator
RU2332564C1 (en) Borehole telemetry system power supply generator
RU2401498C1 (en) Electric generator for well logging instrument feed
RU2400906C1 (en) Power supply generator of bottomhole telemetric system