RU27156U1 - Генератор переменного тока для питания скважинных приборов забойной телеметрической системы - Google Patents

Description

..«niHIttV

МКИ:Е21В47/022

5

Генератор переменного тока для питания скважинных приборов забойной

телеметрической системы

Полезная модель относится к геофизическим иссдедованиям, а именно преобразователям энергии промывочной жидкости в электрическую для питания скважинных приборов.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является турбогенератор для электропитания ЗТС-ЭК (Абрамов Г.С., Барычев А.В., Абрамов О.Л., Сараев А.Н. Новое поколение турбогенераторов для забойных телесистем. Научно-технический вестник «Каротажник, №88, Тверь, с. 115-118), состоящий из гидротурбины и электрогенератора, имеющего корпусную деталь в виде консольно-несущей оси, вмонтированного в тело этой детали статора с обмотками; ротора-индуктора с постоянными магнитами, опорно-подшипникового узла, уплотнений.

Неподвижные статорные обмотки находятся на центральной оси, а кольцевой ротор с постоянными магнитами вращается вокруг статора. Ротор генератора выполнен снаружи и является корпусом генератора. Компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости выполнен внутри входного обтекателя генератора и сосгоит из двух профильных пластин, одна из которых выпуклая, а другая - вогнутая.

При всех достоинствах,известного генератора следует отметить его большие габариты и массу из-за наличия в качестве привода гидротурбины, которая предъявляет высокие требования к качеству промывочной жидкости, содержащей

„.«mlllflill

F03B13/02

фракции породы и других посторонних включений. Попадание последних между

лопатками гидротурбины приводит часто к ее остановке, заклиниванию, что снижает ресурс работоспособности генератора.

Сложность конструкции известного генератора обусловлена также наличием многоканальной лабиринтной системы подачи смазывающей жидкости (масла) из компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости в электрическую часть генератора, что приводит в процессе бурения к проникновению промывочной жидкости через торцевое уплотнение в электрическую часть генератора.

Наружное крепление наконечника к корпусу известного генератора с помощью винтов, имеющих способность в процессе работы, из-за вибрации, разрушаться по резьбовой части винтов, приводит к нарушению электрического контакта генератора и, как следствие, к снижению надежности генератора в процессе бурения и к снижению ресурса работоспособности.

Применение в известном генераторе в качестве привода гидротурбины, установленной на одном валу с магнитным ротором может привести во время работы к остановке генератора из-за большой вероятности попадания в проходное сечение посторонних включений, находящихся в бурильном растворе и промывочной жидкости.

Выполнение ротора-индуктора с постоянными магнитами, которые требуют проведение работ по постоянному их намагничиванию, приводит к снижению эксплуатационных характеристик и надежности генератора.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является повышение надежности устройства при уменьшении его габаритов и массы, а также увеличение ресурса работоспособности генератора.

2 Поставленный технический результат достигается тем, что в генераторе

переменного тока для питания скважинных приборов забойной телеметрической системы, содержащем установленный на валу ротор, статор, наконечник с размещенным в нем электрическим разъемом, закрепленный к корпусу генератора с помощью фланца, привод, компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости с размещенными внутри него поршнем и пружиной, подшипниковые опоры, - в качестве привода использован многозаходный, со спиралевидными лопастями, шнек, установленный на корпусе компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости, в котором пружина размещена между поршнем и крышкой компенсатора, в корпусе генератора между подшипниками средней опоры и электрической частью генератора установлена клапанно-сальниковая перегородка, по центральной оси вала ротора выполнен канал для прохождения смазывающей жидкости, соединенный с радиально выполненным внутри вала канала, выходящем в полость перед установленной в корпусе клапанно-сальниковой перегородкой, а фланец, зафепляющий наконечник к корпусу генератора, установлен с внутренней стороны корпуса генератора.

Постоянные магниты ротора генератора выполнены из редкоземельных металлов, например, неодим -железо - бор.

Многозаходный шнек со спиралевидными лопастями выполнен из легкого материала, например, капролактама.

На чертеже представлена кинематическая схема предлагаемого генератора.

Генератор состоит из корпуса 1, в котором на размещенной в нем задней опоре 2 закреплен наконечник 3, в котором установлен соединенный со статором 4 электрический разъем 5. Статор 4, выполненный из набора пластин из статорного железа, установлен неподвижно в корпусе 1 генератора. задней опоре 2 с

- o5.9«D

3

ПОМОЩЬЮ подшипников 6 закреплен вал 7, на котором установлен ротор 8, постоянные магниты которого выполнены из редкоземельных металлов, например, неодим - железо - бор. Такое выполнение ротора 8, при сохранении мощности генератора, позволяет уменьшить габариты и массу генератора, а постоянные магниты ротора 8 не требуют постоянного леремагничивания.

Ротор 8 и статор 4 защищены от проникновения промывочной жидкости и бурового раствора в электрическую часть генератора клапанно-сальниковой перегородкой 9, одновременно выполняющей функции средней опоры генератора, установленной в корпусе 1 между подшипниками средней опоры 10 и электрической частью генератора и обеспечивающей дополнительную задержку раствора в электрическую часть генератора.

На конце вала 7 ротора 8 закреплен компенсатор 11 давления и температурного расширения смазывающей жидкости, внутри которого размещен поршень 12, поджатый пружиной 13, расположенной между поршнем 12 и крышкой 14 компенсатора 11.

Компенсатор 11 давления и температурного расширения смазывающей жидкости служит для уравновешивания внутреннего и наружного давления и компенсации температурного расширения смазывающей жидкости (масла).

По центральной оси вала 7 ротора 8 генератора выполнен канал 15 для прохождения смазывающей жидкости, соединенный с радиальным каналом 16, выполненным в вале 7 ротора 8 о выводом его в полость леред установленной в корпусе 1 клапанно-сальниковой перегородкой 9.

Привод в предлагаемом генераторе выполнен в виде многозаходного шнека 17 со спиралевидными лопастями, изготовленного из легкого материала, например, капролакгама или алюминия. Многозаходный шнек 17 установлен на корлусе компенсатора 11 давления и температурного расширения смазывающей жидко4 сти. Число лопастей и угол захода лопасти многозаходного шнека 17 определяет

число оборотов вала 7 ротора 8 генератора при разном расходе промывочной жидкости.

Использование в качестве привода многозаходного шнека 17 позволяет устанавливать число оборотов вала 7 и, как следствие, уменьшить износ торцевого уплотнения.

Работает устройство следующим образом.

В процессе бурения промывочная жидкость, проходя сквозь спиралевидные лопасти многозаходного шнека 17, расположенные под углом к потоку промывочной жидкости, вращает вал 7 генератора с зафепленным на нем ротором 8. Магнитное поле постоянных магнитов ротора 8, выполненных из редкоземельных металлов, индуцирует возникновение переменного тока в обмотках статора 4, который через электрический разъем 5, расположенный в наконечнике 3, подается к электронным узлам скважинных приборов забойной телеметрической системы.

Преимуществами предлагаемого генератора переменного тока являются следующие.

1. Выполнение привода в виде многозаходного, со спиралевидного лопастями, изготовленного из легкого материала, например, капролактама или алюминия, установленного на корпусе компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости с возможностью быстрой замены шнека в зависимости от предполагаемого расхода промывочной жидкости, позволяет, по сравнению с турбиной (в прототипе), уменьшить массу генератора, повысить ресурс работоспособности и надежность работы генератора. При установке многозаходного шнека исключается его остановка в рабочем режиме изза малой вероятности застревания между лопастями шнека посторонних предметов, находящихся в бурильном растворе, а также происходит умень 0 // 0

5 2. 3. 4. Директор. . шение числа оборотов вала ротора генератора, спосхэбствующее уменьшению износа торцевого уплотнения и исключению возникновения высокого напряжения, при котором может произойти сгорание скважинного прибора. Наличие клапанно-сапьниковой перегородки, установленной в корпусе генератора позволяет повысить надежность и ресурс работоспособности генератора, так как клапанно-сальниковая перегородка препятствует проникновению бурильного раствора и промывочной жидкости в элеюрическую часть генератора. Фланец, закрепляющий наконечник к корпусу генератора, установлен с внутренней стороны корпуса генератора. Такая установка фланца (безвинтовое соединение, под давлением) позволяет исключить развинчивание в процессе бурения при наличии сильных вибраций, тем самым повышается надежность соединения и, как следствие, ресурс работоспособности генератора. Расположение пружины в полости компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости между его крышкой и поршнем, а также выполнение по центральной оси вала ротора канала с выходом в полость перед клапанно-сальниковой перегородкой, обеспечивает напрямую подачу смазывающей жидкости (масла) через канал из компенсатора в электрическую часть генератора. / К.А.Давыдов

Claims (3)

1. Генератор переменного тока для питания скважинных приборов забойной телеметрической системы, содержащий установленный на валу ротор, статор, наконечник с размещенным в нем электрическим разъемом, закрепленный к корпусу генератора с помощью фланца, привод, компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости с размещенными внутри него поршнем и пружиной, подшипниковые опоры, отличающийся тем, что в качестве привода использован многозаходный, со спиралевидными лопастями, шнек, установленный на корпусе компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости, в котором пружина размещена между поршнем и крышкой компенсатора, в корпусе генератора между подшипниками передней опоры и электрической частью генератора установлена клапанно-сальниковая перегородка, по центральной оси вала ротора выполнен канал для прохождения смазывающей жидкости, соединенный с радиально выполненным внутри вала каналом, выходящим в полость перед установленной в корпусе клапанно-сальниковой перегородкой, а фланец, закрепляющий наконечник к корпусу генератора, установлен с внутренней стороны корпуса генератора.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты ротора генератора выполнены из редкоземельных металлов, например, неодим - железо - бор.

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что многозаходный шнек со спиралевидными лопастями выполнен из легкого материала, например капролактама.