自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机，包括发电机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构三部分，发电机构的结构是，在电机轴中部外圆上套装有内永磁体，内永磁体上固定有外永磁体，外永磁体的外部套装电机外筒，电机外筒外圆扣接有涡轮；在电机轴上下两端分别装有四芯高压密封和多芯高压密封；前油室支撑机构是，在电机轴上部从上到下依次套装有密封帽、调整片、推力轴承、定位套和深沟球轴承Ⅰ；后油室补偿机构是，中电机轴下部圆周上从上到下依次套装有深沟球轴承Ⅱ、活塞和补偿弹簧。本发明专利技术的装置，保证了工具在井下的正常工作。

【技术实现步骤摘要】
自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机
本专利技术属于机电设备
，涉及一种自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机。
技术介绍
现有“垂直钻井工具”的执行机构推力板的推出和收缩，主要依靠电磁阀或电动机控制液压装置来完成，而电磁阀、电动机的电力主要通过安装在电源仓中的电池或非接触输电装置供给。由于电池电量有限、非接触输电装置供电的磁阻很大使得供电效率低下，这两种供电模式都制约了垂直钻井工具的作业效能，不满足油田钻井提速提效的需求。研制一种新型的泥浆涡轮发电机，既能克服电池供电电量有限，又能克服非接触输电装置供电的磁阻大供电效率低下，该泥浆涡轮发电机能够借助井筒内泥浆发电，能持续为垂直钻井工具测控存电路供电，对于保证垂直钻井工具的井下作业时间等方面，都具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机，解决了现有技术中存在的电池供电电量有限，及非接触输电装置供电的磁阻大供电效率低下，影响垂直钻井工具的钻井作业效率的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机，包括发电机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构三部分，发电机构的结构是，在电机轴中部外圆上套装有内永磁体，构成发电机定子；内永磁体上套装有一个磁铁固定架，磁铁固定架上固定有外永磁体，外永磁体的外部套装电机外筒，电机外筒外圆扣接有涡轮，构成发电机转子；在电机轴上下两端采用螺扣分别装有四芯高压密封和多芯高压密封，在电机轴靠近内永磁体之下的位置开有径向孔，该径向孔中采用螺纹连接安装有单针密封；前油室支撑机构是，在电机轴上部从上到下依次套装有密封帽、调整片、推力轴承、定位套和深沟球轴承Ⅰ，密封帽外壁与电机外筒螺纹连接，电机外筒的凹槽中径向开有多个注油孔，每个注油孔口沿安装有一个注油塞；后油室补偿机构是，中电机轴下部圆周上从上到下依次套装有深沟球轴承Ⅱ、活塞和补偿弹簧，在补偿弹簧下端设置有弹簧压帽，弹簧压帽与电机外筒下端内圆螺纹套接，深沟球轴承Ⅱ位于单针密封下方。本专利技术的自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机，其特征还在于：密封帽内壁与电机轴外圆之间套装有密封组件Ⅱ。活塞内外壁上分别套装有一组密封组件Ⅰ。本专利技术的有益效果是，在发电机中依次设置有发电机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构，该泥浆涡轮发电机上部通过螺扣与垂直钻井工具悬架密封支撑单元连接，该泥浆涡轮发电机的下部通过螺扣与工具测控存电子仓单元连接。采用钻井泥浆提供动力发电的涡轮发电机是整个自动垂直钻井工具测控存电路的供电单元，也是关键的单元。该泥浆涡轮发电机的动力来源于井筒内的循环泥浆，其功率范围较宽，相对成本较低，无环境污染问题，动力源保证了发电机能够持续发电。该泥浆发电机将前油室支撑、后油室动密封补偿式保护和磁力驱动技术结合，取得了增加动密封可靠性、提高高速轴承使用寿命，保证了发电机适应泥浆工作环境持续发电为自动垂直钻井工具供电的可靠性、稳定性。且钻井过程中随着循环泥浆排量的变化，涡轮发电机的发电量也在变化，所发的电经过整流稳压后持续为工具测控存电路提供电力，保证了自动垂直钻井工具的作业时效。附图说明图1是本专利技术涡轮发电机的结构示意图；图2是本专利技术涡轮发电机的功能分区示意图。图中，1.电机轴，2.涡轮，3.密封帽，4.电机外筒，5.注油塞，6.调整片，7.推力轴承，8.定位套，9.深沟球轴承Ⅰ，10.外永磁体，11.磁铁固定架，12.内永磁体，13.单针密封，14.深沟球轴承Ⅱ，15.活塞，16.弹簧压帽，17.补偿弹簧，18.多芯高压密封，19.密封组件Ⅰ，20.密封组件Ⅱ，21.四芯高压密封。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参照图1，本专利技术的结构是，包括发电机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构三部分，发电机构的结构是，在电机轴1中部外圆上套装有内永磁体12，构成发电机定子；内永磁体12上套装有一个磁铁固定架11，磁铁固定架11上固定有外永磁体10，外永磁体10的外部套装电机外筒4，电机外筒4外圆扣接有涡轮2，构成发电机转子；在电机轴1上下两端采用螺扣分别装有四芯高压密封21和多芯高压密封18，在电机轴1靠近内永磁体12之下的位置开有径向孔，该径向孔中采用螺纹连接安装有单针密封13，单针密封13能够将发电机所发的电通过多芯高压密封18输送到工具测控存电路中，通过四芯高压密封21能够直接读取工具测控存单元存储的数据。前油室支撑机构是，在电机轴1上部从上到下依次套装有密封帽3、调整片6、推力轴承7、定位套8和深沟球轴承Ⅰ9，密封帽3内壁与电机轴1外圆之间套装有密封组件Ⅱ20起密封前油室的作用，密封帽3外壁与电机外筒4螺纹连接，电机外筒4的凹槽中径向开有多个注油孔，每个注油孔口沿安装有一个注油塞5，通过注油塞5向前油室支撑机构中注入绝缘润滑油，润滑轴承并防止泥浆进入电机内部。该前油室支撑机构主要起到向电机中注入绝缘润滑油和支撑发电机构单元的作用。后油室补偿机构是，中电机轴1下部圆周上从上到下依次套装有深沟球轴承Ⅱ14、活塞15和补偿弹簧17，在补偿弹簧17下端设置有弹簧压帽16，弹簧压帽16与电机外筒4下端内圆螺纹套接，深沟球轴承Ⅱ14位于单针密封13下方，活塞15内外壁上分别套装有一组密封组件Ⅰ19，密封组件Ⅰ19起到密封整个后油室补偿机构的作用，当电机内部绝缘油漏失时补偿弹簧17将推动活塞15移动始终使油室保持一定压力，防止电机在井下工作时泥浆进入其内部，导致电机无法工作。该后油室补偿机构主要起到补偿油流漏失、保持电机内部油液带压防止泥浆进入和支撑发电机构单元的作用。本专利技术装置的工作原理是，见图2，采用电机轴1、涡轮2、电机外筒4、外永磁体10、磁铁固定架11、内永磁体12、单针密封13等组成的发电机构起到依靠钻井泥浆冲刷发电，为工具测控存电路供电的作用；采用密封帽3、调整片6、推力轴承7、定位套8、深沟球轴承Ⅰ9等组成的前油室支撑机构起到向电机内部注入绝缘润滑油和支撑发电机构单元的作用；采用深沟球轴承Ⅱ14、活塞15、弹簧压帽16、补偿弹簧17等组成的后油室补偿机构起到补偿油流漏失、保持电机内部油液带压防止泥浆进入和支撑发电机构单元的作用。该泥浆涡轮发电机上部通过螺扣与垂直钻井工具悬架密封支撑单元连接，该泥浆涡轮发电机的下部通过螺扣与工具测控存电子仓单元连接。发电机构是整个泥浆涡轮发电机的发电单元，也是关键结构。工具在下井工作时，井筒内泥浆冲刷涡轮，涡轮带动由电机外筒、外永磁体等组成的电机转子绕由电机轴、内永磁体等组成的电机定子旋转发电，所发电经过整流、稳压后直接给工具测控存电路供电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机，其特征在于：包括发电机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构三部分，发电机构的结构是，在电机轴(1)中部外圆上套装有内永磁体(12)，构成发电机定子；内永磁体(12)上套装有一个磁铁固定架(11)，磁铁固定架(11)上固定有外永磁体(10)，外永磁体(10)的外部套装电机外筒(4)，电机外筒(4)外圆扣接有涡轮(2)，构成发电机转子；在电机轴(1)上下两端采用螺扣分别装有四芯高压密封(21)和多芯高压密封(18)，在电机轴(1)靠近内永磁体(12)之下的位置开有径向孔，该径向孔中采用螺纹连接安装有单针密封(13)；前油室支撑机构是，在电机轴(1)上部从上到下依次套装有密封帽(3)、调整片(6)、推力轴承(7)、定位套(8)和深沟球轴承Ⅰ(9)，密封帽(3)外壁与电机外筒(4)螺纹连接，电机外筒(4)的凹槽中径向开有多个注油孔，每个注油孔口沿安装有一个注油塞(5)；后油室补偿机构是，中电机轴(1)下部圆周上从上到下依次套装有深沟球轴承Ⅱ(14)、活塞(15)和补偿弹簧(17)，在补偿弹簧(17)下端设置有弹簧压帽(16)，弹簧压帽(16)与电机外筒(4)下端内圆螺纹套接，深沟球轴承Ⅱ(14)位于单针密封(13)下方。...

【技术特征摘要】
1.一种自动垂直钻井工具的泥浆涡轮发电机，其特征在于：包括发电机构、前油室支撑机构、后油室补偿机构三部分；发电机构的结构是，在电机轴(1)中部外圆上套装有内永磁体(12)，构成发电机定子；内永磁体(12)上套装有一个磁铁固定架(11)，磁铁固定架(11)上固定有外永磁体(10)，外永磁体(10)的外部套装电机外筒(4)，电机外筒(4)外圆扣接有涡轮(2)，构成发电机转子；在电机轴(1)上下两端采用螺扣分别装有四芯高压密封(21)和多芯高压密封(18)，在电机轴(1)靠近内永磁体(12)之下的位置开有径向孔，该径向孔中采用螺纹连接安装有单针密封(13)；前油室支撑机构是，在电机轴(1)上部从上到下依次套装有密封帽(3)、调整片(6)、推力轴承(7)、定位套(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王闻涛，樊春明，王小通，杨晓勇，闫文辉，
申请(专利权)人：宝鸡石油机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61