一种涡轮发电机传动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种石油钻井中无线随钻仪器的涡轮发电机传动装置，适用于石油、煤矿及地质勘探中的钻井工程领域，包括转子总成和主轴总成，转子总成和主轴总成呈轴向套设，转子总成在外，主轴总成在内；转子总成包括有转子叶轮和外磁钢，主轴总成包括有主轴和内磁钢，所述外磁钢和内磁钢成对地在主轴外围沿周向布置，每一对外磁钢和内磁钢都反磁极相对，转子叶轮依靠外磁钢和内磁钢之间的磁耦合力带动主轴转动，主轴一端连接磁力转盘，磁力转盘与发电机线圈相对。本实用新型专利技术使用磁力耦合传动，避免了机械连接中当叶轮转动带动主轴转动时，需要对主轴和外筒进行密封的动密封要求，简化了结构和加工工艺要求。

Transmission device for turbo generator

The utility model discloses a petroleum drilling turbine generator with wireless transmission device of drilling equipment, drilling engineering field for petroleum, coal mine and geological prospecting, which comprises a rotor assembly and spindle assembly, rotor assembly and spindle assembly is axially sheathed, rotor assembly in spindle assembly, including; the rotor assembly comprises a rotor impeller and the outer magnet assembly includes a spindle, spindle and inner magnet, the magnet and the magnet pairs in peripheral spindle arranged circumferentially, each external magnet and magnet have opposite magnetic poles, the magnetic coupling between the rotor impeller depend on external magnetic force and inner magnet drive shaft rotation, the spindle end is connected with the magnetic turntable, the turntable and the relative magnetic generator coil. The utility model uses the magnetic coupling drive, to avoid the mechanical connection when the impeller rotates to drive the rotation of the spindle, need to seal the seal for the spindle and the outer tube, to simplify the structure and process requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮发电机传动装置
本技术涉及石油、煤矿及地质勘探中的钻井工程领域，特别提供了一种在石油钻井中用于无线随钻仪器涡轮发电机的传动装置。
技术介绍
钻井作业中无线随钻仪器在井下需要电力供电，现有的供电方式有三种，一种是电池供电，第二种使用智能钻杆从地面供电，第三种是使用井下涡轮发电机供电。电池供电效率低，抗高温性能低，起下钻次数多，环境污染大，存储运输安全风险高。智能钻杆一次性投入成本过大，运行成本高。涡轮发电机供电有一次投入低，运行成本低，节约成本，抗高温性能高等优点，是以后主要的供电模式。现有技术中，泥浆发电机是使用转子、定子、传动轴、变速器等组成的井下泥浆发电机，其传动系统采用机械硬连接，动密封结构。在井下时由于泥浆含砂，在高速水力冲击下动密封结构容易造成损坏。随着井深的增加和环境排放要求的提高，井下温度增加，泥浆中的固相含量增高，动密封结构寿命缩短，已经无法满足现场使用要求。
技术实现思路
针对泥浆发电机的现状问题，本技术的目的在于通过技术开发，改进涡轮发电机的传动方式，提供一种石油钻井中无线随钻仪器的涡轮发电机传动装置。该传动装置使用磁耦合传动方式替换原来的机械传动方式，将机械硬连接、动密封结构改为内外磁钢转子中间加隔离部件的连接结构，成为静密封结构，消除机械偏心造成的机械磨损影响，提高传动方式的密封性，实现零泄漏，减少涡轮的气蚀，减弱水力振荡对发电机的影响，使发电机能够适应现有泥浆环境要求。本技术的技术方案是：一种涡轮发电机传动装置，其特征在于：所述装置包括转子总成和主轴总成，转子总成和主轴总成呈轴向套设，转子总成在外，主轴总成在内；转子总成包括有转子叶轮和外磁钢，主轴总成包括有主轴和内磁钢，所述外磁钢和内磁钢成对地在主轴外围沿周向布置，每一对外磁钢和内磁钢都反磁极相对，转子叶轮依靠外磁钢和内磁钢之间的磁耦合力带动主轴转动，主轴一端连接磁力转盘，磁力转盘与发电机线圈相对。进一步地，所述装置还包括一隔离外筒，所述隔离外筒间隔在转子总成和主轴总成之间，将主轴总成密封在内，隔离外筒为非导磁材料。进一步地，所述外磁钢依靠转子骨架固定在转子叶轮上；所述内磁钢依靠主轴磁钢架固定在所述主轴上。所述外磁钢和内磁钢共有5-8对沿周向均布。再进一步地，所有外磁钢，以及所有内磁钢，各自按照磁极一正一反、一正一反的顺序安装。再进一步地，所述外磁钢的横截面为扇形，所述内磁钢的横截面为矩形。进一步地，所述转子叶轮上端支撑在上轴承套上，上轴承套套在定子支撑管上；所述转子叶轮下端支撑在下轴承套上，下轴承套支撑在所述隔离外筒上。所述隔离外筒为一筒形，内端插入到定子支撑管内与其螺纹旋接。进一步地，所述主轴上、下端分别套有上轴承、下轴承，所述上轴承、下轴承分别支撑在所述隔离外筒内壁上。再进一步地，在所述主轴上紧挨所述下轴承套设一碟簧。基于上述技术方案，本技术的涡轮发电机传动装置与现有技术相比具有如下技术优点：本技术使用磁力耦合传动，避免了机械连接中当叶轮转动带动主轴转动时，需要对主轴和外筒进行密封的动密封要求，简化了结构和加工工艺要求。当泥浆固相含量高时，该结构避免了原有的连接间隙容易因固相含量的关系造成的快速磨损的问题，提高了涡轮发电机的使用寿命，扩大了仪器的使用范围。当泥浆流速过大时，磁耦合传动产生滑差效应，有效的限制了内轴的转速。并且该结构拆装方便，易冲蚀部件容易更换，节约了成本。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本技术传动装置的主结构剖视图；图2为图1中的A-A截面剖视图；图3为外磁钢和内磁钢的磁极关系图；图4为外磁钢或内磁钢在同一圆周上相邻磁钢的分布图。图中，1-转子叶轮、2-转子骨架、3-外磁钢、4-上轴承套、5-下轴承套，6-主轴、7-主轴磁钢架、8-内磁钢、9-充油堵头、10-上轴承、11-下轴承、12-碟簧、13-隔离外筒、14-键、15-定子支撑管、16-摩擦片。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与本技术的实施例一起用于阐释本技术。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本技术技术方案作的唯一限定，凡是在本技术技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本技术的保护范围。如图1、2所示，该传动装置包括转子总成、主轴总成和隔离部件组成，所述转子总成包括转子叶轮1、转子骨架2、外磁钢3、上轴承套4、下轴承套5，所述主轴总成包括主轴6、主轴磁钢架7、内磁钢8、充油堵头9、上轴承10、下轴承11、碟簧12，所述隔离部件为一隔离外筒13。转子总成和主轴总成之间依靠磁力耦合作用带动主轴旋转，隔离外筒13隔离在转子总成和主轴总成之间，既不影响磁力传动，也起到静密封作用。转子叶轮1外表具有叶片，内圈使用键14固定转子骨架2，在转子骨架2的空隙部位卡入外磁钢3，使用胶固定。外磁钢3环周均布在转子骨架2内，一般为5-8条。外磁钢3的横截面为扇形，因为这符合圆上做扇形切割的特点，使其所有磁钢都向心，且增加磁极面积。转子叶轮1上端支撑在上轴承套4上，上轴承套4套在定子支撑管15上；转子叶轮1下端支撑在下轴承套5上，下轴承套5支撑在隔离外筒13上，进一步地，可在下轴承套5与转子叶轮1之间夹设一摩擦片16，起轴向减震的作用和减小下轴承套5、隔离外筒13间磨损的作用。主轴6外部通过螺纹连接主轴磁钢架7，主轴磁钢架7的间隙中卡入内磁钢8，使用胶固定。内磁钢8也是环周均布在主轴磁钢架7内，内磁钢8数量与外磁钢3数量相同，两者一一对置。内磁钢8横截面为矩形，与扇形外磁钢3的内弧面相对。进一步地，如图3所示，在位置上相对的每一组外磁钢3和内磁钢8，反向磁极相对，相互吸引，这样当转子叶轮1转动时，由于外磁钢3和内磁钢8的相吸作用，使主轴6被转子叶轮1吸合，从而达到转子带动主轴转动的目的。再进一步地，转子总成上的几条外磁钢之间也是按磁极一正一反、一正一反的顺序安装(可定义N极为正，S极为反)，如图4所示；主轴总成上的几条内磁钢也是同理。这样可以更加增强吸合力。本技术之所以选择磁力耦合的方式，是因为该结构很好地解决了在高温高压的泥浆中高速旋转时的动密封问题。在转子总成和主轴总成之间插入隔离外筒13将内外两组部件隔离开，可保证芯部的主轴总成部分不受泥浆腐蚀。隔离外筒13为一筒形，外端(也是上端)可设置挡头，内端(也是下端)插入到定子支撑管15内与其螺纹旋接。隔离外筒13隔离开了外磁钢3和内磁钢8，所以隔离外筒13不能为导磁材料，外磁钢3和内磁钢8分置于隔离外筒13内外，与隔离外筒13之间的间隙约为1-2mm。以隔离外筒13为支撑，主轴6、充油堵头9、上轴承10、下轴承11、碟簧12等都可以借此安装在它上面。充油堵头9自端部堵住隔离外筒13的内端，使主轴内腔中充有高温润滑油。主轴6上、下端分别套有上轴承10、下轴承11，上轴承10、下轴承11外圈支撑在隔离外筒13内壁上。碟簧12紧挨下轴承11套设在主轴6上，使用碟簧调整轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮发电机传动装置，其特征在于：所述装置包括转子总成和主轴总成，所述转子总成和主轴总成呈轴向套设，所述转子总成在外，所述主轴总成在内；所述转子总成包括有转子叶轮(1)和外磁钢(3)，所述主轴总成包括有主轴(6)和内磁钢(8)，所述外磁钢(3)和内磁钢(8)成对地在主轴(6)外围沿周向布置，每一对外磁钢(3)和内磁钢(8)都反磁极相对，所述转子叶轮(1)依靠外磁钢(3)和内磁钢(8)之间的磁耦合力带动所述主轴(6)转动，所述主轴(6)一端连接磁力转盘，磁力转盘与发电机线圈相对。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮发电机传动装置，其特征在于：所述装置包括转子总成和主轴总成，所述转子总成和主轴总成呈轴向套设，所述转子总成在外，所述主轴总成在内；所述转子总成包括有转子叶轮(1)和外磁钢(3)，所述主轴总成包括有主轴(6)和内磁钢(8)，所述外磁钢(3)和内磁钢(8)成对地在主轴(6)外围沿周向布置，每一对外磁钢(3)和内磁钢(8)都反磁极相对，所述转子叶轮(1)依靠外磁钢(3)和内磁钢(8)之间的磁耦合力带动所述主轴(6)转动，所述主轴(6)一端连接磁力转盘，磁力转盘与发电机线圈相对。2.根据权利要求1所述的涡轮发电机传动装置，其特征在于：所述装置还包括一隔离外筒(13)，所述隔离外筒(13)间隔在所述转子总成和主轴总成之间，将所述主轴总成密封在内，所述隔离外筒(13)为非导磁材料。3.根据权利要求1所述的涡轮发电机传动装置，其特征在于：所述外磁钢(3)依靠转子骨架(2)固定在所述转子叶轮(1)上；所述内磁钢(8)依靠主轴磁钢架(7)固定在所述主轴(6)上。4.根据权利要求1所述的涡轮发电机传动装置，其特征在于：所述外磁钢(3)和内磁钢(8)共有5-8对沿周...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小鹏，石仲元，宋明全，贾武升，宁金生，王孝强，恽红波，张玉芬，张琦，程召，莫荣刚，王杰，郝宁，陈江平，马锋，孙宏，赵勇，王成，包世武，曹荣，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61