一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节制造技术

本发明专利技术提供一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，包括中空外壳，外壳内部设有固定座、光轴、导电座和电路板，固定座固定设置，导电座与固定座相对设置，且二者相对设置的两面分别设有第一和第二纳米材料层，光轴固定连接固定座，并贯穿导电座，导电座与光轴之间设有绳索，电路板分别连接第一和第二纳米材料层，外壳转动，使导电座在离心力的作用下沿着光轴运动且接触固定座，第一和第二纳米材料层摩擦生电，电路板用于存储电能。本发明专利技术的有益效果：与传统的电缆供电及电池供电相比，该供电方式为实时供电，因此降低了钻进工艺复杂程度，提高了效率，利用离心力波动进行发电，无需与井下外界环境接触，可做到完全密封。

A kind of drill pipe centrifugal power generation short joint based on nano material

The invention provides a drill pipe centrifugal power generation short section based on nano material, which includes a hollow shell, the inner part of the shell is provided with a fixed base, an optical shaft, a conductive base and a circuit board, the fixed base is fixed, the conductive base and the fixed base are relatively set, and the two sides of the two relative settings are respectively provided with a first and a second nano material layer, the optical shaft is fixedly connected with the fixed base, and penetrates through the conductive base, conducting A rope is arranged between the base and the optical axis, the circuit board is respectively connected with the first and second nano material layers, the shell rotates, so that the conductive base moves along the optical axis under the action of centrifugal force and contacts the fixed base, the first and second nano material layers generate electricity by friction, and the circuit board is used for storing electric energy. The beneficial effect of the invention: compared with the traditional cable power supply and battery power supply, the power supply mode is real-time power supply, so the complexity of the drilling process is reduced, the efficiency is improved, the power generation is carried out by using the centrifugal force fluctuation, without contact with the underground external environment, and the complete sealing can be achieved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节
本专利技术涉及钻探仪器仪表设备
，尤其涉及一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节。
技术介绍
近年来，随着我国工业化、城镇化和农业现代化的加快推进，我国矿产资源供需矛盾日益突出，对矿产资源的需求呈刚性上升态势，而由于浅层矿产资源逐步枯竭，对深部矿产资源的开采已提上日程。对于深部地质勘探开发时，为保证钻孔按照设定轨迹钻进，在钻进过程中一般将仪器安装在近钻头附近，采用仪器实时测量井下参数，待提钻时将井下参数进行回放，井场工作人员便可根据井下数据对钻进工艺进行调整，以保证钻进轨迹按照设定目标进行。现阶段，对于井下仪器而言供电方式主要有两种，一种是采用电缆对井下仪器进行供电，另一种是在仪器内安装电池进行供电。上述两种供电方式，均会增加钻进工艺复杂程度，影响钻进效益。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节。本专利技术的实施例提供一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，包括中空外壳，所述外壳内部设有固定座、光轴、导电座和电路板，所述固定座固定设置，所述导电座与所述固定座相对设置，且二者相对设置的两面分别设有第一纳米材料层和第二纳米材料层，所述光轴固定连接所述固定座，并贯穿所述导电座，所述导电座与所述光轴之间设有绳索，所述绳索一端连接所述光轴，另一端连接所述导电座，所述电路板分别连接所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层，所述外壳转动，使所述导电座在离心力的作用下沿着所述光轴运动且接触所述固定座，所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层摩擦生电，所述电路板用于存储电能。进一步地，所述外壳内设有电路座，所述电路座固定设置，所述光轴上端固定连接所述固定座，下端连接所述电路座，所述导电座设置于所述固定座和所述电路座之间，所述电路板固定于所述电路座上。进一步地，所述固定座和所述导电座均为圆盘形，所述固定座设置于所述导电座的上方，且二者轴线与所述光轴重合，所述第一纳米材料层完全覆盖所述固定座的下表面，所述第二纳米材料层完全覆盖所述导电座上表面。进一步地，所述外壳为筒体，其两端均设有密封件，所述光轴与所述外壳轴线重合。进一步地，所述光轴上设有环绕其外壁设置的连接环，所述绳索的一端连接所述连接环且可沿着所述连接环周向滑动。进一步地，所述导电座的底部设有配重块。本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，利用钻杆的离心力波动进行实时发电，与传统的电缆供电及电池供电相比，该供电方式为实时供电，因此降低了钻进工艺复杂程度，提高了效率。利用离心力波动进行发电，无需与井下外界环境接触，可做到完全密封，避免井下流体中的碎石破坏作用。附图说明图1是本专利技术一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节的示意图；图2是图1中A-A剖面示意图；图3是图1中B处的局部放大图；图4是第一纳米材料层和第二纳米材料层接触摩擦的示意图；图5是第一纳米材料层和第二纳米材料层分离的示意图。图中：1-外壳、2-固定座、3-导电座、4-光轴、5-电路板、6-电路座、7-公接头、8-上垫片、9-母接头、10-下垫片、11-支撑环、12-螺钉、13-第一纳米材料层、14-第二纳米材料层、15-绳索、16-连接环、17-配重块。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本专利技术的实施例提供了一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，包括中空外壳1。本实施例中所述外壳1为筒体，所述外壳1上端设有上密封槽，下端设有下密封槽，所述上密封槽处和所述下密封槽处均设有密封件，这里所述上密封槽处的密封件包括公接头7和上垫片8，所述上垫片8置于所述密封槽内，所述公接头7下端插入外壳1上端并与所述外壳1内壁螺纹连接，所述上垫片8被所述公接头7压紧，使所述外壳1上端密封。所述下密封槽处的密封件包括母接头9和下垫片10，所述下垫片10置于所述下密封槽内，所述母接头9上端插入所述外壳1下端并与所述外壳1内壁，所述母接头9压紧所述下垫片10，使所述外壳1下端密封。由于井下流体冲击对发电装置有很强的破坏作用，密封式外壳1可有效保护发电装置，无需与井下外界环境接触，避免井下流体中的碎石破坏作用。请参考图2和3，所述外壳1内部设有固定座2、光轴4、导电座3和电路板5，所述外壳1内壁设有螺纹，所述固定座2为圆盘，所述固定座2侧壁设有螺纹，通过螺纹旋入所述外壳1内，使所述固定座2固定于所述外壳1内上部，二者轴线重合。所述固定座2底面设有第一纳米材料层13，所述第一纳米材料层13与所述固定座2粘接固定，所述第一纳米材料13层完全覆盖所述固定座2底面。所述固定座2底面的中心设有螺纹盲孔，所述光轴4上端贯穿所述第一纳米材料层13并螺纹连接该螺纹盲孔，且所述光轴4与所述外壳1轴线重合。请参考图2和3，所述导电座3也为圆盘，所述导电座3设置于所述固定座2的下方，与所述固定座2相对设置，所述导电座3的顶面设有第二纳米材料层14，所述第二纳米材料层14与所述第一纳米材料层13上下相对设置，所述第二纳米材料层14与所述导电座3粘接固定，且所述第二纳米材料层14完全覆盖所述导电座3的顶面。所述光轴4贯穿所述导电座3，所述导电座3与所述光轴4之间设有绳索15，所述绳索15一端连接所述光轴4，另一端连接所述导电座3。本实施例所述绳索15通过连接环16连接所述光轴4，这里连接环16选择铁环，所述连接环16环绕所述光轴外壁焊接固定，所述绳索15的一端连接所述连接环16且可沿着所述连接环16周向滑动。为了使所述导电座3稳定旋转，在所述导电座3的底部布置配重块17，增加重量。请参考图2和3，所述外壳1内部还设有电路座6，所述电路座6设置于所述导电座3的下方，所述电路座6侧壁设有螺纹，与所述外壳1内壁螺纹连接。所述电路座6中心设有穿孔，所述光轴4下端贯穿所述穿孔。所述电路座6上部设有支撑环11，所述电路板5置于所述支撑环11上，通过螺钉12将所述电路板5和所述支撑环11贯穿并固定于所述电路座6上。所述电路板5分别通过导线连接所述第一纳米材料层13和所述第二纳米材料层14，可存储所述第一纳米材料层13和所述第二纳米材料层14摩擦生电产生的电能。本实施例的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，通过所述公接头7及所述母接头9与钻杆相连接。请参考图4，当钻杆静止时，所述导电座3无离心力作用，在重力作用下所述第一纳米材料层13与所述第二纳米材料层14上下相对分离，无法接触；请参考图5，当钻杆转动时，在离心力作用下所述导电座3上升，使得所述第二纳米材料层14与所述第一纳米材料层13接触并产生摩擦，此时由于两种纳米材料摩擦起电的原因，使得两个摩擦层分别带电，此时两个摩擦层的电量传输到所述电路板5进行存储。由于钻杆在转动过程中受到井底岩石的阻碍作用，导致钻杆无法保持匀速转动，且总是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：包括中空外壳，所述外壳内部设有固定座、光轴、导电座和电路板，所述固定座固定设置，所述导电座与所述固定座相对设置，且二者相对设置的两面分别设有第一纳米材料层和第二纳米材料层，所述光轴固定连接所述固定座，并贯穿所述导电座，所述导电座与所述光轴之间设有绳索，所述绳索一端连接所述光轴，另一端连接所述导电座，所述电路板分别连接所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层，所述外壳转动，使所述导电座在离心力的作用下沿着所述光轴运动且接触所述固定座，所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层摩擦生电，所述电路板用于存储电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：包括中空外壳，所述外壳内部设有固定座、光轴、导电座和电路板，所述固定座固定设置，所述导电座与所述固定座相对设置，且二者相对设置的两面分别设有第一纳米材料层和第二纳米材料层，所述光轴固定连接所述固定座，并贯穿所述导电座，所述导电座与所述光轴之间设有绳索，所述绳索一端连接所述光轴，另一端连接所述导电座，所述电路板分别连接所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层，所述外壳转动，使所述导电座在离心力的作用下沿着所述光轴运动且接触所述固定座，所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层摩擦生电，所述电路板用于存储电能。


2.如权利要求1所述的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：所述外壳内设有电路座，所述电路座固定设置，所述光轴上端固定连接所述固定座，下端连接所述电路座，所述导电座设置于所述固定座和所述电路座...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴川，文国军，程文，周清，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42