一种泥浆脉冲发生器制造技术

本发明专利技术涉及数字通讯技术领域，尤其涉及一种泥浆脉冲发生器，包括动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件，其中：动力组件与波轮组件机械连接，并且动力组件从流动泥浆中吸收能量驱动波轮组件旋转；波轮调速负载组件与波轮组件机械连接，并且，波轮调速负载组件通过改变负载大小调控波轮组件的转速。本发明专利技术的泥浆脉冲发生器，动力组件直接在流动泥浆中获得能量直接驱动波轮组件旋转，无需提供现有技术的发电机给电动机供电驱动波轮组件，从而实现了设备的小型化；此外，动力组件采用涡轮，负载组件采用发电机组件以及电气负载组件，实现了波轮转速的快速调整，为高速泥浆通讯打下了非常好的基础。

A mud pulse generator

【技术实现步骤摘要】
一种泥浆脉冲发生器
本专利技术涉及数字通讯
，尤其涉及一种泥浆脉冲发生器。
技术介绍
旋转式泥浆脉冲发生器已经是一种较为成熟的技术，能实现比较高速率的数据传输。现有技术泥浆脉冲发生器一般是通过电动机驱动泥浆脉冲发生器的波轮旋转，电动机要工作就需要给电动机供电，常用的供电方式是布置一个发电机给电动机供电，所以，这样不仅需要额外布置一组电磁系统，在能量转化方面，需要首先将机械能转换成电能，随后还要将电能再转换成机械能，在多次转换的过程中会造成很大的能量损失，导致系统能量利用效率的降低，同时也不利于设备的小型化。因此，很有必要对现有的泥浆脉冲发生器的结构进行改进，来克服现有技术中所存在的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种泥浆脉冲发生器，动力组件直接在流动泥浆中获得能量直接驱动波轮组件旋转，无需提供现有技术的发电机给电动机供电驱动波轮组件，从而实现设备的小型化，此外，动力组件直接驱动波轮组件，能量利用效率可得到显著提升。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种泥浆脉冲发生器，其特征在于，包括动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件，其中：动力组件与波轮组件机械连接，并且动力组件从流动泥浆中吸收能量驱动波轮组件旋转；波轮调速负载组件与波轮组件机械连接，并且，波轮调速负载组件通过改变负载大小调控波轮组件的转速。进一步的，泥浆脉冲发生器还包括管状外壳以及传动轴，其中：管状外壳两端敞开，中间通空形成泥浆流道；动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件均布置在泥浆流道中，并且，动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件通过传动轴同轴连接，动力组件驱动波轮组件单向旋转。进一步的，动力组件为涡轮；波轮组件包括波轮以及波轮定子，其中：所述波轮靠近所述波轮定子布置，并且所述波轮组件通过所述波轮旋转改变与所述波轮定子的重合度继而改变泥浆流道阻力使所述泥浆脉冲发生器发出泥浆脉冲；波轮调速负载组件包括发电机组件以及电气负载组件，其中：发电机组件的输出端连接电气负载组件的输入端。进一步的，发电机组件包括发电机转子以及发电机定子，其中：涡轮、发电机转子、以及波轮同轴连接。进一步的，动力组件的涡轮同时作为波轮组件的波轮；或者，动力组件的涡轮同时作为发电机组件的发电机转子；或者，波轮组件的波轮同时作为发电机组件的发电机转子。进一步的，电气负载组件为电气网络，包括至少一个电子开关和至少一个耗能元件，其中：电气网络通过电子开关将耗能元件接入或断出电气网络，改变电气负载组件的负载大小。进一步的，泥浆脉冲发生器还包括控制电路和角度测量装置，其中：角度测量装置与控制电路电连接，用于测量波轮的旋转角度并传输至控制电路；控制电路与电气负载组件电连接，用于根据接收的波轮的旋转角度以及井下探测信息生成控制信号并传输至电气负载组件调控负载大小，控制泥浆脉冲发生器发出泥浆脉冲。进一步的，耗能元件为耗能电阻，其中：泥浆脉冲发生器通过增大耗能电阻阻值或将电气网络断路来减小波轮调速负载组件的负载大小，加速波轮；或者，泥浆脉冲发生器通过减小耗能电阻阻值或将电气网络短路来增大波轮调速负载组件的负载大小，减速波轮。进一步的，泥浆脉冲发生器由耐高温材料制作，可承受至少150摄氏度的高温工作环境；控制电路封装在承压外壳中，可承受至少40兆帕的高压泥浆压力；耗能元件为大功率高温电阻，可承受至少200摄氏度高温；发电机组件的输出端还与井下用电设备电连接，为井下用电设备供电。进一步的，电气网络还包括电容、电感、可充电电池中的一种或多种储能元件，其中：当泥浆脉冲发生器的波轮减速时，发电机组件工作在发电机状态，将波轮的旋转动能转化为电能存储至储能元件，减速波轮；当泥浆脉冲发生器的波轮加速时，发电机组件工作在电动机状态，将从储能元件中提取的电能转化为波轮的旋转动能，加速波轮。本专利技术的一种泥浆脉冲发生器，具有以下有益效果：1、本专利技术的泥浆脉冲发生器，动力组件直接在流动泥浆中获得能量直接驱动波轮组件旋转，无需提供现有技术的发电机给电动机供电驱动波轮组件，从而实现了设备的小型化；此外，动力组件从泥浆中直接获得机械能驱动波轮组件，能量转换次数更少，能量利用效率可得到显著的提升。2、本专利技术的泥浆脉冲发生器，动力组件采用涡轮，使涡轮在最佳转速附近工作，最大限度地保障涡轮从流动泥浆中获得能量的功率，可以充分保障涡轮的加速特性。3、本专利技术的泥浆脉冲发生器，动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件通过传动轴同轴连接，动力组件直接驱动波轮组件单向旋转，中间传动件较少，传动可靠性更高，驱动响应也更快速。4、本专利技术的泥浆脉冲发生器，波轮调速负载组件包括发电机组件以及电气负载组件，发电机组件上产生的电磁力直接立体包裹作用在发电机转子上，而非采用点施加、线施加、或面施加的方式，从而使得电磁力的施加控制传动响应速度更快；而通过消耗方式对波轮进行减速，采用大功率的能量消耗保障波轮的减速特性实施起来更容易，与涡轮的快速驱动响应相结合，实现了波轮转速的快速调整，为高速泥浆通讯打下了非常好的基础。5、本专利技术的泥浆脉冲发生器，电气负载组件为电气网络，包括至少一个电子开关和至少一个耗能元件，采用电气耗能方式相对于机械耗能方式而言，响应速度更快，控制更加灵活，实现方便，成本低廉，能实施非常精密、精细的时间控制；通过对波轮转速的精细、精密控制，例如采用脉冲宽度调制(PWM)，可以实现更高速、更稳定可靠的数据通讯。6、本专利技术的泥浆脉冲发生器，还包括控制电路和角度测量装置，从而根据波轮的旋转角度以及井下探测信息生成控制信号，传输至电气负载组件调控负载大小，控制泥浆脉冲发生器发出泥浆脉冲，从而实现了波轮和波轮定子之间相对角度关系的闭环控制，相对现有技术的开环控制，更能保证控制效果，确保波轮和波轮定子之间角度关系的精确度，继而进一步降低泥浆脉冲误差。7、本专利技术的泥浆脉冲发生器，耗能元件为耗能电阻，从而在波轮减速时，能量主要通过外接耗能电阻产热消耗，耗能电阻散热更易实现，通过耗能电阻耗能，可以显著减小发电机组件耗能产热量，延长发电机组件的使用寿命。8、本专利技术的泥浆脉冲发生器，电气网络还包括电容、电感、可充电电池中的一种或多种储能元件，可通过储能的方式进行耗能，减速波轮转速，能量利用效率更高，更加节能；同时，由于储能元件的加入，发电机组件可同时作为电动机使用加速波轮，实现了发电机组件的双重作用，更利用设备的小型化；通过能量转储/回馈方式，更结合了现有电机驱动的优点，不仅提高了能量的利用效率，而且可以使波轮的加速度突破了单纯泥浆驱动加速度的上限，为将通信速度再提升一个台阶提供了一种全新的思路。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1为本专利技术的泥浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泥浆脉冲发生器，其特征在于，包括动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件，其中：/n所述动力组件与所述波轮组件机械连接，并且所述动力组件从流动泥浆中吸收能量驱动所述波轮组件旋转；/n所述波轮调速负载组件与所述波轮组件机械连接，并且，所述波轮调速负载组件通过改变负载大小调控所述波轮组件的转速。/n

【技术特征摘要】
20191202 CN 20191121524401.一种泥浆脉冲发生器，其特征在于，包括动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件，其中：
所述动力组件与所述波轮组件机械连接，并且所述动力组件从流动泥浆中吸收能量驱动所述波轮组件旋转；
所述波轮调速负载组件与所述波轮组件机械连接，并且，所述波轮调速负载组件通过改变负载大小调控所述波轮组件的转速。


2.根据权利要求1所述的泥浆脉冲发生器，其特征在于，所述泥浆脉冲发生器还包括管状外壳以及传动轴，其中：
所述管状外壳两端敞开，中间通空形成泥浆流道；
所述动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件均布置在所述泥浆流道中，并且，所述动力组件、波轮组件、以及波轮调速负载组件通过所述传动轴同轴连接，所述动力组件驱动所述波轮组件单向旋转。


3.根据权利要求1所述的泥浆脉冲发生器，其特征在于，
所述动力组件为涡轮；
所述波轮组件包括波轮以及波轮定子，其中：所述波轮靠近所述波轮定子布置，并且所述波轮组件通过所述波轮旋转改变与所述波轮定子的重合度继而改变泥浆流道阻力使所述泥浆脉冲发生器发出泥浆脉冲；
所述波轮调速负载组件包括发电机组件以及电气负载组件，其中：所述发电机组件的输出端连接所述电气负载组件的输入端。


4.根据权利要求3所述的泥浆脉冲发生器，其特征在于，所述发电机组件包括发电机转子以及发电机定子，其中：
所述涡轮、所述发电机转子、以及所述波轮同轴连接。


5.根据权利要求4所述的泥浆脉冲发生器，其特征在于：
所述动力组件的所述涡轮同时作为所述波轮组件的所述波轮；
或者，所述动力组件的所述涡轮同时作为所述发电机组件的所述发电机转子；
或者，所述波轮组件的所述波轮同时作为所述发电机组件的所述发电机转子。


6.根据权利要求3所述的泥浆脉冲发生器，其特征在于，所述电气负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：李代甫，
申请(专利权)人：柳江，
类型：发明
国别省市：湖北;42