RU33401U1 - Генератор питания скважинной аппаратуры - Google Patents

Description

ГЕНЕРАТОР ПИТАНИЯ СКВАЖИННОЙ АННАРАТУРЫ

Полезная модель относится к технологии обеспечения бурения скважин под нефть,

газ и для других целей. Конкретно изобретение предназначено для преобразования энергии промывочной жидкости в электрическую и питания электроэнергией автономных скважинных навигационных и геофизических приборов в процессе бурения.

Известен генератор переменного тока для питания автономной скважинной аппаратуры в процессе бурения скважин малого диаметра, включающий неподвижный внутренний статор с коллектором и закрепленный на приводном валу внешний ротор, снабженный электромагнитами (патент РФ № 2060383, МКП Е21В47/022, 47/00, приоритет от

21.02.92r).

Известен автономный турбинный агрегат, содержащий гидротурбину, приводимую в движение потоком промывочной жидкости, маслозаполненный статор, залитый эпоксидным компаундом, и ротор генератора переменного тока на постоянных магнитах, расположенный на одном валу с гидротурбиной. (Молчанов А. А., Сираев А. X., «Скважинные автономные системы с магнитной регистрацией, М., Недра, 1979, с. 102-103).

Этот генератор состоит из статора, размещенного внутри агрегата и шестиполюсного кольцевого магнитного ротора, выполненного снаружи. Ротор одновременно является корпусом для рабочих лопаток трехступенчатой гидротурбины. Перед каждой ступенью рабочих лопаток гидротурбины, в свою очередь, установлены три ступени направляющих аппаратов, собранных на внешнем корпусе, что увеличивает диаметр устройства. Для предотвращения попадания промывочной жидкости в электрогенератор и подшипниковые узлы установлены уплотняющие устройства, внутренняя полость электрогенератора заполнена трансформаторным маслом.

( г DfO-j 1 2 3 р

МПК6Е21В47/022

температуры, введен компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости (масла). Компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости выполнен внутри входного обтекателя генератора. Он состоит из двух тонких профильных пластин, одна из которых выпуклая, а другая вогнутая. Компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости предназначен для компенсации изменения объема масла в маслозаполненной полости генератора в рабочих условиях при повышении температуры, а также выравнивания давления внутри и снаружи генератора.

Недостатками этого генератора являются:

низкая надежность,

малый ресурс,

большие габариты и масса устройства,

сложность конструкции.

Эти недостатки обусловлены, в первую очередь тем, что в качестве привода используется многоступенчатая турбина с направляющими аппаратами. Использование гидротурбины с направляющими аппаратами в качестве привода предъявляет повышенные требования к качеству очистки промывочной жидкости от фракций выбуренной породы и посторонних предметов, попадание которых в зазор между рабочими и направляющими лопатками гидротурбины может привести к ее остановке (заклиниванию). Наличие направляющих аппаратов гидротурбины увеличивает диаметральный габарит электрогенератора, что нежелательно при бурении скважин относительно малого диаметра. Второй конструктивный недостаток - это сложность и ненадежность компенсатора

давления и температурного расширения смазывающей жидкости. Из-за упругости стенок компенсатора давление смазывающей жидкости всегда меньше давления окружающей среды. Это может привести к попаданию промывочной жидкости в систему смазки электрогенератора и к износу подшипников, уплотнений и других деталей.

I

Известен также электрогенератор по пат. РФ № 2173925 (прототип). Этот электрогенератор содержит устройство для его крепления, внешний ротор с корпусом турбины, статор, выполненный с осью, установленной на подшипниках, полость между внешним ротором и статором, заполненную смазывающей жидкостью, и компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости, размещенный со стороны устройства для крепления, выполненный в виде поршня, установленного с возможностью осевого перемещения и уплотнения, при этом уплотнение выполнено торцевым и установлено за

подшипником.

Недостаток- небольшой ресурс работы генератора, обусловленный износом торцевого уплотнения. Ресурс уплотнения составляет около 100 час при благоприятных условиях, при некачественной сборке или дефектах в уплотнительных кольцах он может выйти из строя практически мгновенно, что приведет к прекращению работы забойной телеметрической системы и затратам на спуско-подъемные операции.

Задачами создания полезной модели являются: повышение ресурса и надежности генератора. Это достигается за счет новой компоновки электрогенератора.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что, генератор питания скважинной аппаратуры, содержащий устройство для его крепления, внещний ротор с турбиной, установленный через подшипник на оси, заодно с которой выполнен внутренний статор, внешний ротор и внутренний статор образуют полость, в которой с возможностью осевого перемещения установлен компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости, выполненный в виде поршня, уплотненного по ротору и оси, отличается тем, что поршень уплотнен по оси резиновой армированной манжетой, установленной внутри компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости, с возможностью осевого перемещения вместе с поршнем. На оси в интервале переармированная манжета, при этом эластичные элементы обеих манжет обращены в противоположные стороны с образованием между ними полости. Полость между резиновыми армированными манжетами заполнена консистентной смазкой.

Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т е всеми критериями полезной модели. Для изготовления всех узлов электрогенератора не требуются дефицитные материалы и вновь разработанные технологии.

Сушность полезной модели поясняется на чертежах фиг. 1...3, где:

на фиг. 1 приведен электрогенератор,

на фиг. 2 - резиновая армированная манжета,

на фиг. 3 - две резиновые армированные манжеты.

Генератор питания скважиннои аппаратуры (фиг. 1) содержит устройство для крепления генератора 1, внешний ротор 2 с турбиной 3 и корпусом турбины 4, статор 5, выполненный с осью 6, электрообмоткой 7, подшипники 8, уплотнения 9 и компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости 10, который выполнен в виде поршня 11, установленного с возможностью осевого перемещения и подпружиненного пружиной 12. Пружина 12 упирается в стопорное кольцо 13. На оси 6 без зазора установлена втулка 14, зафиксированная штифтом 15 и уплотненная относительно вала уплотнительным кольцом 16. Внутри компенсатора давления и температурного расширения 10 установлено уплотнение в виде резиновой армированной манжеты 17. Эластичный элемент 18 резиновой армированной манжеты 17 направлен в сторону противоположную от опоры 1 (Фиг.2). Возможна установка дополнительной манжеты 19 (Фиг. 3), при этом эластичный элемент 20 направлен в сторону опоры 1. Полость «С между манжетами 17 и 19 заполнена консистентной смазкой. Конструкция резиновой армированной манжеты 17 совмещена с конструкцией компенсатора давления и температурного расщирения смазывающей жидкости 10 в один узел. Манжеты резиновые армированные для валов выполненные по ГОСТ 8752-79 предназначены для уплотнения вращающихся валов, а манжеты

для гидравлических устройств по ГОСТ 14879-74 предназначены для уплотнения валов при поступательном перемещении. Особенностью уплотнения в виде резиновой армированной манжеты 17 является то, что она одновременно выполняет обе функции, уплотнение при вращении и одновременном перемещении, но конструктивно она выполнена по

ГОСТ 8752-79. Значительное поступательное перемещение уплотнения в виде резиновой

манжеты связано с тем, что во-первых, температура смазывающей жидкости изменяется в широком диапазоне от отрицательных до +110 С, при этом запас смазывающей жидкости постепенно расходуется в окружающую среду (буровой раствор).

На одном из торцов генератора выполнен заправочный узел 21, который включает пробку 22 с уплотнением 23, жиклер 24, шарик 25, пружину 26, отверстие «Б. На другом торце установлен наконечник 27, провода герметизированы фигурной манжетой 28. Наконечник 27 содержит электроконтакты 29 и на наружной цилиндрической поверхности уплотнительные кольца 30.

Полость «А между внешним ротором 2 и статором 5 заполнена смазывающей жидкостью.

Устройство работает следующим образом. Буровой раствор подается на турбину 3, при этом корпус турбины 4 и внешний ротор 2 вращаются. В электрообмотке 7 статора 3 возникает ЭДС. Давление бурового раствора через поршень 10 передается в полость «А, в результате этого давление смазывающей жидкости становится больше, чем давление бурового раствора. Уплотнение 11, выполненное в виде резиновой армированной манжеты герметизирует полость «А и в от торцового уплотнения, которое применялось в прототипе, практически не пропускает смазывающую жидкость наружу, а буровой раствор внутрь. Это обусловлено совмещением функций компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости с уплотнением. Такая конструкция обеспечила постоянное избыточное давление в полости «А, это увеличивает межремонтный ресурс электрогенератора примерно в 10 раз, что подтверждено экспериментально. Наличие улу Авт полнительной резиновой манжеты и консистентной смазки в полости между ними ает работу уплотнений и дополнительно увеличивает ресурс. Применение полезной модели позволило: 1.По сравнению с применяемым ранее торцовым уплотнением повысить на порядок надежность и ресурс работы электрогенератора за счет обеспечения давления смазочной жидкости избыточного давления и исключения попадания бурового раствора в систему смазки, что подтверждено эспериментально. 2.Обеспечить температурную компенсацию расширения объема смазываюшей жидкости. 3.Упростить конструкцию электрогенератора, за счет отказа от применения направляюших аппаратов турбины и максимального упрощения конструкции уплотняющего устройства. 4.Уменьшить вес и габариты за счет отказа от сложного компенсатора, а также применения турбины без направляющих аппаратов. 5.Увеличить объем компенса ора давления и температурного расширения смазывающей жидкости при тех же габаритах электрогенератора. 6.Упростить сборку электрогенератора. 7.Улучшить условия работы деталей уплотнения поршня. : 06.2003г. У:// Григашкин Г.А. Варламов С. Е. эрбенко И. В. СИ..

Claims (5)

1. Генератор питания скважинной аппаратуры, содержащий устройство для его крепления, внешний ротор с турбиной, установленный через подшипник на оси, заодно с которой выполнен внутренний статор, внешний ротор и внутренний статор образуют полость, в которой с возможностью осевого перемещения установлен компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости, выполненный в виде поршня, уплотненного по ротору и оси, отличающийся тем, что поршень уплотнен по оси резиновой армированной манжетой, установленной внутри компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости, с возможностью осевого перемещения вместе с поршнем.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что на оси в интервале перемещения поршня установлена съемная втулка.

3. Генератор по п.2, отличающийся тем, что съемная втулка зафиксирована от проворота и уплотнена по оси.

4. Генератор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что рядом с резиновой армированной манжетой установлена дополнительная резиновая армированная манжета, при этом эластичные элементы обеих манжет обращены в противоположные стороны с образованием между ними полости.

5. Генератор по п.4, отличающийся тем, что полость между резиновыми армированными манжетами заполнена консистентной смазкой.