ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
Полезная модель относится к технологии обеспечения бурения скважин под нефть, газ и для других целей. Конкретно нолезная модель предназначена 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 (натент РФ № 2060383, МКП Е21В47/022,47/00, нриоритет от 21.02.92г).
Известен автономный турбинный агрегат, содержащий гидротурбину, приводримую в движение потоком промьгоочной 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., Иедра, 1979, с. 102-103), прототип.
Этот генератор состоит из статора, размещенного внутри агрегата и шестиполюсного кольцевого магнитного ротора, выполненного снаружи. Ротор одновременно является корнусом 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.
МПК6Е21В47/022
Ввиду того, что электрогенератор работает в интервале температур от -40 до +130 С, при глубинах бурения до 3500 м и более, а объем масла изменяется нри изменении температуры, введен компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости (масла). Компенсатор давления и температурного расширения смазываюш;ей 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 комненсации изменения объема масла в маслозаполненной полости генератора в рабочих условиях при повъппении 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 повьнпенные требования к качеству очистки промьгоочной жидкости от фракций выбуренной породы и посторонних предметов, попадапие 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 смазьгеающей жидкости. Из-за унругости стенок компенсатора давление смазывающей жидкости всегда меньше давления окружающей среды. Это может привести к попаданию промьгеочной жидкости в систему смазки электрогенератора и к износу подшипников, уплотнений и других деталей.
Задачами создания полезной модели являются: повьппение ресурса и надежности генератора, увеличение мощности с одновременным уменьшением габаритов и массы электрогенератора.
Это достигается за счет новой компоновки электрогенератора.
Электрогенератор содержит устройство для его крепления, внешний ротор с корпусом турбины, статор, вьшолненный с осью, подшипники, уплотняющие устройства и полость, заполненную смазывающей жидкостью, при этом уплотняющее устройство, установленное со стороны устройства для кренлетгая, вьшолнено в виде норшня, установленного с возможностью осевого перемещения и торцового уплотнения, содержащего два контактных кольца, одно из которых подвижно в осевом направлении.
В одном из вариантов электрогенератора поршень подпружинен со стороны устройства для крепления.
Одно из контактных колец вьшодшено заодно с втулкой. В одном варианте втулка центрируется в корпусе турбины центратором, а в другом - внутри цилиндрического отверстия поршня.
Предложенное технртческое решение обладает новизной, промьппленной примепимостью.
Сущность нолезной модели поясняется на чертежах фиг. 1.. .3, где:
на фиг. 1 - приведен электрогенератор,
на фиг. 2 - вариант исполнения электрогенератора с пружиной,
на фиг. 3 - фикеация корпуса нружин па оси.
Электрогенератор (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, нодшинники 8, уплотнения 9 и уплотняющее устройство, которое выполнено в виде поршня 10, установленного с возможностью осевого перемен ения и торцового уплотнения 11. Торцовое т1лотпецие 11, в свою очередь содержит неподвижное в осевом направлении контактное кольцо 12 и подвижное в осевом нанравлении контактное кольцо 13. В состав уплотняющего устройства входят пружины уплотнения 14. Неподвижное в осевом направлении контактное кольцо 12 выполнено заодно с втулкой 15, по которой передвигается поршень 10. Подвижное в осевом направлении коптактное кольцо 13 стык ется при помощи ограничителя хода 16 с корпусом пружин 17, внутри которых расположены нружины уплотнения 14. Корпус пружин 17 зафиксирован на оси 6 винтом 18 (фиг. 3).
Возможен вариант исполнения (фиг. 2), когда поршень 11 поджат со стороны устройства для крепления 1 пружиной 19.
Один конец втулки 15 может быть установлен внутри центратора 20 (фиг. 1), который, в свою очередь, закренлен в корпусе турбины 4. В варианте, приведенном на фиг.2, роль центратора вьшолняет поршень 10. Поршень 10 уплотнен относительно корпуса турбины 3 и втулки 15 посредством кольцевых уплотнений 21. Полость 22 между внещним ротором 2 и статором 5 запо;шена смазывающей жидкостью.
Устройство работает следующим образом. Буровой раствор подается па турбину 3, при этом корпус турбины 4 и внешний ротор 2 вращаются. В электроообмотке 7 статора 3 возникает ЭДС. Давление бурового раствора через поршень 10 передается в полость 22 , в результате этого лению ется и
Авторы:  07.2000г.
Григашкин Г.А.
:,, -T etefty
- Варламов С.Е. авление смазывающей жидкости в варианте исполнения (фиг. 1) становится равным давбурового раствора, а в варианте исполнения (фиг. 2) за счет действия нружины 19 создабыточное давление. Применение нолезной модели позволило: 1.Повысить надежность и ресурс работы электрогенератора за счет обеснечения давления смазочной жидкости равной давлению бурового раствора в первом исполнении или избьггочного давления во втором варианте исполнения. Это исключило попадание бурового раствора в систему смазки. 2.Обеспечить температурную компенсацию расширения объема смазывающей жидкости. 3.Упростить конструкцию электрогенератора, за счет отказа от применения нанравляющих аппаратов тзфбины и максимального упрощения конструкции зттлотняющего устройства. 4.Уменьшить вес и габариты за счет отказа от сложного компенсатора, а также нрименения турбины без направляющих аппаратов. 5.Упростить сборку электрогенератора. 6.Улучшить условия работы деталей торцового уплотнения и ко.пьцевых уплотнений поршня. 2, о .