RU15909U1

RU15909U1 - TURBOGENERATOR FOR NUTRITIONAL SUPPLY

Info

Publication number: RU15909U1
Application number: RU2000120451/20U
Authority: RU
Inventors: Г.А. Григашкин; С.Е. Варламов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты"
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2000-11-20

Abstract

1. Турбогенератор для питания скважинной аппаратуры, содержащий внешний ротор с корпусом и рабочими лопатками турбины, внутренний статор с обмоткой, выполненный на оси, отличающийся тем, что обмотка залита герметичным неэлектропроводным материалом, устойчивым к абразивному износу, внешний ротор установлен на подшипниках скольжения, которые выполнены со сквозными осевыми каналами и смонтированы на съемных втулках с буртиками, а втулки закреплены на оси, причем верхний подшипник скольжения закрыт с торца обтекателем с образованием кольцевого зазора между ним и корпусом.2. Турбогенератор по п.1, отличающийся тем, что между нижним подшипником скольжения и опорой генератора установлена коническая резиновая втулка.3. Турбогенератор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подшипники скольжения выполнены из эластичного материала, например резины, а сквозные каналы подшипников образованы между цилиндрической поверхностью оси и внутренней поверхностью подшипников, имеют в поперечном сечении форму многоугольника.4. Турбогенератор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что рабочие лопатки турбины установлены с обеих сторон корпуса с образованием двух рабочих ступеней турбины.5. Турбогенератор по п.4, отличающийся тем, что на корпусе между первой и второй рабочими ступенями турбины выполнены два ряда окон.1. A turbogenerator for feeding downhole equipment, comprising an external rotor with a casing and turbine blades, an internal stator with a winding made on an axis, characterized in that the winding is filled with a sealed non-conductive material resistant to abrasion, the external rotor is mounted on sliding bearings, which made with through axial channels and mounted on removable sleeves with shoulders, and the sleeves are fixed on the axis, and the upper sliding bearing is closed from the end of the fairing with the formation of rings clearance between it and the housing. 2. The turbogenerator according to claim 1, characterized in that a conical rubber sleeve is installed between the lower sliding bearing and the generator support. The turbogenerator according to claim 1 or 2, characterized in that the bearings are made of an elastic material, for example rubber, and the through channels of the bearings are formed between the cylindrical surface of the axis and the inner surface of the bearings, have a polygon cross-section. Turbogenerator in paragraphs. 1 to 3, characterized in that the turbine blades are installed on both sides of the casing with the formation of two turbine stages. The turbogenerator according to claim 4, characterized in that on the housing between the first and second working stages of the turbine two rows of windows are made.

Description

ТУРБОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ СКВАЖРТШЮЙАППАРАТУРЫTURBOGENERATOR FOR POWER SUPPLY OF A WELL APPARATUS

Нолезная модель относится к технологии бурения нод нефть, газ и для других целей. Конкретно полезная модель касается генератора переменного тока для питания автономных забойных геофизических и навигационных комплексов.The useful model refers to the technology of drilling nodes oil, gas and for other purposes. A particularly useful model relates to an alternator for powering autonomous downhole geophysical and navigation systems.

Известен турбогенератор для питания скважшшой анпаратуры по патенту РФ №2060383, содержащий ротор, вьшолненный в форме внешнего корпуса и статор с обмотками, ось статора установлена противоположпыми концами в птариковых подшипниках, которые запрессовапьт во фланцах. Система смазки генератора в описании к этому патенту детально не раскрыта.A known turbogenerator for feeding well equipment according to the RF patent No. 2060383, comprising a rotor made in the form of an external housing and a stator with windings, the stator axis is installed at opposite ends in the bearings, which are pressed in the flanges. The lubrication system of the generator in the description of this patent is not disclosed in detail.

Известен турбогенератор для питания скважинной аппаратуры по книге Молчанова А. А. и Сираева А. X. «Скважиппые автономные измерительные системы с магнитной регистрацией, М., Недра, 1979, с. 102... 103 (прототип).A well-known turbogenerator for powering downhole equipment according to the book by A. A. Molchanov and A. Xiraev. “Well-test autonomous measuring systems with magnetic recording, M., Nedra, 1979, p. 102 ... 103 (prototype).

Турбогенератор содержит рютор с турбиной, установленный па двух подшипниках, статор и уплотнения подшипников. Зазоры между ротором и статором заполнены смазывающей жидкостью, которая расходуется по мере эксп.пуатации.The turbogenerator comprises a rotor with a turbine mounted on two bearings, a stator and bearing seals. The gaps between the rotor and the stator are filled with a lubricating fluid, which is consumed as a result of exploitation.

Недостатками этого турбогенератора являются его низкая надежность, обусловленная тем, что система смазки работает в сложных условиях переменного давлепия и температуры окружающей среды. Это предьявляет к системе смазки жесткие требования. Требуется защитить турбогенератор от проникгювения внутрь бурового раствора, в котором содержатся абразивные частицы. Кроме того, периодически необходимо пополнять запас смазки при регламентных работах. Одним из недостатков является также недостаточно эффективное охлаждение обмотки, что ограничивает мощность генератора.The disadvantages of this turbogenerator are its low reliability, due to the fact that the lubrication system operates in difficult conditions of variable pressure and ambient temperature. This places stringent demands on the lubrication system. It is required to protect the turbogenerator from penetration into the drilling fluid, which contains abrasive particles. In addition, it is periodically necessary to replenish the supply of lubricant during routine maintenance. One of the disadvantages is also insufficiently effective cooling of the winding, which limits the power of the generator.

.г;--. .S о, 1 : .g; -. .S about, 1:

МКП6Е21В47/00 MKP6E21V47 / 00

Указанная задача решена за счет того, что в турбогенераторе, еодержатцем ротор с рабочими лопатками турбины, пнутренний статор, вынолненный на оси, внешний ротор установлен на нодшиштиках скольжегтия, вьшолненных из резины со сквозными осевыми каналами. Подшинники смонтированы на съемных втулках с буртиками, установленных , в свою очередь на оси , причем верхний подшипник закрыт с торца обтекателем с образованием кольцевого зазора между ним и корпусом. Между нижним подшипником и опорой генератора может быть установлена коническая резиновая . Внутренние рабочие поверхности подшиппиков выполнены со сквозными осевыми каналами для прохождения бурового раствора и удаления абразивных частиц и имеют в поперечном сечении форму много толы1ика. Турбина может быть выполнена двухступенчатой с образованием двух рабочих етуненей турбины и содержать два ряда окон в корпусе между первой и второй ступенями турбины.This problem is solved due to the fact that in the turbogenerator, the holder contains a rotor with turbine blades, an internal stator, made on the axis, an external rotor is mounted on slide knobs made of rubber with through axial channels. The bearings are mounted on removable sleeves with collars mounted, in turn, on the axis, with the upper bearing closed from the end of the fairing with the formation of an annular gap between it and the housing. Between the lower bearing and the support of the generator can be installed conical rubber. The inner working surfaces of the bearings are made with through axial channels for passing the drilling fluid and removing abrasive particles and have a large thickness in cross section. The turbine can be made two-stage with the formation of two working tunnels of the turbine and contain two rows of windows in the housing between the first and second stages of the turbine.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое рентение обладает новизной и промьпнленной применимоетыо.Conducted patent studies have shown that the proposed technical rent has novelty and industrial applicability.

Сущность нолезной модели пояспяется на чертежах фиг. 1 и 2, где:The essence of the noble model is illustrated in the drawings of FIG. 1 and 2, where:

на фиг. 1 приведен турбогенератор,in FIG. 1 shows a turbogenerator,

на фиг. 2 - подшипник.in FIG. 2 - bearing.

Турбогенератор для питания скважинной аппаратуры содержит внешний ротор 1 и внутренний етатор 2. Внешний ротор 1 состоит из корпуса 3 с рабочими лопатками турбины 4. Внутренний статор 2, выполнен в виде обмотки 5 на оси 6. Обмотка 5 залита герметичным, неэлектропроводным материалом, устойчивым к абразивному износу, например силиконом. Между внешним ротором 1 и внутренним статором 2 имеетея зазор 7, через который проходит буровой раствор и охлаждает обмотку генератора. На концах оси 6 установлены подншпники скольжения: верхний 8 и нижний 9 (но направлению потока бурового раетвора). Рабочие лопатки турбины 4 установлены с обеих сторон корпуса 3 с образованием двух рабочих стунеией турбины 10 и 11. Верхний подншпник скольжения 8 закрьгг с торца обтекателем 12 с образованием ко.ггьцевого зазора 13 между ним и корпусом 3.The turbine generator for supplying the downhole equipment includes an external rotor 1 and an internal emitter 2. The external rotor 1 consists of a housing 3 with turbine blades 4. The internal stator 2 is made in the form of a winding 5 on the axis 6. The winding 5 is filled with a sealed, non-conductive material resistant to abrasive wear, such as silicone. Between the external rotor 1 and the internal stator 2 there is a gap 7 through which the drilling fluid passes and cools the generator winding. Sliding bearings are installed at the ends of axis 6: upper 8 and lower 9 (but to the direction of flow of the drilling fluid). The working blades of the turbine 4 are installed on both sides of the casing 3 with the formation of two working stunia of the turbine 10 and 11. The upper sliding bearing 8 is clamped from the end of the cowling 12 with the formation of a coarse gap 13 between it and the casing 3.

Внутренний статор 2 установлен на оноре турбогенератора 14, предназначетгаой для кренления турбогенератора к корпусу, в котором смонтирована скважинная аннаратура (на фиг. 1 и 2 скважинная аннаратура тге ноказана).The internal stator 2 is mounted on the onor of the turbogenerator 14, which is designed for banking the turbogenerator to the housing in which the borehole annurature is mounted (in Figs. 1 and 2, the borehole annature of tge is not shown).

Подшинники скольжения 8 и 9 смонтированы на съемных втулках 15 с буртиками 16, которые установлены на оси 6.The bearings 8 and 9 are mounted on removable sleeves 15 with shoulders 16, which are mounted on the axis 6.

Внутренняя рабочая новерхности нодпшнников скольжения 8 и 9 (фиг. 2) выполнена из эластичного материала, нанример, резины. Сквозные осевые каналы 17 для прохождения бурового раствора и удаления абразивных частиц образованы между цилиндрической поверхностью оси и внутренней поверхностью нодшинника скольжения, которая имеет в ноперечном сечении форму многоугольника.The inner working surface of the sliding bearing plates 8 and 9 (Fig. 2) is made of an elastic material, nanomer, rubber. Through axial channels 17 for passing the drilling fluid and removing abrasive particles are formed between the cylindrical surface of the axis and the inner surface of the slip bearing, which has a polygon cross-sectional shape.

Возможно исполнение турбогенератора с конической втулкой 18. Эту втулку для уменьшения абразивного износа также целесообразно выполнить резшювой.It is possible to design a turbo-generator with a conical sleeve 18. This sleeve is also expedient to make it rugged to reduce abrasive wear.

Также возможно иснолнение турбогенератора с двумя рядами окон 19 и 20, выполненных в корпусе ротора 3 между рабочими стуттенями турбины 10 и 11.It is also possible the embodiment of a turbogenerator with two rows of windows 19 and 20, made in the rotor housing 3 between the working stutteni of the turbine 10 and 11.

При работе турбогенератора буровой раствор подается на первую рабочую стунень турбины 10, а ее незначительная часть через кольцевой зазор 13, достаточно малый для того, чтобы отфильтровать крунные посторонние частицы проходит на верхний подшипник скольжения 8, смазывает и охлаждает его. Учитывая, что верхний подшипник скольжения 8 вьшолнен из резины или резины армированной металлом, он длительное время не подвергается износу. При эксплуатации турбогенератора изнашиваются только съемные втулки 15, которые вынолнены из износостойкого материала и легко меняются при регламентных работах.During the operation of the turbogenerator, the drilling fluid is supplied to the first working stage of the turbine 10, and its insignificant part through the annular gap 13, small enough to filter out the cool foreign particles, passes to the upper sliding bearing 8, lubricates and cools it. Given that the upper sliding bearing 8 is made of rubber or rubber reinforced with metal, it does not undergo wear for a long time. When operating a turbogenerator, only removable sleeves 15 are worn out, which are made of wear-resistant material and are easily changed during routine maintenance.

Аналогично осуществляется смазка и охлаждение буровым раствором нижнего нодшинника скольжения 9. Буровой раствор поступает на нижний подпшпник скольжения 9 через зазор 7 и выходит за ним в сторону опоры турбогенератора 14.Lubrication and cooling by the drilling fluid of the lower sliding no-bobbin 9. The drilling fluid is supplied to the lower sliding subshell 9 through the gap 7 and extends beyond it towards the support of the turbogenerator 14.

Коническая втулка 18 направляет поток в сторону проточных окон опоры турбогенератора, уменьшая гидравлические потери и износ деталей.The tapered sleeve 18 directs the flow towards the flow windows of the turbogenerator support, reducing hydraulic losses and wear of parts.

В варианте иснолнения с двумя рядами отверстий 19 и 20 на корпусе 3 между рабочими ступенями турбины 10 и 11 схема смазки и прохождения бурового раствора через генератор несколько отличается. Часть бурового раствора, пропюдшая через верхний подшипник скольжения 8, проходит через окна 19 и 20, удаляя из зазора 7 абразивные чаетицы.In the embodiment with two rows of holes 19 and 20 on the housing 3 between the working stages of the turbine 10 and 11, the lubrication and passage of the drilling fluid through the generator is somewhat different. The part of the drilling fluid flowing through the upper plain bearing 8 passes through the windows 19 and 20, removing abrasive kettles from the gap 7.

Применение полезной модели позволило:Application of the utility model allowed:

1.Увеличить надежность и ресуре работы т рбогенератора.1. To increase the reliability and service life of the generator.

2.Улучгпить рабочие характеристики генератора за ечет более эффективного охлаждения обмотки геттератора.2. Improving the performance of the generator requires more efficient cooling of the getter coil.

3.Обеспечить его смазку без использования смазочной жидкости.3. Provide lubrication without using lubricant.

4.Облегчит эксплуатацию и ремонт.4. Facilitate operation and repair.

5.Упростить конструкцию. Авторы / 07.2000г. ,/ Григашкин Г.А Варламов С.Е. 16,0. ФОРМУЛА5. Simplify the design. Authors / 07.2000 , / Grigashkin G.A. Varlamov S.E. 16.0. FORMULA

Claims

1. A turbogenerator for feeding downhole equipment, comprising an external rotor with a casing and turbine blades, an internal stator with a winding made on an axis, characterized in that the winding is filled with a sealed non-conductive material resistant to abrasion, the external rotor is mounted on sliding bearings, which made with through axial channels and mounted on removable sleeves with shoulders, and the sleeves are fixed on the axis, and the upper sliding bearing is closed from the end of the fairing with the formation of rings gap between it and the body.

2. The turbogenerator according to claim 1, characterized in that a conical rubber sleeve is installed between the lower sliding bearing and the generator support.

3. The turbogenerator according to claim 1 or 2, characterized in that the bearings are made of an elastic material, for example rubber, and the through channels of the bearings are formed between the cylindrical surface of the axis and the inner surface of the bearings, have a polygon cross-section.

4. Turbogenerator according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the turbine blades are installed on both sides of the casing with the formation of two working stages of the turbine.

5. The turbogenerator according to claim 4, characterized in that on the housing between the first and second working stages of the turbine two rows of windows are made.