本實(shí)用新型涉及井下發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種井下發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著油井自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，需要為井下生產(chǎn)測試儀器供電，推動了井下發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。由于井內(nèi)環(huán)境壓力較高、流體中攜帶沙粒，如何設(shè)計(jì)出適用于高壓環(huán)境的能長期提供電力的井下發(fā)電機(jī)成為研發(fā)人員需要解決的問題。

現(xiàn)有技術(shù)的井下發(fā)電機(jī)一般利用液體的流動將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能來實(shí)現(xiàn)井下發(fā)電，例如，專利文獻(xiàn)CN102953912B公開了一種旋轉(zhuǎn)磁場式井下發(fā)電裝置，該裝置采用導(dǎo)流定子、繞組線圈和不旋轉(zhuǎn)本體固聯(lián)，渦輪轉(zhuǎn)子與永久磁鐵形成旋轉(zhuǎn)磁場，利用泥漿的流動作為動力發(fā)電。專利文獻(xiàn)CN103527077A公開了一種井下渦輪馬達(dá)等離子鉆井工具，通過永磁式交流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，在高場強(qiáng)作用下，由電機(jī)間通過的泥漿產(chǎn)生等離子體在外電極噴嘴處噴出來破碎巖石。專利文獻(xiàn)CN104514666A公開了一種注水井井下發(fā)電系統(tǒng)及方法，采用注水管道水流帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生電流。

在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，設(shè)計(jì)人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

井下發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子直接暴露于液體中，易發(fā)生沙卡、腐蝕、堵塞等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種井下發(fā)電機(jī)。所述技術(shù)方案如下：

一種井下發(fā)電機(jī)，包括：發(fā)電組件、和與所述發(fā)電組件連接的渦輪組件；

所述發(fā)電組件包括：發(fā)電機(jī)軸、套在所述發(fā)電機(jī)軸外部的轉(zhuǎn)子、套在所述轉(zhuǎn)子外部的定子、位于所述定子外部的密封發(fā)電組件外殼、和穿過所述密封發(fā)電組件外殼用于將定子產(chǎn)生的電流引出的密封插針。

優(yōu)選地，所述密封發(fā)電組件外殼包括位于兩端的第一接頭、第二接頭以及中間殼體。其中，所述中間殼體優(yōu)選為圓柱形，所述密封插針從中間殼體穿出，所述第一接頭、第二接頭的直徑與所述中間殼體的直徑相配合。

優(yōu)選地，所述第一接頭包括位于所述第一接頭與所述發(fā)電機(jī)軸之間的密封橡膠。

優(yōu)選地，所述第二接頭包括位于其內(nèi)部的平衡活塞，以及位于所述第二接頭與所述平衡活塞之間的平衡活塞密封橡膠。

優(yōu)選地，所述密封橡膠以及所述平衡活塞密封橡膠為環(huán)狀物。

優(yōu)選地，所述平衡活塞與所述第二接頭的頂部可形成第一空腔。

優(yōu)選地，所述第二接頭的頂部設(shè)置連通孔。

優(yōu)選地，所述密封發(fā)電組件外殼與所述第二接頭連通。

優(yōu)選地，所述發(fā)電組件內(nèi)部充滿潤滑油。

優(yōu)選地，所述發(fā)電組件外部套有支撐外殼。

優(yōu)選地，所述支撐外殼與所述發(fā)電組件之間形成第二空腔。

優(yōu)選地，所述支撐外殼的底部包括第一支架，所述第一接頭嵌入所述第一支架中。

優(yōu)選地，所述第一支架上設(shè)置導(dǎo)流孔。

優(yōu)選地，所述發(fā)電組件還包括位于所述發(fā)電機(jī)軸上部的轉(zhuǎn)子上軸承、位于所述發(fā)電機(jī)軸下部的轉(zhuǎn)子下軸承、和轉(zhuǎn)子上軸承支架。

優(yōu)選地，所述發(fā)電組件與所述渦輪組件通過聯(lián)軸器連接。

優(yōu)選地，所述聯(lián)軸器上包括鍵。

優(yōu)選地，所述渦輪組件包括位于中間的渦輪軸、位于所述渦輪軸上的渦輪葉片和位于所述渦輪葉片外部的渦輪外殼。

優(yōu)選地，所述渦輪組件還包括：位于所述渦輪軸上部的渦輪上軸承、位于所述渦輪軸下部的渦輪下軸承、和渦輪下軸承支架。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

井下液體沖擊渦輪葉片，渦輪葉片的轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電流，電流通過密封插針引出，井下液體經(jīng)過渦輪組件后從導(dǎo)流孔流出，并不與轉(zhuǎn)子和定子接觸，而從其密封發(fā)電組件外殼外流出，可以給發(fā)電組件降溫，并且通過平衡活塞和發(fā)電組件內(nèi)部充滿的輕質(zhì)潤滑油，使得發(fā)電組件內(nèi)外壓力平衡，改善密封以及耐壓效果，有效防止沙粒、原油等物質(zhì)進(jìn)入發(fā)電組件，本實(shí)用新型提供的井下發(fā)電機(jī)可以與井下油管連接，適用于油井生產(chǎn)中使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的發(fā)電組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的發(fā)電組件與支撐外殼的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，對附圖中的各標(biāo)號說明如下：

1、渦輪組件；101、渦輪下軸承支架；102、渦輪下軸承；103、渦輪外殼；104、渦輪葉片；105、渦輪軸；106、渦輪上軸承；2、聯(lián)軸器；3、鍵；4、導(dǎo)流孔；5、第一支架；6、發(fā)電組件；7、第二空腔；8、支撐外殼；

601、發(fā)電機(jī)軸；602、密封橡膠；603、第一接頭；604、中間殼體；605、定子；606、轉(zhuǎn)子；607、密封插針；608、第二接頭；609、平衡活塞；610、第一空腔；611、連通孔；612、平衡活塞密封橡膠；613、轉(zhuǎn)子上軸承支架；614、轉(zhuǎn)子上軸承；615、轉(zhuǎn)子下軸承；X、密封發(fā)電組件外殼。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

如圖1所示，圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，所述井下發(fā)電機(jī)包括：包括：發(fā)電組件6、和與所述發(fā)電組件6連接的渦輪組件1；

參見圖2，所述發(fā)電組件6包括：發(fā)電機(jī)軸601、套在所述發(fā)電機(jī)軸601外部的轉(zhuǎn)子606、套在所述轉(zhuǎn)子606外部的定子605、位于所述定子605外部的密封發(fā)電組件外殼X、和穿過所述密封發(fā)電組件外殼X用于將定子產(chǎn)生的電流引出的密封插針607。

所述渦輪組件1包括位于中間的渦輪軸105、位于所述渦輪軸105上的渦輪葉片104和位于所述渦輪葉片104外部的渦輪外殼103。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的井下發(fā)電機(jī)的工作原理是：

井下液體進(jìn)入渦輪組件1推動渦輪葉片104轉(zhuǎn)動，相應(yīng)地，渦輪軸105帶動通過聯(lián)軸器2與其相連的發(fā)電機(jī)軸601轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步帶動轉(zhuǎn)子606轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子606形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，相應(yīng)地，定子605繞組線圈做切割磁力線運(yùn)動，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流通過與定子605相連的密封插針607而引出，實(shí)現(xiàn)了將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。

所述密封發(fā)電組件外殼X包括位于兩端的第一接頭603、第二接頭608以及圓柱形的中間殼體604。所述第一接頭603包括位于所述第一接頭603與所述發(fā)電機(jī)軸601之間的密封橡膠602。所述第二接頭608包括位于其內(nèi)部的平衡活塞609，以及位于所述第二接頭608與所述平衡活塞609之間的平衡活塞密封橡膠612，優(yōu)選地，所述密封橡膠602以及所述平衡活塞密封橡膠612為環(huán)狀物，例如都為密封圈。所述平衡活塞609與所述第二接頭608的頂部可形成第一空腔610。所述支撐外殼8與所述發(fā)電組件6之間形成第二空腔7。所述第二接頭608的頂部設(shè)置連通孔611。所述密封發(fā)電組件外殼X與所述第二接頭608連通。

井下液體進(jìn)入渦輪組件1，通過渦輪組件1后經(jīng)導(dǎo)流孔4進(jìn)入由支撐外殼8與密封發(fā)電組件外殼X組成的第二空腔7中，最后排出井下發(fā)電機(jī)，使得井下液體并不直接與轉(zhuǎn)子606、定子605接觸，有效防止沙粒、原油等物質(zhì)進(jìn)入發(fā)電組件，并且井下液體從其密封發(fā)電組件外殼X外流出，可以給發(fā)電組件降溫。由于第二接頭608頂部有連通孔611，將由支撐外殼8與密封發(fā)電組件外殼X組成的第二空腔7與由平衡活塞609與第二接頭608的頂部組成的第一空腔610連通，也就是說，井下液體流經(jīng)該第二空腔7時(shí)，也會有部分井下液體進(jìn)入第一空腔610，發(fā)電組件6的內(nèi)部充滿輕質(zhì)潤滑油，平衡活塞609隨著井下液體的壓力變化而上下移動，平衡內(nèi)外液體壓力，改善密封以及耐壓效果。

在上文所述的實(shí)施例中，所述發(fā)電組件6外部套有支撐外殼8，所述支撐外殼8的底部為第一支架5，所述發(fā)電機(jī)組件外殼底部還包括發(fā)第一接頭603，所述第一接頭603通過螺紋嵌入所述支架中。如圖3所示，圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的發(fā)電組件與支撐外殼的連接結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型實(shí)施例以所述第一支架5的形狀為凹形，所述第一接頭603的形狀為凸形為例來舉例說明，所述凸形第一接頭603通過螺紋嵌入所述凹形的第一支架5內(nèi)部。所述第一支架5對所述發(fā)電組件6起固定、支撐作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，所述第一支架5與支撐外殼8連接才能起到對所述發(fā)電組件的支撐作用，同時(shí)為了使得井下液體有進(jìn)入第二空腔7的通道，在上油管底部有導(dǎo)流孔4，也就是指在第一支架5上有導(dǎo)流孔4，本實(shí)用新型實(shí)施例不對第一支架5和第一接頭603做出任何具體限定，例如第一支架5也可以是環(huán)形的支架，位于密封發(fā)電組件外殼X中部起固定支撐作用，那么第一接頭603的形狀也可以不是凸形的。本實(shí)用新型實(shí)施例同樣也不對導(dǎo)流孔4的大小和個(gè)數(shù)做出具體限定。

參見圖1，所述渦輪組件1還包括位于所述渦輪軸105上部的渦輪上軸承106、位于所述渦輪軸105下部的渦輪下軸承102、和渦輪下軸承支架101，對渦輪軸105起固定、支撐作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，為了便于固定渦輪下軸承102，有與之相對應(yīng)的渦輪下軸承支架101，為了固定渦輪上軸承106，渦輪外殼103的頂部則為支架狀，渦輪下軸承支架101和渦輪外殼103的頂部優(yōu)選為X形支架。

在上文所述的實(shí)施例中，參見圖2，所述發(fā)電組件6還包括位于發(fā)電機(jī)軸601上部的轉(zhuǎn)子上軸承614、位于所述發(fā)電機(jī)軸601下部的轉(zhuǎn)子下軸承615、和轉(zhuǎn)子上軸承支架613，對轉(zhuǎn)子606起固定、支撐作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，為了固定轉(zhuǎn)子上軸承614，有與之相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子上軸承支架613，為了固定轉(zhuǎn)子下軸承615，第一接頭603則包括與轉(zhuǎn)子下軸承615相配合的凹槽，轉(zhuǎn)子上軸承支架613優(yōu)選為X形支架。

所述渦輪上軸承106、所述渦輪下軸承102、所述轉(zhuǎn)子上軸承614、和所述轉(zhuǎn)子下軸承615共同組成徑向滑動軸承副和軸向推力軸承副，對發(fā)電裝置起到徑向和軸向的固定、支撐作用。其中，徑向滑動軸承副指承受徑向載荷的裝在同一根軸上的成對出現(xiàn)的滑動軸承，軸向推力軸承副指承受軸向推力并限制軸作軸向移動的裝在同一根軸上的成對出現(xiàn)的滑動軸承。

本實(shí)用新型實(shí)施例的安裝以及連接方式為：

發(fā)電組件6的安裝方式為：所述定子605為內(nèi)部有凹槽，凹槽內(nèi)部安裝繞組線圈，將定子605通過螺紋安裝到密封發(fā)電組件外殼X內(nèi)部，并將與定子605的線圈繞組連接的密封插針607從密封發(fā)電組件外殼X穿出，將轉(zhuǎn)子606以及發(fā)電機(jī)軸601安裝于定子605內(nèi)部，在密封發(fā)電組件外殼X頂部通過螺扣安裝轉(zhuǎn)子上軸承支架613，將轉(zhuǎn)子上軸承614安裝在轉(zhuǎn)子上軸承支架613中心位置，然后將內(nèi)部安裝有平衡活塞609和平衡活塞密封橡膠612的第二接頭608通過螺紋安裝與密封發(fā)電組件外殼X上端，使得第二接頭608位于轉(zhuǎn)子上軸承支架613的上部，然后將轉(zhuǎn)子下軸承615安裝在第一接頭603中心位置上，使得轉(zhuǎn)子606通過轉(zhuǎn)子上軸承614和轉(zhuǎn)子下軸承615固定在發(fā)電組件6中心位置。

渦輪組件1的安裝方式為：將帶有渦輪葉片104的渦輪軸105通過聯(lián)軸器2以及聯(lián)軸器2上的鍵3連接到發(fā)電機(jī)軸601上，將渦輪上軸承106安裝到渦輪外殼103頂部的支架中心位置，將渦輪下軸承102安裝到渦輪下軸承支架101中心位置，使得渦輪軸105和渦輪葉片104固定在渦輪外殼103內(nèi)部。

從上至下，第一接頭603通過螺紋與支撐外殼8底部的第一支架5連接，支撐外殼8通過螺紋與渦輪外殼103頂部連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

井下液體沖擊渦輪葉片，渦輪葉片的轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電流，電流通過密封插針引出，井下液體經(jīng)過渦輪組件后從導(dǎo)流孔流出，并不與轉(zhuǎn)子和定子接觸，而從其密封發(fā)電組件外殼外流出，可以給發(fā)電組件降溫，并且通過平衡活塞和發(fā)電組件內(nèi)部充滿的輕質(zhì)潤滑油，使得發(fā)電組件內(nèi)外壓力平衡，改善密封以及耐壓效果，有效防止沙粒、原油等物質(zhì)進(jìn)入發(fā)電組件，本實(shí)用新型提供的井下發(fā)電機(jī)可以與井下油管連接，適用于油井生產(chǎn)中使用。

上述所有可選技術(shù)方案，可以采用任意結(jié)合形成本公開的可選實(shí)施例，在此不再一一贅述。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。