[實用新型]鉆井用非接觸耦合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020157591.0
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN201639368U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜偉;蔣世全;馬認琦;李漢興;陳仁文;劉傳剛;張璽亮;劉景超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 朱瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于一種非接觸耦合器，特別是涉及一種包括有旋轉(zhuǎn)鉆桿和套在旋轉(zhuǎn)鉆桿外側(cè)的不旋轉(zhuǎn)外殼的鉆井用非接觸耦合器。

背景技術(shù)

在提高驅(qū)動能力的井下鉆井系統(tǒng)中，要對井下工作方式和環(huán)境進行實時監(jiān)測和控制，就需要將控制所需電能和雙路測量信號等在旋轉(zhuǎn)機械與非旋轉(zhuǎn)機械之間進行相互傳輸。傳統(tǒng)的方法是接觸式裝置傳輸，通過電氣連接和物理接觸實現(xiàn)，而井下高溫、高壓及泥漿存在的惡劣環(huán)境下，對于可靠性工作、信號抗干擾性較差，且不易維護和方便使用。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種適用于井下鉆井環(huán)境應(yīng)用的電能和信號傳輸?shù)姆墙佑|耦合器。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種鉆井用非接觸耦合器，包括有旋轉(zhuǎn)鉆桿和套在旋轉(zhuǎn)鉆桿外側(cè)的不旋轉(zhuǎn)外殼，在旋轉(zhuǎn)鉆桿和不旋轉(zhuǎn)外殼之間由上到下依次設(shè)置有環(huán)狀的：嵌入在上軸承環(huán)座內(nèi)的上部軸承、定子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)、下行信號耦合對、轉(zhuǎn)子信號電路和套在轉(zhuǎn)子信號電路外側(cè)的定子信號電路、上行信號耦合對、繞在轉(zhuǎn)子鐵芯上的轉(zhuǎn)子電能耦合線圈和套在轉(zhuǎn)子電能耦合線圈外側(cè)并繞在定子鐵芯上的定子電能耦合線圈、轉(zhuǎn)子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)以及嵌入在下軸承座內(nèi)的下部軸承。

所述的上軸承環(huán)座、定子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)、定子信號電路、定子鐵芯以及下軸承座分別固定在不旋轉(zhuǎn)外殼的內(nèi)壁上，其中定子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)、定子信號電路和定子鐵芯設(shè)置有防護層構(gòu)成定子組件，所述的轉(zhuǎn)子信號電路、轉(zhuǎn)子鐵芯以及轉(zhuǎn)子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)分別固定在旋轉(zhuǎn)鉆桿的外壁上，并設(shè)置有防護層構(gòu)成轉(zhuǎn)子組件。

所述的上軸承環(huán)座的下端還設(shè)置有固定在不旋轉(zhuǎn)外殼內(nèi)壁上的定子環(huán)形電感。

所述的上行信號耦合對與定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯之間還設(shè)置有具有抗干擾能力的電屏蔽環(huán)對。

所述的定子信號電路和轉(zhuǎn)子信號電路結(jié)構(gòu)相同，包括有采用RS232進行信號傳輸?shù)男吞枮镃C1010的芯片。

所述的定子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)、轉(zhuǎn)子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)結(jié)構(gòu)相同，均包括有采用正激方式的電源變換電路。

所述的上部軸承和下部軸承與旋轉(zhuǎn)鉆桿之間分別設(shè)置有軸承擋環(huán)。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：本實用新型的鉆井用非接觸耦合器，采用非接觸耦合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)井下旋轉(zhuǎn)鉆軸與可不旋轉(zhuǎn)外殼之間鉆井參數(shù)即信號和電能的非接觸傳輸。采用環(huán)形體的外形和尺寸，滿足井下狹小空間、泥漿循環(huán)的要求；采用電磁隔離圈設(shè)置在每個耦合組件之間，防止信號之間的干擾；采用在耦合器兩端加裝軸承、軸承擋環(huán)和軸承環(huán)座。避免工作介質(zhì)為泥漿的工況下，微小顆粒進入耦合器定子和轉(zhuǎn)子之間，造成堵塞或損壞繞組的問題，以及消除循環(huán)泥漿存在金屬離子時對電磁耦合效率的影響；采用高導(dǎo)熱的金屬條，能夠及時降低各電路消耗電能產(chǎn)生的熱量；采用正激方式的電源變換電路解決了電能傳輸功率大，效率高的井下工況要求。本實用新型結(jié)構(gòu)耐壓，密封性好，可靠性高，維修方便，有效解決了井下鉆井電能和信號傳輸不穩(wěn)定、易受干擾，維護費用較高的缺點。

附圖說明

圖1是本實用新型的鉆井用非接觸耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是芯片CC1010的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本實用新型的正激方式電源傳輸電路原理圖；其中：圖3a是脈寬調(diào)制模塊原理圖；圖3b是過壓過流檢測模塊原理圖；圖3c圖3d電源變換模塊原理圖；圖中的標號分別是：1-上行信號耦合對；2-下行信號耦合對；3-定子電能耦合線圈；4-轉(zhuǎn)子電能耦合線圈；5-定子信號電路；6-轉(zhuǎn)子信號電路；7-定子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)；8-轉(zhuǎn)子功率電路及導(dǎo)熱環(huán)；9-定子磁芯；10-轉(zhuǎn)子磁芯；11-電磁屏蔽環(huán)對；12-定子環(huán)狀電感；13-軸承擋環(huán)；14-軸承；15-軸承環(huán)座；16-旋轉(zhuǎn)鉆桿；17-不旋轉(zhuǎn)外殼；18-上軸承環(huán)座；19-上部軸承。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲列舉以下實施例，并配合附圖詳細說明本實用新型的鉆井用非接觸耦合器如下：本實用新型的鉆井用非接觸耦合器，結(jié)構(gòu)和尺寸為適合井下工況，采用環(huán)形結(jié)構(gòu)、抗干擾、導(dǎo)熱和抗高溫設(shè)計，總體由旋轉(zhuǎn)鉆桿和可不旋轉(zhuǎn)外殼兩部分組成，并包含兩大組件：轉(zhuǎn)子組件和定子組件。所有轉(zhuǎn)子組件上的零部件都粘合在軸上，與軸形成整體，并進行防護處理，形成轉(zhuǎn)子組件。所有定子組件上的零部件也與外殼內(nèi)壁粘合后形成整體，并進行防護處理，形成定子組件。以上兩組件裝配完成后，將轉(zhuǎn)子組件導(dǎo)入定子組件中，兩端加裝軸承，嚴格保證外殼內(nèi)徑和內(nèi)軸外徑的同軸度；上、下軸承加裝軸承擋環(huán)，嵌入軸承環(huán)座上，防止其移出，并利于井下鉆井工況使用；緊靠上方軸承擋環(huán)放置定子環(huán)狀電感。