Изобретение относится к электрическим машинам. Конкретно изобретение предназначено для генератора, устанавливаемого в скважину и предназначенного, например, для питания скважинного прибора. Генератор преобразует энергию промывочной жидкости в электрическую, необходимую для питания скважинных навигационных и геофизических приборов в процессе бурения и передатчика электромагнитного канала связи. Для работы телеметрической системы на большой глубине требуется увеличение мощности передающего устройства до 1 кВт и более. Получить большую мощность при малых габаритах генератора весьма проблематично.
Скважинный генератор (рис.1…4) установлен в колонне бурильных труб или в обсадной колонне (на рис. 1…4 не показано) и содержит защитный корпус 1 и, по меньшей мере, одно устройство крепления 2. В устройстве крепления 2 электрогенератора выполнены отверстия 3 для прохода бурового раствора.
Скважинный генератор содержит ротор 4 с гидротурбиной 5. Гидротурбина 5 имеет наклонно-установленные плоские лопатки, установленные под углом 20 …60 0.
Защитный корпус 1 имеет в нижней части электрический разъем 6, к которому подсоединены провода 7 от обмоток возбуждения 8. Обмотки возбуждения 8 размещены в защитном корпусе 1 в его нижней части, провода 7 к ним проведены через отверстии 9, которые после сборки залиты компаундом 10. Постоянные магниты 11 установлены в ци-линдрических корпусах 12. Ротор 4 установлен на подшипниках 13, 14 и 15 и закрыты уплотнениями 16, 17 и 18. Для заполнения смазывающей жидкостью полости 19, в которой размещен ротор 4, предусмотрено осевое отверстие 20, выполненное в роторе 4 и заглушенные винтом 21.
Скважинный генератор содержит дополнительный ротор 22. Дополнительный ро-тор 22 установлен на подшипниках 23 и 24, выполненных в торцовых стенках 25 и 26. Дополнительный ротор 22 соединен с ротором 4 через редуктор 27.

Редуктор 27 может быть выполнен любой конструкции. Приведенный на фиг. 1 редуктор 27 содержит ведущую шестерню 28, связанную с ротором 4, промежуточную шестерню 29, установленную на валу 30 и ведомую шестерню 31, связанную с дополнительным ротором 22. Предпочтительно редуктор 27 выполнить такой конструкции, чтобы он обеспечивал противоположное вращение ротора 4 и дополнительного ротора 22.
На дополнительном роторе 22 закреплен диск 32 с вставками 33 из магнитопроницаемого материала (рис. 1…3).
Для компенсации расхода смазывающей жидкости, температурных расширений и переменного давления в скважине предусмотрен, по меньшей мере, один компенсатор давления и температурного расширения 34 (рис. 1 и 4), выполненный в передней части защитного корпуса 1 генератора (фиг. 2). Наиболее целесообразно выполнить 2…8 ком-пенсаторов давления и температурного расширения 34 и разместить из внутри защитного корпуса 1 со стороны гидротурбины 5, так как в компенсации нуждается только полость 19, а другие полости выполнены герметичными и могут быть заполнены инертным газом и не нуждаются в компенсации при условии выполнения стенок защитного корпуса достаточной толщины.
Компенсаторы давления и температурного расширения 34 (рис. 4) содержат корпус 35, выполненный в виде пустотелого цилиндра внутри которого установлены компенсационный поршень 36 и пружина 36. Пружина 37 установлена в верхней полости 38, которая отверстием 39 сообщается с окружающей средой, нижняя полость 40 отверстием 41 сообщается с полостью 19.
Для дренажа воздуха при заполнении полости 19 смазывающей жидкостью предусмотрены дренажные отверстия 42, закрытые пробками 43. Дополнительный ротор 22 и редуктор 27 размещены в полости 44. Отверстии 45 предназначено для заполнения внутренней полости редуктора 27. Полости 19 и 44 полностью заполнены смазывающей жид-костью.
При работе генератора (рис. 1 …4 ) буровой раствор проходит через гидротурбину 5, которая начинают вращаться с ротором 4 (фиг. 1) Одновременно через редуктор 27 при-водится во вращение дополнительный ротор 22, который приводит во вращение диск 32 с вставками 33, выполненными из магнитопроницаеммого материала, которые периодически пересекают магнитное поле, проходящее через обмотку возбуждения 8, тем самым значительно повышают частоту изменения магнитного поля. В обмотке возбуждения 8 вырабатывается электричество и по проводам 7 передается на электрический разъем 6.
При изменении объема смазывающей жидкости в полости 19 (фиг. 1) по любой причине осуществляется соответствующее перемещение компенсационного поршня 36. Вследствие этого внутри полости 19 всегда поддерживается давление на 2…5 атм больше, чем давление окружающей среды. Это препятствует проникновению абразивных частиц, содержащихся в буровом растворе внутрь полости 19 или 44. Если применено несколько компенсаторов давления и температурного расширения 34 то при засорении одного из отверстий 41 (или нескольких отверстий 41, если применено 4..8 компенсаторов давления и температурного расширения 34), остальные компенсаторы давления и температурного расширения 34 будут выполнять свою функцию, даже при работе одного из них. Это значительно повышает надежность скважинного генератора и его ресурс.
Применение изобретения позволило:
1. Увеличить мощность и напряжение на электрических выводах скважинного генератора за счет увеличения частоты изменения переменного магнитного поля, пересекающего об-мотку возбуждения.
2. Значительно увеличить ресурс работы подшипников за счет уменьшения диаметра ротора до минимально-возможного.
3. Уменьшить дисбаланс ротора скважинного генератора за счет уменьшения его диаметра и установки его на трех подшипниках. На роторе закреплены только гидротурбина и диск с постоянными магнитами.
4. Повысить надежность электрогенератора за счет:
— отсутствия вращения обмотки возбуждения и вращения относительно тонких и легких дисков,
— полной герметизации его основных полостей: полости ведомой полумуфты и электростатического генератора и за счет выполнения уплотнения полости,
— улучшить ремонтопригодность генератора за счет простоты конструкции и унификации его основных узлов и деталей.

Автор статьи: Патентный поверенный РФ Болотин Николай Борисович