一种矿用连续波泥浆脉冲发生器的制作方法

1.本实用新型涉及一种脉冲发生器，具体地说是一种矿用连续波泥浆脉冲发生器。


背景技术：

2.在石油、煤矿行业中随钻测量最常用的测量仪器是泥浆脉冲无线随钻测斜仪，无线随钻测斜仪有正脉冲、负脉冲、连续波三种传输方式。其中连续波方式传输速率高，是负脉冲和正脉冲的10倍以上，可适用于随钻测量中对伽马、电阻率、温度、压力等多参数测量，已逐步在石油行业应用。现有技术中采用的连续波泥浆脉冲发生器，是在转子上部安装与转子相等叶片数量的定子，旋转时转子的过流断面与定子的过流断面相对位置的变化而产生连续的正弦压力波，由井下探管编码后的测量数据通过调制系统加载信号，在地面检测压力波的变化，并通过译码计算得到测量数据。但在煤矿行业由于受空间、条件及防爆要求的限制，因此对连续波脉冲发生器的要求和石油行业有明显的不同。
3.现有的连续波泥浆脉冲发生器，有如中国在2012年公开的“连续波泥浆脉冲发生器”，专利申请号为201110452486.9，该脉冲发生器设有的动力及传动装置由电机驱动器、电机总成、万向联轴器、二次密封传动轴和主传动轴组成，电机总成固定在抗压筒中，二次密封传动轴通过万向联轴器与电机总成连接；压力平衡及密封模块由抗压筒，平衡活塞，高压堵头组成，抗压筒开有泥浆流通的孔道，抗压筒开有液压油流通的孔道；旋转阀由定子、转子和套筒组成。还如在2013年公开的专利号为2013103966654的“一种连续波泥浆脉冲发生器”，该脉冲发生器利用液压马达代替大功率电机来提供驱动力，通过摆动截流阀转子来产生连续波信号。还有如在2019年公开的“井下连续波泥浆脉冲发生器”，专利号为2018113914131，该脉冲发生器包括壳体，主轴，主轴下端面中间开设盲孔，主轴的下端设有竖管轴承连接竖管，竖管的下端与壳体的下端内部连接，壳体内安装的防水电机输出轴的下端与主轴的上端固定连接。上述现有脉冲发生器共同存在的问题是：1)结构复杂，尺寸长，只适用于石油随钻测量，不适用于煤矿巷道内狭窄空间的使用；2)未进行煤矿防爆认证，不能直接应用到煤矿行业。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的问题，而提供一种结构简单紧凑，采用连续波传输方式的矿用连续波泥浆脉冲发生器，且所设计的电机仓、下接头、隔爆端子形成隔爆腔，可通过煤矿防爆认证。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种矿用连续波泥浆脉冲发生器，至少包括抗压层、定子和转子组件、传动组件和电机组件，所述的抗压层由密封套、上接头、外壳、电机仓和下接头组成，所述的定子和转子组件为安装在密封套上端的定子和转子，所述的传动组件设有圆锥滚子轴承、传动轴和联轴器安装在外壳内，所述的电机组件为安装在电机仓内的减速器和直流电机；
6.所述的抗压层中密封套内设有内螺纹，密封套通过内螺纹与安装在其内的密封压
环和密封圈螺纹连接，同时密封套与上接头通过螺纹连接，连接处安装有o形圈进行密封，上接头与外壳、外壳与电机仓、电机仓与下接头也通过螺纹连接，连接处也安装有o形圈进行密封；
7.所述的定子和转子组件的定子和转子安装在循环套内，通过在循环套上布设的紧定螺钉固定，并通过紧定螺钉调整定子与转子之间的间隙，转子上设有平键，转子通过平键与传动组件中的传动轴连接，并通过弹簧垫片和螺母将转子固定在传动轴的上部，循环套一端通过螺钉连接有固定环；
8.所述的传动组件中的传动轴两端分别布置有圆锥滚子轴承，传动轴和外壳之间有轴承挡圈限位，通过下端的轴承压环与外壳之间螺纹连接固定，在密封套内装有一个双列向心球轴承用于确保传动轴的同心性，传动轴下端通过联轴器与减速器输出轴连接；
9.所述的电机组件中的电机压环、减速器和直流电机依次装在电机仓的上部，电机压环与减速器采用螺钉连接，电机压环与电机仓通过螺纹连接，减速机输出轴通过联轴器与传动轴相连用于传递动力；
10.所述的电机仓下部与下接头通过螺纹连接，连接处形成螺纹隔爆接合面，下接头下端安装有隔爆端子和端子压环，电机仓、下接头、隔爆端子和端子压环形成隔爆腔。
11.所述的定子和转子沿圆周均匀开口数量相等，开口数量均为2～4。
12.所述的螺纹隔爆接合面长度≥13mm，螺纹配合公差6h/6g。
13.所述的下接头与隔爆端子之间为圆筒形隔爆接合面，圆筒形隔爆接合面间隙≤0.1mm，圆筒形隔爆接合面长度≥9.5mm，圆筒形隔爆接合面表面粗糙度ra≤3.2μm。
14.本实用新型的矿用连续波泥浆脉冲发生器中，由电机仓、下接头、隔爆端子和端子压环形成的隔爆腔，按照gb3836.2
‑
2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备的要求，进行i类隔爆试验，并获得防爆合格证。
15.本实用新型的矿用连续波泥浆脉冲发生器工作时安装在钻铤内，工作时泥浆从循环套流入，经过定子、转子和固定环，流至脉冲发生器外壳与钻铤内的环空中，工作过程中直流电机与电源和控制电路相连，并使用导线通过隔爆端子上的接线柱与无线随钻测斜仪其它部件连接，通过直流电机、减速器、减速器输出轴、联轴器、传动轴带动转子旋转，转子与定子之间出现流道面积的变化，产生压力信号，实现对测量数据的传输。本实用新型的脉冲发生器由于流道面积大，降低了堵塞的风险；转子每旋转一周可产生2～4个压力波。
16.本实用新型的矿用连续波泥浆脉冲发生器与现有技术相比具有的有益效果是：
17.(1)、本实用新型的矿用连续波泥浆脉冲发生器，对电机仓、下接头、隔爆端子形成隔爆腔体，可通过防爆认证，达到在煤矿井下狭小巷道内使用要求。
18.⑵
、本脉冲发生器的定子和转子沿圆周均匀地开有2～4个开口，可通过选择定子和转子上的开口数量实现传输速度与传输准确性的平衡，即定子和转子上开4个口，传输速度快，开口为2或3时，传输速度相对降低，但提高了传输的准确性，使用时可根据需要选择定子和转子上的开口数量，满足对传输速度与传输准确性的要求。
19.⑶
、本实用新型的矿用连续波泥浆脉冲发生器结构简单紧凑，长度短，适用于煤矿井下巷道内狭小空间，方便安装、拆卸和测量。
附图说明
20.图1为本实用新型矿用连续波泥浆脉冲发生器的结构示意图。
21.图2为本实用新型的定子三维结构示意图。
22.图3为本实用新型的转子三维结构示意图。
23.上述图中：1—循环套；2—定子；3—转子；4—密封圈；5—密封套；6—双列向心球轴承；7—固定环；8—上接头；9—外壳；10—圆锥滚子轴承；11—传动轴；12—轴承挡圈；13—联轴器；14—减速器输出轴；15—电机压环；16—减速器；17—直流电机；18—电机仓；19—密封压环；20—o形圈；21—轴承压环；22—下接头；23—隔爆端子；24—端子压环；25—圆筒形隔爆接合面；26—螺纹隔爆接合面。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本实用新型的矿用连续波泥浆脉冲发生器作进一步说明，但本实用新型的实施不限于此。
25.实施例1：本实用新型提供一种矿用连续波泥浆脉冲发生器，其结构如图1至图3所示，本脉冲发生器至少包括抗压层、定子和转子组件、传动组件和电机组件，其中抗压层由密封套5、上接头8、外壳9、电机仓18和下接头22组成，定子和转子组件为安装在密封套5上端的定子2和转子3，所述的传动组件设有圆锥滚子轴承10、传动轴11和联轴器13安装在外壳内，所述的电机组件为安装在电机仓18上部的减速器16和直流电机17。
26.所述的抗压层中密封套5内设有内螺纹，密封套通过内螺纹与其内的密封压环19和密封圈4螺纹连接，同时密封套与上接头8通过螺纹连接，连接处安装有o形圈20进行密封；上接头8与外壳9、外壳与电机仓18、电机仓与下接头22之间也通过螺纹连接，连接处也安装有o形圈进行密封。
27.所述的定子和转子组件的定子2和转子3安装在循环套1内，通过在循环套上均布的紧定螺钉固定，并通过紧定螺钉调整定子与转子之间的间隙，转子上设有平键，转子通过平键与传动组件中的传动轴11连接，并通过弹簧垫片和螺母将转子固定在传动轴的上部，循环套1一端通过螺钉连接有固定环7。所述的定子和转子沿圆周均匀开口数量相等，开口数量为4，如图2、3所示。
28.所述的传动组件中的传动轴11两端分别布置有圆锥滚子轴承10，传动轴和外壳9之间有轴承挡圈12限位，通过下端的轴承压环21与外壳之间螺纹连接，在密封套5内装有一个双列向心球轴承6用于确保传动轴的同心性，传动轴的下端通过联轴器13与减速器的输出轴14连接。
29.所述的电机组件中的电机压环15、减速器16和直流电机17依次装在电机仓18上部，电机压环与减速器采用螺钉连接，电机压环与电机仓通过螺纹连接，减速机输出轴通过联轴器与传动轴相连用于传递动力。
30.所述的电机仓18下部与下接头22通过螺纹连接，连接处形成螺纹隔爆接合面26，下接头下端安装有隔爆端子23和端子压环24，电机仓、下接头、隔爆端子和端子压环形成隔爆腔。
31.其中螺纹隔爆接合面长度(螺纹旋合长度)≥13mm，螺纹配合公差6h/6g，下接头22与隔爆端子23之间为圆筒形隔爆接合面25，圆筒形隔爆接合面间隙≤0.1mm，圆筒形隔爆接
合面长度≥9.5mm，圆筒形隔爆接合面表面粗糙度ra≤3.2μm。
32.本实施例中由电机仓18、下接头22、隔爆端子23和端子压环24形成的隔爆腔按照gb3836.2
‑
2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备的要求，进行i类隔爆试验，并获得防爆合格证。
33.本实施例的矿用连续波泥浆脉冲发生器工作时安装在钻铤内，工作时泥浆从循环套1流入，经过定子2、转子3和固定环7流至脉冲发生器外壳与钻铤内的环空中，工作过程中直流电机17与电源和控制电路相连，并使用导线通过隔爆端子23上的接线柱与无线随钻测斜仪其它部件连接，参见图1，通过直流电机17、减速器16、减速器输出轴14、联轴器13、传动轴11带动转子3，旋转时转子与定子2开口的过流通道不同位置的重叠和开启，出现流道面积的变化，产生周期性正弦波压力脉冲信号，实现对测量数据的传输，本实用新型的脉冲发生器由于流道面积大，降低了堵塞的风险；转子每旋转一周可产生4个压力波，使传输速度达到负脉冲或正脉冲方式的10倍以上传输速度。
34.实施例2：本实用新型提供一种矿用连续波泥浆脉冲发生器，其结构与实施例1基本相同，同样对由电机仓、下接头、隔爆端子和端子压环形成的隔爆腔进行了防爆试验和获得防爆合格证，不同的只是所述的定子2和转子3沿圆周均匀开口数量为3。本实施例的脉冲发生器工作时，转子每旋转一周可产生3个压力波，这样降低了对测量数据的传输速度，但相对提高了数据的传输的准确性。
35.实施例3：本实用新型提供一种矿用连续波泥浆脉冲发生器，其结构与实施例1基本相同，同样对由电机仓、下接头、隔爆端子和端子压环形成的隔爆腔进行了防爆试验和获得防爆合格证，不同的只是所述的定子和转子沿圆周均匀开口数量为2。本实施例的脉冲发生器工作时，转子每旋转一周可产生2个压力波，这样降低了对测量数据的传输速度，但相对提高了数据的传输的准确性。当要求传输数据准确性要求很高时，可以选择本实施例的脉冲发生器。
36.本脉冲发生器结构简单紧凑，使用方便，并进行了防爆试验和获得防爆合格证，达到在煤矿井下狭小巷道内使用要求，通过直流电机带动转子运动，与定子配合产生连续波，实现测量数据的快速传输。