[发明专利]一种往复式管径自适应井下发电装置

摘要

一种往复式管径自适应井下发电装置。包括管径适应装置、上、下同心支架和正、逆向发电箱以及齿条式传动杆；管径适应装置包括变径连杆、变径支杆、花式变径顶座、变径片组、变径滑轮、变径调节滑块以及花式变径底座；管径适应装置与发电外筒内壁相切合，以实现在液流冲击下管径适应装置沿发电外筒内壁运动；上同心支架以及下同心支架的外径与发电外筒内径相同，固定在发电外筒内部；发电外筒内设有呈槽型并连接逆向发电箱固定基座和正向发电箱固定基座；齿条式传动杆上端与管径适应装置连接，在上同心支架与下同心支架中间与正向发电箱以及逆向发电箱齿轮啮合。可借助井下液流流量变化实现流体动能‑机械能‑电能的转化，无需井下电缆传输。

主权项

1.一种往复式管径自适应井下发电装置，包括具有液流进口（1）和液流出口（2）的发电外筒（3）；在发电外筒（3）上端开有外筒上接螺纹（301），下端设有外筒下接螺纹（302），用于在井筒内分别与油管连接，其特征在于：/n所述发电装置还包括管径适应装置（4）、上同心支架（5）、下同心支架（6）、正向发电箱（7）、逆向发电箱（8）以及齿条式传动杆（9）；/n其中，所述管径适应装置包括变径连杆（10）、变径支杆（11）、花式变径顶座（12）、变径片组（13）、变径滑轮（14）、变径调节滑块（15）以及花式变径底座（16）；/n变径连杆（10）整体呈实心圆柱状，顶部开有连杆上螺纹（1001）以及定位凸台（1002），底端开有连杆下螺纹（1003）以及连杆下接头（1004）；变径预紧弹簧（17）装配在变径连杆（10）上；/n变径支杆（11）的顶部设有支杆连接销钉（1101）用来连接变径片组（13），变径支杆（11）的底部开有圆形的支杆定位孔（1102），用来连接花式变径底座（16）；/n花式变径底座（16）上设置有花式凸台（1601）、花式凹槽（1603）以及变径定位圈（1602），6个花式凹槽（1603）与6个花式凸台（1601）均呈圆周阵列式分布；花式变径底座（16）与变径支杆（11）相连接，变径支杆通过底端的支杆定位孔（1102）与变径定位圈（1602）固定连接，且通过花式凸台限制各变径支杆的周向转动，使其仅沿着花式凹槽做绕变径定位圈的垂直转动；/n花式变径顶座（12）的前端呈平滑的圆球状，由花式定位板（1201）、顶座接头（1202）、花式定位销钉（1203）以及顶座棱台（1204）组成，顶座棱台为六棱台，各棱面上设有一组花式定位板，每组花式定位板中间设有花式定位销钉用来与变径片组连接；/n花式变径顶座（12）、变径预紧弹簧（17）、花式变径底座（16）、变径调节滑块（15）与变径连杆（10）装配后共同构成了所述管径适用装置轴心杆状结构；变径支杆（11）、变径片组（13）以及变径滑轮（14）与所述管径适用装置轴心杆状结构相连接，变径片组（13）与花式变径顶座（12）通过花式定位销钉（1203）连接，变径支杆（11）与花式变径底座（16）连接，同时变径片组（13）通过支杆连接销钉（1101）与变径支杆（11）相连接；变径支杆（11）与变径片组（13）绕变径连杆（10）轴心呈圆周阵列安装；软体承压面（18）固定在变径片组（13）外侧；/n管径适应装置（4）与发电外筒（3）内壁相切合，以实现在液流冲击下管径适应装置沿发电外筒内壁运动；/n上同心支架以及下同心支架的外径与发电外筒内径相同，固定在发电外筒内部；/n发电外筒内设有上同心支架定位槽（304）以及下同心支架定位槽（305），用来实现对上同心支架和下同心支架的定位与装配；发电外筒内设有呈槽型并连接有导线的逆向发电箱固定基座（303）和正向发电箱固定基座（306），两个基座沿发电外筒（3）过轴心截面对称分布，分别用来固定逆向发电箱（8）和正向发电箱（7）；/n正向发电箱（7）包括正向动力齿轮（701）及箱板（702）；箱板（702）内部设有传动大齿轮（703）以及传动小齿轮（704），正向动力齿轮（701）的转动带动传动大齿轮（703）发生转动，从而使传动小齿轮（704）发生转动；传动小齿轮（704）与棘轮机构连接，所述棘轮机构结构包括棘轮座（705）、传动卡扣（706）以及传动条（707），当传动小齿轮（704）发生顺时针旋转时，带动传动条（707）发生顺时针旋转，此时传动卡扣（706）与棘轮座（705）啮合脱离，棘轮座（705）不随之发生转动；当传动小齿轮（704）发生逆时针旋转时，带动传动条（707）发生逆时针旋转，此时传动卡扣（706）与棘轮座（705）啮合在一起，带动棘轮座（705）做旋转运动；所述棘轮座底部连接环式磁铁（709）、发电架（7010）以及金属线圈（7011），通过同心定位栓（7012）同心固定连接；当棘轮座（705）发生转动时，带动环式磁铁（709）随着转动，与发电架（7010）发生相对运动，发电架（7010）切割磁感线产生电能；/n逆向发电箱（8）与正向发电箱（7）结构相同，在发电外筒内的安装方向不同，其中正向发电箱嵌入在正向发电箱固定基座（306）内部，而逆向发电箱嵌入在逆向发电箱固定基座（303）内，以使得正向动力齿轮（701）与逆向动力齿轮（801）朝向相反；/n齿条式传动杆（9）设有双面的传动齿条（901）且与连杆下接头（1004）装配连接；齿条式传动杆（9）通过传动齿条（901）与正向发电箱（7）外部的正向动力齿轮（701）和逆向发电箱外部的逆向动力齿轮（801）啮合；齿条式传动杆（9）穿过上同心支架（5）以及下同心支架（6）的轴心圆孔，完成同心定位，在传动齿条（901）与下同心支架（6）之间装有往复弹簧（902），保障齿条式传动杆（9）的往复运动；齿条式传动杆（9）通过传动齿条（901）与正向动力齿轮（701）以及逆向动力齿轮（801）啮合连接，以实现当齿条式传动杆（9）轴向向上运动时，正向发电齿轮（701）内部环形磁铁（709）与发电架（7010）产生相对转动，切割磁感线产生电能，此时逆向发电箱内棘轮机构空转；当齿条式传动杆（9）轴向向下运动时，正向发电箱内棘轮机构空转，逆向发电箱内切割磁感线产生电能；/n齿条式传动杆（9）上端与管径适应装置（4）连接，与上同心支架（5）以及下同心支架（6）共同保障齿条式传动杆的同心配合，并在上同心支架（5）与下同心支架（6）中间与正向发电箱（7）以及逆向发电箱（8）齿轮啮合；/n管径适应装置（4）与齿条式传动杆（9）以及软体承压面（18）相连接。/n