[发明专利]一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温系统及方法

权利要求书

1.一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温系统，其特征在于，包括：

涡轮旋转装置，设置于钻铤本体(4)的偏心水眼(1)内并与旋转轴(10)相连，所述旋转轴(10)沿轴向错位设置第一膨胀气缸磁极(9)和第一压缩气缸磁极(11)，所述第一膨胀气缸磁极(9)和第一压缩气缸磁极(11)在水平面上的投影呈不为零的夹角；

膨胀气缸(17)，其被一个带有第二膨胀气缸磁极(28)的膨胀活塞(25)分隔成膨胀腔(30)和环境温度腔(26)，所述膨胀活塞(25)通过第二膨胀气缸磁极(28)而受第一膨胀气缸磁极(9)的驱动往复运动；

压缩气缸(13)，其内设置带有第二压缩气缸磁极(21)的压缩活塞(23)以及与所述环境温度腔(26)相连通的压缩腔(19)；所述压缩活塞(23)通过第二压缩气缸磁极(21)而受第一压缩气缸磁极(11)的驱动往复运动；

电路系统(16)通过热设计固定在所述膨胀腔(30)端部。

2.根据权利要求1所述的一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温系统，其特征在于，所述涡轮旋转装置包括：

定涡轮(5)，通过固定装置设置于水眼中，其叶片与钻铤轴向呈不为零的夹角；

动涡轮(7)，通过滚动支撑装置设置于水眼中，其叶片与定涡轮(5)的叶片之间存在倾角；所述动涡轮(7)与所述旋转轴(10)相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温系统，其特征在于，在所述旋转轴(10)旋转的方向上，所述第一膨胀气缸磁极(9)的相位角超前于第一压缩气缸磁极(11)的相位角。

4.根据权利要求1所述的一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温系统，其特征在于，所述膨胀活塞(25)内设置有回热器。

5.根据权利要求1所述的一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温系统，其特征在于，所述第二膨胀气缸磁极(28)为圆环结构，所述膨胀腔(30)和环境温度腔(26)内的工质通过圆环结构的中心进出膨胀活塞内置的回热器。

6.根据权利要求1所述的一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温系统，其特征在于，所述钻铤本体(4)内设置有分置管，所述分置管用于将膨胀气缸(17)和压缩气缸(13)相分离。

7.一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温方法，其特征在于，包括：

由设置于钻铤本体(4)的偏心水眼(1)内的涡轮旋转装置旋转带动设置有第一膨胀气缸磁极(9)和第一压缩气缸磁极(11)的旋转轴(10)转动；

由第一膨胀气缸磁极(9)作用于膨胀气缸(17)内的第二膨胀气缸磁极(28)以带动膨胀气缸(17)内设置的膨胀活塞(25)往复运动；

由第一压缩气缸磁极(11)作用于压缩气缸(13)内的第二压缩气缸磁极(21)以带动压缩气缸(13)内设置的压缩活塞(23)往复运动；

其中，所述膨胀气缸(17)和所述压缩气缸(13)连通；电路系统(16)通过热设计固定在所述膨胀气缸(17)的膨胀腔(30)端部。

8.根据权利要求7所述的一种用于随钻仪器电路系统的磁极驱动降温方法，其特征在于，包括以下步骤中的一个或多个：

等温压缩步骤，膨胀活塞(25)保持不动，压缩活塞(23)的行程从零逐渐增大以等温压缩工质气体；

等容放热步骤，膨胀活塞行程从零逐渐增大，压缩活塞行程同步从非零逐渐达到最大，工质气体从压缩气缸的压缩腔进入膨胀气缸内的环境温度腔，再通过膨胀活塞进入到膨胀腔；在经过膨胀活塞时，循环工质将热量释放给膨胀活塞内置的回热器中；

等温膨胀步骤，压缩活塞处于行程最大处保持不动，膨胀活塞行程从非零逐渐达到最大使得工质气体在膨胀腔内膨胀；

等容吸热步骤，压缩活塞和膨胀活塞一起从最大行程处复位到零位，工质气体从膨胀腔通过膨胀活塞进入到环境腔，最后进入到压缩腔，在经过膨胀活塞时，循环工质从膨胀活塞内置的回热器中吸收热量。