用于井孔和/或管道中的牵拉工具和牵拉工具的推进模块制造技术

本发明专利技术涉及一种用于井孔或管道中的用于牵拉线缆的牵拉工具。该牵拉工具包括具有主要部分(1)和铰接至主要部分(1)的推进臂(2)的推进模块(64)。所述推进臂包括带有齿轮系统的推进轮(6、37)。电动机(8)通过齿轮系统驱动推进轮(6、37)。齿轮系统可包括谐波齿轮或复合分体式环形周转齿轮。本发明专利技术还包括包括这种齿轮系统的牵拉工具的推进模块(64)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于井孔和/或管道中的牵拉工具和牵拉工具的推进模块
本专利技术涉及一种用于将其自身和其他设备牵拉至井孔和管道中的牵拉工具以及牵拉工具的推进模块。
技术介绍
井孔和管道通常包括长的竖直和水平的路径。在许多井中，需要安装光纤线缆，以便获得流量、压力和温度的实时测量结果。光纤线缆本身非常细弱。因此，使用几种类型的包层来保护光纤线缆，例如金属、凯夫拉尔(Kevlar)或碳棒。所有这些线缆的共同点是它们非常轻质且有点柔性，这在将它们安装在水平井中时会带来一些挑战。由于光纤线缆仅是信号线缆，因此牵拉工具需要电池驱动。因此，至关重要的是，牵拉工具必须尽可能高效、轻质，以限制必要的功耗。当前，不存在专门为这些应用设计的牵拉工具。除了安装光纤线缆之外，还需要一种用于进行轻滑线(钢丝)修井的牵拉工具。与光纤线缆类似，当将一条滑线插入水平井中时也会遇到相同的挑战。由于滑线的刚度有限，因此无法将其非常远地推入水平井中。为了能够通过水平井中的滑线进行轻修井，需要使用电池驱动的牵拉工具。需要进行轻修井的井的内径较小，并且接头轮廓小至40mm。因此，有必要将牵拉工具构造得足够小以便能够穿过最小的接头轮廓。为此，本文以新的方式使用已知的齿轮传动方案。井的直径可以大于牵拉工具和将被牵拉工具牵拉的线缆的组合直径。市场上可获得牵拉工具或井牵引器的几种变型。已知的解决方案包括驱动液压泵的电动机，该液压泵又驱动推进轮的液压马达。这种系统在技术上很复杂并且不是很有效率。其他可获得的变型使用电动机，该电动机直接通过锥齿轮传递旋转，并通过链条/皮带传动或直齿轮将旋转传递至轮上。这样的系统存在如下挑战，因为齿轮比不够高以致不能使用以相对高的RPM运行的高效的无刷永磁电动机。已知在推进轮内部包括行星齿轮，该行星齿轮的运动外齿轮构成牵拉工具的推进轮，以便减小电动机与推进轮之间的转速。但是，在可以将行星齿轮制造得多小上存在限制，因为齿轮包括位于彼此内部的多个部件，每个部件都需要抵抗所施加的扭矩。另外，可达到的齿轮比相对低。WO2014/081305公开了一种用于井孔的具有驱动模块的牵拉工具或井牵引器。所述井牵引器包括驱动模块壳体和液压致动且可旋转地安装的驱动臂，该驱动臂包括驱动轮。EP2505765公开了一种用于插入井中的井下驱动单元。该驱动单元包括驱动单元壳体、液压马达和单个液压马达壳体。轮组件包括固定部分和旋转部分以及行星齿轮系统。
技术实现思路
通过本专利技术，获得了具有比现有系统所提供的齿轮比更高的齿轮比的鲁棒且有效的齿轮系统。通常，较小直径的马达以较高的RPM运转，因此希望马达与推进轮之间具有较高的齿轮比。通过本专利技术，在更紧凑的设计中获得了更高的齿轮比，并且因此在马达和推进轮之间提供了更高的齿轮比。与相同尺寸的行星齿轮解决方案相比，本专利技术提供了相同尺寸内5-10倍地更高的齿轮比。本专利技术的另一个目的是能够构造一种直径小于目前市场上可获得的牵拉工具的牵拉工具。通过本专利技术，获得了一种小尺寸、轻便、高性能的推进单元，该推进单元优选地由电池驱动。本专利技术涉及一种用于井孔或管道中的用于牵拉线缆的牵拉工具。该牵拉工具包括推进模块，所述推进模块具有主要部分和铰接至所述主要部分的推进臂。所述推进臂包括带有齿轮系统的推进轮。该牵拉工具还包括用于通过所述齿轮系统驱动所述推进轮的电动机。所述推进轮的齿轮系统包括处于所述推进轮的内部的内齿轮轮缘、固定内齿轮轮缘以及相对于所述推进轮的内齿轮轮缘和固定内齿轮轮缘同轴地定位的输入轴。在此，“固定内齿轮轮缘”意在指固定的或非旋转的内齿轮轮缘。至少一个外齿主体与所述推进轮的所述内齿轮轮缘和所述固定内齿轮轮缘啮合。所述推进轮的所述内齿轮轮缘和所述固定内齿轮轮缘具有不同的齿数。所述至少一个外齿主体通过所述输入轴驱动。所述至少一个外齿主体可以是由抵靠波发生器的柔性轴承支撑的柔性齿，所述波发生器由所述输入轴驱动。所述推进轮的齿轮系统形成谐波齿轮。在此，“波发生器”意在指谐波齿轮的内部元件，该内部元件致动并弯曲柔性齿元件。通常，该元件是椭圆形的并且围绕中心线旋转，以使得所述柔性齿元件在该元件的两侧接合内齿。所述至少一个外齿主体可以包括处于行星轮载架中的行星轮。所述行星轮载架能够围绕其旋转轴线自由旋转，其中所述输入轴驱动与所述行星轮啮合的太阳轮。所述行星轮与所述推进轮的所述内齿轮轮缘和所述固定内齿轮轮缘啮合。在该实施例中，所述推进轮的齿轮系统形成两环复合式周转分体式环形齿轮，其中一个环形成所述固定内齿轮轮缘，而另一个环形成所述推进轮的内齿轮轮缘。所述行星轮载架围绕其旋转轴线自由旋转的能力旨在表明其唯一的目的是在行星轮围绕太阳轮公转时为行星轮提供导向/支撑。所述行星轮载架不用于任何驱动目的。行星轮在其整个宽度上可以具有相同齿数。之所以没有指示行星轮的数量是因为除了对施加至齿上的力的分布有影响以外，它没有任何影响。通常，行星轮的数量可以根据可以容纳多少行星轮而变化。所述推进轮的所述内齿轮轮缘和所述固定内齿轮轮缘可以具有相同的内径。短语“相同的内径”还旨在包括相同的齿距节圆直径，但不必在齿的尖端或齿的根部处具有相同的最小直径。所述电动机可以包括转子，该转子具有带输出轴的锚固件和固定至该输出轴的小齿轮。所述电动机可以是无刷电动机，其纵向轴线垂直于所述推进轮的旋转轴线，并且所述牵拉工具还包括用于所述无刷电动机的控制器。可以在所述主要部分和铰接的推进臂之间设置电致动器，其中，铰接的推进臂被配置成呈现处于所述推进模块内的第一收缩位置以及抵靠井孔或管道壁的第二致动位置。本专利技术还包括用于井孔和/或管道中的牵拉工具的推进模块，其包括主要部分和铰接至所述主要部分的推进臂，该推进臂具有带有齿轮系统的推进轮，所述推进模块还包括用于通过所述齿轮系统驱动所述推进轮的电动机。所述推进模块包括：固定内齿轮轮缘；处于所述推进轮的内部的内齿轮轮缘；相对于所述固定内齿轮轮缘和所述推进轮的所述内齿轮轮缘同轴地定位的输入轴；以及与所述固定内齿轮轮缘和所述推进轮的所述内齿轮轮缘啮合的至少一个外齿主体。所述固定内齿轮轮缘和所述推进轮的所述内齿轮轮缘具有不同的齿数。所述至少一个外齿主体通过所述输入轴驱动。所述至少一个外齿主体可以是由抵靠波发生器的柔性轴承支撑的柔性齿，所述波发生器由所述输入轴驱动，由此，所述推进轮的齿轮系统形成谐波齿轮。所述至少一个外齿主体可包括处于行星轮载架中的行星轮，其中所述行星轮载架能够围绕其旋转轴线自由旋转。所述输入轴驱动与所述行星轮啮合的太阳轮。所述行星轮与所述固定内齿轮轮缘和所述推进轮的所述内齿轮轮缘啮合。所述推进轮的齿轮系统形成了一个两环复合式周转分体式环形齿轮，其中一个环形成所述固定内齿轮轮缘，另一个环形成所述推进轮的所述内齿轮轮缘。行星轮在其整个宽度上可以具有相同的齿数。所述固定内齿轮轮缘和所述推进轮的内齿轮轮缘可以具有相同的内径。所述电动机可以包括转子，该转子具有带输出轴的锚固件和固定至该输出轴的小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于井孔或管道中的用于牵拉线缆的牵拉工具，该牵拉工具包括具有主要部分(1)和铰接至所述主要部分(1)的推进臂(2)的推进模块(64)，所述推进臂具有带有齿轮系统的推进轮(6、37)，该牵拉工具还包括用于通过所述齿轮系统驱动所述推进轮(6、37)的电动机(8)，/n其特征在于，所述推进轮(6、37)的所述齿轮系统包括：/n固定内齿轮轮缘(27、47)；/n处于所述推进轮(6、37)内的内齿轮轮缘(28、48)；/n输入轴，所述输入轴相对于所述固定内齿轮轮缘(27、47)和所述推进轮(6、37)的内齿轮轮缘(28、48)同轴地定位；/n至少一个外齿主体(24、45)，所述至少一个外齿主体(24、45)与所述固定内齿轮轮缘(27、47)和所述推进轮(6、37)的内齿轮轮缘(28、48)啮合；/n所述固定内齿轮轮缘(27、47)和所述推进轮(6、37)的所述内齿轮轮缘(28、48)具有不同的齿数；并且/n所述至少一个外齿主体(24、45)通过所述输入轴驱动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170706 NO 201711191.一种用于井孔或管道中的用于牵拉线缆的牵拉工具，该牵拉工具包括具有主要部分(1)和铰接至所述主要部分(1)的推进臂(2)的推进模块(64)，所述推进臂具有带有齿轮系统的推进轮(6、37)，该牵拉工具还包括用于通过所述齿轮系统驱动所述推进轮(6、37)的电动机(8)，
其特征在于，所述推进轮(6、37)的所述齿轮系统包括：
固定内齿轮轮缘(27、47)；
处于所述推进轮(6、37)内的内齿轮轮缘(28、48)；
输入轴，所述输入轴相对于所述固定内齿轮轮缘(27、47)和所述推进轮(6、37)的内齿轮轮缘(28、48)同轴地定位；
至少一个外齿主体(24、45)，所述至少一个外齿主体(24、45)与所述固定内齿轮轮缘(27、47)和所述推进轮(6、37)的内齿轮轮缘(28、48)啮合；
所述固定内齿轮轮缘(27、47)和所述推进轮(6、37)的所述内齿轮轮缘(28、48)具有不同的齿数；并且
所述至少一个外齿主体(24、45)通过所述输入轴驱动。


2.根据权利要求1所述的牵拉工具，其中，所述至少一个外齿主体(45)是由抵靠波发生器(39)的柔性轴承(46)支撑的柔性齿(45)，所述波发生器(39)由所述输入轴驱动，由此，所述推进轮(37)的所述齿轮系统形成谐波齿轮。


3.根据权利要求1所述的牵拉工具，其中，所述至少一个外齿主体(24、45)包括处于行星轮载架中的行星轮(23)；
所述行星轮载架能够围绕其旋转轴线自由旋转；
所述输入轴(15)驱动与所述行星轮(23)啮合的太阳轮(18)；并且
所述行星轮(23)与所述固定内齿轮轮缘(27)和所述推进轮(30)的所述内齿轮轮缘(28)啮合；并且
由此，所述推进轮(30)的齿轮系统形成了两环复合式周转分体式环形齿轮，其中一个环形成了所述固定内齿轮轮缘(27)，并且另一个环形成了所述推进轮(30)的所述内齿轮轮缘(28)。


4.根据权利要求3所述的牵拉工具，其中，所述行星轮(23)沿着其整个宽度具有相等的齿数。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的牵拉工具，其中，所述固定内齿轮轮缘(27)和所述推进轮(6)的所述内齿轮轮缘(28)具有相同的内径。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的牵拉工具，其中，所述电动机(8)包括转子，所述转子具有带有输出轴的锚固件和固定至所述输出轴的小齿轮(9)。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的牵拉工具，其中，所述电动机(8)是无刷电动机，其纵向轴线垂直于所述推进轮(6)的旋转轴线，所述牵拉工具还包括用于所述无刷电动机的控制器。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的牵拉工具，其中，在所述主要部分(1)和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·弗格里斯塔德，
申请(专利权)人：井式输送机公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO