CN105422812A - 一种石油井中检波器驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石油井中检波器驱动机构，包括驱动电机和减速器；减速器内设置有几级齿轮组和输出轴，减速器外壳内表面设置有内齿，除最后一级齿轮组没有太阳轮外，每一级齿轮组都包括一齿轮盘，齿轮盘一面安装3个行星齿轮，另一面中心固定安装太阳轮，3个行星齿轮一方面与内齿啮合，另一方面与上一级太阳轮啮合，以此逐级相连。驱动电机为高温驱动机构提供原始动力，减速器将驱动电机的转动传递给输出轴，同时增大了转动的力矩。隔热层阻挡了外界环境与驱动机构之间的热交换，保证了波器驱动机构在高温下稳定工作。该驱动机构适用温度范围在-40～200℃，驱动机构在高温150℃条件下能稳定工作15分钟以上。

Description

一种石油井中检波器驱动机构
技术领域
本发明涉及一种检波器，特别是关于一种高温环境下的石油井中检波器驱动机构。
背景技术
由于受工作环境所限，石油井中检波器驱动机构体积小，传动比大，传动力矩大，耐高温工作存在局限性。经过实际应用表明，在150℃条件下，驱动机构很难稳定工作，从而影响高温条件下的井中作业。在150℃条件下驱动机构故障频发，高温环境下的驱动机构设计是石油井中检波器关键技术之一。而现有的检波器驱动机构由于结构不合理，造成体积与大传动比之间的矛盾，耐高温工作性能也降低。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种能够在150℃条件下甚至更高温度下稳定工作的石油井中检波器驱动机构。该机构不仅能够耐高温，而且还能够提供大的传动力矩，使得检波器得到的轴向拉动力大。
本发明对该驱动机构所采取的技术方案是：一种石油井中检波器驱动机构，其特征在于，包括驱动电机(5)和减速器(3)；所述减速器包括一减速器外壳(31)，在外壳的内表面设置有内齿(32)；在减速器内设置有几级齿轮组，齿轮组级数根据实际传动比需要设定；除最后一级齿轮组没有太阳轮(35)外，每一级齿轮组都包括一齿轮盘(33)，齿轮盘一面安装3个行星齿轮(34)，齿轮盘另一面中心处固定安装一太阳轮(35)，这3个行星齿轮一方面与内齿(32)啮合，另一方面它们在齿轮盘轴心处组合形成一中心空档，上一级齿轮组的太阳轮(35)能够插入到下一级齿轮组的行星齿轮组合形成的所述中心空档中，啮合连接下一级齿轮组的3个行星齿轮，以此逐级相连；驱动电机输出轴和太阳轮(35)为同规格的齿轴。
进一步讲，所述驱动机构还包括后盖(1)、隔热层(2)、套筒(4)，隔热层(2)贴附在套筒(4)的内表面；驱动电机(5)和减速器(3)装进套筒(4)；驱动电机(5)和减速器(3)驱动连接；减速器轴从套筒(4)一端伸出；后盖(1)从套筒(4)另一端封住套筒。
进一步讲，所述隔热层(2)采用气凝胶，适用温度范围在-40～200℃。
进一步讲，所述驱动电机采用小型直流有刷电机，驱动电机额定电压25V，输出转矩0.01N·m，空载转数6400rpm。
进一步讲，所述3个行星齿轮在齿轮盘上为均匀分布。
进一步讲，所述减速器外壳的内齿(32)与减速器外壳为一体式结构。
进一步讲，所述行星齿轮(34)通过齿轮轴(36)安装在齿轮盘(33)上；所述齿轮轴(36)作为轴承内环，所述行星齿轮(34)作为轴承外圈，在内环和外圈上都设置有滚珠凹槽，在凹槽中放置滚珠，使得齿轮轴(36)与行星齿轮(34)转动连接。
进一步讲，所述驱动电机输出轴插入到第一级齿轮组的3个行星齿轮组合的中心空档中，同步啮合第一级3个行星齿轮转动；中间各级齿轮组通过所述太阳轮(35)进行传动连接；最后一级齿轮组不设置所述太阳轮(35)，取而代之的是减速器输出轴，所述减速器输出轴为螺纹丝杠，驱动连接检波器执行机构。
本发明采用小型直流有刷电机驱动，减速器采用多级行星轮减速，借助于外壳的内齿和太阳轮传动，内齿与减速器外壳为一体式结构，设计巧妙。各行星轮采用轴承轮毂一体式设计，有效减小了减速器的径向尺寸。减速器将输出轴转速降低，可同时放大电机转矩，驱动输出轴旋转带动检波器执行机构工作。减速器在Ф26X50mm范围内实现550:1的传动比，轴向最大拉力达到2500N。
该驱动机构还采用高温隔热设计，适用温度范围在-40～200℃，隔热层采用气凝胶，润滑脂采用高低温二硫化钼润滑脂，驱动机构在高温150℃条件下能稳定工作15分钟以上。
采用本发明的高温驱动机构能有效提高井下检波器在高温时的工作稳定性，延长驱动机构的使用寿命。同时，该高温驱动机构适应的温度范围更广，检波器能深入的深度更大，从而延长检波器的探测范围。
附图说明
图1是高温驱动机构主体结构示意图；
图2是减速器结构示意图；
图3a是齿轮组结构主视示意图；
图3b是齿轮组结构侧视示意图；
图中，1.后盖，2.隔热层，3.减速器，4.套筒，5.驱动电机，31.减速器外壳，32.内齿，33.齿轮盘，34.行星齿轮，35.太阳轮，36.齿轮轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步描述。
如图1所示，一种石油井中检波器耐高温驱动机构，主要包括后盖1、隔热层2、减速器3、套筒4、驱动电机5，共五个部分。
隔热层2贴附在套筒4的内表面；驱动电机5和减速器3装进套筒4；驱动电机5和减速器3驱动连接；减速器轴从套筒4一端伸出套筒外连接检波器驱动机构；后盖1从套筒4另一端封住套筒，将驱动电机保护在套筒内。本发明的主要功能部分为驱动电机5和减速器3。
驱动电机采用小型直流有刷电机，驱动电机额定电压25V，输出转矩0.01N·m，空载转数6400rpm。它为高温驱动机构提供原始动力。驱动电机的输出轴带动减速器的第一级行星齿轮转动。
减速器的结构如图2所示，减速器自身包括一减速器外壳31，在外壳的内表面设计有内齿32，如图3a所示。减速器还包括几级齿轮组，齿轮组具体级数不限，可根据实际传动比需要设定，图2中所示为4级行星齿轮组减速。各级齿轮组逐级相连，逐步减速。减速器最后一级齿轮组上固定连接减速器轴。
如图3a、3b所示，每一级齿轮组都包括一齿轮盘33，在齿轮盘一面安装3个在盘面上均匀分布的行星齿轮34，且这3个行星齿轮靠近齿轮盘的边缘设置，一方面它们均与减速器外壳的内齿32相啮合，另一方面它们3个在齿轮盘轴心处形成一中心空档，使得在中心空档处可以穿过一太阳轮35或驱动电机输出轴，使这一太阳轮35可同时啮合这3个行星齿轮。太阳轮35和驱动电机输出轴为同规格的轴。进一步讲，减速器外壳的内齿32与减速器外壳为一体式结构。
在齿轮盘另一面中心处固定安装(或与齿轮盘一体化加工)一如前面所述的太阳轮35，太阳轮35有外齿，可以插入到下一级齿轮组的行星齿轮中与之啮合，驱动下一级齿轮组转动。
进一步讲，行星齿轮34通过齿轮轴36安装在齿轮盘33上。各行星齿轮采用轴承轮毂一体式设计，即以行星齿轮轴作为轴承内环，以行星齿轮内孔作为轴承外圈，在内环和外圈上都设置有滚珠凹槽，在凹槽中放置滚珠。本结构省去了轴承原本应有的内环和外圈，由齿轮轴和齿轮内孔结构代替，有效减小了减速器的径向尺寸。
结合图2和图3b所示，说明本发明的减速器的传动原理：驱动电机的输出轴插入到第一级齿轮组的3个行星齿轮组合的空档中间，同步啮合3个行星齿轮转动；第一级的3个行星齿轮由于同时啮合在减速器外壳的内齿上，由于外壳不能动，所以行星齿轮在转动的同时会带动齿轮盘被动旋转。当第一级的齿轮盘转动时带动第一级太阳轮同步转动。
第一级太阳轮再作为输入轴插入到第二级齿轮组的3个行星齿轮中间，驱动第二级行星齿轮转动，第二级行星轮再通过与外壳内齿的啮合，带动第二级太阳轮转动。
以此类推，第二级太阳轮再作为输入轴插入到第三级齿轮组的3个行星齿轮中间，驱动第三级行星齿轮转动，第三级行星轮再通过与外壳内齿的啮合，带动第三级太阳轮转动。
直到传动到最后一级齿轮组，在最后一级齿轮盘上固定安装的不再是太阳轮，而是减速器输出轴，通过最后一级齿轮盘的转动，带动减速器输出轴转动。
减速器输出轴为螺纹丝杠，驱动连接检波器，进而实现驱动机构的运动。
通过几级减速，减速器将输出轴转速降低，同时可放大电机转矩，驱动输出轴旋转带动检波器执行机构工作。减速器在Ф26X50mm范围内可实现550:1的传动比，轴向最大拉力可达到2500N。
本发明的核心技术体现在减速器齿轮组的结构设计上，以及各级齿轮组的联合传动设计上。通过借助于减速器外壳上内齿的传动，使得行星齿轮可以逐级减速。
该驱动机构采用高温隔热设计，隔热层2主要隔断驱动机构与外界环境的热量交换，保证驱动机构适应的温度范围，适用温度范围可在-40～200℃，隔热层采用气凝胶。减速器润滑脂采用高低温二硫化钼润滑脂，驱动机构在高温150℃条件下能稳定工作15分钟以上。
以上实施例也仅是本发明的一种实施方式，为了更加清楚的解释本发明而用，而并非对本发明技术方案的限制，凡是在本发明方案精神实质下的所有等同变换或改进，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种石油井中检波器驱动机构，其特征在于，包括驱动电机(5)和减速器(3)；
所述减速器包括一减速器外壳(31)，在外壳的内表面设置有内齿(32)；
在减速器内设置有几级齿轮组，齿轮组级数根据实际传动比需要设定；除最后一级齿轮组没有太阳轮(35)外，每一级齿轮组都包括一齿轮盘(33)，齿轮盘一面安装3个行星齿轮(34)，齿轮盘另一面中心处固定安装一太阳轮(35)，这3个行星齿轮一方面与内齿(32)啮合，另一方面它们在齿轮盘轴心处组合形成一中心空档，上一级齿轮组的太阳轮(35)能够插入到下一级齿轮组的行星齿轮组合形成的所述中心空档中，啮合连接下一级齿轮组的3个行星齿轮，以此逐级相连；
驱动电机输出轴和太阳轮(35)为同规格的齿轴。
2.根据权利要求1所述的检波器驱动机构，其特征在于，所述驱动机构还包括后盖(1)、隔热层(2)、套筒(4)，隔热层(2)贴附在套筒(4)的内表面；驱动电机(5)和减速器(3)装进套筒(4)；驱动电机(5)和减速器(3)驱动连接；减速器轴从套筒(4)一端伸出；后盖(1)从套筒(4)另一端封住套筒。
3.根据权利要求2所述的检波器驱动机构，其特征在于，所述隔热层(2)采用气凝胶，适用温度范围在-40～200℃。
4.根据权利要求1或2所述的检波器驱动机构，其特征在于，所述驱动电机采用小型直流有刷电机，驱动电机额定电压25V，输出转矩0.01N·m，空载转数6400rpm。
5.根据权利要求1所述的检波器驱动机构，其特征在于，所述3个行星齿轮在齿轮盘上为均匀分布。
6.根据权利要求1所述的检波器驱动机构，其特征在于，所述减速器外壳的内齿(32)与减速器外壳为一体式结构。
7.根据权利要求1所述的检波器驱动机构，其特征在于，所述行星齿轮(34)通过齿轮轴(36)安装在齿轮盘(33)上；
所述齿轮轴(36)作为轴承内环，所述行星齿轮(34)作为轴承外圈，在内环和外圈上都设置有滚珠凹槽，在凹槽中放置滚珠，使得齿轮轴(36)与行星齿轮(34)转动连接。
8.根据权利要求1所述的检波器驱动机构，其特征在于，所述驱动电机输出轴插入到第一级齿轮组的3个行星齿轮组合的中心空档中，同步啮合第一级3个行星齿轮转动；
中间各级齿轮组通过所述太阳轮(35)进行传动连接；
最后一级齿轮组不设置所述太阳轮(35)，取而代之的是减速器输出轴，所述减速器输出轴为螺纹丝杠，驱动连接检波器执行机构。
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