CN109196182B - 管件切割装置 - Google Patents

Abstract

一种管件切割装置，所述管件切割装置用于从中空空间内切割封闭所述中空空间的管状结构(10)，其中所述管件切割装置包括：装置主体(24)；切割单元(26)，所述切割单元可驱动来相对于所述装置主体旋转；以及所述切割单元中的切割构件(40)，所述切割构件可驱动来相对于所述切割单元旋转，其中所述切割单元和所述切割构件可独立地驱动。

Description

管件切割装置

技术领域

本发明涉及一种用于切割管状结构的管件切割装置。本发明还涉及一种用于切割管状结构的切割方法。

背景技术

管件切割装置是用于插入管状结构的中空空间中以便从其中空空间内切割或切断管件的工具。这种方法对于在管状结构的内表面处切割管状结构是有意义的，特别是用于切断难以或无法从外部触及的管状构件。

管件切割装置的典型应用领域是石油和天然气开采，其中在地下深处使用巨大长度的管道。实例是井筒套管或衬管、井下管、钻杆、支撑管或者引入井筒中的任何其他管状元件。这种管状构件通常永久地安装在现场，例如在钻孔内粘合到位，诸如套管。在其他情况下，可能发生管状构件无意中卡在井筒内的情况，诸如钻杆。

为了移除固定在井筒中的管状构件，无论是更换、拆除、取回还是其他需要，可将管件切割装置引入管件空腔中、沿着管状结构的长度定位在期望位置处并且被控制来延伸切割刀片以切割周围的管壁。

US 7 575 056 B2公开了一种用于切断井下管件的截管器，所述截管器包括连接到驱动轴的主电机，所述驱动轴进而联接到切割头和切割构件。切割构件与枢转机构联接。驱动系统包括主电机、驱动轴以及用于切割头和切割构件两者的齿轮系。

通常，管件切割器的驱动系统的所有部件可代表误差源，特别是因为这种装置的操作通常发生在井筒流体或者诸如切割残余物、土壤或其他碎屑的流体和固体颗粒的混合物的苛刻环境内。因此，希望将驱动系统内的误差可能性降至最低。

特别关键的是切割刀片在切割过程中卡在管壁中的情况。这种事故可能导致切割装置的损失并且导致整个井下操作的故障。当管状构件处于应力下时，尤其可能发生卡住切割刀片的情况。由于管状构件本身的自重，经常会出现沿着竖直延伸的管状构件的纵向方向的压缩应力。管状结构内的应力可导致切割槽越来越窄，锯片越深入材料中，最终越导致切割刀片楔入切割槽内。因此，希望最小化切割刀片卡住的风险。

此外，切割残余物例如当被捕获在切割槽中或锯齿之间时，可能产生问题或效率低下。US 2014/0138091 Al公开了一种截管器，所述截管器具有可操作地与切割刀片相关联的叶轮，以产生接近正在进行的切割的流体流动和湍流。US 2014/0138083 Al描述了一种具有流体喷射发生器的切割器，所述流体喷射发生器产生并喷射接近正在进行的切割的流体射流。然而，这些设计相对复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种管件切割装置，所述管件切割装置具有驱动系统，所述驱动系统受到特别是由于环境影响而产生的故障的影响最小。

本发明的目的的一个方面是提供一种管件切割装置，在切割过程中所述管件切割装置的切割刀片卡在管状结构中的风险最小，特别是对于处于应力下的管状结构。

本发明的目的的另一个方面是提供一种管件切割装置，所述管件切割装置促进切割残余物被冲走远离切割区域。

通过独立权利要求的主题来实现本发明的目的。本发明的优选实施方案是从属权利要求的主题。

本发明涉及一种管件切割装置，所述管件切割装置用于从中空空间内切割封闭中空空间的管状结构。所述管件切割装置包括装置主体；切割单元，所述切割单元可驱动来相对于装置主体同轴旋转；以及切割单元中的切割构件，所述切割构件可驱动来相对于切割单元旋转并且径向向外被推出切割单元以切割管状结构。

切割单元和切割构件可独立地被驱动。可独立地驱动可包括切割构件旋转与切割单元旋转的比率可改变。优选地，所述比率(即每次转数的比率)是可调节的。甚至可在管件切割装置的操作期间或在切割过程期间对所述旋转比率进行调节。

因此，如果切割单元的旋转例如由于管状结构材料的异常而受到阻碍，那么切割构件的旋转可维持在期望的切割速度。此外，如果切割单元无法旋转，可维持切割构件的旋转，这可阻止切割构件的楔入。还可提供的是，如果切割构件的旋转受阻或无法旋转，那么切割单元的旋转可反向。这允许有效且可靠的切割过程。

在本发明的优选实施方案中，管件切割装置包括用于驱动切割单元的第一电机单元和用于驱动切割构件的单独的第二电机单元。这降低了故障风险，因为假使其中一个电机单元发生故障，另一个电机单元仍然可运行。

优选地，用于驱动切割单元的第一电机单元是仅驱动切割单元的专用电机单元。优选地，用于驱动切割构件的第二电机单元也是仅驱动切割构件的专用电机单元。

优选地，用于驱动切割构件的第二电机单元属于切割单元并且与切割单元一起相对于装置主体旋转。由于第二电机单元接近切割构件，因此能够非常有效地驱动切割构件。不需要联接到第二电机单元的附加驱动轴。

优选地，切割单元包括径向推进机构，所述径向推进机构是可驱动的以将切割构件从切割单元径向向外推进，以便朝向管状结构馈送切割构件来建立切割构件与管状结构的切割接触，并且朝向切割单元径向向内缩回切割构件以便从管状结构收回切割构件，以便停止切割构件与管状结构的切割接触。

优选地，径向推进机构也是可驱动的，以将切割构件的按压力径向向外施加到管状结构上，以便加强切割接触。

优选地，管件切割装置包括单独的第三电机单元，所述第三电机单元用于驱动径向推进机构以使切割构件从切割单元径向向外推进。

优选地，用于驱动径向推进机构的第三电机单元是仅驱动径向推进机构的专用电机单元。

在本发明的优选实施方案中，用于驱动径向推进机构的第三电机单元属于切割单元，并且与切割单元一起相对于装置主体旋转。由于第三电机单元接近径向推进机构，所以提供了径向推进机构的有效驱动。

在本发明的优选实施方案中，管件切割装置包括旋转电馈通，所述旋转电馈通用于在切割单元相对于装置主体旋转期间向第二电机单元和/或第三电机单元供应电力。

在本发明的优选实施方案中，第一电机单元直接驱动切割单元，第二电机单元直接驱动切割构件和/或第三电机单元直接驱动径向推进机构。换句话说，这些电机单元中的每一个可形成为直接驱动。

优选地，第一电机单元包括输出轴，所述输出轴在没有附加驱动轴的情况下联接到切割单元；第二电机单元包括输出轴，所述输出轴在没有附加驱动轴的情况下联接到切割构件；和/或第三电机单元包括输出轴，所述输出轴在没有附加驱动轴的情况下联接到径向推进机构。

这些电机单元中的每一个可包括电机和齿轮箱，其中电机的电机轴驱动齿轮箱，并且齿轮箱轴形成电机单元的输出轴。齿轮箱可直接附接到电机或者整合在电机单元中。换句话说，电机单元可形成为具有整体或附接传动装置的电机。

可替代地，每个电机单元可包括电机，使得电机的电机轴形成电机单元的输出轴。

在本发明的优选实施方案中，管件切割装置包括锚定机构，所述锚定机构用于将管件切割装置的装置主体临时锚定到管状结构的内表面。通过使用锚定机构，管件切割装置可在沿着管状结构的纵向延伸部的期望位置处锚定到管状结构。

优选地，管件切割装置包括用于驱动锚定机构的单独的第四电机单元。

优选地，用于驱动锚定机构的第四电机单元是仅驱动锚定机构的专用电机单元。

第四电机单元可位于管件切割装置的装置主体中。第四电机单元可包括电机和齿轮箱，其中电机的电机轴驱动齿轮箱，并且齿轮箱轴形成电机单元的输出轴。齿轮箱可直接附接到电机。换句话说，电机单元可形成为具有附接传动装置的电机。第四电机单元可直接驱动锚定机构。换句话说，第四电机单元可形成为直接驱动。

在本发明的优选实施方案中，锚定机构包括夹爪，所述夹爪可径向向外延伸，以用于将夹爪抵靠管状结构的内表面夹紧，以便锁定管件切割装置来阻止沿着管状结构的纵向和旋转移动。夹爪可再次径向向内回缩，以便从管状结构的内表面释放夹爪，以使得管件切割装置能够沿着管状结构纵向移动。

在本发明的优选实施方案中，夹爪或其部分适于被剥离以释放管件切割装置的锚定，特别是在锚定机构发生故障的情况下。因此，如果在管状切割装置的装置主体被锚定到管状结构时锚定机构和/或第四电机单元失效，那么夹爪例如通过向装置主体施加外力而是可剥离的。

优选地，夹爪可沿着装置主体的纵向轴线剥离。夹爪可由塑料材料制成，例如橡胶弹性材料。

本发明还涉及用于特别是如本文公开的管件切割装置的切割单元(例如形成为切割头)，其中切割单元或切割头包括切割构件。切割单元限定了纵向轴线，所述纵向轴线与切割单元相对于管件切割装置的其余部分的旋转轴线同轴。

切割构件相对于切割单元的纵向轴线倾斜。换句话说，切割构件在具有相对于切割单元的纵向轴线倾斜的法线的平面中延伸。优选地，切割刀片相对于纵向轴线略微倾斜就足够。

于是，在切割操作期间，在略微偏离不同的切割角度下，沿着切割路径周向地围绕管状结构的特定点可被切割多次。换句话说，在切割过程循环又循环期间产生的切割槽可被切割的宽度大于切割构件的厚度。因此，切割槽被形成为具有相对于切割构件的厚度的纵向间隙。此外，即使管状结构由于应力的减小而试图缩小切割槽的宽度，在切割操作期间也维持切割槽的纵向间隙。以这种方式，切割刀片卡在切割槽内的风险被最小化。

切割构件的平面的法线相对于切割单元的纵向轴线的倾斜可进一步使容纳在管状结构的中空空间中的流体内的沿着管件延伸方向的流动分量帮助冲洗掉来自切割的切割残余物。

在本发明的一个实施方案中，切割构件可围绕旋转轴线旋转，并且旋转轴线相对于切割单元的纵向轴线倾斜。

在本发明的另一个实施方案中，切割构件可围绕旋转轴线旋转，并且由切割构件限定的平面的法线相对于切割构件的旋转轴线倾斜。在这种情况下，可实现切割构件的摆动运动。

上述倾斜角中的至少一个、即在以下各项之间的倾斜角大于0度并且可有利地小于45度、优选地在0.01度与25度之间、更优选地在0.1度与20度之间、并且甚至更优选地在0.15度与15度之间：

-切割构件的平面的法线与切割单元的纵向轴线；

-切割构件的旋转轴线与切割单元的纵向轴线；或者

-切割构件的旋转轴线与切割构件的平面的法线。最佳值可具体地取决于管状结构的应力或自重。

在本发明的特别优选的实施方案中，切割构件的平面的法线相对于切割单元的纵向轴线倾斜，其中倾斜角在0.2度与10度之间。此外，优选地，切割构件的旋转轴线相对于切割单元的纵向轴线倾斜，其中倾斜角在0.2度与10度之间。此外，优选地，切割构件的旋转轴线相对于切割构件的平面的法线倾斜，其中倾斜角在0.2度与10度之间。

在本发明的优选实施方案中，切割构件被形成为锯片、铣刀片、砂轮或其组合。

在本发明的另一个优选实施方案中，切割单元包括具有圆周管状壁的壳体，所述圆周管状壁包括开口，切割构件被由径向推进机构通过所述开口而部分推进到圆周管状壁外侧，其中所述开口具有被限制在小于360度的角度的角延伸部。

在本发明的另一个优选实施方案中，切割构件基本上具有圆盘的形式，其直径在壳体的管状壁的外径的40％与70％之间。通常不排除圆盘的直径超过壳体的管状壁的外径的70％。

此外，切割构件的直径优选地在将要切割的管状结构的内径的50％与80％之间。

本发明还涉及一种切割方法，所述切割方法用于切割沿着管件延伸方向延伸并且封闭容纳流体的中空空间的管状结构。所述方法包括以下步骤：

-提供管件切割装置，所述管件切割装置包括装置主体、可旋转地附接到装置主体的切割单元、以及可旋转地安装在切割单元中的切割构件，

-将管件切割装置引入由管状结构封闭的中空空间中，

-在沿着管状结构的管件延伸方向的期望位置处将管件切割装置定位在中空空间内，

-在期望位置处将管件切割装置的装置主体锚定到管状结构，

-使切割构件相对于切割单元旋转，

-将切割构件从切割单元径向向外推进，以将切割构件朝向管状结构馈送，并且建立切割构件与管状结构的切割接触，

-使切割单元相对于管件切割装置的装置主体旋转，从而周向地切割管状结构，其中切割出切割槽，所述切割槽的宽度大于由切割构件相对于切割单元的纵向轴线的倾斜引起的切割构件的厚度，

-使切割构件径向向内缩回，以从切割单元中的管状结构收回切割构件。

优选地，所述切割方法包括以下步骤：使切割单元相对于装置主体继续旋转若干转数，同时维持切割构件与管状结构的切割接触，并且同时逐渐进一步使切割构件从切割单元径向向外推进以螺旋切割所述管状结构。

此外，优选地，切割所述管状结构直到所述管状结构完全周向切断为分开的部分为止。

附图说明

以下更详细地并且根据优选实施方案来描述本发明。参考附图，其中相同的数字已应用于相同或相似的部件，如下所示：

图1是管件切割装置的三维概况；

图2是图1中的管件切割装置的横截面概况；

图3是图1中的(a)具有回缩的切割构件以及(b)具有向外推进的切割构件的切割单元的剖视图；

图4是(a)具有回缩的切割构件以及(b)具有向外推进的切割构件的切割单元的沿着图3中的线B-B的剖视图；

图5是(a)具有回缩的切割构件以及(b)具有向外推进的切割构件的切割单元的沿着图3中的线C-C的剖视图；

图6是(a)具有回缩的切割构件以及(b)具有向外推进的切割构件的切割单元的沿着图3中的线D-D的剖视图；

图7是(a)具有回缩的切割构件以及(b)具有向外推进的切割构件的切割单元的沿着图3中的线E-E的剖视图；

图8是(a)具有回缩的切割构件以及(b)具有向外推进的切割构件的切割单元的沿着图3中的线F-F的剖视图；

图9是(a)具有回缩的切割构件以及(b)具有向外推进的切割构件的切割单元的沿着图3中的线G-G的剖视图；

图10是管件切割装置的图1中的驱动部分的剖视图；

图11是管件切割装置的驱动部分的沿着图10中的线B-B的剖视图；

图12是管件切割装置的驱动部分的沿着图10中的线C-C的剖视图；

图13是管件切割装置的驱动部分的沿着图10中的线D-D的剖视图；

图14是管件切割装置的驱动部分的沿着图10中的线E-E的剖视图；

图15是管件切割装置的驱动部分的沿着图10中的线F-F的剖视图；

图16是管件切割装置的图1中的锚定部分的三维视图；

图17是管件切割装置的图16中的锚定部分的剖视图；

图18是管件切割装置的锚定部分的沿着图17中的线B-B的剖视图。

具体实施方式

参考图1和图2，管件切割装置20形成为具有锥形尖端22的圆柱形细长杆。管件切割装置20可插入管状结构10中，为清楚起见，本文仅部分地示出。当插入时，管件切割装置20沿着管状结构10的内部中空空间12延伸。管状结构10可为管道，例如钢管(诸如套管或衬管)，其可在井筒内竖直和/或水平延伸以用于油气勘探。

由此形成井下工具的管件切割装置20包括装置主体24、切割单元26以及用于驱动切割单元26并将装置主体24与切割单元26连接的驱动部分30。切割单元26形成为切割头并且被定位在管件切割装置20的前部。借助于可旋转地附接切割单元26的驱动部分30，切割单元26可被驱动以相对于装置主体24旋转。由此，切割单元26可驱动来相对于周围的管状结构10旋转。

管件切割装置20限定了纵向轴线80并且包括沿着纵向轴线并排布置的多个部分28、30、32、34、36。一个部分可包括多个区段30a、30b、32a、32b、32c、32d。相邻的部分或区段彼此联接，在所述实例中通过联接器27、27'、27”联接。

从前尖端22开始，管件切割装置20包括形成切割单元26的切割部分28。邻近切割单元26、即邻近切割部分28，布置用于驱动切割单元26的驱动部分30。驱动部分30包括通过联接器27'联接的区段30a、30b。邻近驱动部分30定位锚定部分32，所述锚定部分允许将管件切割装置20临时锚定到管状结构10。锚定部分32包括通过联接器27”联接的多个区段32a、32b、32c、32d。管件切割装置20可以可选地包括另外的部分34、36，所述部分可例如容纳电子器件。

在这种情况下，装置主体24包括后部部分32、34、36，所述后部部分旋转地固定地彼此联接。更一般地，优选的是，装置主体24至少包括锚定部分32。

在锚定部分32中，管件切割装置20具有锚定机构140，所述锚定机构包括用于将管件切割装置20锚定到管状结构10的夹爪37。当管件切割装置20被锚定时，装置主体24被锁定以阻止相对于管状结构10旋转和纵向移动。

在驱动部分30中，装置主体24包括第一电机单元25，所述第一电机单元用于使切割单元26相对于装置主体24旋转。由此，切割单元26可相对于装置主体24所锚定的管状结构10旋转。作为实例，旋转速度可为每分钟30至60转数。驱动部分30还容纳旋转电馈通38，所述旋转电馈通用于向切割单元26供应电和/或控制信号。

切割单元26包括形成为切割刀片的切割构件40。切割构件40可由第二电机单元41驱动，所述第二电机单元容纳在切割单元26中并且借助于旋转电馈通38从装置主体24供应电力。切割构件40可旋转地附接到枢转臂42。枢转臂42与切割构件40一起可围绕枢转轴线43枢转，所述枢转轴线与纵向轴线80平行偏移、径向向外穿过切割单元26的壳体45内的开口44。为此，切割单元包括可由第三电机单元48驱动的径向推进机构46，所述第三电机单元也容纳在切割单元26中。通过枢转切割构件40，切割构件40可与周围的管状结构10形成切割接触。由于切割单元26的旋转，管状结构10可被周向切割。

参考图3至图9，切割单元26被形成为具有锥形尖端22的子弹形工具。切割单元26与驱动部分30一起可模块化地附接到不同的装置主体24。

切割单元26包括切割构件40，所述切割构件形成为锯片。切割构件40由第二电机单元41驱动，在这种情况下，所述第二电机单元包括电动机53和传动装置54，其中传动装置54直接安装在电机轴57上并且例如可为行星齿轮。第二电机单元41位于切割构件40附近并且直接驱动切割构件40。第二电机单元41从管件切割装置20的装置主体24获得电力。为此，电缆可通过电缆线槽51引导并且连接到连接器52。

切割构件40可旋转地安装到枢转臂42。在这种情况下，切割构件40安装在第二电机单元41的输出轴56上，使得输出轴56限定了切割构件40的旋转轴线59，并且第二电机单元41安装到枢转臂42。枢转臂42可借助于径向推进机构46从切割单元26径向向外枢转。因此，径向推进机构46限定了回缩位置，如图3至图9的图(a)部分所示，以及切割构件40的径向向外推进位置，如图3至图9的图(b)部分所示。

在所述实施方案中，径向推进机构46形成为枢转机构。枢转机构由第三电机单元48驱动，同样，所述第三电机单元包括电动机49和安装在电机轴61上的附接传动装置60，其中传动装置60可为行星齿轮。第三电机单元48固定地附接在切割单元26处，并且与第二电机单元41类似地经由连接器52从装置主体24获得电力。

为了驱动径向推进机构46，齿轮62坐落在第三电机48单元的输出轴67上并且与具有内齿的中空齿轮缘64啮合，其中齿轮缘64进而与固定地安装在与枢转轴线43同心的枢转轴68上的另一齿轮66啮合(参见图6中的截面D-D)。离心枢转轴68固定地连接到枢转臂42。以这种方式，第三电机48单元使枢转轴68旋转并且使枢转臂42从切割单元26径向向外枢转。齿轮缘64周向地支撑在滑动轴承72中(参见图6中的截面D-D)并且利用滑动盘74轴向支撑(参见图7中的截面E-E)。

形成为空心轴以形成电缆线槽51的枢转轴68可旋转地安装在切割单元26中，在这种情况下具有滚珠轴承70(参见图5中的截面C-C)。

在切割构件40的回缩位置中(图3至图9的图(a)部分)，切割构件40完全位于切割单元26的内部，而在径向向外推进位置中时(图3至图9的图(b)部分)，切割构件40部分地径向移动到切割单元26的壳体45的外部。因此，切割单元26的壳体45的圆周管状壁78包括开口44，切割构件40可通过径向推进机构46通过所述开口而移出。

开口44包括用于切割构件40的第一区域44a以及用于枢转臂42的第二区域44b，其中第一区域44a具有大于180度的角度延伸部(参见图8中的截面F-F)，而第二区域44b具有大于90度且小于180度的角度延伸部(参见图8中的截面G-G)。开口44的第二区域44b允许枢转臂42从切割单元26径向向外延伸。这允许较广泛的枢转。换句话说，在切割构件40的径向最外侧位置中，枢转臂42部分地位于切割单元26的壳体45的圆周管状壁78的外侧。

如图3和图4中以放大的方式所示，切割构件40的平面83的法线81相对于切割单元26的纵向轴线80倾斜，其中在所述实例中的倾斜角α为1度。

在本发明的所示实施方案中，切割构件的旋转轴线59平行于纵向轴线80。因此，切割构件40的平面83的法线81相对于切割构件40的纵向轴线59倾斜。这导致切割构件40在旋转时的摆动运动。然而，应当注意，本发明的其他实施方案可提供切割构件40的旋转轴线59，所述旋转轴相对于切割单元26的纵向轴线80不平行但倾斜。随后，切割构件40的平面83的法线81可(但不必)平行于切割构件40的旋转轴线59。

由于切割构件40的倾斜，可切割出比切割构件40的厚度T更宽的切割槽，当切割槽在切割操作期间由于管状结构10的应力而相继被压缩时，所述切割槽可防止切割构件40卡在周围管状结构10内。此外，可在容纳在管状结构10中并通过开口44进入切割单元26的流体内引起沿着纵向轴线80的流动分量。这些流动分量可有助于从切割区域冲走切割残余物。此外，切割单元26可包括切割残余物收集器82，例如磁体。

参考图10至图15，管件切割装置20的驱动部分30包括固定部100，所述固定部被形成为固定区段30a，所述固定区段相对于锚定部分32旋转地固定。为此，固定部100提供连接装置102，所述连接装置用于将固定部100与相邻部分固定连接。在这种情况下，联接器27(参见图1)可用于将驱动部分30的固定部100连接到锚定部分32。

此外，驱动部分30包括旋转部104，所述旋转部形成为旋转区段30b，并且可旋转地安装到固定部100，更具体地安装到联接器27'，所述联接器27'例如借助于与连接装置102接合的固定装置118固定到固定部100(参见图10中的截面C-C)。旋转部104包括驱动部分30的可旋转外壁105，其中可旋转外壁105形成管件切割装置20的壳体的一部分。可旋转外壁105由滚珠轴承106可旋转地支撑，并且由滑动密封件108密封，所述滑动密封件插入联接器27'中。

旋转部104由第一电机单元25驱动，所述第一电机单元被形成为电动机并且包括内部传动装置(未示出)，例如行星齿轮。第一电机单元25固定地连接到固定部100。第一电机单元25的输出轴103联接到与齿轮轮缘110啮合的齿轮109，所述齿轮缘附接到旋转部104的可旋转外壁105(参见图11中的截面D-D)。

驱动部分30还包括旋转电馈通38，所述旋转电馈通包括第一电连接件112和第二电连接件114，其中第一电连接件和第二电连接彼此电连接并且可相对于彼此机械地旋转。旋转电馈通38包括保持相应的电连接112、114的两个外壳部分115、117，所述外壳部分利用轴承116抵靠彼此可旋转地安装，并且分别固定地附接到固定部100和旋转部104。

第一电连接件112可在这种情况下通过电缆(未示出)来供应电力，所述电缆可通过固定部100内的电缆线槽119来引导。与旋转部104一起旋转的第二电连接件114可在这种情况下经由连接器120与切割单元26电连接(参见图12中的截面E-E)。切割单元26可使用固定装置118附接到旋转部104(参见图13中的截面F-F)。

参考图16至图18，锚定部分32包括锚定机构140，所述锚定机构用于将管件切割装置20临时锚定到管状结构10的内表面150。通过锚定管件切割装置20，所述装置被锁定以阻止相对于管状结构10的旋转和纵向移动。

为了确保稳定的锚定，锚定部分32至少包括两个纵向间隔开的区域，在这种情况下是区段32b和32d，这些区域具有夹爪37。这些区域中的每一个包括多个、优选地至少三个夹爪37，所述夹爪被定位成在圆周管件壁158内以角度间隔(参见图18中的截面B-B)。

锚定机构140由第四电机单元152驱动，在这种情况下，所述第四电机单元包括具有电机轴157的电动机155，例如行星齿轮的传动装置154附接到所述电机轴。第四电机单元152容纳在锚定部分的自身区段32a中。第四电机单元152的输出轴159直接驱动螺纹轴153，所述螺纹轴纵向延伸穿过锚定部分32的至少一部分。在这种情况下，螺纹轴153延伸穿过夹爪37所位于的区段32b，并且可旋转地安装在联接器27'内，以用于将区段32b联接到相邻区段32a、32c。类似地，另一个螺纹轴153延伸穿过包括夹爪37的区段32d。螺纹轴153与可纵向移动的楔形元件156接合，以径向延伸夹爪37。

夹爪37尽管在图17中被绘出为径向部分地位于圆周管状壁158的内部中，但是可定位在支座部分(未示出)上，使得夹爪37当抵靠管状结构10的内表面夹紧时完全在圆周管状壁158的径向外部。这可允许夹爪37被剥离。因此，夹爪37可适于从支座部分脱落，特别是如果例如由于锚定机构140、第四电机单元152的故障和/或供电中断而导致不能回缩时。通常，不限于第四电机单元152，可在管件切割装置20中结合应急电池以防止供电中断。

Claims (22)

1.一种管件切割装置，所述管件切割装置用于从中空空间内周向切割封闭所述中空空间的管状结构，其中所述管件切割装置包括

-装置主体，

-切割单元，所述切割单元能驱动以相对于所述装置主体旋转，以及

-所述切割单元中的切割构件，所述切割构件能驱动以相对于所述切割单元旋转，其中，所述切割单元和所述切割构件被独立地驱动，

其中，在所述管件切割装置的操作期间或者在切割过程期间，所述切割构件的旋转与所述切割单元的旋转的比率能够改变。

2.根据权利要求1所述的管件切割装置，所述管件切割装置包括用于驱动所述切割单元的第一电机单元以及用于驱动所述切割构件的第二电机单元。

3.根据权利要求2所述的管件切割装置，其中，用于驱动所述切割构件的所述第二电机单元被包括在所述切割单元中，并且遵循所述切割单元相对于所述装置主体的旋转。

4.根据权利要求1所述的管件切割装置，其中，所述切割单元包括径向推进机构，所述径向推进机构是能驱动的以将所述切割构件从所述切割单元径向向外推进，以便朝向所述管状结构馈送所述切割构件来建立所述切割构件与所述管状结构的切割接触。

5.根据权利要求4所述的管件切割装置，所述管件切割装置包括第三电机单元，所述第三电机单元用于驱动所述径向推进机构，以使所述切割构件从所述切割单元径向向外推进。

6.根据权利要求5所述的管件切割装置，其中，用于驱动所述径向推进机构的所述第三电机单元被包括在所述切割单元中，并且遵循所述切割单元相对于所述装置主体的旋转。

7.根据权利要求2所述的管件切割装置，所述管件切割装置包括旋转电馈通，所述旋转电馈通用于在所述切割单元相对于所述装置主体旋转期间向所述第二电机单元供应电力。

8.根据权利要求1所述的管件切割装置，其中，所述管件切割装置包括用于驱动所述切割单元的第一电机单元以及用于驱动所述切割构件的第二电机单元；其中，所述切割单元包括径向推进机构，所述径向推进机构是能驱动的以将所述切割构件从所述切割单元径向向外推进，以便朝向所述管状结构馈送所述切割构件来建立所述切割构件与所述管状结构的切割接触，所述管件切割装置包括第三电机单元，所述第三电机单元用于驱动所述径向推进机构，以使所述切割构件从所述切割单元径向向外推进；

-所述第一电机单元直接驱动所述切割单元，

-所述第二电机单元直接驱动所述切割构件，和/或

-所述第三电机单元直接驱动所述径向推进机构。

9.根据权利要求1所述的管件切割装置，其中，所述管状结构具有内表面，并且其中，所述管件切割装置包括锚定机构，所述锚定机构用于将所述管件切割装置的装置主体临时锚定到所述管状结构的内表面。

10.根据权利要求9所述的管件切割装置，所述管件切割装置包括第四电机单元，所述第四电机单元用于驱动所述锚定机构。

11.根据权利要求9所述的管件切割装置，其中，所述锚定机构包括夹爪，

-其中，所述夹爪能径向向外延伸，以用于将所述夹爪抵靠所述管状结构的内表面夹紧，以便锁定所述管件切割装置，和

-其中，所述夹爪能径向向内回缩，以便从所述管状结构的内表面释放所述夹爪，以使得所述管件切割装置能够沿着所述管状结构纵向移动。

12.根据权利要求11所述的管件切割装置，

其中，在所述锚定机构发生故障的情况下，所述夹爪或其部分能被剥离以释放所述管件切割装置的锚定。

13.根据权利要求1所述的管件切割装置，其中，所述切割单元限定了纵向轴线，其中，所述切割构件在具有相对于所述切割单元的纵向轴线倾斜的法线的平面中延伸。

14.根据权利要求13所述的管件切割装置，其中，所述切割构件能围绕旋转轴线旋转，其中，所述切割构件的旋转轴线相对于所述切割单元的纵向轴线倾斜。

15.根据权利要求13所述的管件切割装置，其中，所述切割构件能围绕旋转轴线旋转，并且其中，由所述切割构件限定的平面的法线相对于所述切割构件的旋转轴线倾斜。

16.根据权利要求13所述的管件切割装置，其中

-所述切割构件的平面的法线相对于所述切割单元的纵向轴线倾斜，其中，倾斜角在0.2度与10度之间，

-所述切割构件的旋转轴线相对于所述切割单元的纵向轴线倾斜，其中，倾斜角在0.2度与10度之间，和/或

-所述切割构件的旋转轴线相对于所述切割构件的平面的法线倾斜，其中，倾斜角在0.2度与10度之间。

17.根据权利要求13所述的管件切割装置，其中，所述切割构件被形成为锯片、铣刀片、砂轮、或其组合。

18.根据权利要求13所述的管件切割装置，其中，所述切割单元包括径向推进机构，所述径向推进机构是能驱动的以将所述切割构件从所述切割单元径向向外推进，以便朝向所述管状结构馈送所述切割构件来建立所述切割构件与所述管状结构的切割接触，所述切割单元包括具有圆周管状壁的壳体，所述圆周管状壁包括开口，所述切割构件由所述径向推进机构通过所述开口而部分推进到所述圆周管状壁外侧，其中，所述开口具有被限制在小于360度的角度的角延伸部。

19.根据权利要求18所述的管件切割装置，其中，所述切割构件具有圆盘的形式，所述圆盘的直径在所述壳体的圆周管状壁的外径的40％与70％之间。

20.一种切割方法，所述切割方法用于周向切割管状结构，所述管状结构沿着管件延伸方向延伸并且封闭容纳流体的中空空间，所述方法包括以下步骤：

-提供管件切割装置，所述管件切割装置包括装置主体、能旋转地附接到所述装置主体的切割单元、以及能旋转地安装在所述切割单元中的切割构件，

-将所述管件切割装置引入由所述管状结构封闭的中空空间中，

-在沿着所述管状结构的管件延伸方向的期望位置处将所述管件切割装置定位在所述中空空间内，

-在所述期望位置处将所述管件切割装置的装置主体锚定到所述管状结构，

-使所述切割构件相对于所述切割单元旋转，

-将所述切割构件独立于所述切割构件的旋转运动地从所述切割单元径向向外推进，以将所述切割构件朝向所述管状结构馈送，并且建立所述切割构件与所述管状结构的切割接触，

-使所述切割单元独立于所述切割构件的旋转运动和所述切割构件的推进运动地相对于所述管件切割装置的装置主体旋转，从而周向地切割所述管状结构，其中，通过所述切割单元相对于所述管件切割装置的装置主体的旋转来切割出切割槽，

-其中，在所述管件切割装置的操作期间或者在切割过程期间，所述切割构件的旋转与所述切割单元的旋转的比率能够改变，

-使所述切割构件径向向内缩回，以从所述切割单元中的管状结构收回所述切割构件。

21.根据权利要求20所述的切割方法，所述切割方法包括以下步骤：使所述切割单元相对于所述装置主体继续旋转若干转数，同时维持所述切割构件与所述管状结构的切割接触，并且同时逐渐进一步使所述切割构件从所述切割单元径向向外推进以螺旋切割所述管状结构。

22.根据权利要求20或21所述的切割方法，其中，切割所述管状结构，直到所述管状结构完全周向切断为分开的部分为止。

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