NO324850B1

NO324850B1 - Nedihulls dreiemoment-generator

Info

Publication number: NO324850B1
Application number: NO20034918A
Authority: NO
Inventors: Gregson William Martin Spring
Original assignee: Gregson William Martin Spring
Priority date: 2001-05-05
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2007-12-17
Also published as: ATE403967T1; EP1386386A1; NO20034917D0; ATE274254T1; CA2444811A1; NO20034918D0; DK1386387T3; DE60228075D1; GB0111124D0; CA2444811C; WO2002091554A1; EP1386387B1; DE60201029T2; CA2444815C; NO20034917L; EP1386386B1; WO2002091553A1; NO20034918L; US7141901B2; CA2444815A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår feltet med dreiemoment-genererende apparater. Oppfinnelsen angår mer spesielt, men ikke utelukkende, slike apparater for bruk nedihulls ved boring.

Ved anvendelser med oljeleting eller oljeutvinning, benyttes en borestreng

til å bore et brønnhull. For å tilveiebringe retningsstyring av borestrengen, kan det benyttes en bøyd seksjon av et vektrør (vanligvis omtalt som en bøyd "sub"). Denne seksjonen av borestrengen kalles orientereren. Den bøyde sub kan roteres om borestrengens langsgående akse for å tilveiebringe retningsstyring. Den bøyde subens orientering styres vanligvis av en konvensjonell, elektrisk motor og reduksjons-girboks, med kraft fra overflaten via en ledningsforbindelse. Retningsstyring av borestrengen oppnås ved å rotere den bøyde sub, og rett boring oppnås ved å rotere den bøyde sub kontinuerlig, slik at man eliminerer enhver skråboring.

Dagens system oppviser mange ulemper. Kraft for den elektriske motoren nede i brønnen skaffes vanligvis fra en kraftforsyning med svært høy spenning og stor strømstyrke (f.eks. 1 kV med strømkapasitet på 3 A). Spenninger og strømstyrker av slik størrelse er nødvendig for å overvinne de kraftige elektriske tapene i de svært lange kablene som benyttes for å levere kraft til instrumente-ringen nedihulls. Arrangementet er ikke kraft-effektivt, og krever spesialutstyr for at ledningsapparatet skal fungere. Selv om dette systemet er benyttet i relativt til-fredsstillende grad i mange år, er det videre slik at systemets ytelse og pålitelig settes i fare under høye omgivelsestemperaturer under drift, hvilke temperaturer kan overskride 150 °C. Ledningstap i kopperviklingene og tap på grunn av magnetisk hysterese i motorens jernholdige ramme, kommer i tillegg til det varme-stress som påføres av den høye omgivelsestemperaturen. Disse og andre faktorer fører til at driftslevetiden for en elektrisk motor under disse forholdene blir forkortet. Dette er en viktig ulempe ved boreoperasjoner - hvis motoren skulle svikte nedihulls, kan ikke strengen styres, og boringen kan måtte stoppes for tidlig. Motoren må så skiftes ut, og dette kan føre til betydelig og kostbar nede-tid for boringen. En mer pålitelig motor ville derfor føre til minsket nede-tid, og dette ville gi lavere drifts-kostnader.

En tidligere kjent tilnærmingsmåte når det gjelder boreoperasjoner nedihulls, benytter en roterende borestreng. I et slikt apparat er det nødvendig med et styreverktøy som er i stand til å opprettholde en stabil posisjon i forhold til et roterende borerør. En løsning som er foreslått, har vært å tilveiebringe to elektriske generatorer, montert henholdsvis til topp og bunn av styreverktøyet, hvilke generatorer har motsatt vendte turbinblader og roterer i motsatte retninger i strømmen av boreslam, slik at noe av det naturlige bakgrunns-dreiemoment som innføres av turbinene, blir kansellert. Denne taktikken gir verktøyet en viss grad av plattform-stabilitet.

I virkeligheten oppviser imidlertid den ene generatoren alltid mer ro-tasjonstap enn den andre, og dette resulterer i et netto dreiemoment som roterer styreverktøyet langsomt. For å eliminere denne feilen, er det anbrakt en ombordværende mikroprosessor, slik at en elektrisk belastning kan påføres på den ene eller andre generatoren, slik at den uønskede rotasjonen kan korrigeres. Denne løsningen benytter vanlige elektriske generatorer, og selv om den har vært svært effektiv opptil et visst punkt, oppviser den noen praktiske problemer.

I det konvensjonelle apparatet er statoren en integrert del av styreverktøyet, og rotoren tillates å rotere fritt i boreslammet. For å oppnå de nødvendige dreiemoment-nivåer, trekkes det en anker-kortslutningsstrøm fra de elektriske genera-torene. Dette bevirker en betraktelig oppvarmingseffekt i rommet med ankervik-linger. Selv om boreslammet fjerner en viss varmemengde, kan ikke viklingstem-peraturen holdes innenfor sikre grenser ved de høye omgivelsestemperaturer man møter på i nedihulls-boring. I omgivelsestemperaturer i nærheten av 150 °C, lider viklingens isolasjon under alvorlig termisk stress, og vil vanligvis bryte sammen etter bare noen få timer, hvilket vil føre til kostbar nede-tid. Dette sammenbruddet er symptomatisk for apparatets utforming, og kan ikke unngås. Denne typen verk-tøy er derfor ikke egnet for "high premium" -brønner med høy temperatur.

Dagens apparater er dessuten sårbare for opphopning av slam og grus som

fører til tiltetting av maskineriet og nedihulls-svikt.

Det foreligger derfor et behov for et forbedret apparat som unngår de ovenfor nevnte ulemper. Spesielt foreligger det et behov for et apparat som er pålitelig og effektivt under drift, og med en øket levetid. I tillegg foreligger det et behov for et apparat som er mindre utsatt for termisk sammenbrudd og tiltettingsproblemer.

EP-A-0 607 429 beskriver en induksjonsmotor av typen med ytre rotor,

hvor rotorviklinger er anordnet på yttersiden av statorviklingene. En stator-ramme er forsynt med et nav, og en statorvikling er montert på navets ytre periferi via et magnetåk. En rotasjonsaksel er lagret roterbart i et hull i navet, og rotorrammen

holdes ved rotasjonsakselens ytterende. En rotoryikling på rotorrammen er anordnet på siden av statorviklingens ytre periferi.

DE-A-198 56 224 beskriver en elektromagnetisk enhet som omfatter magnetiske nordpoler anordnet en viss avstand unna sydpoler i omkretsretning om en rotasjonsakse på et magnetlegeme som inneholder en magnetisk spole. En hysterese-ring forbundet med rotoren er bevegelig i forhold til polene. Nord- og syd-polenes periferiske overflater ligger på samme sirkel, og står i forhold til samme

periferiske overflate på hysterese-ringen.

i

Pet er et mål for foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et dreiemoment-genererende apparat som er i stand til å oppfylle i det minste noen av de oven-nevnte behovene.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et dreiemoment-genererende apparat som omfatter: en første montasje som innbefatter et hovedsakelig sylindrisk organ av magnetisk bløtt materiale og med en langsgående akse; en andre montasje anordnet koaksialt inne i den første montasjen og innbefattende en elektromagnetisk vikling, hvor den første montasjen og den andre montasjen er roterbare i forhold til hverandre om aksen; idet arrangementet er slik at relativ rotasjon mellom den første og den andre montasjen induserer et magnetfelt som genererer rotasjonsmessig dreiemoment mellom den første og den andre montasjen, og det dreiemoment-genererende apparatet kjennetegnes ved at den første og den andre montasjen i mellom seg definerer et hovedsakelig ringformet rom for passasje av et fluid, og ved at det er anordnet flere langsgående spor i en innvendig overflate på det sylindriske organet, hvilke langsgående spor er innrettet for å forhindre en oppsamling av partikkelformet materiale fra fluidet som strøm-mer mellom den første og den andre montasjen.

Et "magnetisk bløtt materiale" er et materiale som ikke er i stand til å bli hovedsakelig permanent magnetisert, men som blir magnetisert når det er i et magnetfelt som påtrykkes utenfra.

Den første montasjen kan være en rotormontasje i apparatet for frembring-else av rotasjonsmessig dreiemoment, og den andre montasjen kan være en sta-tormontasje i apparatet.

Den andre montasjen kan omfatte et magnetisk bløtt stål.

Den første og den andre montasjen kan være atskilt av et trangt gap.

Den første montasjen kan være anbrakt slik at den hovedsakelig omgir den andre montasjen.

Den første montasjen kan være hovedsakelig massiv, eller den kan være dannet av flere lamineringer.

Den første montasjen, når den er dannet av flere lamineringer, kan omfatte et antall ledere som går langs den første montasjens lengde og er forbundet ved hjelp av en leder-endehette i hver ende av den første montasjen.

Lederne og endehettene kan omfatte materiale som kan motstå mekanisk slitasje og kjemisk angrep fra forskjellige bores lam, for eksempel beryllium-kopper.

Den andre montasjen kan være hovedsakelig massiv, eller den kan være dannet av flere lamineringer.

Sporene kan være hovedsakelig koaksiale med den første montasjens langsgående akse. Alternativt kan sporene være anbrakt slik at de danner en i det minste delvis heliks rundt den første montasjens langsgående akse.

Den andre montasjen kan være forsynt med et antall polstykker som strekker seg hovedsakelig radialt fra montasjens langsgående akse. Den andre montasjens polstykker kan være utstyrt med en elektromagnetisk vikling, idet tilstøtende poler er magnetiserbare i motsatte retninger. Det kan være tilveiebrakt midler for styring av magnetiseringsgrad. Gap mellom polstykkene kan være fylt med et tet-temateriale (potting material). Den andre montasjens overflate kan være dekket av et lag av bløtt magnetisk eller ikke-magnetisk materiale.

Den andre montasjen kan være forsynt med en ekstern kraftforsyning. Kraftforsyningen kan omfatte en likestrøms-kraftforsyning i form av et batteri, eller en generator som har en likeretteranordning.

Generatoren kan være utstyrt med en utvendig rotasjonsanordning som er innrettet for å rotere i motsatt retning av den første montasjens rotasjonsretning.

Den første montasjen kan være utstyrt med en utvendig rotasjonsanordning slik som en skovlehjul-anordning, innrettet for å rotere den første montasjen, idet skovlehjul-anordningen er innrettet for å befinne seg, i bruk, i et bevegelig fluid, hvor fluidets bevegelse virker på skovlehjul-anordningen, slik at den første montasjen roteres. Skovlehjul-anordningen kan være demonterbart festet på den første montasjen.

Oppfinnelsen kan omfatte et dreiemoment-genererende apparat slik som beskrevet ovenfor, for bruk i et nedihulls boreapparat, hvor fluidet som virker til å rotere skovlehjulet, er bores lam. Nedihulls-boreapparatet kan innbefatte et bore-hode, hvor borehodet er forsynt med tilhørende stabiliseringsanordninger som innbefatter et dreiemoment-genererende apparat slik som beskrevet ovenfor, hvor det dreiemoment-genererende apparatet virker til å gi en styrbar grad av dreiemoment for å stabilisere borehodets orientering. Det kan være tilveiebrakt et led-nings-boreapparat som innbefatter en roterbar, bøyd sub, hvor rotasjon av den bøyde sub bevirkes ved å benytte et dreiemoment-genererende apparat i henhold til oppfinnelsen.

For å oppnå en bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse, og for å vise klarere hvordan den kan settes ut i livet, skal det nå vises, på eksempels form, til de vedføyde tegningene, som viser skjematisk forskjellige utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Figurene er ikke nødvendigvis tegnet i korrekt skala.

Fig. 1 er et oppriss, delvis i snitt, av et dreiemoment-genererende apparat i henhold til foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 er et tverrsnitt gjennom apparatet i fig. 1;

fig. 3 er et enderiss av apparatet i fig. 1, med synsretning slik som vist med pilen B i fig. 1;

fig. 4 er et tverrsnitt av apparatet i fig. 1, tatt langs linjen A-A som vises i fig. 2;

fig. 5 er et mer detaljert riss av en stator som vises i fig. 2;

fig. 6 viser to riss av et stator-polstykke;

fig. 7 er et tverrsnitt gjennom statoren som vises i fig. 5;

fig. 8 er et enderiss av statoren som vises i fig. 5;

fig. 9 er et snitt gjennom en rotor som vises i fig. 2;

fig. 10 er et enderiss av rotoren i fig. 9;

fig. 11 er et detaljert enderiss av rotor- og stator-montasjen;

fig. 12 er et tverrsnitt gjennom en annen utførelsesform av en rotor som lig-ner på rotoren i fig. 2, og som viser en laminert struktur;

fig. 13 er et enderiss av rotoren i fig. 12; og

fig. 14 er et detaljert enderiss av en rotor- og stator-montasje som innbefatter rotoren i fig. 12 og 13.

Fig. 1 og 2 viser et dreiemoment-genererende apparat som er egnet for bruk i et boreapparat. Slik det fremgår av fig. 2, omfatter apparatet en andre montasje i form av en sylindrisk stator 2 som er roterbar om sin langsgående akse.

Statoren 2 vises i nærmere detalj i fig. 5-8. Statoren er laget av elektrisk bløtt materiale, og er utstyrt med statorviklinger 4 anordnet slik at når den energiseres,

magnetiseres statoren 2 slik som omtalt nedenfor. Statoren bæres av lagre 6, slik som aksiallagre, og har en utgangsaksel 8. En først montasje i form av en rotor 10 av magnetisk bløtt stål omgir statoren. Rotoren 10 er montert på statoren 2 ved hjelp av lagre 11, slik som aksiallagre. Rotoren har knyttet til seg skovlehjul-blader 12, og rotasjon av disse gjør at rotoren 10 kan rotere. Rotor/stator-montasjen in-neholdes i et sylindrisk hus 14 som typisk kan være en del av et vektrør. Montasjen bæres av et anker og lagre 16 som er boltet tii huset. En elektrisk kraftforsyning, i dette tilfelle en elektrisk vekselstrømsgenerator 18, er anbrakt for at statorviklingene 4 kan bli energisert. Den elektriske kraftforsyningen kan alternativt være et batteri eller en annen likestrøms-kraftkilde (ingen kraftkilde vises). Kraftkilden kan rotere med apparatet, eller den kan være stasjonær, og være forbundet med statorviklingene 4 via for eksempel (ikke viste) sleperinger. Statorviklingene 4 er forbundet med viklinger på vekselstrømsgeneratoren gjennom tilgangshull 19 som er dannet i kjernen av hvert apparat, slik som vist i fig. 2.1 bruk er apparatet brukt nedihulls, og boreslam blir pumpet ned i hullet i den viste retningen. Det bevegeli-ge borefluidet virker på skovlehjulet 12, slik at rotoren 10 roteres. Selv uten forsy-ning av elektrisk strøm, vil det forekomme en viss rotasjon av statoren 2, på grunn av gjenværende magnetisme i rotorlegemet 10 og statorlegemet og gjenværende koplings-dreiemoment mellom rotor- og statorlagrene. Ved energisering av statorviklingene 4, økes imidlertid stator-rotasjonen, og graden av rotasjon er styrbar ved å styre strømmen som leveres til statorviklingene. Denne styringen kan bevirkes på passende måte ved hjelp av ombordværende kretser (ikke vist), som styres for eksempel av en mikroprosessor, og kan eventuelt utøves på passende måte fra en fjern posisjon, for eksempel fra overflaten. Alternativt, eller i tillegg, kan det være tilveiebrakt et styringssystem av typen med lukket sløyfe, slik at den elekt-romagnetiske feltstyrken kan justeres til å opprettholde et konstant dreiemoment, for å unngå pulsering av dreiemomentet på grunn av små variasjoner i slampum-pe- og rotor-hastigheter.

I praksis maksimaliseres driftseffektiviteten ved å anvende moderat elektromagnetisk drivspenning/strøm sammen med den praktisk høyeste rotorhastig-het for alle slam-strømningshastigheter. Størrelsen av utmatet dreiemoment er en funksjon av maskinstørrelse, og kan skaleres for større eller mindre maskiner. Fig. 3 er et enderiss av apparatet i fig. 1. Figuren viser utgangsakselen 8 med tilhørende lager 6, og viser også skovlehjul-bladene 12. Retningen av slam-strøm i fig. 3 er inne i papiret, og dette bevirker rotasjon av skovlehjul-bladene. Fig. 4 viser et tverrsnitt slik som indikert i fig. 2. Montasjens anker og lager 16 vises i tverrsnitt, boltet til vektrørets hus. Utgangsakselen 8 kan ses i tverrsnitt.

I bildet i fig. 4 ser man innover i montasjen i samme retning som innkommende slam, og skovlehjul-bladene 12 kan ses bak montasjens anker 16.

Skovlehjulet 12 er en komponent som lider av høy slitasje og behøver hyp-pig utskifting. Av denne grunn er det festet demonterbart til rotoren 10, og har i dette tilfelle en skruegjenge som samvirker med en tilsvarende gjenge på rotoren.

Fig. 5 til 8 viser mer detaljerte riss av statormontasjen. Statoren 2 er en enkel, firepolet elektromagnet som danner det elektriske og mekaniske sentrum for maskinen. Statoren 2 har en sentral aksel som det stikker ut fire polstykker 35 fra radialt, slik som vist. Antallet polstykker trenger ikke å begrenses til fire - et hvilket som helst passende antall polstykker kan forekomme, idet større maskiner behø-ver flere polstykker.

For å hindre at statoren 2 blir knust av normale trykk under nedihulls boring, kan gapene mellom statorens polstykker fylles med et materiale med høy kompre-sjonsstyrke, slik som et fyllemateriale av epoksy (ikke vist). Dette gjør at statoren 2 kan opprettholde sin form og overleve trykk i overkant av 140 Mpa.

Statoren 2 er viklet med lakkisolert koppertråd som tåler høye temperaturer (ikke vist i fig. 5-8), for å frembringe vekselende nord- og syd-magnetisering av polstykkene. For å bevare statorviklingens integritet på tross av boreslammet, er en tynn hylse av bløtt magnetisk eller ikke-magnetisk materiale 21 maskinert for å dekke statorviklingene,' slik det vises i fig. 2 og 11. Endevanger.anbrakt på statoren mottar hylsen 21 og sveises til denne for å forsegle montasjen. Dette forsegler statorens 2 kanter, og beskytter innholdet mot forurensning. Tildekkingen, for eksempel i form av en sylinder, tillater at statorpolene kan rotere i forhold til rotoren 10 mens det opprettholdes tett magnetisk kontakt. Det er nødvendig med et magnetisk gap som er lite, for å skape reaksjonene med høyt utmatet dreiemoment fra denne maskinen.

Et viktig trekk ved apparatet er bruken av elektromagnetisk forsprang for å minimalisere statorens 2 effektbehov. På grunn av sine egenskaper, avhenger induksjonsmaskiner av høye endringshastigheter i magnetisk fluks, for å rotere rotortoren eller statoren. Høy driftseffektivitet vil derfor bli oppnådd ved høyt turtall.

Fig. 9-11 viser rotoren 10 i nærmere detalj. Rotoren 10 består av en enkel stålsylinder med spor 20 maskineri i den innvendige overflaten. Sporene 20 utøver to viktige funksjoner. De tillater at rotoren 10 og statoren 2 kan opprettholde tett magnetisk kontakt mens det samtidig tillates en tilstrekkelig strømning av boreslam gjennom det ringformede rommet mellom rotoren og statoren. Dette hjelper til med å smøre rotorlagrene 11, og gir bortledning av varme.

Sporene 20 hindrer også slampartikler fra å samle seg opp inne i det ringformede rommet og tette igjen apparatet. Hvis det ringformede rommet var for lite, ville slampartikler bli fanger på grunn av lave slam-strømningshastigheter. Slampartiklene ville da samle seg opp raskt, og binde sammen statoren 2 og rotoren 10 og derved bevirke en nedihulls-svikt. I vanlige elektriske apparater som benytter en permanentmagnet-rotor, forekommer det ofte slik svikt på grunn av at slam-materialet blir fanget og tetter til inne i rommet mellom rotoren og statoren. Tiltettingsproblemet forsterkes av både bløte magnetiske partikler og harde magnetiske partikler som sirkulerer i slammet. Så snart de fanges av de sterke mag-netfeltene inne i permanentmagnet-rotoren, fanger de magnetiske partiklene ikke-magnetiske slampartikler, og derved akselereres tiltettingen. Et vanlig dreiemoment-genererende apparat (dreier/motor) med permanentmagneter kan brenne seg fast og bryte sammen meget raskt. Herværende apparat unngår denne type svikt ved å tilveiebringe et mer generøst rom mellom rotor og stator (på grunn av sporene), og ved å bestå av bløtt magnetisk materiale, som ikke fanger partikler i samme utstrekning som en permanentmagnet.

Et viktig trekk ved foreliggende apparat er bruken av elektromagnetisk forsprang og en massiv rotor 10 for å avlede overskuddsvarme fra arbeid som gjøres av apparatet. De induserte strømmene som sirkulerer i rotoren 10, vil gi opphav til l<2>R-oppvarming i rotoren, og dette hever rotorens arbeidstemperatur. Fordi rotoren 10 fremstilles av et magnetisk bløtt materiale, påvirkes imidlertid ikke rotorens ytelse av denne temperaturstigningen. Den kan derfor fungere ved temperaturer som er mye høyere enn dagens grense på 180 °C, uten noe ytelsestap. I teorien kan rotoren 10 alene fungere ved temperaturen opptil 500 °C, men i praksis begrenses dette av temperaturbegrensningen for rotorens bærelagre 11.

I henhold til en annen utførelsesform av rotoren 10, ikke vist i figurene, er sporene 20 dannet med en svak rifling eller spiralvridning langs sin lengde. På denne måten frembringer hver rotasjon av rotoren 10 en svak pumpevirkning, slik at slam og forurensningspartikler pumpes gjennom apparatet. Dersom apparatet skulle begynne å bli skitnet til med magnetiske partikler, kan blokkeringen bli fjer-net ved å tillate at apparatet kjører uten elektromagnetisk eksitering. Uten noen magnetisk tiltrekning blir partiklene støtt ut på enkel måte. Deretter kan normal energisering av elektromagneten gjenopptas. Dette trekket kan være programmert inn i apparatet som en generell husholdningsfunksjon, som kan forbedre apparatets pålitelighet ytterligere.

Polstykkene på statoren 2 og de fremstikkende partiene på rotorens indre overflate er anbrakt slik at de overensstemmer med hverandre, og står på linje med hverandre (i tilfellet med et firepolet apparat) for hver fjerdedels omdreining av rotoren 10. Som nevnt kan antallet polstykker og fremstikkende partier varieres til å passe for en spesiell anvendelse. Selv om rotoren 10 og statoren 2 i dette ek-semplet er dannet av magnetisk bløtt stål, kan et hvilket som helst passende bløtt magnetisk materiale benyttes. Tilsvarende kan statorens 2 beskyttende belegg være laget av ferromateriale eller ikke-ferromateriale.

Vanlig bruk av apparatet kan erodere rotorens 10 indre flate og/eller statorens 2 beskyttende belegg. Dette kan bevirke at gradvis tap av utgangs-dreiemoment. Apparatet er imidlertid enkelt og økonomisk å reparere, ettersom eventuelle mekaniske feil kan korrigeres lett ved å sveise, maskinere og/eller slipe den relevante delen.

For generering av avgitt dreiemoment, krever foreliggende oppfinnelse en ekstern kraftkilde for å eksitere elektromagneten. Selv om batterier vanligvis benyttes til å gi kraft til nedihulls-instrumenter, er det en alternativ løsning å tilføye en liten nedihulls-vekselstrømsgenerator til apparatet. Generatorens rotor (se fig. 1 og 2) tillates å rotere fritt og uavhengig i forhold til rotoren 10, og kan inkorporere en elektronisk effekt-kondisjoneringskrets for å regulere effekten til statorens elektromagnet. På grunn av apparatets høye driftsytelse, kan generatoren være av be-skjedent design, for eksempel med en utgangseffekt på 50 W. En hvilken som heist passende generator kan benyttes, f.eks. en flerpolet permanentmagnet-rotor og en trefase-viklet stator. Slike generatorer er vanligvis anbrakt nedihulls for å levere kraft til nedihulls instrumentering. Selv om generatoren og det dreiemoment-genererende apparatet i fig. 1 og 2 vises å være i fysisk tett nærhet av hverandre, kan de i realiteten befinne seg i en viss avstand fra hverandre.

I situasjoner hvor en generator ikke er egnet, kan strøm leveres via en led-ning. Dette vil nødvendiggjøre tilveiebringelse av f.eks. sleperihger eller lagre for å opprettholde elektrisk kontakt mellom apparatet og den ikke-roterende lednings-forbindelsen.. ' '

Som omtalt kan apparatet benyttes som en dreier (dreiemoment-frembringer), som leverer et kontrollert dreiemoment for å stabilisere boreapparatet. Et apparat i henhold til oppfinnelsen kan alternativt benyttes som motor, for å tilveiebringe rotasjon av den bøyde sub. Den eneste forskjell mellom apparatet når det benyttes som dreier eller som motor, er statorens turtall. Et mulig problem for apparatet når det benyttes som motor, er tapet av forskjell i hastighet mellom generatorens rotor og stator. Dreiemoment-reaksjonen mellom et rotor- og stator-par trekker statoren rundt sin akse i samme retning som rotoren. Hvis både dreieren og generatorens skovlehjul-blader roterer i samme retning, fører dette til redusert forskjell i hastighet mellom generatorens rotor og stator, og dette fører til svekket utmating. Dersom bladene imidlertid er anordnet slik at de roterer i motsatte retninger, forhindrer dette svikt i generatorens utmating når apparatet opereres som motor, siden hastighetsforskjellen økes. Systemet er derfor selvkompenserende i en viss grad, og stabiliteten blir forbedret. Bruk av apparatet som motor kan nød-vendiggjøre at det tilveiebringes en reduksjons-girboks for øket dreiemoment.

Fig. 12-14 viser en alternativ rotor 25 i nærmere detalj. Rotoren 25 består av en laminert stålsylinder med et antall ledere 29 som går langs rotorens 25 lengde. Lederne 29 er forbundet i hver ende av rotoren 25 ved hjelp av en leder-endehette 27. Anordningen av ledere 29 og endehetter 27 danner det som er kjent som en kortslutnings-ledervikling.

Lederne 29 og leder-endehettene 27 består av staver og plater av berylli-umkopper, som har elektrisk resistivitet omtrent lik aluminium, men er et sterkere materiale, med motstandskraft mot mekanisk slitasje og kjemiske angrep fra boreslam.

Det opprettholdes fremdeles en tett magnetisk kontakt mellom rotoren 25 og statoren 2.

Det skal forstås av statoren som kan være i massiv eller laminert form, kan benyttes i samvirke med enten en massiv eller laminert rotor.

Claims

Dreiemoment-genererende apparat som omfatter: en første montasje (10, 25) som innbefatter et hovedsakelig sylindrisk organ av magnetisk bløtt materiale og med en langsgående akse; en andre montasje (2) anordnet koaksialt inne i den første montasjen og innbefattende en elektromagnetisk vikling (4), hvor den første montasjen (10,25) og den andre montasjen (2) er roterbare i forhold til hverandre om aksen; og hvor arrangementet er slik at relativ rotasjon mellom den første montasjen (10, 25) og den andre montasjen (2) induserer et magnetfelt som genererer rotasjonsmessig dreiemoment mellom den første (10, 25) og den andre (2) montasjen,karakterisert ved at den første og andre montasjen definerer mellom seg et hovedsakelig ringformet rom for passasje av et fluid, og ved at flere langsgående spor (20) er tilveiebrakt i en innvendig overflate på det sylindriske organet, idet de langsgående sporene (20) er innrettet for å forhindre en oppsamling av partikkelformet materiale fra fluidet som strømmer mellom den første og den andre montasjen.
2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert ved at den første montasjen er en rotor-montasje (10, 25) i apparatet for å frembringe rotasjonsmessig dreiemoment, og den andre montasjen er en stator-montasje (2) i apparatet.
3. Apparat ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at den andre montasjen (2) omfatter et magnetisk bløtt stål.
4. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at den første (10,25) og andre (2) montasjen er atskilt av et smalt gap.
5. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at den første montasjen (10, 25) er anbrakt slik at den hovedsakelig om gir den andre montasjen (2).
6. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at den første montasjen er hovedsakelig' massiv (10) eller er dannet av flere lamineringer (25).
7. Apparat ifølge krav 6,karakterisert ved at den første montasjen som er dannet av flere lamineringer (25) omfatter et antall ledere (29) som går langs den første montasjens (29) lengde og er forbundet i hver ende av den første montasjen (25) ved hjelp av en leder-endehette (27).
8. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at lederne (29) og endehettene (27) omfatter materiale som er i stand til å motstå mekanisk slitasje og kjemisk angrep fra boreslam.
9. Apparat ifølge krav 8,karakterisert ved at lederne (29) og endehettene (27) omfatter berry-liumkopper.
10. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at den andre montasjen (2) er hovedsakelig massiv, eller er dannet av flere lamineringer.
11. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at sporene (20) er hovedsakelig koaksiale med den første montasjens (10) langsgående akse.
12. Apparat ifølge et av kravene 1-10,karakterisert ved at sporene (20) er anordnet slik at de danner i det minste en delvis heliks rundt den første montasjens (10) langsgående akse.
13. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at den andre montasjen (2) er utstyrt med et antall polstykker som strekker seg hovedsakelig radialt fra dens langsgående akse.
14. Apparat ifølge krav 13,karakterisert ved at den andre montasjens (2) polstykker er forsynt med en elektromagnetisk vikling, idet tilstøtende poler er magnetiserbare i motsatte retninger.
15. Apparat ifølge krav 13 eller 14,karakterisert ved at det er tilveiebrakt midler for å styre magneti-seringsgraden.
16. Apparat ifølge et av kravene 13-15,karakterisert ved at gap mellom polstykkene er fylt med et tette-materiale.
17. Apparat ifølge et av kravene 13-16,karakterisert ved at den andre montasjens (2) overflate er dekket med et lag av bløtt magnetisk eller ikke-magnetisk materiale.
18. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at den andre montasjen er forsynt med en ekstern kraftforsyning (18).
19. Apparat ifølge krav 18, karakterisert ved at kraftforsyningen (18) omfatter en likestrøms-kraftforsyning i form av et batteri, eller en generator utstyrt med likeretteranordning.
20. Apparat ifølge krav 19,karakterisert ved at generatoren er forsynt med en utvendig rotasjonsanordning innrettet for å rotere i motsatt retning av den første montasjen.
21. Apparat ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved at den første montasjen (10, 25) er utstyrt med en utvendig rotasjonsanordning (12) innrettet for å rotere den første montasjen.
22. Apparat ifølge krav 21,karakterisert ved at den utvendige rotasjonsanordningen omfatter en skovlehjul-anordning (12).
23. Apparat ifølge krav 22,karakterisert ved at skovlehjul-anordningen (12) er innrettet for å være anbrakt, i bruk, i et bevegelig fluid, hvor fluidets bevegelse virker på skovlehjulan-ordningen (12) slik at den første montasjen (10, 25) roteres.
24. Apparat ifølge krav 22 eller 23,karakterisert ved at skovlehjul-anordningen (12) er demonterbart festet til den første montasjen (10, 25).
25. Apparat ifølge et av kravene 22-24,karakterisert ved at det er innrettet for bruk i et nedihulls boreapparat, idet fluidet som virker for å rotere skovlehjulet (12), er boreslam.