NO333749B1 - Koblingsenhet for a omforme mekanisk dreiemoment til hydraulisk vaesketrykk i et kjoreverktoy til bruk i borehull - Google Patents

Abstract

Anordning ved en mekanisk koblingsenhet 2 av det slaget som benyttes i et kjøreverktøy med mekanisk drivverk for bruk i borehull der verktøyet er sammensatt av moduler 6, tilordnet vippearmer 5 med drivhjul 4 som går i inngrep mot borehullsveggen 1, og hvor den mekaniske koblingsenheten 2 er anbrakt for å regulere et hydraulisk væsketrykk i forhold til vrimomentet 10. For dette formålet er koblingsenheten bygget opp av en inngående og utgående aksel 12,15 opplagret i huset 11 gjennom lager 13 og 14. Inngående aksel er forsynt med skråflater 25 som gar mot ruller 24. Et påtrykt vrimoment 10 vil gi relativ rotasjonsbevegelse mellom inngående og utgående aksel ved rotasjon av rullene 24 på skråflaten 25. Derigjennom oppnås aksial forskyving av utgående aksel 12 og adapteret 23 mot fjæren 20. Aksialbevegelsen overføres via akselen 21 til fjæren 26 slik at kulen 27 forspennes mot setet 28, derved økes trykket fra pumpen 29 proporsjonalt med vrimomentet 10 slik at stemplene 31 og forspenningen av hjulene 4 mot borehullsveggen 1 står i direkte relasjon til vrimomentet 10.

Description

Denne oppfinnelsen angår en omformerenhet som benyttes til å omforme mekanisk rotasjonsmoment til hydraulisk vesketrykk.

Nærmere bestemt dreier det seg om en innretning av det slaget som kan benyttes i en mekanisk fremdriftsmekanisme, der hensikten er å transformere et mekanisk dreiemoment til hydraulisk vesketrykk som igjen kan benyttes til å utøve radiell skyvekraft på drivhjul mot borehullsveggen.

I forbindelse med vedlikehold og inspeksjoner i rørledninger og horisontale borehull for oljeutvinning er det ofte nødvendig å benytte et trekkeverktøy for å komme tilstrekkelig langt inn i borehullet med verktøy og utstyr for vedlikehold eller inspeksjoner.

Spesielt i olje- og gassbrønner med mye avansert utstyr for optimal oljeutvinning, utføres det nå avanserte vedlikeholdsoperasjoner. Slike operasjoner har behov for pålitelige og kostnadseffektive verktøybærere.

I dag benyttes trekkeverktøy av forskjellig utførelse. Det mest brukte er elektro- / hydrauliske anordninger, der fremdriftsmekanismen på transportinnretningen drives av hydrauliske motorer plassert direkte i hjulene. Alternativt overføres kraften gjennom gear- eller girsystemer av forskjellig utførelse.

US 5,184,676 angir et eksempel på et selvdrevet verktøy for bevegelse langs et rør-formet legeme, hvilket verktøy omfatter motordrevne hjul for å drive dette, en styre-innretning for å sette drivhjulene i kontakt med den indre overflaten av det rørformede legemet, og en tilbaketrekkingsinnretning for å trekke tilbake drivhjulene fra drivposisjonen, slik at verktøyet kan trekkes ut fra det rørformede legeme. Tilbake-trekkingsinnretningen omfatter en innretning for automatisk å trekke tilbake drivhjulene fra drivposisjonen når strømforsyningen til verktøyet koples ut.

I borehull/rør med liten diameter (ca 70 mm) blir dimensjonene på hjul og motorer svært begrenset. Dette medfører små komponentdimensjoner med derav følgende store strømningstap i hydraulikkmotorer og lite robuste konstruksjoner.

For å oppnå tilstrekkelig kraft og fleksibilitet benyttes ofte hydraulisk vesketrykk til å frembringe tilstrekkelig friksjon gjennom presskraft på hjul eller belter som går mot borehullsveggen.

I fremdriftsmekanismer med direkte mekaniske gir-overføringer mellom drivmotor og hjul/belter, er det nødvendig med en omformerenhet til regulering av det hydrauliske væsketrykket som frembringer skyvekraft på drivhjul/belter mot borehullsveggen. Skyvekraften på drivhjul/belter mot borehullsveggen, må reguleres i forhold til påført mekanisk vri moment fra motoren, slik at det oppnås tilstrekkelig friksjon mellom hjul/belter og borehullsveggen.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en koblingsenhet for omforming av mekanisk dreiemoment til hydraulisk væsketrykk i et kjøreverktøy til bruk i borehull. Verktøyet består av et antall moduler forbundet med motor og koblingsenheten. Til modulene er det tilordnet vippearmer med drivhjul. Koblingsenheten omfatter videre et hus med en inngående aksel, en utgående aksel og en ventilaksling. Akslene er konsentriske og roterbare i forhold til huset, roterbare i forhold til hverandre og forspent aksialt mot hverandre av en fjær. Ventilakslingen er glidbart forspent mot en anleggsflate langs omkretsen av den utgående akselen ved sin ene ende, og ved sin andre ende er forbundet med et stempel i en hydraulisk ventilenhet. Den inngående akselen har heliske skråflater langs en omkrets av en endeflate. Den utgående akselen er utstyrt med ruller langs en omkrets, hvilke ruller ligger an mot skråflatene. Et dreiemoment som påføres den inngående akselen medfører at rullene beveges langs skråflatene og forskyver den utgående akselen og dermed ventilakslingen aksialt, slik at trykket i den hydrauliske ventilenheten økes. Videre vil trykket i den hydrauliske ventilenheten overføres gjennom hydrauliske ledninger til hydrauliske sylindre. Stempelet i den hydrauliske ventilenheten består av en fjær og en kule.

Med foreliggende oppfinnelse har en kommet frem til en koblingsenhet som på en funksjonell og praktisk gjennomførbar måte setter relasjon mellom mekanisk dreiemoment og hydraulisk væsketrykk som aktiverer drivhjulene mot borehullsveggen, slik at kraften på drivhjulene mot borehullsveggen reguleres proporsjonalt med mekanisk dreiemomentet.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser hjulgående modulært oppbygget kjøreverktøy i et borehull; Fig. 2 viser mekanisk drivmekanisme for overføring av vrimoment til drivhjul; Fig. 3 viser snitt av koblingsenheten; Fig. 4 viser detalj av koblingsenhet; Fig. 5 viser prinsipp av ventilfunksjon for hydraulisk trykk på utskyver mekanisme for drivhjul/belter.

Det henvises først til figur 1, hvor henvisningstallet 1 angir et borehull for produksjon av olje eller gass. I borehullet 1 er det anbrakt et kjøreverktøy bestående av moduler 6 tilordnet drivhjul 4 festet til vippearmer 5 for radiell forskyvning av hjulene 4 mot borehullsveggen.

Kjøreverktøyet drives av en elektromotor 3 med kraft- og signaltilførsel gjennom kabel 7. Mellom motoren 3 og drivmodul 6, er det anordnet en mekanisk koblingsenhet 2 som omhandler oppfinnelsen og som vil bli nærmere beskrevet.

Figur 2 viser hovedprinsipp for mekanisk drivverk i kjøreverktøyet.

Fra motoren 3 overføres vrimoment gjennom den mekaniske koblingsenheten 2, videre gjennom gear- eller girhjulene 8, akslingen 9, vinkelgearet eller -giret 36 og gir- eller gearhjulene 35 til drivhjulene 4.

Drivhjulene 4 presses mot borehullsveggen ved hjelp av vippearmen 5 og hydrauliske sylindere 31 med fortanning som går i inngrep med tannhjulet 32 festet til vippearmen 5.

Koblingsenheten 2 sin funksjon er å regulere det hydrauliske trykket på stemplene 31 slik at dette blir proporsjonalt med vrimomentet på motoren 3. Ved stort vri moment øker det hydrauliske trykket og derved presses drivhjulene 4 hardere mot borehullsveggen 1. Denne funksjonaliteten er nødvendig for at kjøreverktøyet skal kunne til-passe seg, og forsere forskjellige diametre i borehullet. Figur 2 viser hovedprinsipp for overføring av vrimoment 10, fra motoren 3 gjennom koblingsenheten 2, videre gjennom akselen 9, vinkeldrevet 35 til drivhjulene 4. Figur 3 viser snitt gjennom koblingsenheten 2 med inngående aksel 12 og utgående aksel 15. Inngående aksel 12 er opplagret til huset 11 i kulelager 13 og forsynt med skråflater 25 som går i inngrep mot ruller 24 opplagret om bolten 34 på ansatsen 33 på utgående aksel 15. Utgående aksel 15 er opplagret på kulelager 14.

Et adapter 17 er forsynt med splines 23 i inngrep mot tilsvarende splines på huset 11, slik adapteret bare kan forskyves aksielt.

Fjæren 20 presser adapteret 23 mot lageret 14 og ansatsen 33, slik at rullene 24 alltid ligger i inngrep mot skråflatene 25.

Nar det så påføres moment 10 på inngående aksel 12, vil det, avhengig av fjærkraften 20, oppstå en vridning mellom inngående og utgående aksel, 12 og 15. Vridningen oppstår ved at rullene 24 beveges på skråflatene 25. Denne vridningen gir en aksial forskyvning av adapteret 23 og videre til akslingen 21 som går i anslag med adapteret 23 gjennom anleggsflaten 22.

Forskyvningen 29 av akselen 21 overføres til en fjær 26 inne i ventilenheten 16. Kraften fra fjæren 26 presser kulen 27 mot anlegget 28, slik at det hydrauliske trykket fra pumpen 29 øker og gir derved økt skyvekraft på sylindrene 31. Skyvekraften fra sylindrene 31 overføres til vippearmen 5 gjennom tannhjulet 31 i inngrep med fortanning på sylindrene 31.

Claims (3)

1. Koblingsenhet (2) for omforming av mekanisk dreiemoment til hydraulisk væsketrykk i et kjøreverktøy til bruk i borehull der verktøyet består av et antall moduler (6) forbundet med motor (3) og koblingsenheten (2), hvor det til modulene (6) er tilordnet vippearmer (5) med drivhjul (4), og hvor koblingsenheten (2) omfatter et hus (11) med en inngående aksel (12), en utgående aksel (15) og en ventilaksling (21), hvor akslene (12,15) er konsentriske og roterbare i forhold til huset (11), roterbare i forhold til hverandre og forspent aksialt mot hverandre av en fjær (20), og hvor ventilakslingen (21) er glidbart forspent mot en anleggsflate (22) langs omkretsen av den utgående akselen (15) ved sin ene ende, og ved sin andre ende er forbundet med et stempel i en hydraulisk ventilenhet (16), karakterisert vedat den inngående akselen (12) har heliske skråflater (25) langs en omkrets av en endeflate, og at den utgående akselen (15) er utstyrt med ruller (24) langs en omkrets, hvilke ruller (24) ligger an mot skråflatene (25), hvorved et dreiemoment (10) som påføres den inngående akselen (12) medfører at rullene (24) beveges langs skråflatene (25) og forskyver den utgående akselen (15) og dermed ventilakslingen (21) aksialt, slik at trykket i den hydrauliske ventilenheten (16) økes.

2. Koblingsenhet i følge krav 1, hvor trykket i den hydrauliske ventilenheten (16) overføres gjennom hydrauliske ledninger (30) til hydrauliske sylindre (31).

3. Koblingsenhet i følge krav 1, hvor stempelet i den hydrauliske ventilenheten (16) består av en fjær (26) og en kule (27).